JUNTA MUNICIPAL DE AGUA Y SANEAMIENTO PARRAL, CHIHUAHUA
“PROYECTO DE EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA, FÍSICA Y DE LA OPERACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED
DE AGUA POTABLE DE PARRAL, CHIHUAHUA”
Informe Final
Junio de 2007
DEPARTAMENTO DE ELECTRIFICACION
Y AHORRO DE ENERGÍA. DELAEDELAE
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
2
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN i.1. Antecedentes
i.2. Objetivos
i.3. Recolección y análisis de información
i.4. Visita al sitio y recorrido de campo
1.- GENERACIÓN DE INFORMACIÓN BÁSICA 1.1. Descripción general del sistema de agua
1.2. Actualización del catastro de redes y levantamiento e inspección de cajas de
válvulas
1.3. Campañas de medición
1.4. Modelación de la red de distribución
2.- EFICIENCIA ENTRE LA PRODUCCIÓN Y ENTREGA DE AGUA 2.1. Volúmenes de agua producidos y suministrados
2.2. Volúmenes de agua consumidos
2.3. Volúmenes de agua identificados por errores de facturación
2.4. Volúmenes de fugas identificadas y reparadas
2.5. Estimación de pérdidas potenciales y recuperables
2.6. Acciones recomendadas para la reducción de fugas 3.- EFICIENCIA HIDRÁULICA 3.1. Consumos, dotaciones y balance volumétrico
3.2. Revisión hidráulica de la red de distribución
3.3. Revisión hidráulica de conducciones
4.- EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO 4.1. El consumo de energía eléctrica
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
3
4.2. Eficiencias de motores
4.3. Eficiencia electromecánica de equipos instalados
4.4. Medidas generales de ahorro de energía 4.5. Indicadores energéticos 5. INDICADORES DE EVALUACIÓN 6. CONCLUSIONES ANEXOS EN ARCHIVO ELECTRÓNICO
• A. Cuadro fotográfico del sistema y de las actividades realizadas
• B. Planos actualizados de la red de distribución en AutoCad
• C. Archivos de inspección de cajas de válvulas
• D. Campaña de medición
• E. Análisis de ahorro energético Parral
• F. Modelos de simulación
• G. Balance de agua de Parral
• H. Análisis de regularización hidráulica en tanques
• I. Modificaciones de proyecto a la red
• J. Análisis hidráulico de conducciones
• K. Características de bombas de proyecto
• L. Esquema de la cámara de aire
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
4
INTRODUCCIÓN
i.1. ANTECEDENTES
La Junta Municipal de Agua y Saneamiento de la ciudad de Parral, Chihuahua, JMAS, se
ha propuesto mejorar la continuidad de servicio y el aprovechamiento de la infraestructura
existente, a través del aumento en los niveles de eficiencia electromecánica, física y de la
operación hidráulica de la red de agua potable. Por tal motivo, la JMAS realizó un
convenio de prestación de servicios con la Alliance to Save Energy (ASE), dentro del
marco del programa Watergy Efficiency patrocinado por la United States Agency
Internacional Development (USAID), para elaborar el presente Proyecto de eficiencia
electromecánica, física, comercial y de la operación hidráulica de la red de agua potable
de Parral, Chihuahua. El aprovechamiento de la infraestructura puede contribuir a reducir
necesidades de inversión y liberar recursos para usarlos en aumentar niveles de
cobertura, reducción de rezagos y con ello reducir problemas de salud en la población
En el proyecto de eficiencia se analiza la situación actual y se proponen soluciones
prácticas, económicas y de implantación a corto plazo, para el funcionamiento óptimo de
los equipos de bombeo, la reducción de fugas, la redistribución de caudales y presiones,
con un enfoque integral hacia el ahorro de energía eléctrica, el mejoramiento del servicio
de agua a los usuarios y el aprovechamiento de la infraestructura para mejorarla.
Los principales elementos en que se basa el proyecto de eficiencia son la integración de
la información existente, la generación de datos complementarios con mediciones de
campo, la actualización de los planos del sistema de distribución, la evaluación de las
eficiencia electromecánicas de los equipos de bombeo, la aplicación de un balance de
agua, la conformación de un modelo de simulación hidráulica de la red y el análisis de
medidas de ahorro de energía optimizando el funcionamiento hidráulico del sistema de
agua potable.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
5
En este informe final se describen los objetivos que se fijaron con la elaboración del
proyecto, se lista toda la información recopilada en JMAS Parral, se presenta una reseña
de la infraestructura revisada durante visitas de campo y una descripción detallada de los
componentes del sistema de agua potable. Se muestran los resultados de la campaña de
medición de presiones, caudales y exactitud de medidores realizada por la Alianza. Se
incluye también la evaluación de la eficiencia energética de los sistemas de bombeo y la
eficiencia física entre producción y entrega de agua que presenta en la actualidad JMAS
Parral. Se describe el modelo la red de distribución y se presentan además las
modificaciones propuestas para redistribuir caudales y presiones y mejorar su eficiencia
operativa. Se detallan los resultados del análisis de conducciones y tanques de
regularización. Este documento se complementa con una serie de archivos electrónicos
que se entregan en un disco compacto.
i.2. OBJETIVOS
Objetivo general
Realizar un Proyecto de Eficiencia del sistema de agua potable de Parral, para analizar
el estado actual del servicio de agua a usuarios y proponer soluciones prácticas,
económicas de implantación a corto plazo, que mejoren el servicio de agua a los usuarios
y contribuyan a la reducción de energía eléctrica, con enfoque hacia las tres áreas de
oportunidad siguientes:
a) Eficiencia Energética de los sistemas de bombeo involucrados en este sector. Esto
implica evaluar la factibilidad técnica y económica de medidas de reducción de consumo
y costo energético para proponer medidas de ahorro de ahorro económico en este rubro.
b) Eficiencia entre la producción y entrega de agua, para plantear la estrategia de
reducción de volúmenes de fugas, con el consecuente beneficio de mejorar el índice
energético de los sistemas de bombeo que alimentan al sector.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
6
c) Eficiencia hidráulica, para especificar los cambios en la operación de la red que
mejoren la distribución de caudales y presiones y contribuir a optimizar también el
consumo de energía de los sistemas de bombeo.
Objetivos específicos
El Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de
agua potable de Parral, Chihuahua, tiene como objetivos específicos los siguientes:
• Recopilar y analizar la información existente en la JMAS Parral, tales como planos y
estudios existentes, datos de equipos e infraestructura, datos estadísticos y de
facturación y cualquier información adicional que sea de utilidad para el Proyecto.
• Verificar el funcionamiento de elementos del sistema de agua potable con un
recorrido de campo, tales como pozos, rebombeos, conducciones, tanques de
regularización, red de distribución, etc.
• Actualizar el plano de la red de distribución con cotas, longitudes y diámetros y
presentarlo en formato digital en el programa AutoCad.
• Identificar los puntos de suministro de agua a la red de distribución y medir tanto los
caudales como las presiones en puntos de ingreso (potabilizadora, salida de pilas y
rebombeos) con el fin de verificar y complementar los datos del gasto y volumen
suministrados.
• Construir un modelo de simulación hidráulica de la red de distribución en el
programa Epanet versión en español 2.0, ajustado con mediciones de presión y
caudal, edad de tuberías y curvas de operación de equipos de bombeo.
• Estimar el índice energético, el costo promedio de energía, el índice de eficiencia
física, la dotación promedio por habitante, el índice de continuidad en el servicio, el
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
7
índice de administración de demanda, el índice de reducción de emisiones e índice de
agotamiento de acuíferos, para las condiciones actuales y para aquellas que se espera
lograr.
• Realizar la revisión de los equipos de bombeo de los 12 pozos del sistema de
abastecimiento “El Verano” y los rebombeos existentes, a fin de evaluar la eficiencia
electromecánica.
• Realizar un balance de agua entre la que se produce en las captaciones (pozos,
minas, presa) y la que se entrega a los usuarios del sistema de agua potable, de
acuerdo con el esquema propuesto por la Alliance to Save Energy, en un período de
estudio de un año para determinar la eficiencia entre la producción y la entrega de
agua.
• Analizar el flujo transitorio de las conducciones mediante el modelo de simulación
Epanet V 2.0 y- Ariete y proponer medidas de protección contra este fenómeno
transitorio.
• Analizar el funcionamiento de la red de distribución de agua potable en flujo
permanente con el modelo de simulación y proponer cambios en su operación, para
redistribuir caudales y presiones sin realizar cambios estructurales significativos.
• Determinar la viabilidad técnica económica de algunas medidas de ahorro de
energía combinadas con la optimización hidráulica y física del sistema de agua
potable.
• Plantear las recomendaciones y conclusiones respectivas del proyecto.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
8
i.3. RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN
Para iniciar las actividades del estudio de eficiencia física e hidráulica, la Alliance to Save
Energy recolectó de los archivos de la JMAS Parral la información listada a continuación:
• Plano digital en planta de Líneas de Conducción y Distribución del Sistema de Agua
Potable de Hidalgo del Parral, Chih. elaborado por la JMAS, actualizado a junio de
2002 (escala 1:8000, incompletos, sin longitudes, con diámetros de tuberías y
elevaciones de tanques).
• Plano digital de la Red Hidráulica de Hidalgo de Parral, Chih. elaborado por la JMAS
sin indicar fecha de actualización (sin escala, con longitudes, con diámetros de
tuberías y elevaciones de pilas).
• Plano digital de la Región de Hidalgo del Parral, Chih. con vías de comunicación,
incluyendo curvas de nivel, ubicación de carreteras, ríos, poblados, pozos, etc. sin
indicar fecha de actualización (sin escala, sin longitudes, sin cotas).
• Dos planos digitales del Acueducto Valle del Verano elaborado por la JMAS,
actualizados a mayo de 1999 y octubre de 2001 (escala 1:25000, con longitudes,
diámetros de tuberías y sin cotas).
• Plano digital de Localización de Trampas Valle del Verano con datos de pozos
elaborado por la JMAS, actualizado a julio de 2006 (sin escala, con profundidades,
elevaciones de brocales, coordenadas y diámetros).
• Plano digital del Proyecto Paseos de Almanceña Etapa IV, Parral, Chih. elaborado
por la empresa DARCONS, actualizado a noviembre de 2006 (sin escala y con
diámetros de tuberías).
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
9
• Plano digital del Proyecto de Agua Potable del Fraccionamiento Rinconada del Sol,
Parral, Chih., elaborado por la empresa Sierra Azul Constructora, S.A. de C. V.
(SACSA), actualizado a enero de 2004 (escala 1:750, con longitudes, sin cotas y con
diámetros de tuberías).
• Plano digital del Proyecto de Agua Potable del Fraccionamiento Colinas del Parque,
Parral, Chih., elaborado por la empresa TECOMSA, actualizado a octubre de 2003
(escala 1:750, con longitudes, sin cotas y con diámetros de tuberías).
• Plano digital del Proyecto de Agua Potable del Fraccionamiento Minas del Real,
Parral, Chih., elaborado por la empresa TECOMSA, actualizado a mayo de 2004
(escala 1:100, con longitudes, sin cotas y con diámetros de tuberías).
• Plano digital de Tandeos por zonas de influencia en Hidalgo del Parral, Chih.,
elaborado por la JMAS, actualizado a 2006.
• Plano digital del Estudio y Proyecto Ejecutivo para la Rehabilitación, Ampliación y
Modernización de la Planta Potabilizadora de Hidalgo del Parral, Chih., elaborado
por la empresa Diseños Hidráulicos y Tecnología Ambiental, S.A. (DHTA) para la
Junta Central de Agua y Saneamiento del Gobierno del Estado de Chihuahua,
actualizado a diciembre de 1995 (escala 1:500, sin longitudes, con niveles y
diámetros de tuberías).
• Plano digital del perfil sobre la Línea Nueva Altavista sin indicar fecha de
actualización (con escalas vertical y horizontal, con cadenamientos y elevaciones).
• Plano digital del perfil de la Mina Recompensa sin indicar fecha de actualización (con
escalas vertical y horizontal, con cadenamientos y elevaciones).
• Plano digital del perfil de la Mina Cabadeña sin indicar fecha de actualización (con
escalas vertical y horizontal, con cadenamientos y elevaciones).
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
10
• Base de datos en formato Access de la Red de Distribución de Hidalgo del Parral,
Chih., elaborada por la JMAS.
• Resumen de Información Básica de JMAS de Hidalgo del Parral, Chih., recopilada
en visita del 27 de junio de 2006.
• Tablas de Volúmenes de Extracción de los años 2003 a 2006 de Hidalgo del Parral,
Chih. y diversas tablas de producción de las fuentes durante 2006, elaboradas por la
JMAS.
• Información sobre el suministro y bombeo de agua semanal en los Sectores J10, J36
y J44 de Hidalgo del Parral, Chih., efectuados por la JMAS.
• Base de datos del padrón de usuarios del Sistema de Agua Potable de Hidalgo del
Parral, Chih., elaborada por la JMAS.
• Diagramas del Sistema de Control Supervisorio para el Rebombeo Valle del Verano,
elaborado por la JMAS y el Gobierno del Estado de Chihuahua.
• Presentación en Power Point sobre el Abastecimiento de Agua Potable a la Cd. de
Hidalgo del Parral, Chih., elaborada por la Junta Central de Agua y Saneamiento del
Estado de Chihuahua y la JMAS.
Una vez recopilada la información anterior se procedió a revisarla y analizarla
minuciosamente, concluyendo que, si bien la información proporcionada por JMAS Parral
fue valiosa, no lo fue del todo completa para los fines del presente proyecto, como se
describe a continuación:
En algunos planos digitales faltaron varios datos sobre longitudes, diámetros y cotas
de cruceros. La mayoría de los planos no presentan referencias de elevaciones,
actualmente la JMAS está realizando los levantamientos de los perfiles longitudinales
de las principales líneas de conducción del Sistema de Agua Potable por parte de la
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
11
JMAS. Los planos digitales se encontraron actualizados a junio de 2002 e incluyen
datos de cruceros, cotas, diámetros y longitudes de tuberías, pero en el momento de
revisarlos durante los recorridos efectuados y llevar a cabo los levantamientos
correspondientes se hallaron diferencias, por lo que se considera que requieren
actualización.
Se dispone de la base de datos proporcionada por la JMAS, de cuya información se
obtuvieron las estadísticas anuales de volúmenes entregados a la red de distribución
de Hidalgo del Parral, apoyándose además de los datos que se tienen a la llegada y a
la salida del Sistema de Rebombeo El Verano, ya que en los demás sistemas de
rebombeo y demás componentes de la red no se dispone de macromedidores.
