abastecimiento de agua 24/7 mediante control digitalizado

ABASTECIMIENTO DE AGUA 24/7 MEDIANTE CONTROL DIGITALIZADO EN CIUDADES EN DESARROLLO

ACCIONA AGUA OSCAR JAVIER PEREZ MUNEVAR

NOVIEMBRE 2015

CASO DE ESTUDIO

Sistemas de Distribución de Agua con Intermitencia de Servicio e Implementación de la metodología de Gestión de Demanda

Ciudad de Riohacha - Colombia

ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua


RIOHACHARiohacha oficialmente Distrito especial turístico y cultural de Riohacha Es una ciudad colombiana, capital del departamento de La Guajira. Se ubica en el centro del mar Caribe y en el delta del río Ranchería.

Superficie: 3.120 km²Población: 137.224 (2005) Tiempo: 32 °C, viento E a 26 km/h, 59 % de humedad

ANÁLISIS DE LA FALTA DE CONTINUIDAD EN EL

SERVICIO DE ACUEDUCTO

DETERIORO DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

PROGRAMA DE GESTIÓN DE DEMANDA (PGD)

IMPLEMENTACIÓN DEL PGD

CASO DE ESTUDIO EN LA CIUDAD DE RIOHACHA


ETAPAS TIPICAS EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA



INSTALACIONES ADECUADAS DEBEN INCLUIR

Una fuente de abastecimiento suficiente para cubrir demanda normal y variaciones

en caso de emergencias.

Disponibilidad de energía eléctrica para operar los equipos de bombeo.

Almacenamiento adecuado para atender las variaciones de consumo (emergencias,

daños, etc).

Mantener las presiones de servicio en la red (permanentemente)

Mantener continuidad de servicio .

Un sistema de acueducto se diseña para suministrar agua durante los siete días de la semana y 24

horas del día. Su característica principal es que la red debe estar presurizada permanentemente y

que solo se suspenda el servicio por situaciones de emergencia y mantenimiento temporales.


Para prestar el servicio constante se debe garantizar un equilibrio entre la oferta y la demanda de agua

CONTINUIDAD EN EL SERVICIO DE ACUEDUCTO


PARA GARANTIZAR CONTINUIDAD EN EL SERVICIO

Las Instalaciones deben incluir: Una fuente suficiente para cubrir la demanda normal y las

variaciones en caso de emergencias, además , disponibilidad de energía eléctrica para operar los

equipos de bombeo y almacenamiento adecuado para atender las variaciones de consumo

Una despresurización en la red se debe principalmente a:

Suspensiones por reparaciones y mantenimiento

Limitaciones en la capacidad de las tuberías

Consumos no autorizados por usuarios clandestinos (masivos y dispersos)

Operación inadecuada de válvulas dentro de la red

Caudales representativos en fugas por las tuberías principales

Concentración masiva de fugas en la red secundaria

CAUSAS DE DETERIORO DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN



AUSENCIA DE MEDIDORES


VIOLACION DE MICROMEDIDORES

C

DERIVACIÓN INTERNA ACOMETIDA DOMICILIARIA

ESCACEZ DE FUENTE DE ABASTECIMIENTO

LIMITACIÓN EN LA CAPACIDAD INSTALADA

CORTES DE FLUIDO ELECTRICO


DETERIORO INFRAESTRUCTURA CIVIL


COLAPSO DE BOCATOMAS

DESARENADOR FUERA DE SERVICIO O SIN MANTENIMIENTO ANCLAJES INADECUADOS EN CODUCC

RESUSPENCIÓN DEL FLOC EN PTAP

DETERIORO INFRAEST. ELECTROMECANICA


DIFICULTADES OPERACIÓN DE COMPUERTAS


TAPONAMIENTO DE TUBERÍAS

ALTOS NIVELES DE PÉRDIDASReales o físicas (fugas y reboces)

Comerciales (clandestinas, fraudes, etc)

DESPERDICIO POTENCIAL POR LOS USUARIOS EN USOS NO

PRIORITARIOS

DETERIORO TANQUES DE ALMACENAMIENTO

EFECTOS DEL DETERIORO DEL SISTEMA

La manifestación más

visible del deterioro

del sistema se

presenta en el

momento en que la

entidad prestadora

del servicio se ve

obligada a racionar el

servicio y prestarlo de

manera intermitente

y por turnos.