En la base de datos proporcionada por la JMAS se obtuvieron algunas estadísticas de
consumos anuales desglosados en usuarios con y sin micromedidor, así como por
clases socioeconómicas; sin embargo, no hubo registros de pruebas de errores de
micromedición.
No se ha proporcionado copia de las estadísticas de detección y reparación de fugas
en la red de distribución por parte de la JMAS; sin embargo, se tiene conocimiento de
que la JMAS dispone de esta información quedando de enviarla a la brevedad posible.
No se tuvieron datos de las curvas de operación de los equipos de rebombeo de las
estaciones, ni de los pozos que suministran agua a la ciudad de Hidalgo del Parral,
Chih.
No se encontraron croquis o planos de detalle de las interconexiones de las pilas y
tanques de regularización, inclusive al efectuar los levantamientos físicos, algunos
datos de tuberías no coinciden con la información plasmada en los planos digitales
proporcionados por la JMAS.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
12
No se proporcionaron perfiles topográficos de todas las conducciones, sino
únicamente de 3 líneas principales (Cabadeña, Recompensa y Altavista, está última
para uso industrial).
Debido a lo anterior, se procedió por un lado a solicitar al personal de JMAS la
conformación de información faltante y, por otro lado, a generar información básica
complementaria con el apoyo del organismo operador, como lo fue la actualización de los
planos de la red de distribución, medición de caudales en puntos de suministro,
elaboración de croquis con detalles de interconexiones de pilas y tanques.
i.4. VISITA AL SITIO Y RECORRIDO DE CAMPO
Con el fin de recopilar la información necesaria para el proyecto de los archivos de JMAS
Parral, se realizó una visita a las oficinas del organismo operador para entrevistar al
personal de la Subdirección Técnica.
Los planos fueron facilitados por las áreas de proyectos y por la de operación, quienes
explicaron a detalle el funcionamiento actual del sistema de distribución, tanto de las pilas
y los tanques de regularización, como de los horarios de servicio a los distintos sectores
de la ciudad (Tandeos), proporcionando además información que respalda este
procedimiento de distribución y dotación de agua a la Ciudad.
Una vez recopilada la información en la JMAS, se realizó un recorrido de campo, con el
objetivo de identificar las estructuras principales del sistema de agua potable, observar su
funcionamiento hidráulico y detallar las zonas de operación de la red de distribución. La
visita fue efectuada durante los días 5 al 7 de diciembre de 2006, en compañía del
personal de la JMAS, particularmente del Ing. Jesús Manuel Cruz, jefe de operación del
sistema de agua.
Esta primera visita se enfocó a revisar y hacer un levantamiento físico de los detalles de
las interconexiones de las pilas, tanques de regularización, sistemas de rebombeo y
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
13
algunos cruceros importantes de la red. Se visitaron las pilas, tanques y cárcamos
siguientes:
o Pila Bellavista
o Cárcamo de Rebombeo Altavista
o Pila Cerro Blanco
o Cárcamo de Rebombeo El Verano
o Tanque Juárez
o Pila Miguel Hidalgo
o Tanque Terres
o Tanque Progreso
o Tanque Almanceña
o Tanque elevado Gómez Morín
o Tanque elevado Paseos de Almanceña
o Tanque Montañas
o Mina Cabadeña
o Mina Recompensa (Fuente de abastecimiento)
o Presa Parral (Fuente de abastecimiento)
Adicionalmente, se revisaron los pozos Nos. 2 al 6 y 8 al 15 ubicados en el Valle El
Verano. En el Anexo A, se incluyen fotografías de cada uno de los sitios visitados y en la
figura i.1 se muestran los puntos de suministro más importantes del sistema.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
14
Tuberías de entrada y salida Pila Bellavista
Pila Cerro Blanco
Cárcamo de Rebombeo Altavista
Cárcamo de Rebombeo El Verano Figura i.1. Principales puntos de suministro a la red de distribución de agua potable
Como parte de la primera visita de campo, con apoyo del personal de la Jefatura de
operación, se verificaron algunos puntos de medición y se identificaron las zonas de
influencia de la red de distribución. En la figura i.2 se muestra el momento en que se está
verificando el valor de la medición de caudal en la llegada a la Pila Bellavista, con un valor
de 169.5 L/s.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
15
Figura i.2. Verificación de medición de caudal en Pila Bellavista
Durante este recorrido se verificaron algunos diámetros de conducciones, confirmándose
en algunos casos y corrigiéndose en otros en el plano proporcionado por la JMAS.
También, se revisó la distribución de la red que se alimenta del Cárcamo de Rebombeo
Altavista, donde se observó mucha complejidad en su funcionamiento hidráulico, ya que
existe diversidad de conducciones y conexiones de válvulas, además de estar ocultas
varias de ellas, ver figura i.3.
Figura i.3. Red de válvulas y conducciones compleja enfrente de Cárcamo de Rebombeo Altavista
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
16
Otro de los problemas observados, fue que se tienen problemas de fugas en algunas
cajas de válvulas, así como falta de limpieza, lo cual representa para la JMAS una pérdida
para el suministro de agua y una falta de control sobre el mantenimiento del sistema, ver
figura i.4.
Figura i.4. Problemas de limpieza en la red de válvulas y conducciones cerca del Tanque Terres
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
17
1. GENERACIÓN DE INFORMACIÓN BÁSICA
En este apartado se presenta todo el proceso que llevó a cabo la Alliance to Save Energy
para complementar la información de JMAS. Particularmente se describe el
funcionamiento general del sistema de abastecimiento y distribución de la Ciudad de
Parral, Chih., las labores y resultados de la actualización y conformación de planos
digitales necesarios para la construcción del modelo de simulación, la campaña de
mediciones de presiones, caudales, exactitud de medidores y eficiencia electromecánica,
realizada que permitió conocer las cantidades de agua actualmente suministradas a la
red, la presión media de la zona, el valor de rendimiento de cada equipo de bombeo, y la
conformación del modelo de simulación.
1.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE AGUA
1.1.1. Datos sobre la localidad de Parral, Chih.
La Ciudad de Parral se localiza en la región central sur del Estado de Chihuahua
aproximadamente a 210 Kilómetros de la Ciudad Capital, se ubica en las coordenadas 26°
56’ de latitud norte, al este 105° 40’ de longitud oeste y a una altura de 1,720 metros
sobre el nivel del mar1. Tiene una extensión territorial de 1,751 m² y limita al norte con el
municipio de San Antonio del Potrero; al sur colinda con el municipio de San Francisco del
Oro y Santa Bárbara; al oeste colinda con la Sierra Madre Occidental; al este colinda con
el Valle de Ignacio Allende.
La principal actividad económica es la minería (zinc, plomo y en menor grado cobre, plata
y oro), y en segundo término la ganadería (principalmente el bovino).
1 FUENTE: INEGI. Conjunto de Datos Geográficos de la Carta Topográfica, 1:50 000
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
18
La actividad industrial corresponde a un parque industrial de aproximadamente 18
hectáreas construidas, en el que se cuenta con 5 empresas establecidas, según datos de
la Promotora de la Industria Chihuahuense.
1.1.2. Población actual y tomas domiciliarias
De acuerdo con el II Conteo de Población y Vivienda 2005, realizado por el INEGI, el
municipio de Hidalgo del Parral, Chih., tenía una población total de 103,521 habitantes. El
registro histórico del crecimiento de la ciudad se encuentra en el cuadro 1.1, y en la figura
1.1 se muestra una gráfica de este crecimiento.
Cuadro 1.1 Crecimiento de la población en Hidalgo del Parral
Año Población Tasa de
crecimiento1980 78,994 2.48% 1990 90,647 1.29% 1995 98,385 1.57%2000 100,821 0.48% 2005 103,521 0.52%
Población total en Hidalgo del Parral
60,000
65,000
70,000
75,000
80,000
85,000
90,000
95,000
100,000
105,000
110,000
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010Año
Hab
itant
es
Figura 1.1 Crecimiento de la población en Hidalgo del Parral
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
19
De acuerdo con el mismo conteo, el municipio tenía 26,846 viviendas en el año 2005, por
lo que el índice de hacinamiento era de 3.86 habitantes/vivienda.
Respecto al número de contratos o tomas domiciliarias instaladas, en el cuadro 1.2 se
muestran las cantidades registradas en el padrón de usuarios de Parral, Chih., para
diciembre de 20062.
Cuadro 1.2 Usuarios del servicio de agua potable en Hidalgo del Parral
Tipo de usuario Servicio medido Cuota fija TotalDomestico 20,134 7,764 27,898Comercial 1,626 182 1,808Industrial 16 0 16Publico 102 18 120
Escuelas 81 35 116Suma 21,959 7,999 29,958
Por lo tanto, aplicando el índice de hacinamiento obtenido por INEGI, la población servida
será:
Población servida = [(3.86 habitantes/vivienda) x (27,898 tomas)] = 107, 686 habitantes
1.1.3. Descripción del abastecimiento y distribución
Sistema de abastecimiento
El abastecimiento de agua potable de Hidalgo del Parral se realiza a partir de la extracción
del agua subterránea, por medio de un sistema de pozos profundos, a través de la
captación de agua de minas, y con la explotación de agua superficial con una presa de
almacenamiento.
El sistema de agua subterránea se compone de un sistema de pozos profundos que
extraen agua del acuífero denominado “El Verano”, localizado a 17 kilómetros al sur de la
2 Obtenido de la base de datos contenida en el archivo Depuración 2006.dwg elaborado por JMAS
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
20
ciudad, el cual, de acuerdo a un estudio realizado por la Junta Central de agua y
saneamiento del Estado de Chihuahua en el 20063, se encuentra actualmente sobre
explotado, ya que recibe una recarga de 26.70 Mm3/año y una extracción de 31.50
Mm3/año. En total, en esta zona se han perforado 15 pozos, de los cuales, los pozos 1 y 7
se encuentran fuera de servicio pues dejaron de ser productivos.
El sistema de extracción de agua de las minas consta de cuatro minas denominadas
Cabadeña, Esmeralda, Vésper y Recompensa. El caudal que producen las primeras dos
minas, Cabadeñas y La Esmeralda, llega directamente a la planta potabilizadora, ubicada
al Este de la ciudad. La mina Vesper bombea su gasto al Tanque Vesper, de donde se
tienen tres derivaciones, dos de ellas de 4 pulgadas de diámetro que alimentan a un
pequeño poblado cercano, y la tercera de 12 pulgadas que se conecta por gravedad al
tanque La Recompensa. Este tanque recibe también el gasto que se extrae de la mina La
Recompensa, y de él se realiza un rebombeo, el cual se inyecta directamente a la red de
distribución de una zona al norte de la ciudad.
La captación de agua de tipo superficial proviene de una presa llamada Presa Parral
ubicada a 4 kilómetros al suroeste de la ciudad, que de acuerdo al registro de producción
del 2006 la presa operó durante cuatro meses aportando un caudal de aproximadamente
de 45 L/s. El agua de la presa también se conduce a la Planta Potabilizadora para su
acondicionamiento. Cuando se tiene suficiente agua de la presa para satisfacer la
necesidad de abastecimiento y la demanda de agua de la población disminuye (en
periodo de invierno), se deja de operar la mina Esmeralda, debido a que la mina
Esmeralda representa un mayor costo de producción de agua.
En la foto Satelital de Parral del programa Google Earth (ver figura 1.2) se puede observar
la ubicación de la planta potabilizadora, los tanques de regularización, el tanque
piezométrica, el tanque de oscilación 2, los cárcamos de bombeo, las minas y la presa
Parral.
3 ABASTECIMIENTO PARRAL.ppt elaborado por Ing. Luis Roberto Fernández Guillen, 2006.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
21
Tanque de regularización; Cárcamo de bombeo; Fuente de abastecimiento; Planta potabilizadora
Figura 1.2. Ubicación de la infraestructura hidráulica de Parral
En figura 1.3 se puede observar la ubicación y el arreglo de los pozos El Verano, así como
la localización del tanque de oscilación 1 y el cárcamo de bombeo El Verano.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
22
Figura 1.3. Infraestructura correspondiente a los pozos el verano
En la figura 1.4 se muestra un esquema conjunto de la ubicación de las fuentes que
abastecen la ciudad de Hidalgo del Parral.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
23
Torre deoscilación 1
RebombeoEl Verano
Torre deoscilación 2
TanquePiezométrica
Mina Vesper
Tanque VesperMina y tanque
La Recompensa
MinaCabadeñas
Presa Parral
MinaLa esmeralda
HidalgoDel Parral
Zona deExtracciónEl Verano
TanqueMontaña
Figura 1.4 Diagrama general del sistema de abastecimiento de la ciudad de Hidalgo del Parral
Líneas de conducción
En total, se considera que los sistemas de abastecimiento de Parral cuentan con siete
líneas de conducción principales. La primera de ellas, la más importante debido al gasto
que aporta, es la de la zona de extracción de El Verano, la cual se considera a partir
desde el pozo más lejano (pozo 15) con un diámetro de 12 pulgadas la cual incrementa
gradualmente su diámetro mientras más pozos inyectan en ella, hasta alcanzar las 24
pulgadas de diámetro, pasando por una torre de oscilación para descargar finalmente al
tanque del rebombeo El Verano.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
24
La línea de conducción existente a partir del rebombeo El Verano se considera la segunda
más importante, de 24 pulgadas de diámetro, la cual pasa por una torre de oscilación y
descarga en el tanque conocido como “Piezométrica”, para de ahí conducirse por
gravedad al tanque Cerro blanco, teniendo una derivación importante a la red conocida
como el Acuaférico.
La tercera línea de conducción se origina en la toma de la presa Parral, de 16 pulgadas de
diámetro, y se conduce sin derivaciones hasta la planta potabilizadora donde es tratada
para su inyección a la red.
De la mina Cabadeñas sale la cuarta línea de conducción de 12 pulgadas de diámetro y
en la mina la Esmeralda se origina la quinta línea de conducción de 10 pulgadas, la cual
aumenta después de un tramo a 12 pulgadas. Ambas líneas llegan sin derivaciones
intermedias hasta la planta potabilizadora.
En la mina Vesper se origina una sexta línea de conducción, la cual sube hasta el tanque
Vesper con una línea de 12 pulgadas, y de este tanque por gravedad se dirige con el
mismo diámetro hasta el tanque La Recompensa. A partir del rebombeo ubicado en el
tanque La Recompensa nace la séptima línea de conducción de 8 pulgadas, la cual tiene
una by-pass hacia el tanque Montaña, el cual le sirve como regulador ya que en general el
by-pass se encuentra abierto, y del tanque por gravedad se inyecta a la red.