INTERMITENCIA DE SERVICIOACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua

• La entidad prestadora se ve obligada a racionar el servicio y prestarlo de manera intermitente, por turnos

• Zonificación empírica sin análisis técnico

• Atención cíclica en periodos determinados

• No se hace registro de procedimientos, ni se elaboran planos operativos y su funcionalidad depende de

la idoneidad del personal que las ejecuta

• Todo el volumen de agua producido por la PTAP va a una sola zona. El caudal de la PTAP es el mismo en

todo instante.

Efectos del Deterioro del Sistema

ALMACENAMIENTOS INDIVIDUALESACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua

• La regulación de los tanques principales se delega en tanques o sistemas construidos en las viviendas

• Construcción informal de tanques enterrados y sin condiciones mínimas de higiene

• Para recolectar agua de consumo desde estos tanques el usuario debe utilizar baldes y en el mejor de los

casos se instalan bombas y equipos hidroneumáticos que distribuyen el agua en la vivienda

• En algunos casos se masifica la construcción de estos tanques generando condiciones hidráulicas y

operacionales para las que el sistema no fue diseñado


CONCENTRACIÓN DE LA DEMANDAACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua

• El servicio por turnos y la construcción de almacenamientos individuales trae como efecto principal la

concentración de la demanda.

• Se presenta una condición de demanda pico anormal ya que en pocas horas un solo usuario demanda los

volúmenes de agua requeridos para dos o tres días de racionamiento

• Los componentes del acueducto han sido diseñados para una dotación neta, pensando en un sistema

presurizado permanentemente

• En el esquema se presenta una condición de demanda concentrada en la cual el sistema abastece a cada

usuario en turnos de servicio y en intervalos de cuatro días.


CAUDALES POR DESCARGA LIBREACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua

• Los llenados de los tanques subterráneos en cada vivienda no dependen de los hábitos de consumo

• El llenado de los tanques o cisternas se realiza mediante la descarga libre (a la atmosfera) durante el

periodo de tiempo en el cual el usuario recibe agua.

• Los caudales de llenado de los tanques en descarga libre oscilan entre 0.07 – 0,15 Litros /seg (datos de

aforos) y los caudales demandados mensualmente por una vivienda tomando como base un consumo de

30 m3/mes es de 0,011 Litros /seg.

• De acuerdo con lo anterior, el caudal requerido para el llenado a descarga libre es 6 a 14 veces mayor

que el caudal demandado mensualmente en continuidad de servicio.


MAYOR CONDICIÓN DE SIMULTANEIDAD


• La simultaneidad corresponde a un método de las probabilidades que indica la ocurrencia de dos o

más eventos de consumo al mismo tiempo. Se utiliza para definir las dotaciones, consumos

individuales y caudales de diseño para cada vivienda.


DESPRESURIZACIÓN - Causas y efectos


• Parte de la energía de presión disponible en la red pública durante el llenado del tanque se

transforma en energía cinética o de velocidad en el chorro de agua que llena el tanque , mientras que

el resto se utiliza para vencer las pérdidas hidráulicas en la acometida.



HISTORICAMENTE SE HA TENDIDO A SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS DE INTERMITENCIA DE SERVICIO UNICAMENTE

A TRAVÉS DEL MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA

PROGRAMA DE GESTION DE DEMANDA (PGD) El Objetivo principal de la implementación de un programa de Gestión de Demanda es LOGRAR QUE EL

SISTEMA PUEDA ABASTECER A SUS USUARIOS, DE MANERA PERMANENTE Y CON PRESIÓN

SUFICIENTE QUE LES PERMITA UTILIZAR SUS APARATOS SANITARIOS, EVITANDO EL

ALMACENAMIENTO INDIVIDUAL DE AGUA MEDIANTE EL USO DE CISTERNAS, lo cual se logra a partir

de la presurización permanente del sistema de distribución.