Pozos, minas y presa
La Alianza realizó un levantamiento físico de cada uno de los pozos que suministran agua
a la ciudad, así como de los trenes de descarga de las minas y de la presa Parral. En el
Anexo A se encuentran fotografías de cada uno de los pozos que se tomaron durante el
levantamiento físico. En la figura 1.5 se muestran algunos de estos pozos. En la figura 1.6
se presentan los trenes de descarga de los pozos de la zona El Verano y en la figura 1.7
se presentan los trenes de descarga de los bombeos en las minas, así como la obra de
toma de la presa Parral.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
25
a) Pozo 15
b) Pozo 12
c) Pozo 9
d) Pozo 2
e) Pozo 4
f) Pozo 2
Figura 1.5 Pozos ubicados en la zona de extracción El Verano.
Todos los pozos cuentan con un tren de descarga de 8 pulgadas de diámetro, a excepción
del pozo 9 con 6 pulgadas de diámetro, con piezas de acero al carbón. Todos estos pozos
cuentan con un sistema de telemetría, también exceptuando al pozo 9, que se centraliza
en la estación ubicada en el rebombeo El Verano, por medio de la cual se conoce el
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
26
caudal de extracción de cada pozo (L/s), el estado de la bomba (on/off), y el estado de la
puerta de la caseta del tablero (abierta/cerrada).
Pozo 2
8"
Desfogue
Manómetro
VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
VAEA
4"
6"
Pozo 3 (en rehabilitación)
8"
Desfogue
VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
VAEA
4"
6"
8"
8x6"
8"
8x6"
VAEAVAEA
Pozo 4
8"
Desfogue
VálvulaCompuerta
BombaSumergible
CheckVAEA
1 1/2"6"
8"8x6" Manómetro
Pozo 5
6"
Desfogue Válvula
Compuerta
BombaSumergible
Check
4"
6"6"
F/S
Macro F/S
Pozo 6
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"8x6" VAEA
Pozo 8
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
VAEA Macro F/SVAEA
Pozo 9
6"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
4"
6"
6x4"
MacroVAEA
Pozo sinTelemetría
Pozo 10
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
MacroVAEA
Pozo 11
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
MacroVAEA
Pozo 12
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
Macro F/SVAEA
Figura 1.6a Esquema de los trenes de descarga de pozos ubicados en El Verano.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
27
Pozo 13
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
Macro F/SVAEA
Manómetro
Pozo 14
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
Macro F/SVAEA
Pozo 15
8"
Desfogue
VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8" 8x6"
MacroVAEA
VAEAManómetro
Figura 1.6b Esquema de los trenes de descarga de pozos ubicados en El Verano.
Toma la Presa
24"
8"
24x16"
24"A planta
potabilizadoraØ 16"Desfogue
de la presaØ 24"
Toma dela presaØ 24"
Mina Cabadeñas
B
6" 8" 8"
8"6 a 8"8 a 12"
1"
Bombasumergible
A ranchoCabadeñaØ 1 1/4"
A plantapotabilizadora
Ø 12"
Mina La Esmeralda
6"Bombassumergibles 6"
10"
10"
4"
6"
A plantapotabilizadora
Ø 10"
6"
Mina Vesper
6"Motorsuperficial
6"
8"
A tanqueVesper
Ø 8"10"
6"
2"
Bombasumergible
Figura 1.7 Esquema de los trenes de descarga de las minas y obra de toma de la presa Parral.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
28
La obra de toma de la presa parral se encuentra ubicada en el fondo de la cortina, y cerca
de la mitad del largo de la misma. Las piezas de la toma son de acero al carbón, y el
diámetro principal de la toma es de 24 pulgadas el cual se utiliza para desfogar la presa.
En esta toma existe una desviación de 16 pulgadas en la cual se origina la línea de
conducción hasta la planta potabilizadora (figura 1.8).
Figura 1.8 Obra de toma en presa Parral
La mina La Esmeralda cuenta con dos columnas de extracción de 6 pulgadas de
diámetro, cada una con una bomba sumergible independiente. El tren de descarga
muestra que ha sido modificado varias veces, estando en la actualidad conectado a una
línea de conducción de 10 pulgadas de diámetro, la cual llega hasta la planta
potabilizadora. Las piezas del tren son de acero al carbón (figura 1.9).
Figura 1.9 Tren de descarga mina La Esmeralda
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
29
La extracción de la mina Cabadeñas se realiza mediante una bomba sumergible y una
columna de 6 pulgadas de diámetro, la cual, tres metros después de salir a la superficie
se vuelve de 8 pulgadas de diámetro para continuar así por alrededor de 40 metros hasta
llegar a una segunda entrada a la mina por donde anteriormente se realizaba la extracción
para unirse al tren de descarga de esta extracción anterior (figura 1.10). En este punto el
tren de descarga tiene una derivación de 1 ¼ pulgadas de diámetro con rebombeo para
alimentar el rancho Cabadeñas. El tren de descarga principal continua aparte de 8
pulgadas de diámetro para dirigirse finalmente hasta la planta potabilizadora.
Figura 1.10 Tren de descarga mina Cabadeñas
La mina Vesper y la mina la Recompensa se encuentran a 6.5 kilómetros al norte de la
ciudad y ambas alimentan el tanque la Recompensa desde donde se rebombea el agua
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
30
hacia la red. En la mina Vesper se realiza la extracción utilizando dos columnas de 6
pulgadas de diámetro, la primera con un motor superficial y la segunda con uno
sumergible. Al igual que el resto de las minas, su tren de descarga ha sufrido varias
modificaciones, por lo que presenta varios diversos diámetros como se observa en el
diagrama de la figura 1.11, finalizando en una línea de 8 pulgadas de diámetro, la cual
continua hasta el tanque Vesper, ubicado en una loma a 200 m al norte.
Figura 1.11 Extracción en la Mina Vesper
La mina La Recompensa cuenta con una columna de 3 pulgadas de diámetro y descarga
directamente con un tubo de de PVC del mismo diámetro al tanque La Recompensa. Esta
extracción no tiene piezas especiales como se puede apreciar en la figura 1.12.
Figura 1.12 Extracción en la Mina La Recompensa
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
31
Tanques del sistema
El sistema de distribución agua de Parral cuenta con 12 tanques de regularización, los
cuales son: El tanque Cerro Blanco, Bellavista, Miguel Hidalgo, Juárez, Terres, Progreso,
Almanceña, Montañas, Vesper, La Recompensa, Gómez Morín y Paseo de Almanceña.
Actualmente solo 11 se encuentran en uso (Almaceña fuera de servicio).
En la figura 1.13 se presentan los croquis detallados de los tanques de regularización y en
la figura 1.14 se muestra la torre de Oscilación 1 y 2 y el tanque Piezométrica.
CanceladaØ 12"
DesfogueØ 8"
Valv. cerradaØ 24"
De TanquePiezométrica
Ø 14"A tanqueAltavista
Ø 18"
A la redØ 10" Desfogue
Ø 12"
1) Cerro Blanco
De tanqueAltavista
Ø 12"
Baja a tanqueAltavista
Ø 6"
A la redØ 6"
Ø 8"
A la redØ 8"
Ø 4"
Caseta
2) Bellavista
Cap. = 300 m3C.T. = 1801 msnm
Del rebombeode la calle Guamuchil
A col. M. Hidalgo
Ø 6"
Ø 6"
3) Miguel Hidalgo
Cap. = 1000 m3C.T. = 1786 msnm
Alimentación
8"
A Carta Blanca,
En situaciones
acerraderos, etc.
extraordinarias
12"
12"
4) Juárez
Figura 1.13a. Croquis de tanques de regularización de Parral
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
32
18"
De PlantaPotabilizadora
14"
14"
14"14"
5) Terres
Cap. = 1000 m3C.T. = 1823 msnm
10"
14"
De PlantaPotabilizadora
A col. Progesoy Loma Linda
12" 10"
10"
6) Progreso
10"10"
10"
De PlantaPotabilizadora
Cap. = 1000 m3C.T. = 1823 msnm
7) Almanceña
A la redØ 8"
De tanqueRecompensa
Ø 8"
DesfogueØ 8"
8) Montañas
Alimentacióna localidad
Ø 4"
A tanqueRecompensa
Ø 12"De minaVesper
Ø 8"
Alimentacióna localidad
Ø 4"
9) Vesper
A tanqueMontaña
Ø 8"
De tanqueVesperØ 12"
B
B
Desfoguede llenado
Ø 3"
Desfogue de Tanque
Ø 3"
Linea de PVC por aire
Ø 3"
6"Bomba
sumergible
8"
8"
8"
8"
3"
3"
10) La Recompensa
Figura 1.13b. Croquis de tanques de regularización de Parral
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
33
8"
De PlantaPotabilizadora
6"
4"6x4"
A col.Gómez Morín
Cap. = 250 m3C.T. = 1773 msnm
11) Gómez Morín
8"
De PlantaPotabilizadora
A col. Paseode Almanceña
Cap. = 250 m3C.T. = 1770 msnm8"
6"
6"
6"
12) Paseo de Almanceña
Figura 1.13c. Croquis de tanques de regularización de Parral
Hacia RebombeoØ 24"
De el VeranoØ 24"
CT 1782 msnmØ 6 mts
a) Torre de Oscilación 1
Hacia tanquepiezométrica
De RebombeoØ 24"
CT 1835 msnmØ 2.5 mts
Ø 20"
b) Torre de Oscilación 2
De torre deoscilación 2
Ø 20"
A tanqueCerro Blanco
Ø 18"
B
Suministro aPredioØ 3"
c) Tanque Piezométrica Figura 1.14. Torres de Oscilación y tanque Piezométrica
El Rebombeo el Verano (ver figura 1.15) cuenta con 6 equipos de bombeo, de los cuales
regularmente operan las 24 horas 2 equipos, el No. 1 y 3. Cuando el nivel de agua del
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
34
cárcamo sube a 2.5 metros de altura automáticamente se prende el equipo No. 4 para
disminuir el nivel, apagándose hasta la altura de 1.5 metros. Los equipos No. 2, 5 y 6
están para situaciones extraordinarias.
VAEA
12x8"
12"
8x12"
12"
B12x8"
12"
8x12"
12"
B8x6"
8"
6x8"
8"
B
12"
12x8"
12"
8x12"
12"
B12x8"
12"
8x12"
12"
B
6
20"
12"
VAEAVAEA
8x6"
8"
6x8"
8"
B
8"
VAEA
5 4 3 2 1
Ø 24"
A tanque24"Cerro Banco
De PozosVerano
20"
Figura 1.15. Rebombeo El Verano
Las capacidades de regularización de los tanques se muestran en el cuadro 1.3.
Cuadro 1.3. Capacidad de regularización de los tanques de Parral No. NOMBRE DEL TANQUE CAPACIDAD
(m3) TIPO MATERIAL
1 Cerro Blanco 2,000 Superficial Mampostería 2 Bellavista 1,000 Superficial Concreto Armado 3 Miguel Hidalgo 300 Superficial Mampostería 4 Juárez 1,000 Superficial Concreto Armado 5 Terres 1,786 Superficial Mampostería 6 Progreso 1,000 Superficial Concreto Armado 7 Montañas 1,000 Superficial Concreto Armado 8 Vésper 750 Superficial Concreto Armado 9 La Recompensa 350 Superficial Concreto Armado 10 Gómez Morín 250 Elevado Acero 11 Paseo de Almanceña 200 Elevado Acero
Capacidad en uso 9,636 12 Almanceña 1,000 Superficial Concreto Armado
Capacidad sin utilizar 1,000 Capacidad total instalada 10,636
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
35
Planta Potabilizadora
La planta Potabilizadora se alimenta de la producción de agua tanto de las minas
Cabadeñas y La Esmeralda como de la presa Parral. Los afluentes llegan con tres líneas
descargando a la planta, los cuales son monitoreadas a través de un sistema de
telemetría. Una vez potabilizada el agua se distribuye por medio de dos tuberías, la
primera se envía directamente al tanque Terres y la segunda distribuye hacia los tanques
Progreso, Gómez Morín y Paseos de Almanceña entregando agua en ruta hacia la red de
distribución.
BB
B
B
B
agua filtradaTanque de
Oficinas
CloraciónMina la Esmeralda
Viene de
Ø 12"
12"
12"x10"
10"
12"
16"
Ø 3"
8"
12"
Hacia la redØ 12"
TerresHacia tanque
Ø 12"
La presaViene de
Ø 16"
Mina CabadeñasViene de
Ø 12"
llenado de pipasA tanque de
A dosificadoresØ 2"
6"
12"10x8"
12x8"
8"
6"
8"
Retorno
VAEA Manómetro
al tanque
16"
10"
12"12"
16"
16"
12"
12"
FloculaciónSedimentadoresPre-sedimentación
Filtración
12" 12"
A retrolavado
Figura 1.16. Croquis detallado de la planta Potabilizadora
Distribución
El sistema de distribución de agua se divide en tres zonas de abastecimiento (ver figura
1.17). La distribución de la primera zona ZA-1 es considerada a partir del tanque Vesper
de donde se tienen tres derivaciones, dos de ellas de 4 pulgadas de diámetro que
alimentan a un pequeño poblado cercano, y la tercera, de 12 pulgadas que se conecta por
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
36
gravedad al tanque La Recompensa. Este tanque recibe también el gasto que se extrae
de la mina La Recompensa, y de él se realiza un rebombeo, el cual se inyecta
directamente a la red de distribución de una zona al norte de la ciudad y alimenta al
tanque Montañas.
La segunda zona ZA-2 se abastece a partir de la planta potabilizadora, ubicada al Este de
la ciudad. El agua se bombea por dos líneas de distribución, la primera llega al tanque
Terres y de ahí hacia la red de la parte baja del tanque. En la segunda línea se bombea el
agua hacia los tanques Progreso, Gómez Morín y Paseo de Almanceña entregando agua
en ruta a la red de distribución.
El sistema de distribución de la zona ZA-3 es considerado a partir del tanque
Piezométrica, por ser desde donde se abastece por gravedad a la red de distribución, a
tanques de regularización (Cerro Blanco y Juárez), y a rebombeos (Altavista y
Guamuchil). El rebombeo Guamuchil alimenta al tanque Miguel Hidalgo y el rebombeo
Altavista al tanque Bellavista.
ZA-1
ZA-2
ZA-3
11
17
Figura 1.17. Zonas de abastecimiento de Parral
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
37
Dentro del sistema de distribución se encuentran dos estaciones de rebombeo:
1. “Rebombeo Guamuchil” que abastece al tanque Miguel Hidalgo.
2. “Rebombeo Altavista” que abastece directamente a la red y al tanque Bellavista
En la figura 1.18 se muestran detalles de las conexiones de los rebombeos antes citados.
De línea de 12" Ødesde Cerro Blanco
A tanque
6"
B
4"
6"
Miguel Hidalgo
6" 6"
a) Rebombeo Guamuchil
Llenado depipas
Rebombeo a tanque Bellavista Caseta
BB
B
B
De la redØ 12"
De tanqueCerro Blanco
Ø 16"A red local
Ø 4"
A tanqueBellavista
Ø 8"
A tanqueJuarezØ 16"
A red localØ 4"
RebombeoAltavista
Llenado deTanque
Llenado deTanque
Auxiliar
10"10 a 8"
8"
8"
6"
6"
8"
4"
6"
4"
12"
8"
12"
6" 6"
4"
16"
4"
12"
12"
b) Rebombeo Altavista
Figura 1.18. Detalles de rebombeos dentro de la ciudad de Parral
En el plano digital de la red de distribución, proporcionado por la JMAS se muestran las
calles de la traza urbana, las líneas de conducción y de distribución existentes con sus
diámetros y longitudes, la ubicación de algunas válvulas de seccionamiento, tanques
regularización, cárcamos de bombeo y la planta potabilizadora. La red de distribución esta
integrada principalmente por tuberías de asbesto-cemento y PVC en diámetros de 16 a 3
pulgadas. En el Anexo B se incluye en archivo AutoCad el plano de la red actualizada por
la Alianza.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
38
En la figura 1.19 se muestra un esquema de la red de distribución de la ciudad de Parral.
Figura 1.19. Esquema general de la red de distribución de agua de Parral
El abastecimiento de agua a los usuarios es por medio de un número excesivo de tandeos
a través de la red de distribución primaria y secundaria. En el cuadro 1.4 se muestran los
horarios de suministro de agua del 2006.
Cuadro 1.4. Horarios de suministro 2006
ZONA COLONIA HORARIO (hrs.) SUMINISTRO
ZA-1
El Preson 22:00-7:00 Diario Rastro 22:00-7:00 Diario Inf. Montañas 22:00-7:00 Diario Batalla del Carrizal 7:00-22:00 Diario Tomas Urbina 7:00-22:00 Diario Jesús Urueta 7:00-22:00 Diario Rinconada del sol 4:00-20:00 C/3er día
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
39
Conasupo 4:00-20:00 C/3er día Roque González 4:00-20:00 C/3er día Pascual Orozco 4:00-20:00 C/3er día Guillermo baca 4:00-20:00 C/3er día
ZA-2
Progreso 6:00-15:00 C/3er día Del sol 6:00-15:00 C/3er día San Rafael 6:00-15:00 C/3er día San Uriel 6:00-15:00 C/3er día El hormiguero 6:00-15:00 C/3er día Loma Linda 6:00-15:00 C/3er día López Portillo 6:00-15:00 C/3er día Inf. Estación 6:00-15:00 C/3er día Felipe pescador 6:00-15:00 C/3er día Fco. Villa 6:00-15:00 C/3er día Emiliano Zapata 6:00-15:00 C/3er día Morelos 6:00-15:00 C/3er día PRI 16:00-6:00 C/3er día Tierra y Libertad 16:00-6:00 C/3er día Gómez Morín 16:00-6:00 C/3er día Solidaridad 16:00-6:00 C/3er día Valle verde 16:00-6:00 C/3er día Che Guevara 16:00-6:00 C/3er día Amp. Che Guevara 16:00-6:00 C/3er día Almanceña 16:00-6:00 C/3er día Jorge Leyva 16:00-6:00 C/3er día Federico Piñón 16:00-6:00 C/3er día Paseos de Almanceña 17:00-20:00 C/3er día Frac. Sto Tomás 17:00-6:00 C/3er día Frac. El Milagro 17:00-6:00 C/3er día San A. de las huertas 17:00-6:00 C/3er día La huerta 17:00-6:00 C/3er día Potrero 17:00-6:00 C/3er día Barrio del Topochico 17:00-6:00 C/3er día Barrio de España 17:00-6:00 C/3er día Minera 4:00-20-00 C/3er día Las Quintas 15:00-11:00 Diario
ZA-3
Magisterial 15:00-11:00 Diario Las fuentes I y II etapa 0:00-9:00 Diario Kennedy 15:00-10:00 Diario Américas 15:00-10:00 Diario CNOP 0:00-9:00 Diario Alfareña 7:00-22:00 Diario Pirul 15:00-6:00 C/3er día Tascate 15:00-6:00 C/3er día Pinabete 15:00-6:00 C/3er día Carnero 15:00-6:00 C/3er día Encción 15:00-6:00 C/3er día Persimonios 15:00-6:00 C/3er día
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
40
Castaño 15:00-6:00 C/3er día Guamuchil 15:00-6:00 C/3er día Triplay 15:00-6:00 C/3er día Mezquite 15:00-6:00 C/3er día Inf. Bellavista I y II etapa 15:00-6:00 C/3er día Frac. Esmeralda 15:00-6:00 C/3er día Reforma 15:00-6:00 C/3er día La peña 15:00-6:00 C/3er día San A. de las huertas 15:00-6:00 C/3er día Méndez Rosas 15:00-6:00 C/3er día Juárez 6:00-15:00 C/3er día Bellavista 24 hrs Diario Miguel Hidalgo 19:00-6:00 C/3er día Frac. Cerro blanco 19:00-6:00 C/3er día
Macromedición
Un sistema de macromedición es esencial para las acciones de incremento y control de
eficiencia física e hidráulica, ya que permite conocer con exactitud los volúmenes de agua
que son suministrados a la red y la variación de la demanda de agua a los usuarios. De
esta manera se está en posibilidad de realizar balances de agua confiables, evaluar las
necesidades de reparación de fugas, realizar modelación hidráulica con mayor eficacia y
redistribuir presiones y caudales en la red.
Dentro del sistema de distribución de la ciudad de Parral no se dispone de un Sistema de
Macromedición completo, por lo menos en lo que se refiere a los pozos de El Verano, en
los rebombeos El Verano, Altavista, calle Guamuchil y en los principales puntos de
suministro, lo que genera una gran incertidumbre en los volúmenes entregados a la red.
No obstante, el organismo operador dispone de un Sistema de Telemetría, el cual se tomó
como base para efectuar mediciones de caudal en los puntos de suministro, a fin de
corroborar que los datos estadísticos que se tienen en la JMAS.
De acuerdo a los datos proporcionados por la JMAS, el funcionamiento hidráulico del
Sistema de agua potable se considera constante en el tiempo; es decir, el volumen que se
extrae de los pozos es el mismo mientras no se produzca algún error técnico en los
equipos de bombeo. Los pozos 1 y el 7 se encuentran secos y el 3 estuvo en reparación
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
41
parte del tiempo que abarcó el estudio; los pozos 9 y 10, aunque sí aportan caudales, no
están conectados al Sistema de Telemetría, ver Figura 1.20.
Figura 1.20. Distribución de Pozos de El Verano en el Sistema de Telemetría
Al llegar el agua al rebombeo El Verano, existen 6 equipos de bombeo numerados del 1 al
6, de los cuales el 1 y el 3 funcionan las 24 hrs. del día. Como se mencionó, el equipo 4
arranca automáticamente cuando el nivel del tanque de rebombeo alcanza el nivel de 2.50
metros y al descender el nivel a 1.50 metros se apaga automáticamente. Los equipos 2, 5
y 6, únicamente son de emergencia y se echan a funcionar cuando alguno de los
anteriores no están trabajando por alguna causa. En la figura 1.21 se muestra una
pantalla del sistema de telemetría del rebombeo El Verano.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
42
Figura 1.21. Distribución de Equipos en el Rebombeo de El Verano (Sistema de Telemetría)
Además del sistema de telemetría, solamente nueve pozos tienen instalado un
macromedidor, y de esos únicamente están funcionando cuatro. En el cuadro 1.5 se
presenta una relación de los macromedidores existentes.
Cuadro 1.5. Relación de macromedidores existentes en el sistema de agua de Parral
Pozo Tipo de Macromedidor Marca y Modelo Diámetro (pulgadas)
11 Tipo Propela Bridado Hemet California 8.00 15 Tipo Propela Bridado Hemet California 8.00
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
43
Micromedición
La micromedición de un sistema de agua potable es esencial para evitar el desperdicio de
agua por parte de los usuarios. Con una cobranza efectiva se logran ahorros de agua
sustanciales, debido a que el usuario tendrá la responsabilidad de pagar por sus
derroches. Durante los recorridos de campo y la campaña de mediciones, se pudo
constatar que los usuarios de la red de agua potable, desperdician agua en actividades de
lavado de calles, riego de jardines, descuidos, entre otros. Por esa razón, la red no se
logra saturar de agua en sus partes altas, y obliga a los operadores del sistema a realizar
movimientos de válvulas, con el fin de restringir el servicio a estos usuarios y enviar el
agua a dichas zonas elevadas.
Hasta Diciembre del 2006, de un total de 28,273 contratos de tomas domiciliarias
registradas en la ciudad, se tenía un total de 19,843 micromedidores instalados4, que
equivalen a una cobertura de micromedición del 70.18% del total de contratos. Los
contratos con cuota fija a la misma fecha son 8,430 (29.82%) (Ver figura 1.22). A la fecha
no se tienen datos para clasificar los micromedidores instalados por tipo, marca y modelo.
COBERTURA DE MICROMEDICIÓN
29,958 Tomas activas
Cuota fija 26.70%
Servicio medido 73.30%
Figura 1.22. Porcentajes de micromedición domiciliaria
Es así como se ha ido creando el tandeo o servicio discontinuo, que con el tiempo se ha
agudizado porque ahora los usuarios deben almacenar agua para las horas en las que no Obtenido de la base de datos contenida en el archivo Depuración 2006.dwg elaborado por JMAS.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
44
les llega el agua a su toma domiciliaria. De esta manera se ha generado un círculo
vicioso, que aunado a la existencia de fugas, resulta muy difícil equilibrar nuevamente la
operación de la red con servicio las 24 horas del día.
Por lo tanto, es importante señalar que debe implantarse un programa de ajuste o
sustitución de micromedidores, asegurar la lectura y facturación adecuada y regularizar
los cobros respectivos, para garantizar que con el diseño operacional propuesto en el
presente proyecto, se logre la continuidad y estabilidad del servicio de agua potable a los
habitantes de Hidalgo del Parral.
1.2. ACTUALIZACIÓN DEL CATASTRO DE REDES Y LEVANTAMIENTO E INSPECCIÓN DE VÁLVULAS
1.2.1. Actualización del catastro de redes
La actualización de los planos de la red del sistema de agua potable de Parral se está
realizando con el análisis de los planos digitales proporcionados por JMAS, con las
entrevistas con el Director de Planeación y Operación el Ing. Jesús Manuel Cruz García y
su personal de operación, y con una inspección física de cajas de válvulas.
Primeramente, se han revisado las líneas de interconexión entre los tanques de
regularización y cárcamos de bombeo, mediante recorridos de campo por cada uno de
ellos, revisando los diámetros cada tubería que llega y sale de ellos.
También, se ha entrevistado al personal de operación, para que señalen sobre el plano
las tuberías principales de la red, tramos faltantes y las válvulas que cierran o abren para
realizar los tandeos del servicio de agua a los usuarios.
Paralelamente, se inspeccionaron 46 cajas de válvulas aleatoriamente, para observar el
estado físico de ellas y todas aquellas que se cierran o abren para realizar los tandeos del
servicio de agua a los usuarios. Con los resultados de la inspección se han revisado y
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
45
verificado los cruceros importantes de la red de distribución, con la intención de ajustar el
plano definitivo actualizado.
Una de los problemas encontrados en la actualización de los planos de la red, ha sido la
gran cantidad de “Layers” (capas) que se han integrado en el plano digital de AutoCad,
que proporcionó la JMAS Parral. Esto se debió a que, conforme se incluían zonas nuevas
de redes, se generaba una nueva capa en el archivo AutoCad. Por esta razón, una de las
tareas iniciales que se decidió realizar fue la disminución de los “Layers”, para facilitar la
consulta y manejo del plano digital. En la figura 1.23 se muestran el plano antes y
después de ordenar los “Layers”
Plano original proporcionado por JMAS Plano modificado por Watergy
Figura 1.23. Planos antes y después de ser modificadas las Layers en AutoCad
Una vez, realizada esta optimización de “Layers”, se procedió a capturar nuevamente
todas las tuberías de la red con su simbología, datos, elevaciones y longitudes a escala,
observando las adecuaciones señaladas por el personal de JMAS, las revisiones de
planos existentes y los resultados del levantamiento de cajas de válvulas. El plano
modificado y actualizado por la Alianza se presenta en el Anexo B, en archivo electrónico
y el software AutoCad 2004.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
46
1.2.2. Levantamiento e inspección física de cajas de válvulas
Durante la segunda visita a la ciudad de Hidalgo de Parral llevó a cabo el levantamiento e
inspección de 46 cajas de válvulas. Esta labor se llevó a cabo en dos días con la ayuda
del personal de mantenimiento y operación que trabaja para el sistema operador. El
primer día de trabajo se recorrió la parte sur de la ciudad haciendo el levantamiento e
inspección de 22 cajas de válvulas, cubriendo por completo este sector, al día posterior,
de la misma forma se cubrió la zona norte inspeccionando 24 cajas de válvulas, haciendo
un total de 46 cajas de válvulas inspeccionadas.
La elección de las cajas de válvulas inspeccionadas fue con base en los movimientos que
se realizan en ellas para dar suministro a las distintas colonias y zonas de tandeo en la
ciudad, así como para la actualización y revisión de puntos de interés en cruceros
importantes.
En cada caja inspeccionada se anotaron sus características principales y luego fueron
capturadas en archivo electrónico Word. Los datos registrados de las cajas fueron: la
ubicación, tipo y número de válvulas, el estado general en que se encuentran, referencias,
comentarios y observaciones generales. También se tomaron fotografías de cada una de
ellas.