EVALUACIÓN DE REQUERIMIENTOS - Consultoría ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD INSTALADA

A través de esta evaluación se podrá identificar que componentes deben ampliarse,repararse u optimizarse. Se define si es posible iniciar el PGD y lograr un presurización detoda la red o de una parte de ella.

EVALUACIÓN DE REQUERIMIENTOS

ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

ANÁLISIS DE TURNOS ACTUALES DE SERVICIO

Se deben identificar entre otra la siguiente información de los turnos

• Límites físicos en la red• Válvulas involucradas en el aislamiento del turno• Numero y localización de las alimentaciones principales de cada turno• Barrios o área atendidos• Numero de usuarios y tipo de uso• Inventario de cisternas o tanques de almacenamiento de los usuarios.

EVALUACIÓN DE REQUERIMIENTOSACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

ANÁLISIS DE CAUDALES

Se deberán realizar campañas de macro medición en tuberías principales mediante el uso demedidores portátiles (ultrasónicos – ver fotografía - o electro magnéticos), con el fin deestablecer la línea base de referencia de presiones y su comportamiento con respecto a lademanda de agua.

PROGRAMA DE GESTION DE DEMANDA (PGD) ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua

FORMULACIÓN DEL PGD (Consultoría) ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

MODELACIÓN HIDRAULICA DEL SISTEMA

Representación matemática de un sistema real de distribución mediante una interfaz gráfica que simulael comportamiento del sistema real , reproduciendo las condiciones dinámicas de su operación.

Utilización de software especializado para:

- Evaluar la capacidad instalada de la red actual- Definir la red matriz- Formulación de la sectorización- Dimensionamiento de las estaciones de macromedición y control de presión. Nuevas tuberías,

tanques de almacenamiento, estaciones de bombeo.


SECTORIZACIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

En general, la sectorización se puede definir como una estrategia de reducción de pérdidastécnicas y comerciales, que consiste en la delimitación de la red de acueducto ensectores de servicio, homogéneos, aislados e independientes, en los cuales es posiblemacro medir los volúmenes suministrados, consolidar los valores facturados, optimizar las condicionesde servicio, calcular el índice de agua no contabilizada, establecer las causas de las pérdidas y susacciones de control, formular proyectos estructurados de control de pérdidas, priorizarlos y hacerseguimientos al comportamiento y a las inversiones de reducción


DEFINICIÓN DE LA RED MATRIZ

SE PLANTEA UNA METODOLOGÍA QUE PERMITA PRESURIZAR PAULATINAMIENTE LA RED, NOSUBITAMENTE SINO GRADUALMENTE . POR TANTO SE PLANTEA INICIALMENTE LA PRESURIZACIÓNPERMANENTE DE LAS TUBERÍAS MATRICES Y POSTERIORMENTE LA PRESURIZACIÓN PAULATINA DE LASREDES SECUNDARIAS.

PARA LOGRAR QUE LAS TUBERÍAS MATRICES OPEREN COMO LINEAS EXPRESAS , LOS USUARIOS NODEBEN ESTAR CONECTADOS A ESTAS LÍNEAS POR LO QUE SE HACE NECESARIO CONSTRUIR LATERALESDE AISLAMIENTO O TUBERÍAS LATERALES QUE PERMITAN CONECTAR LAS ACOMETIDAS DE LOSUSUARIOS.