En el cuadro 1.6 se muestra un cuadro con los principales resultados de la inspección y
en el Anexo C, se encuentran los archivos electrónicos detallados del levantamiento e
inspección de cada una de las 46 cajas de válvulas.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
47
Cuadro 1.6. Resumen de inspección de cajas de válvulas
Condición Cantidad PorcentajeTierra 33 72%Basura 2 4.3%Inundada 10 21.7%Buen estado 1 2.2%TOTAL 46 100.0%
Resumen de condición del interior de las cajas de válvulas
Condición Cantidad Porcentaje
Daño en losa 1 2.2%Sin losa 0 0.0%Sin tapa 1 2.2%Tapa soldada 0 0.0%Tapa sin fijación 4 8.7%Buen estado 40 87.0%TOTAL 46 100.0%
Resumen de condición de las losas y las tapas en las cajas de válvulas
Los resultados indican que en la mayoría de las cajas inspeccionadas existe asolvamiento
por tierra, basura y algunas de ellas inundadas por presencia de alguna fuga. Por el otra
parte, es importante decir que las cajas inspeccionadas en su totalidad cuentan con tapa y
en buenas condiciones.
1.3. CAMPAÑAS DE MEDICIÓN
1.3.1. Medición de presiones en tomas domiciliarias
En los términos del proyecto se estableció realizar medición de presiones en 30 tomas
domiciliarias para evaluar la efectividad actual de las presiones entregadas en la red de
distribución de Parral. Esta campaña se realizó junto con la campaña de determinación de
exactitud de micromedidores, por lo cual se obtuvieron 38 mediciones distribuidas en toda
la red.
Para la medición de las presiones se utilizó un manómetro comercial tipo Bourdon con
carátula de glicerina, el cual se colocó en las llaves para jardín de cada toma domiciliaria.
En el cuadro 1.7 se presenta el resultado de las mediciones realizadas y en la figura 1.24
se presenta la ubicación de los puntos de registro de presión.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
48
Cuadro 1.7. Campaña de medición de presiones en tomas domiciliarias
No. De prueba Colonia Dirección presión
(Kg/cm2) 1 Las fuentes 2da
etapa Pedregal # 9 4.4
2 Pedregal # 4 4.0 3 Residencial
Tecnológico Privada del valle # 33 3.5
4 Privada del valle # 43 3.1 5 Fovisste Las
Fuentes Pino alto # 24 5.0
6 Valle verde # 204 4.3 7 Fuentes 1ra
etapa De la cascada # 1 4.0
8 Villa Matamoros # 4 4.0 9 Fraccionamiento
Baca Jesús Lozoya # 35 4.2
10 Jesús Lozoya # 46 4.4 11 CNOP Pedro de Lille # 159 4.6 12 Jesús Ma. Gómez # 21 3.8 13 Infonavit Cerro
Blanco Cerro de la Calera # 115 2.5
14 Cerro de la Calera # 118 2.5 15 Che Guevara Concordia # 16 2.4 16 Concordia # 1 3.3 17 Heroes de la
Revolución Batalla de Celaya # 61 2.9
18 Batalla de Celaya # 47 2.9 19 Preson Plan de San Luis # 88 6.5 20 Plan de San Luis # 79 6.5 21 López Portillo Calle del Maiz # 105 4.0 22 Lenteja # 1 4.3 23 Loma Linda Suiza # 7 6.5 24 Suiza # 14 6.0 25 El potrero Llanos de aredanes # 14 3.5 26 Llanos de aredanes # 8 3.6 27 Progreso Frontera Matamoros # 4 > 7 28 Frontera Matamoros # 8 > 7 29 Topochico Matamoros # 50 4.9 30 Privada Matamoros # 46 4.7 31 Infonavit
Praderas Av. Praderas # 66 2.9
32 Av. Praderas # 60 2.6 33 Del Parque Jacarandas # 5 4.0 34 Jacarandas # 14 3.9 35 Talleres Acapulco # 41 2.8 36 Acapulco # 24 2.8 37 Centro Pensador mexicano # 12 3.7 38 Pensador mexicano # 7 3.7
Al analizar los datos obtenidos en esta campaña se observa que, en general, el manejo de
las presiones dentro de la red es de medio a alto (presión máxima recomendable 5
kg/cm2) de acuerdo con las especificaciones de la CONAGUA.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
49
Figura 1.23. Distribución de los puntos de medición de presiones en la red de Parral
De los resultados mostrados en el cuadro 1.7, también se deduce que la presión media en
la red alcanza los 3.8 Kg/cm2 .El manejo de presiones muy elevadas dentro de la red
implica un alto volumen de pérdidas debido tanto a fugas en las líneas de distribución,
como dentro de las casas, ya que presiones mayores a 3 kg/cm2 generan problemas en
los mecanismos de los sanitarios y válvulas, por lo cual es de gran importancia controlar
estas presiones elevadas.
1.3.2 Medición de caudales en puntos de suministro a la red
Con el fin de conocer y/o verificar los caudales de agua entregada a la ciudad de Parral,
en los bombeos y rebombeos se llevó a cabo una campaña de mediciones durante los
LA ESMERALDARESIDENCIAL
BELLA VISTA 11INFONAVIT
J. M. A . S.J. M. A . S.T ANQU E
CERRO BLANCOTECNOLOGICO
FUENTES 2DA ETAPA
FOVISSTE LAS FUENTES
LAS FUENTES
CNOP
CENTRO
TALLERES
DEL PARQUE
TOPOCHICO
PROGRESO
LOMA LINDA
HEROES DE LA REVOLUCION
CHE GUEVARA
BACA
PRESON
LOPEZ PORTILLO
EL POTREROINFONAVIT PRADERAS
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
50
días 22 al 26 de Enero de 2007, pero debido a algunas incertidumbres se programó otra
campaña de medición complementaria del 26 al 29 de Marzo de 2007.
Las mediciones de caudal se realizaron con un medidor portátil ultrasónico marca Vantage
serie 6000, propiedad de la Alliance to Save Energy, el cual fue programado en cada uno
de los puntos de medición seleccionados en función del diámetro, espesor y tipo de
material de la tubería donde fue colocado.
Los puntos de medición se ubicaron básicamente en pozos y rebombeos del sistema. De
esta manera, dentro de la campaña de medición se identificaron los 22 puntos
estratégicos señalados en las figuras 1.24. En el Anexo D se incluye el detalle de cada
una de las actividades, con los puntos de aforo y sus resultados respectivos.
Punto de Medición 1Punto de Medición 1Punto de Medición 1
Punto de Medición 2Punto de Medición 2Punto de Medición 2
Punto de Medición 3Punto de Medición 3Punto de Medición 3
Pozo 2
8"
Desfogue
VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
VAEA
4"
6"
8"
8x6"
VAEA
Punto deMedición
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
51
Punto de Medición 4Punto de Medición 4Punto de Medición 4
Pozo 9
6"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
4"
6"
6x4"
MacroVAEA
Pozo sinTelemetría
Punto deMedición
Pozo 10
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
MacroVAEA
Punto deMedición Punto de
Medición 5Punto de Medición 5Punto de Medición 5
Pozo 12
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
Macro F/SVAEA
Punto deMedición
Pozo 13
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
Macro F/SVAEA
Manómetro
Punto deMedición
Pozo 14
8"
Desfogue VálvulaCompuerta
BombaSumergible
Check
6"
8"
8x6"
Macro F/SVAEA
Punto deMedición
Punto de Medición 6Punto de Medición 6Punto de Medición 6
Figura 1.24.a. Puntos de medición de caudal en pozos
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
52
VAEA
12x8"
12"
8x12"
12"
B12x8"
12"
8x12"
12"
B8x6"
8"
6x8"
8"
B
12"
12x8"
12"
8x12"
12"
B12x8"
12"
8x12"
12"
B
6
20"
12"
VAEAVAEA
8x6"
8"
6x8"
8"
B
8"
VAEA
5 4 3 2 1
Ø 24"
A tanque24"Cerro Banco
De PozosVerano
20"Puntos de Medición 7, 8, 9 y 10
Puntos de Medición 7, 8, 9 y 10
Figura 1.24.b. Puntos de medición de caudal en Rebombeo El Verano
Puntos de Medición 13 y 14
M1M2
Puntos de Medición 13 y 14
M1M2
Puntos de Medición 11 y 12
M3
M4Puntos de Medición 11 y 12
M3
M4
Figura 1.24.c. Puntos de medición de caudal en Tanque Altavista
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
53
En la figura 1.25 se muestran algunas fotografías en donde se realizaron mediciones con
el equipo antes mencionado.
Medición en el Pozo No. 4 de El Verano
Medición en el Pozo No. 11 de El Verano
Medición en el Pozo No. 5 de El Verano
Toma de lectura Pozo No. 4 de El Verano
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
54
Medición Equipo No. 2 del Rebombeo Altavista
Medición Equipo No. 4 Rebombeo Altavista
Figura 1.25. Fotos de mediciones con el equipo ultrasónico serie 6000 en pozos y rebombeos
En el cuadro 1.7 se presenta un resumen de los resultados obtenidos de las mediciones
efectuadas en los rebombeos El Verano y Altavista. Desafortunadamente, en esta etapa
de la medición no se pudieron realizar mediciones de 24 horas, debido principalmente a
los tandeos que se efectúan en los distintos sectores de la Ciudad.
Cuadro 1.7.a Caudales de operación en los puntos de medición Pozos El Verano
No. de PozoDiámetro de
tuberíaMaterial en el
puntoCaudal medio
(L/s)2 8” Acero 12.43 8” Acero 12.84 8” Acero 9.95 6” Acero 15.56 8” Acero 22.38 8” Acero 10.79 6" Acero 5.1
10 8” Acero 13.511 8” Acero 31.512 8” Acero 28.313 8” Acero 17.014 8” Acero 20.215 8” Acero 23.3
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
55
Cuadro 1.7.b Caudales de operación en los puntos de medición Rebombeo El Verano
No. de Equipo
Diámetro de tubería
Material en el punto
Caudal medio (L/s)
1 12" Acero 122.30 2 25.80 3 12" Acero 97.60 4 8" Acero 78.30 5 22.00 6 12" Acero 56.40
Cuadro 1.7.c Caudales de operación en los puntos de medición Rebombeo Altavista
No. de Equipo
Diámetro de tubería
Material en el punto
Caudal medio (L/s)
M1 6" Acero 42.60 M2 6" Acero 49.70 M3 6" Acero 72.70 M4 6" Acero 83.10
1.3.3. Medición de exactitud en macromedidores y sistema de telemetría
Como parte de las actividades del proyecto de eficiencia, se procedió a efectuar una
campaña de medición de los caudales de agua en los pozos de El Verano, con el fin de
comparar los registros obtenidos con el Sistema de Telemetría y verificar su exactitud. No
obstante, se decidió realizar una medición posterior los días 26 al 29 de marzo, dadas las
incertidumbres detectadas en la primera campaña. Ambas mediciones se realizaron con
un medidor portátil ultrasónico marca Vantage serie 6000. En el Anexo D se describe a
detalle las actividades y resultados de la medición realizada aquí.
Cabe recordar (inciso 1.1.3), que en los únicos pozos en donde se tienen macromedidores
instalados en funcionamiento es en los números 9, 10,11 y el 15. En los pozos 5, 8, 12,
13 y 14 existen macromedidores, pero no se encuentran en funcionamiento. Además, en
algunos pozos del Valle del Verano no estaba funcionando la telemetría, debido a daños
en los sensores.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
56
En la figura 1.26 se muestran algunas fotos de la campaña de medición del 26 al 29 de
Marzo.
Figura 1.26. Fotos de mediciones con el equipo ultrasónico en pozos Valle del Verano
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
57
Los datos que se obtuvieron del suministro de agua por el Sistema de Telemetría son los
que se muestran en el cuadro 1.8.
Cuadro 1.8. Caudales registrados en los pozos de El Verano con el Sistema de Telemetría de JMAS
No. de Pozo en El Verano
Gasto del Sistema (L/s)
1 Seco 2 10.70 3 17.53 4 11.59 5 13.79 6 28.02 7 Seco 8 13.64 9 6.32 10 13.30 11 30.37 12 27.24 13 20.10 14 23.87 15 21.66
TOTAL 238.14
En el cuadro 1.9, se presentan los resultados de las pruebas de exactitud de los
macromedidores y la telemetría.
Cuadro 1.9. Caudales medidos y errores de exactitud en algunos pozos de El Verano
No. de Pozo
Diámetro de tubería
Material en el punto
Caudal medio (L/s)
Caudal medio
Telemetría (L/s)
Error de exactitud telemetría
(%)
Caudal medio macromedidores instalados (L/s)
Error de exactitud
macromedidores instalados (%)
2 12.43 10.70 -13.92 Sin macro 3 12.78 17.53 37.17 Sin Macro 4 8” Acero 9.90 11.59 17.08 Sin macro - 5 6” Acero 15.50 13.79 -11.01 No funciona - 6 8” Acero 22.30 28.02 25.63 Sin macro - 8 8” Acero 10.66 13.64 27.98 No funciona - 9 5.1 6.32 23.98 Sin dato 10 13.5 13.30 -1.45 Sin dato 11 8” Acero 31.48 30.37 -3.53 33.0 34.7 12 28.28 27.24 -3.68 No funciona 13 17 20.10 18.23 No funciona 14 20.21 23.87 18.11 No funciona 15 8” Acero 23.27 21.66 -6.92 19.5 -3.0
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
58
Se puede observar que al comparar los resultados obtenidos del Sistema de Telemetría
con los obtenidos en la campaña de medición, existen variaciones en los caudales que se
suministran por los pozos de El Verano, registrándose errores de exactitud que van desde
+17.08% hasta +37.17%, y de -1.45% hasta -13.92%.
Con base a los resultados obtenidos y comparados, es importante considerar estos
ajustes en el caudal suministrado a la ciudad de Parral. También, es recomendable, la
instalación o reparación de macromedidores en los equipos de bombeo de las fuentes de
suministro, específicamente en todos los pozos de El Verano y en las minas (Cabadeñas,
Recompensa, etc.) que se encuentran funcionando, así como en los rebombeos de El
Verano, Altavista, Calle Guamuchil, etc.
Con estos macromedidores la JMAS estará en posibilidad de controlar y medir el volumen
que ingresa al sistema de distribución en todo el tiempo. Es importante colocar medidores
con error en exactitud al menos del 0.5%, que realice medición continua de gasto y
volumen acumulado y que pueda efectuar guardado de datos con un datalogger.