DEFINICIÓN DE LA RED MATRIZ ( Instalación de Laterales de Aislamiento)


MONITOREO DE CAUDALES

UN REQUISITO INDISCUTIBLE PARA LOGRAR EL ADECUADO CONTROL SOBRE LA OPERACIÓNDE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA ES EL MONITOREO DE CAUDALES AL INTERIORDE LOS SECTORES DEFINIDOS. ENTRE OTRAS VENTAJAS DE EFECTUARLO TENEMOS:

- Conocimiento real de los caudales demandados por todo el sistema y por el sector- Calibración de los modelos hidráulicos generales y sectoriales- Calculo de los indicadores operacionales como:

- Factor de investigación que relaciona los caudales mínimos nocturnos con loscaudales medios suministrados al sistema

- Desperdicio de conexión por hora que relaciona el caudal mínimo nocturno con elnumero de conexiones en el área monitoreada

- Índice de pérdidas reales por longitud de la red- Índice de pérdidas por usuario facturado IPUF- Caudal de pérdidas: diferencia entre caudales suministrados y los facturados- Rendimiento hidráulico, que relaciona caudales facturados y los suministrados al

sistema

FORMULACIÓN DEL PGDACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

TECNOLOGÍAS DISPONIBLES PARA MEDICIÓN DE CAUDALES

MEDICIÓN MECÁNICA . Equipos utilizan laenergía cinética del fluido para accionaruna turbina o rotor

ELECTROMANETICOS. Instalación en línea debridas o varillas electromagnéticas

ULTRASONICOS.Propagación de las ondasde sonido dentro de unfluido

FORMULACIÓN DEL PGD ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

DEFINICIÓN DEL SECTOR PILOTO

UNA VEZ FORMULADA LA SECTORIZACIÓN DE LAS REDES Y DEFINIDA LA RED MATRIZ SEDEFINE EL SECTOR PILOTO , EL CUAL SE SELECCIONA TENIENDO EN CUENTA

- Que se encuentre localizado en zonas bajas de la red- Sector con una concentración de usuarios que no supere el 15%- Definir un sector piloto en áreas con menores índices de fraudulencia y clandestinidad.

DEFINICIÓN DE OTROS ASPECTOS- Formulación del proceso de presurización en los demás sectores planteados, donde se

incluyen las demás obras y consultorías requeridas .- Formulación del proceso comercial: Actualización total en la cobertura de micromedicón

e instalación de flotadores de control de rebose en los tanques o cisternas domiciliarios- Estrategia de transición de la facturación por promedio a la facturación basada en la

lectura a medidores por parte de la empresa operadora- Formulación del proceso de socialización: capacitación al personal de la empresa

operadora, divulgación a todas las entidades municipales involucradas, liderescomunales, socialización a la comunidad.



PROCESO DE PRESURIZACIÓN

Configuración inicial de la red incluyendo los limites de sectorización hidráulica propuesta.Condición de usuarios conectados a las tuberías matrices.



Etapa 1

Construcción de alimentadores principales a los sectores hidráulicos, incluyendo lasestaciones de medición de caudales y de control de presión requeridas. Además laconstrucción de laterales de aislamiento y la instalación de válvulas de cierre permanentepara conformar el sector hidráulico.



Etapa 2

Iniciar el suministro de agua a las redes de cada sector únicamente a través de laalimentación principal correspondiente. Se inicia el cierre de las VCP. Se inicia tambien eltraslado de las acometidas a los laterales de aislamiento.



Etapa 3

Desde este momento, aunque el servicio continúa prestándose por turnos, cada sectorcomienza a ser alimentado por una única entrada, lo que permite controlar el proceso depresurización de la red matriz. Es decir, se suministra agua a cada sector mediante laoperación de la válvula sobre la alimentación principal. Para esta etapa el suministro deagua al sistema matriz debe ser continuo , independiente del sector que se estaalimentando.