1.3.4. Pruebas de error de exactitud en micromedidores
Durante la visita de campo realizada en enero del 2007 se llevó a cabo, con apoyo de
personal de JMAS, una campaña para determinar la exactitud de los micromedidores
domésticos instalados en la ciudad de Hidalgo del Parral. Para este efecto se tomó una
muestra aleatoria de 64 micromedidores distribuidos de tal manera que fueran
representativos de las zonas de distribución que existen en la red.
La prueba de exactitud se basa en la comparación del volumen de agua registrado por el
micromedidor al llenar un recipiente de acero inoxidable calibrado, marca Volumex, de 20
litros con una graduación de ± 300 mililitros. En la figura 1.27 se presentan fotografías de
la realización de la campaña de exactitud de micromedidores. En el cuadro 1.10 se
encuentran los resultados de la misma campaña. En el Anexo D se muestra en archivo
electrónico el detalle de las pruebas de exactitud de micromedidores.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
59
Figura 1.27. Campaña de exactitud de micromedidores
Cuadro 1.10. Resumen de la campaña de exactitud de micromedidores
No. De prueba Dirección lectura 1
micro (m3) lectura 2
micro (m3) volumen micro (l)
volumen tanque (l)
Error (%) (-) (+)
1 Pedregal # 9 1339.0140 1339.0340 20.00 20.08 -0.40 2 Pedregal # 7 1256.7880 1256.8085 20.50 20.09 2.043 Pedregal # 13 2224.0070 2224.0275 20.50 19.85 3.274 Pedregal # 4 2.1900 2.2105 20.50 19.94 2.815 Privada del valle # 33 729.2340 729.2540 20.00 20.01 -0.05 6 Privada del valle # 28 607.1430 607.1630 20.00 19.76 1.217 Privada del valle # 35 896.7640 896.7845 20.50 19.76 3.748 Privada del valle # 43 386.7560 386.7760 20.00 19.82 0.919 Pino alto # 24 1879.7660 1879.7865 20.50 19.80 3.5410 Pino alto # 26 4048.6870 4048.7070 20.00 20.07 -0.35 11 Pino alto # 38 2279.0660 2279.0860 20.00 19.96 0.2012 Valle verde # 204 1182.1180 1182.1390 21.00 19.95 5.2613 De la cascada # 1 4823.9400 4823.9605 20.50 20.03 2.3514 Villa Matamoros # 2 1424.1060 1424.1265 20.50 19.70 4.0615 De la cascada # 6 4461.7540 4461.7740 20.00 20.10 -0.50 16 Villa Matamoros # 4 1129.1250 1129.1435 18.50 20.00 -7.50 17 Jesús Lozoya # 35 1616.9290 1616.9490 20.00 19.80 1.01
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
60
18 Jesús Lozoya # 47 2817.3520 2817.3713 19.30 20.00 -3.50 19 Jesús Lozoya # 45 415.9940 416.0145 20.50 19.93 2.8620 Jesús Lozoya # 46 2788.8910 2788.9104 19.40 20.00 -3.00 21 Pedro de Lille # 159 1215.2810 1215.3010 20.00 19.90 0.5022 Jesús Ma. Gómez # 21 97.7310 97.7520 21.00 20.12 4.3723 Pedro de Lille # 172 3002.3740 3002.3936 19.60 20.07 -2.34 24 Pedro de Lille # 167 2387.3500 2387.3710 21.00 19.93 5.3725 Cerro de la Calera # 115 385.6670 385.6875 20.50 19.74 3.8526 Cerro de la Calera # 114 1334.8970 1334.9175 20.50 20.09 2.0427 Cerro de la Calera # 107 221.6770 221.6970 20.00 19.92 0.4028 Cerro de la Calera # 118 1554.0980 1554.1190 21.00 20.08 4.5829 Concordia # 16 45.2800 45.3000 20.00 19.91 0.4530 Concordia # 10 37.6670 37.6875 20.50 20.17 1.6431 Concordia # 11 6.6690 6.6895 20.50 20.02 2.4032 Concordia # 1 914.7980 914.8180 20.00 19.88 0.6033 Batalla de Celaya # 61 684.4770 684.4975 20.50 19.80 3.5434 Batalla de Celaya # 96 604.8450 604.8655 20.50 20.05 2.2435 Batalla de Celaya # 47 94.5870 94.6070 20.00 20.02 -0.10 36 Plan de San Luis # 88 633.3580 633.3790 21.00 19.96 5.2137 Plan de San Luis # 84 467.2120 467.2330 21.00 20.13 4.3238 Plan de San Luis # 79 1307.9250 1307.9445 19.50 19.89 -1.96 39 Calle del Maiz # 105 569.7190 569.7395 20.50 19.79 3.5940 Calle del Maiz # 107 1114.4360 1114.4570 21.00 20.06 4.6941 Lenteja # 1 174.4200 174.4405 20.50 19.97 2.6542 Suiza # 7 515.8220 515.8425 20.50 19.88 3.1243 Suiza # 8 179.2000 179.2205 20.50 19.93 2.8644 Suiza # 14 313.7970 313.8175 20.50 19.73 3.9045 Llanos de aredanes # 14 235.2070 235.2270 20.00 19.72 1.4246 Llanos de aredanes # 10 576.5500 576.5705 20.50 19.98 2.6047 Llanos de aredanes # 8 446.0280 446.0480 20.00 19.75 1.2748 Frontera Matamoros # 4 980.4970 980.5175 20.50 19.85 3.2749 Frontera Matamoros # 6 915.7580 915.7783 20.30 19.82 2.4250 Frontera Matamoros # 8 222.2630 222.2840 21.00 19.83 5.9051 Matamoros # 50 1093.8340 1093.8540 20.00 19.92 0.4052 Privada Matamoros # 49 273.5120 273.5325 20.50 19.97 2.6553 Privada Matamoros # 46 2614.5390 2614.5595 20.50 20.06 2.1954 Av. Praderas # 66 1639.1540 1639.1745 20.50 19.69 4.1155 Av. Praderas # 69 2356.0990 2356.1195 20.50 19.97 2.6556 Av. Praderas # 60 1334.1770 1334.1970 20.00 20.02 -0.10 57 Jacarandas # 5 1702.8430 1702.8630 20.00 19.93 0.3558 Jacarandas # 12 3066.4100 3066.4285 18.50 20.00 -7.50 59 Jacarandas # 14 9966.1080 9966.1275 19.50 19.99 -2.45 60 Acapulco # 41 327.2010 327.2210 20.00 19.92 0.4061 Acapulco # 24 162.8270 162.8470 20.00 19.81 0.9662 Pensador mexicano # 12 969.4290 969.4490 20.00 20.50 -2.44 63 Pensador mexicano # 13 1387.4890 1387.5085 19.50 20.12 -3.08 64 Pensador mexicano # 7 1071.8990 1071.9180 19.00 20.03 -5.14 Promedio -2.53 2.63
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
61
Como se observa en el cuadro 1.10, los errores de micromedición son de
aproximadamente +/- 2.5 % en promedio, lo cual indica que los aparatos en general miden
adecuadamente en el sistema de agua potable de Parral.
1.3.5. Medición de parámetros electromecánicos e hidráulicos en bombeos instalados A. Metodología utilizada
La medición parámetros electromecánicos e hidráulicos de los sistemas de bombeo
actuales, que alimentan al sistema de agua potable de Parral, está basada en el siguiente
principio:
Potencia Manométrica de Salida (Ps) G ρ gH (kW)
EE = --------------------------------------------------- x 100 = = ----------------------------- Potencia Eléctrica de Entrada (Pe) Pe
Donde:
EE = Eficiencia Electromecánica del conjunto bomba – motor, en %
Pe = Potencia Eléctrica de Entrada al sistema, en kW
Q = Caudal, en m3/s
ρ = Densidad del agua bombeada en kg/m3
g = Aceleración de la gravedad en m/s2
H = Carga dinámica total de bombeo, en m.
Un aspecto clave para asegurar la confiabilidad de la evaluación de la eficiencia
electromecánica es medir adecuadamente todos y cada uno de los parámetros
involucrados en este método. La evaluación de cada una de las variables necesarias para
la construcción de las curvas H – Q - η, se utiliza el siguiente método:
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
62
Caudal ( Q )
Para evaluar esta variable se utilizo un medidor de flujo portátil de tipo ultrasónico como
se muestra en la muestra fotográfica de la figura 1.28.
Figura 1.28. Medición de caudal en tubería de descarga de pozos y rebombeos
Potencia Eléctrica Pe
Se midieron todos los parámetros eléctricos de cada uno de los motores como son
Voltaje, Corriente, factor de Potencia, Potencia Reactiva y Potencia Activa (que es el valor
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
63
utilizado para el cálculo de eficiencia electromecánica). Para esto se utilizaron un
analizador de redes Marca FLUKE y un analizador de redes Marca Circutor Mod AR5
como se muestra en la muestra fotográfica de la figura 1.29.
Figura 1.29. Medición de parámetros para cálculo de potencia eléctrica
Carga Dinámica Total
Para calcular este parámetro se midieron los siguientes parámetros:
Presión en la descarga.- Para esto se utilizó el manómetro existente verificando
que estuviera calibrado de acuerdo a información de los técnicos del organismo
como se muestra en la figura 1.30.
Figura 1.30. Medición de presión
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
64
Nivel Dinámico.- Para esto se utilizó una sonda eléctrica como la que se
muestra en la figura 1.31, a reserva de los sistemas de rebombeo donde se
midió la distancia entre el nivel del agua en el tanque de succión y la línea de
succión de la bomba.
Figura 1.31. Medición del nivel dinámico
Adicionalmente, se calculó la carga de velocidad y las perdidas por fricción en la columna
de los pozos.
B. Curvas de operación de los equipos de bombeo
Con los datos registrados en las mediciones de campo, antes descritas, se realizaron
mediciones de carga H, gasto Q y potencia eléctrica, cinco veces para cada equipo de
bombeo. Estos parámetros se registraron variando la válvula de descarga de agua, desde
100 % abierta, hasta totalmente cerrada. Con los datos obtenidos se calcularon las curvas
características de operación de los equipos de bombeo y la eficiencia electromecánica
con la cual están operando actualmente estos equipos. Los resultados se muestran en el
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
65
cuadro 1.11 y en el Anexo E se incluyen las gráficas de cada una de las curvas H – Q –
η, con su respectiva memoria de cálculo.
Cuadro 1.11.a. Resumen de valores para el cálculo de curvas de bombas Pr Q Pe Nd Carga Efic
kg/cm2 l/s kW m mca %17 22.15 93.5 -1.4 168.60 39.1%16 24.00 113.5 -1.4 158.60 32.9%
7.5 4.12 19.2 0.5 75.50 15.9%6.6 11.8 23 0.5 66.50 33.4%
6 15.7 24.5 0.5 60.50 38.0%5.3 20 26.4 0.5 53.50 39.7%
4.0 12.7 108.5 164.7 204.7 23.5%3.5 14.8 109.5 164.7 84.3 54.2%3.4 15.6 110.0 164.7 84.3 54.2%3.3 20.8 110.0 164.7 84.3 54.2%3.2 24.0 110.5 164.7 84.3 54.2%3.1 26.3 111.0 164.7 84.3 54.2%3.0 36.0 111.0 162.9 192.9 61.3%
5 8.8 71.5 115.25 165.25 19.9%4 18.7 78 115.25 155.25 36.5%3 26.5 88 115.25 145.25 42.9%
0.3 42 104 115.25 118.25 46.8%9 25.3 144 150 240.00 41.3%8 27.5 146 150 230.00 42.5%6 30.6 146 150 210.00 43.1%2 35 145 150 170.00 40.2%5 4.7 153 150 200 6.0%4 6.2 152 150 190 7.6%3 8.5 151 150 180 9.9%2 10.2 150 150 170 11.3%0 19.9 146.5 150 150 20.0%
2.3 25.4 37.5 -0.5 22.50 14.9%2.2 49.3 41.6 -0.5 21.50 25.0%
2.15 58.5 42.8 -0.5 21.00 28.1%2.05 77.9 44 -0.5 20.00 34.7%2.11 10.7 20.8 -0.5 20.60 10.4%
2.1 24 21.9 -0.5 20.50 22.0%2 29.5 22.5 -0.5 19.50 25.1%7 81 102.5 -0.5 69.50 53.8%6 92 105 -0.5 59.50 51.1%
5.6 96 107 -0.5 55.50 48.8%5 101 108 -0.5 49.50 45.4%4 104 101 -0.5 39.50 39.9%
2.5 105 91 -0.5 24.50 27.7%
Guamuchil
Cabadeña 1
Potabilizadora Bba.5
Vesper
Potabilizadora Bba.1
Potabilizadora Bba. 2
Recompensa Bba 1
La Esmeralda Bba 1
La Esmeralda Bba 2
Equipo
Cuadro 1.11.b. Resumen de valores para el cálculo de curvas de bombas
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
66
Pr Q Pe Nd Carga Efickg/cm2 l/s kW m mca %
8.0 6.3 40.10 125.0 205 31.6%7.6 7.0 40.80 128.0 204 34.3%6.0 7.3 40.85 142.5 202.5 35.2%5.2 10.3 45.80 146.5 198.5 43.5%4.7 11.5 47.60 147.4 194.38 46.0%5.4 12.5 50.40 133.0 187 45.5%
6.00 9.90 46.00 145.50 205.5 43.3%6.80 9.00 46.00 144.30 212.3 40.7%7.70 7.31 42.00 141.20 218.2 37.2%8.60 6.50 38.00 134.00 220 36.9%9.20 5.42 37.00 130.40 222.4 31.9%
10.40 4.45 34.00 120.00 224 28.7%6.00 15.50 67.00 135.12 195.12 44.2%7.00 14.00 65.74 132.00 202 42.2%8.00 11.50 56.18 130.50 210.5 42.2%9.90 7.30 49.70 123.50 222.5 32.0%
11.20 3.10 44.10 118.50 230.5 15.9%5.90 22.30 96.00 137.50 196.5 44.7%7.90 21.10 95.00 135.00 214 46.6%9.20 20.10 95.52 133.50 225.5 46.5%
10.00 20.00 95.06 126.90 226.9 46.8%11.40 19.10 93.46 121.50 235.5 47.2%
5.50 10.66 45.00 137.50 192.50 44.7%7.80 9.06 45.00 132.50 210.50 41.5%
10.30 6.80 38.00 124.00 227.00 39.8%12.10 4.00 33.00 115.50 236.50 28.1%8 4.05 22.60 108.62 188.62 33.1%
7.8 4.35 22.70 109.61 187.61 35.2%7 4.85 23.40 110.3 180.3 36.6%
6.5 5.1 23.90 111.9 176.9 37.0%13 9.55 45.5 70 200.00 41.1%12 10.4 46 70.5 190.50 42.2%11 11.75 47 73 183.00 44.8%10 12.2 48 75.5 175.50 43.7%
9 12.8 48 76.7 166.70 43.6%8 13.4 49 78 158.00 42.3%
7.2 13.5 48 79.12 151.12 41.7%5.70 25.00 112.00 133.75 190.75 41.7%7.00 22.89 109.00 130.18 200.18 41.2%8.00 20.81 106.00 127.00 207 39.8%9.00 18.22 101.00 122.60 212.6 37.6%
10.10 15.25 93.00 118.00 219 35.2%11.00 11.50 90.46 114.50 224.5 28.0%
8.23 12.5 70.00 107.13 189.43 33.2%8 14.6 72.00 109.3 189.30 37.6%
7.25 18.6 76.00 112.22 184.72 44.3%6.85 20.2 77.00 113.4 181.90 46.8%6.45 21.7 79.00 115 179.50 48.3%
6 23.4 81.00 117 177.00 50.1%5.8 25 82.50 118 176.00 52.3%10 15.2 65.40 130.5 230.50 52.5%9 15.6 65.90 131 221.00 51.3%8 16.2 66.20 132 212.00 50.8%
6.1 17 66.50 133.27 194.27 48.7%9.4 17.8 84.00 132.5 226.50 47.0%8.8 20.1 89.00 135.25 223.25 49.4%7.9 22.8 94.00 141.72 220.72 52.5%7.2 24.5 98.00 145 217.00 53.2%6.6 25.8 100.00 146.2 212.20 53.7%5.6 28.7 105.00 147.5 203.50 54.5%
4.10 19.70 67.00 150.50 191.5 55.2%5.00 17.50 64.00 150.50 200.5 53.7%6.90 14.00 57.00 139.50 208.5 50.2%8.60 10.50 51.68 127.50 213.5 42.5%
10.00 4.80 43.15 117.50 217.5 23.7%
Pozo 10 El Verano
Pozo 11 El Verano
Pozo 12
Pozo 13
Equipo
Pozo 2
Pozo 14
Pozo 4 El Verano
Pozo 15 El Verano
Pozo 5 El Verano
Pozo 6 El Verano
Pozo 8 El Verano
Pozo 9
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
67
Cuadro 1.11.c. Resumen de valores para el cálculo de curvas de bombas Pr Q Pe Nd Carga Efic
kg/cm2 l/s kW m mca %7.00 123.00 110.00 -1.85 68.15 74.7%7.60 112.00 103.00 -1.85 74.15 79.0%8.40 85.00 92.00 -1.85 82.15 74.4%8.70 82.00 86.79 -1.85 85.15 78.8%9.00 65.00 80.34 -1.85 88.15 69.9%
8.4 25.8 53.00 -1.3 82.7 39.5%8.2 35 63.00 -1.3 80.7 43.9%8 43 68.00 -1.3 78.7 48.8%
7.8 51 73.00 -1.3 76.7 52.5%7.4 61.6 78.00 -1.3 72.7 56.3%7 70.8 81.50 -1.3 68.7 58.5%7.00 111.00 174.00 -1.85 68.15 42.6%8.00 89.00 164.00 -1.85 78.15 41.6%8.60 58.00 149.00 -1.85 84.15 32.1%9.00 39.50 137.00 -1.85 88.15 24.9%9.00 15.00 122.00 -1.85 88.15 10.6%7.00 67.80 77.00 -1.85 68.15 58.8%8.00 56.70 71.00 -1.85 78.15 61.2%8.60 34.50 60.00 -1.85 84.15 47.4%8.90 24.30 52.00 -1.85 87.15 39.9%9.00 21.30 49.00 -1.85 88.15 37.6%
9.1 22 49 -1.25 89.75 39.5%8.5 56 66 -1.25 83.75 69.6%
7 77.5 87 -1.25 68.75 60.0%7.00 56.00 79.00 -1.85 68.15 47.3%7.60 30.00 76.00 -1.85 74.15 28.7%8.20 20.00 70.00 -1.85 80.15 22.4%8.70 14.00 64.00 -1.85 85.15 18.3%8.90 7.00 57.00 -1.85 87.15 10.5%0.00 44.00 46.00 3.00 3 2.8%1.60 23.00 38.00 3.00 19 11.3%2.20 7.90 37.00 3.00 25 5.2%0.00 60.00 25.00 3.00 3 7.1%0.75 30.00 25.00 3.00 10.5 12.3%8.00 81.00 94.00 -1.70 78.3 66.1%9.00 51.00 77.00 -1.70 88.3 57.3%9.40 17.00 46.00 -1.70 92.3 33.4%7.80 86.00 101.00 -1.70 76.3 63.7%8.60 52.50 80.00 -1.70 84.3 54.2%9.00 20.20 59.00 -1.70 88.3 29.6%
Bpmba 1 Altavista
Bpmba 2 Altavista
Bpmba 3 Altavista
Bpmba 4 Altavista
Bomba 2 El Verano
Bba 5 El Verano
Equipo
Bomba 6 El Verano
Bomba 1 El Verano
Bomba 3 El Verano
Bomba 4 El Verano
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
68
1.4. MODELACION DE LA RED DE DISTRIBUCION
Una vez actualizado el plano de la red de distribución de agua potable de Hidalgo del
Parral, se procedió a construir su modelo de simulación hidráulica, utilizando el programa
EPANET 2.0 en español.
El EPANET es un programa que realiza simulaciones del comportamiento hidráulico en
redes de distribución de agua a presión con el modelo cuasi-estático o de períodos
extendidos. El programa proporciona un entorno integrado bajo Windows para la edición
de los datos de entrada a la red y la visualización de resultados en una amplia variedad de
formatos. Entre estos se incluyen mapas de la red codificados por colores, tablas
numéricas, gráficas de evolución, mapas de isolíneas, entre otros. Tiene amplia
compatibilidad con el AutoCad para el manejo de fondos a escala.
Para la construcción del modelo hidráulico de la red de distribución, se introdujeron en el
programa Epanet al menos los siguientes elementos:
• Nodos (ubicación, elevación, demanda de agua)
• Tuberías o tramos de red (topología, diámetro, longitud, rugosidad)
• Válvulas
• Bombas (curvas gasto-carga)
• Tanques de regularización (cota de terreno, nivel de agua)
Después del armado de la red en el modelo se procedió a introducir las propiedades
correspondientes de los elementos mencionados anteriormente, para el cual fue necesario
los datos proporcionados por la JMAS y aquellos generados durante la campaña de
medición de caudales y los recorridos de campo.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
69
A) Propiedades de Nodos
Para la ubicación de los nodos se utilizó el plano actualizado de la red de agua potable de
Parral, ver Anexo B, y con el apoyo de las curvas de nivel señaladas en un plano
proporcionado por la JMAS, se obtuvieron las elevaciones de terreno de cada nodo.
Para conocer la distribución de caudales en la red y asignar las demandas de agua en los
nodos fue necesario utilizar la información entregada por personal de la JMAS, en la que
se especifica la ubicación física de cada uno de los usuarios dentro de un plano de
acuerdo a los dos primeros dígitos de la clave de siete dígitos asignados a cada usuario
por la Junta para cuestiones de facturación y cobro.
En total, la ciudad de Hidalgo del Parral se encuentra dividida en 60 zonas de facturación,
las cuales se encuentran bien definidas y aisladas unas de las otras, a excepción de las
zonas siete y 60, las cuales son tipos de usuarios específicos que se encuentran
distribuidos en toda la ciudad. En la figura 1.32 se presentan las zonas de cobro de
acuerdo a su ubicación geográfica.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
70
Figura 1.32. Distribución de usuarios de acuerdo al número de cuenta
En el cuadro 1.12 se presenta la distribución de usuarios por sector de facturación, así
como los gastos obtenidos de acuerdo con el índice de hacinamiento y la dotación de 235
L/hab/día, calculados en el inciso 3.1.1 (según especificación de CONAGUA),
respectivamente. Los gastos máximo diario, Qmáx.diario, y máximo horario, Qmáx.horario, se
obtuvieron aplicando los coeficientes de variación de 1.4 y 1.55 recomendados también
por la CONAGUA, respectivamente.
Cuadro 1.12. Gastos obtenidos por sector de facturación
Sector de facturación Usuario Población Qmed
(L/s) Qmáx.diario
(L/s) Qmáx.horario
(L/s) 1 1,451 5601 15.23 21.33 33.06 2 2,164 8353 22.72 31.81 49.30 3 1,069 4126 11.22 15.71 24.35 4 1,180 4555 12.39 17.34 26.88 5 764 2949 8.02 11.23 17.41 6 640 2470 6.72 9.41 14.58
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
71
7 123 475 1.29 1.81 2.80 8 1,455 5616 15.28 21.39 33.15 9 597 2304 6.27 8.77 13.60 10 515 1988 5.41 7.57 11.73 11 853 3293 8.96 12.54 19.43 12 337 1301 3.54 4.95 7.68 13 141 544 1.48 2.07 3.21 14 161 621 1.69 2.37 3.67 15 210 811 2.20 3.09 4.78 16 1,353 5223 14.20 19.89 30.82 17 387 1494 4.06 5.69 8.82 18 182 703 1.91 2.68 4.15 19 248 957 2.60 3.65 5.65 20 280 1081 2.94 4.12 6.38 21 120 463 1.26 1.76 2.73 22 171 660 1.80 2.51 3.90 23 333 1285 3.50 4.89 7.59 24 279 1077 2.93 4.10 6.36 25 207 799 2.17 3.04 4.72 26 148 571 1.55 2.18 3.37 27 476 1837 5.00 7.00 10.84 28 207 799 2.17 3.04 4.72 29 627 2420 6.58 9.22 14.28 30 153 591 1.61 2.25 3.49 31 146 564 1.53 2.15 3.33 32 130 502 1.36 1.91 2.96 33 538 2077 5.65 7.91 12.26 34 1,117 4312 11.73 16.42 25.45 35 309 1193 3.24 4.54 7.04 36 54 208 0.57 0.79 1.23 37 201 776 2.11 2.95 4.58 38 1,686 6508 17.70 24.78 38.41 39 705 2721 7.40 10.36 16.06 40 860 3320 9.03 12.64 19.59 41 613 2366 6.44 9.01 13.97 42 430 1660 4.51 6.32 9.80 43 744 2872 7.81 10.94 16.95 44 725 2799 7.61 10.66 16.52 45 324 1251 3.40 4.76 7.38 46 629 2428 6.60 9.25 14.33 47 1,460 5636 15.33 21.46 33.26 48 210 811 2.20 3.09 4.78 49 399 1540 4.19 5.86 9.09 50 257 992 2.70 3.78 5.86 51 189 730 1.98 2.78 4.31 52 173 668 1.82 2.54 3.94 53 30 116 0.31 0.44 0.68 54 244 942 2.56 3.59 5.56
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
72
55 209 807 2.19 3.07 4.76 56 2 8 0.02 0.03 0.05 57 195 753 2.05 2.87 4.44 58 174 672 1.83 2.56 3.96 59 212 818 2.23 3.12 4.83 60 162 625 1.70 2.38 3.69
Total = 314.52 440.33 682.52
Como se puede verificar, la suma de estos usuarios es de 29,958, y el gasto medio
requerido por ellos es de 314.52 L/s.
Propiedades de Tuberías. Durante el proceso de captura de los tramos de red en el
modelo de simulación se fueron asignando las propiedades de los elementos como son la
topología de la red, diámetros, longitudes y rugosidades, utilizando el plano actualizado de
la red de agua potable.
Propiedades de Válvulas. Con la inspección de las cajas de válvulas se localizaron las
ubicaciones de las válvulas, así como el estado en el cual se encuentran y operan
actualmente (Anexo C).
Propiedades de Bombas. Las curvas de las bombas se obtuvieron con mediciones en
campo. En el cuadro 1.11 del inciso 1.3.5 de este documento, se presenta el resumen de
los valores medidos de las curvas de las bombas.
Propiedades de Tanques. Para la asignación de las cotas de terreno de los tanques se
utilizó las curvas de nivel entregadas por la JMAS y con recorridos de campo las
elevaciones de agua en los tanques.
Una vez introducidos todos los elementos y las propiedades de los mismos en el modelo
hidráulico se realizó la simulación del funcionamiento actual de la red de distribución,
denominada Escenario_1-Parral.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
73
El modelo de simulación de la red de distribución actual se conformó por 2,287 nodos y
2,621 tramos de tubería. En la figura 1.33 se muestra el modelo de la red de agua potable
de Parral capturada en Epanet y en el Anexo F se incluye el archivo electrónico del
mismo.
Figura 1.33. Modelo de la red de agua potable de Parral en Epanet
En la figura 1.34 se muestran los resultados del comportamiento de las presiones mínimas
con las máximas demandas (Qmáx.horario).
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
74
Figura 1.34. Distribución de presiones en Parral en condiciones actuales de demanda máxima
De los resultados de la modelación de la red de distribución en las horas de máxima
demanda se puede identificar una distribución ineficiente del agua con la siguiente
problemática:
La planta potabilizadora no tiene la capacidad para proporcionar el caudal máximo
requerido a su área de influencia, motivo por el cual utilizan sistemas de tandeo.
La plata potabilizadora sólo tiene capacidad para alimentar de forma continua a los
sectores de facturación 19, 29, 36, 40, 41, 42, 47, 51, 52 y 59, dejando sin suministro
las sectores de facturación 11, 14, 27, 35, 38, 43, 44, 58 y parte del 02 y 03.
En la zona de influencia del valle del Verano se presentan presiones negativas en las
partes altas de los sectores de facturación 05, 16, 26, 33 y 50.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
75
2. EFICIENCIA ENTRE LA PRODUCCIÓN Y ENTREGA DE AGUA
En este capitulo se realiza un balance de agua entre el volumen que se produce en los
pozos y los demás sitios de abastecimiento con que cuenta la ciudad de Hidalgo del
Parral y el que es entregado a los usuarios para un periodo igual a un año. Este análisis
en particular y de acuerdo con la información proporcionada por la JMAS el año de
estudio será de Enero del 2006 a Diciembre del mismo año.