IMPLEMENTACIÓN DEL PGD ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

Etapa 4

Cuando se logre sostener la presión permanente en la red matriz, se puede proceder a lapresurización del sector piloto, una vez se haya realizado la instalación masiva demicromedidores y flotadores de control de nivel en las cisternas, para todos los usuarios dedicho sector. La presurización deberá iniciarse una vez se tenga control operacional sobre lared matriz y el abastecimiento sea permanente al sector piloto. Deberá a su vezacompañarse por una socialización del proceso

IMPLEMENTACIÓN DEL PGD ACCIONA Agua. Tu socio en el ciclo del agua Programa de Gestión de la Demanda

Etapa 6Una vez lograda la presurización del sector piloto, y que se presente una transición de lademanda desde la generada por el llenado de cisternas, hacia la demanda basada enhábitos normales de consumo, es de esperar que los caudales suministrados al sector sereduzcan y generen excedentes de agua que permitan redistribuir la producción, paracontinuar presurizando otros sectores hasta lograrlo en todo el sistema

ESTUDIO DE CASOPROYECTO DE OPTIMIZACIÓN HIDRÁULICA y

GESTIÓN DE DEMANDA PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE RIOHACHACIUDAD RIOHACHA – DPTO LA

GUAJIRA - COLOMBIA



1. SOCIALIZACIÓN DEL PROYECTO2. CATASTRO DE USUARIOS3. AISLAMIENTO DE SECTORES HIDRAULICOS4. CONSTRUCCIÓN RED MATRIZ5. CONSTRUCCIÓN RED MATRIZ SECUNDARIA6. INSTALACIÓN DE MACROMEDIDORES7. CONSTRUCCIÓN REDES DE DISTRIBUCCIÓN8. PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD9. IDENTIFICACIÓN SECTOR PILOTO10. NORMALIZACIÓN DE ACOMETIDAS (MICROMEDICIÓN)11. PRESURIZACIÓN SECTOR PILOTO12. INSTALACIÓN DE BOYAS DE CONTROL13. PUESTA EN MARCHA DEL PROGRAMA SECTOR PILOTO


RIOHACHARiohacha oficialmente Distrito especial turístico y cultural de Riohacha Es una ciudad colombiana, capital del departamento de La Guajira. Se ubica en el centro del mar Caribe y en el delta del río Ranchería.

Superficie: 3.120 km²Población: 137.224 (2005) Tiempo: 32 °C, viento E a 26 km/h, 59 % de humedad


CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

FUENTE RIO TAPIAS Q min 800 lpsBOCATOMA LATERAL 600 LpsPLANTA CONVENCIONAL 550 LpsCONDUCCIÓN TUBERIA CCP 30" L= 42 KmsPOSTCLORACIÓN KM 35 Q 220 lps


ANTIGUA CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO


ANTIGUOS TURNOS DE SERVICIO DEL ACUEDUCTO


DIVI DIVI, horario: lunes 5:30 a.m. ===> martes 6:00 a.m. Se ha creado el sector 1A,Ciudadela zona alta, este se abastece el día lunes 5:30 a.m. ===> 3:00 p.m.

TUNAS CARIBE, con el inicio de suministro para el sector Buganvilla, se lograabastecer este nuevo sector con un horario de martes 6:00 a.m. ===> 4:00 p.m. Estanueva partición se subdivide en zona 2A, Nazaret – Aeropuerto – Tunas Caribe,horario martes 6:00 a.m. ===> 12:00 m. y la zona 2B, Majayura II Etapa – VillaCampo alegre, con un horario el mismo martes de 12:00 m. ===> 4:00 p.m.

BUGANVILLA, para este sector se ha predeterminado el horario martes 4:00 p.m.===> jueves 4:00 p.m. Este sector se subdivide en zona 3A, Los Olivos - zona alta,horario martes 4:00 P.m. ===> miércoles 7:00 a.m. y la zona 3B, El Patrón – Cerezo,con un horario de abastecimiento el día miércoles de 5:00 p.m. ===> jueves 4:00p.m. Ante estas operaciones el sector Buganvilla queda con presión total, ofrecida enel horario de miércoles de 7:00 a.m. ===> 5:00 p.m. Ha de tenerse en cuenta que lazona 3A queda con suministro de agua potable durante el abastecimiento de lossectores 1 y 3.

CENTRO, este sector se abastece en el horario comprendido entre las 4:00 p.m. deldía jueves hasta las 5:30 a.m. del día lunes. Se ha establecido una partición interna,4A – Cooperativo, que se logra presurizar con el estrangulamiento de algunasválvulas del sector; esta misma operación de analiza para la zona 4B, Villa Fátima –Villa del Mar, en la cual se han realizado trabajos de reposición de redes a un nivelmás bajo (zona Rito Bajo puente, rio Ranchería).


NUEVA CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO


ACTUAL SECTORIZACION HIDRAULICA PERMANENTE


NUEVA RED MATRIZ

Tubería 12 pulg. ( PVC) ml 770

Tubería 14 pulg. (PVC) ml 882

Tubería 16 pulg. ( PVC) ml 685

Tubería 20 pulg. ( PVC) ml 2.244

Tubería 24 pulg. ( PVC) ml 3.278

TOTAL 7.860


RED MATRIZ DEFINITIVA


NUEVAS REDES SECUNDARIASTubería 8 pulg. ( PVC) ml 7.057Tubería 10 pulg. ( PVC) ml 7.010Tubería 12 pulg. ( PVC) ml 7.809Tubería 14 pulg. (PVC) ml 3.896Tubería 16 pulg. ( PVC) ml 1.350Tubería 20 pulg. ( PVC) ml 2.244Tubería 24 pulg. ( PVC) ml 3.278TOTAL 32.644


REDES SECUNDARIAS SECTOR PILOTO 1

Tubería 3 pulg. PEAD ml 12.004



TOTAL 19.606


REDES SECUNDARIAS SECTOR 2




TOTAL 11.681


REDES SECUNDARIAS SECTOR 3Tubería 3 pulg. PEAD ml 3.032

Tubería 4 pulg. PEAD ml 678


TOTAL 3.718


REDES SECUNDARIAS SECTOR 4Tubería 3 pulg. PEAD ml 4.606



TOTAL 9.038






TOTAL 11.198






TOTAL 4.696


REDES TOTALES TODOS LOS SECTORESTubería 3 pulg. PEAD ml 30.286Tubería 4 pulg. PEAD ml 12.430Tubería 6 pulg. PEAD ml 17.221Tubería 8 pulg. ( PVC) ml 7.057Tubería 10 pulg. ( PVC) ml 7.010Tubería 12 pulg. ( PVC) ml 7.809Tubería 14 pulg. (PVC) ml 3.896Tubería 16 pulg. ( PVC) ml 1.350Tubería 20 pulg. ( PVC) ml 2.244Tubería 24 pulg. ( PVC) ml 3.278TOTAL 92.581


SECTORIZACIÓN HIDRAULICA Y MACROMEDICIÓN

Sector Pob. Q bruto

(lps)Q mh(lps)

Q md (lps)

1 34.881 76 91 1322 44.940 98 117 1703 17.729 38 46 674 53.183 115 138 2015 23.672 51 62 896 29.375 64 76 111

Total 203.780 442 531 769


REQUERIMIENTOS DE NUEVAS TUBERIAS RED DISTRIBUC


REQUERIMIENTOS DE RENOVACIÓN DE TUBERIAS


SECTOR PILOTO

15% de la Población

beneficiada


PRIMERA EXPANSIÓN SECTOR PILOTO

Expansión delservicio 24 horas enel sector CentroSector 1.

Inicio 30 de marzode 2015, una vezrealizados losempalmes.

Poblaciónbeneficiada 35%


SEGUNDA EXPANSIÓN SECTOR PILOTO

Aumento decontinuidad enacueducto enel I Semestre2016 al 60% dela población


SISTEMA DE RESPALDO SERVICIO DE ACUEDUCTO

Aumentacobertura ycontinuidaden el servicio

Poblaciónbeneficiada90%


VIDEO INSTITUCIONAL PROYECTO

abastecimiento de agua 24/7 mediante control digitalizado

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