El método empleado para realizar el balance, es el desarrollado por el Instituto Mexicano
de Tecnología del Agua, IMTA y modificado por la Alliance to Save Energy, ASE, mismo
que consiste en determinar los siguientes parámetros mostrados en la figura 2.1
VOLUMENSUMINISTRADO
CONSUMOMEDIDO
AUTORIZADO
Consumo deusuariosmedidos
Errores de exactitud
Errores por defase enperiodo de lectura
CONSUMONO – MEDIDOATORIZADO
Usuarios cuota fija
Reparación tuberías
Procesos de plantas
Escuelas
Parques públicos
Incendio y otros
PÉRDIDASIDENTIFICADASY ELIMINADAS
Usos clandestinosregularizados
Fugas eliminadas
PERDIDASPOTENCIALES
Usos clandestinos
Fugas tomas
Errores en cuota fija
CONSUMOREGISTRADO
PÉRDIDASAPARENTES
PERDIDASREALES
VOLUMENCONSUMIDO
Fugas tuberías
Fugas cajas
FUGAS
VOLUMENFACTURADO
VOLUMENNO
FACTURADO
Figura 2.1. Esquema del balance de agua potable, según estándar AWWA - IWA
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
76
El cálculo detallado del balance de agua para Parral se presenta en un archivo en Excel
en el Anexo F.
2.1. VOLÚMENES DE AGUA PRODUCIDOS Y SUMINISTRADOS
Como se mencionó en el inciso 1.1.3 de este documento, el suministro de agua potable de
la ciudad proviene de la zona de captación Valle del Verano contando con un total de 15
pozos; de esos 15, los pozos 1 y 7 están fuera de servicio ya que se encuentran secos y
el pozo 3 solo tuvo producción en el mes de Enero del 2006 debido a reparación. Esta
ciudad también se abastece de las minas Cabadeñas, Esmeralda, Vésper y la
Recompensa, además de la Presa Parral.
En general, estos pozos funcionaron las 24 horas durante todo el año de estudio, no así
las minas y la Presa Parral. Los meses en los que la mina Esmeralda no tuvo producción
fueron Enero, Febrero, Noviembre y Diciembre. La mina Cabadeñas, por su parte no
produjo en los meses de Noviembre y Diciembre, mientras que la Presa Parral en los
meses de Abril, Junio y Julio. La mina Vésper tuvo producción en todo el periodo, esto de
acuerdo con los datos de producción proporcionados por la JMAS y de la mina la
recompensa no proporcionó registros de volúmenes de agua producidos.
2.1.1. Volúmenes de producción registrados por JMAS (sin corregir)
En los cuadros 2.1, 2.2 y 2.3 se presenta un resumen de los registros que proporcionó el
personal de la JMAS, sobre los volúmenes producidos por todas las captaciones durante
el periodo de estudio (excepto el de la mina la Recompensa). Es importante señalar que
los datos de los volúmenes de agua producidos por los pozos fueron tomados a partir de
la telemetría. Por su parte, los datos del agua suministrada por las minas y la presa Parral
son estimaciones basadas en mediciones puntuales tomadas a lo largo del año por la
JMAS.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
77
Cuadro 2.1. Volúmenes producidos en Parral en los pozos Valle del Verano, reportados por la JMAS 2006.
Pozos Valle del Verano
Mes 1 2 3 4 5 6 7 8
Ene-06 0.00 36086.40 31590.00 30456.00 37497.60 74793.60 0.00 41554.80 Feb-06 0.00 33768.00 0.00 29030.40 33868.80 64411.20 0.00 32104.80 Mar-06 0.00 36540.00 0.00 31276.80 36136.80 67024.80 0.00 33163.20 Abr-06 0.00 31060.80 0.00 28472.40 36237.60 74854.80 0.00 36136.80 May-06 0.00 31968.00 0.00 32097.60 37447.20 77464.80 0.00 32205.60 Jun-06 0.00 30974.40 0.00 30974.40 36237.60 75063.60 0.00 36237.60 Jul-06 0.00 30888.00 0.00 32140.80 37396.80 76838.40 0.00 37094.40 Ago-06 0.00 31492.80 0.00 31579.20 35632.80 74332.80 0.00 36590.40 Sep-06 0.00 31060.80 0.00 25884.00 36237.60 69886.80 0.00 36237.60 Oct-06 0.00 31968.00 0.00 31924.80 37396.80 77360.40 0.00 37144.80 Nov-06 0.00 31060.80 0.00 31060.80 36237.60 74750.40 0.00 36237.60 Dic-06 0.00 31795.20 0.00 31622.40 35834.40 79135.20 0.00 36691.20 Total 0.00 388663.20 31590.00 366519.60 436161.60 885916.80 0.00 431398.80
Q medio calculado (lps) 0.00 12.29 11.99 11.59 13.79 28.02 0.00 13.64
Pozos Valle del Verano
Mes 9 10 11 12 13 14 15 Producción (m3)
Ene-06 3477.60 34819.20 80352.00 72316.80 58924.80 80352.00 74995.20 657216.00 Feb-06 14515.20 31449.60 72576.00 67536.00 48628.80 70156.80 67536.00 565581.60 Mar-06 15638.40 31276.80 73080.00 72979.20 54658.80 78300.00 47174.40 577249.20 Abr-06 23295.60 31060.80 71769.60 69692.40 51624.00 82828.80 54356.40 591390.00 May-06 21340.80 31968.00 79704.00 71733.60 58449.60 79812.00 51559.20 605750.40 Jun-06 20649.60 31060.80 72475.20 72475.20 56944.80 77652.00 61948.80 602694.00 Jul-06 21398.40 32054.40 74894.40 74793.60 56095.20 77673.60 60825.60 612093.60 Ago-06 20073.60 31233.60 81468.00 73382.40 55756.80 73281.60 60609.60 605433.60 Sep-06 13478.40 41472.00 80017.20 74854.80 56311.20 77652.00 59284.80 602377.20 Oct-06 21312.00 42508.80 78840.00 73483.20 23266.80 78840.00 58608.00 592653.60 Nov-06 12924.00 41356.80 55306.80 72374.40 56944.80 77652.00 56944.80 582850.80 Dic-06 11844.00 40435.20 70664.40 73684.80 57974.40 38416.00 57024.00 565121.20 Total 199947.60 420696.00 891147.60 869306.40 635580.00 892616.80 710866.80 7160411.20
Q medio calculado
(lps) 6.32 13.30 28.18 27.49 20.10 28.23 22.48 237.42
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
78
Cuadro 2.2. Volúmenes producidos en minas, reportado por JMAS 2006.
Mes Mina Cabadeña Mina Esmeralda Mina Vésper Producción (m3)
Ene-06 92826.57 0.00 49967.00 142793.57 Feb-06 83792.10 0.00 51644.00 135436.10 Mar-06 92683.50 18241.20 43926.00 154850.70 Abr-06 90636.00 127233.00 57833.00 275702.00 May-06 93244.20 125613.90 61103.00 279961.10 Jun-06 84499.80 130482.00 59550.00 274531.80 Jul-06 93744.00 119750.40 57891.00 271385.40 Ago-06 89313.00 147914.64 63186.00 300413.64 Sep-06 90720.00 48123.54 60185.00 199028.54 Oct-06 30555.00 63316.80 57238.00 151109.80 Nov-06 0.00 0.00 54701.00 54701.00 Dic-06 0.00 0.00 45277.00 45277.00 Total 842014.17 780675.48 662501.00 2285190.65
Q medio calculado (lps) 31.95 37.03 20.95 89.93
Cuadro 2.3. Volúmenes producidos en la Presa Parral, reportado por JMAS 2006.
Mes Producción (m3)
Ene-06 161231.40 Feb-06 142884.00 Mar-06 115110.00 Abr-06 0.00 May-06 1897.20 Jun-06 0.00 Jul-06 0.00 Ago-06 5994.00 Sep-06 79718.40 Oct-06 141955.20 Nov-06 203040.00 Dic-06 208915.20 Total 1060745.40
Q medio calculado (lps) 44.73
De los cuadros anteriores, se determina que el volumen producido total sin corregir en el
año 2006, para la ciudad de Parral, fue de 10’506,347 metros cúbicos. Falta sumar el
volumen de la Mina La Recompensa.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
79
2.1.2. Ajuste de volumen producido por exactitud de macromedición
Como ya se ha mencionado, el sistema de distribución de este ciudad no cuenta con un
sistema de macromedición en los puntos de suministro de agua a la red, por lo que, en la
campaña de medición de caudales se hicieron pruebas de exactitud de la telemetría y de
dos macromedidores en los pozos de la zona Valle del Verano (ver inciso 1.3.2 de este
documento). En el cuadro 2.4 se reproducen los errores encontrados entre la medición
realizada por la Alianza y lo registros de telemetría y de los macromedidores funcionando.
Cuadro 2.4. Errores de exactitud en los pozos de El Verano
CARACTERISTICAS 2 3 4 5 6 8 9Unidad de Medida l/s l/s l/s l/s l/s l/s l/sFecha de Instalación 27-Mar-07 27-Mar-07 23-Ene-07 23-Ene-07 24-Ene-07 24-Ene-07 24-Ene-07Diámetro del tubo 8" 8" 8" 6" 8" 8" 8"Porcentaje de error promedio (+/-) -13.92 37.17 17.08 -11.01 25.63 27.98 23.98
POZOS
CARACTERISTICAS 10 11 12 13 14 15Unidad de Medida l/s l/s l/s l/s l/s l/sFecha de Instalación 25-Ene-07 27-Mar-07 27-Mar-07 25-Ene-07 27-Mar-07 27-Mar-07Diámetro del tubo 8" 8" 8" 8" 8" 8"Porcentaje de error promedio (+/-) -1.45 -3.53 -3.68 18.23 18.11 -6.92
POZOS
Como se puede apreciar, en siete pozos la JMAS está registrando un gasto mayor al que
mide el equipo ultrasónico de la Alianza, y en seis contabilizan caudales menores. Por
esta razón, se ajustó el volumen producido por estos pozos en el año de estudio. En el
cuadro 2.5 se presenta el volumen corregido por error de exactitud en los puntos de
suministro antes mencionados.
Cuadro 2.5. Ajuste por error en medición de agua producida (año de estudio) Pozos 2 3 4 5 6 8 9
Porcentaje de error promedio (+/-) -13.92 37.17 17.08 -11.01 25.63 27.98 23.98Volumen total de agua producida sin corregir (m3) 388663.2 31590 366519.6 436161.6 885916.8 431398.8 199947.6Volumen de agua producido, errado por inexactitud de medidor ( m3) 62,840 -8,560 -53,458 53,986 -180,737 -94,304 -38,673
Pozos 10 11 12 13 14 15 MInaVesper TOTALPorcentaje de error promedio (+/-) -1.45 -3.53 -3.68 18.23 18.11 -6.92 42.41Volumen total de agua producida sin corregir (m3) 420,696 891,148 869,306 635,580 892,617 710,867 662,501Volumen de agua producido, errado por inexactitud de medidor ( m3) 6,206 32,571 33,189 -97,999 -136,865 52,839 -197,289 -566,255
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
80
Por lo tanto, la producción anual será:
Volumen anual corregido = (10´506,347 m3 – 566,255 m3) = 9’940,092 m3/año
2.2. VOLÚMENES DE AGUA CONSUMIDOS
De la información de facturación entregada por la JMAS del mes de enero del 2006 a
diciembre del 2006 se presentan dos cuadros con los consumos medidos autorizados y
los consumos de usuarios con cuota fija (cuadros 2.6 y 2.7). Lo anterior se hizo, debido a
que tanto los usuarios medidos autorizados como los de cuota fija no tienen la misma
clasificación por tipo de usuario. Al final de este apartado se muestra un resumen de los
consumos medidos autorizados y los usuarios con cuota fija (ver cuadro 2.8).
Cuadro 2.6. Consumos medidos autorizados para el periodo Ene 06 – Dic 06 en m3
MES Domestico Comercial Industrial Publico Escuelas TOTALEne-06 250,582 21,206 12,488 4,405 4,815 293,496Feb-06 273,296 33,053 13,077 6,421 8,936 334,783Mar-06 257,833 30,293 14,049 6,527 6,585 315,287Abr-06 249,247 28,814 12,515 5,395 6,686 302,657May-06 280,135 33,748 13,534 6,318 6,388 340,123Jun-06 273,760 35,036 16,272 7,400 7,205 339,673Jul-06 276,931 37,965 15,475 8,005 5,160 343,536Ago-06 259,025 37,583 13,351 5,991 4,610 320,560Sep-06 253,305 33,193 15,536 5,101 7,596 314,731Oct-06 252,405 32,006 14,453 6,338 7,598 312,800Nov-06 246,214 31,762 15,868 7,205 7,062 308,111Dic-06 249,671 33,962 14,215 6,577 6,998 311,423TOTAL 3,122,404 388,621 170,833 75,683 79,639 3,837,180
TIPO DE USO
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
81
Cuadro 2.7. Consumos de usuarios con cuota fija para el periodo Ene 06 – Dic 06 en m3
MES Domestico Comercial Industrial Publico Escuelas TOTALEne-06 212,842 8,659 - 1,187 1,174 223,862Feb-06 209,352 8,267 - 1,180 1,174 219,973Mar-06 205,963 7,800 - 1,180 1,174 216,117Abr-06 202,473 7,679 - 1,180 1,264 212,596May-06 201,356 7,499 - 1,135 1,174 211,164Jun-06 200,238 7,317 - 1,135 1,174 209,864Jul-06 199,121 7,272 - 1,033 1,264 208,690Ago-06 198,003 7,252 - 1,033 1,264 207,552Sep-06 196,886 7,122 - 948 1,174 206,130Oct-06 195,768 7,149 - 717 1,174 204,808Nov-06 194,651 7,149 - 717 1,174 203,691Dic-06 193,761 7,217 - 717 1,174 202,869TOTAL 2,410,412 90,382 12,162 14,358 2,527,314
TIPO DE USO
2.8. Resumen de consumos medidos autorizados y usuarios de cuota fija para el periodo Ene 06 – Dic 06
en m3
Servicio medido Cuota fija Total No. Usuarios Consumo Facturado (l/toma/día)
Domestico 3,122,404 2,410,412 5,532,816 27,898 543.35Comercial 388,621 90,382 479,003 1,808 725.85Industrial 170,833 0 170,833 16 29252.23Publico 75,683 12,162 87,845 120 2005.59
Escuelas 79,639 14,358 93,997 116 2220.05Suma 3,837,180 2,527,314 6,364,494 29,958
Tipo de usuario
Tipo de facturación
El total del volumen de consumo por los usuarios es de 6’364,494 metros cúbicos durante
el año 2006, incluyendo a usuarios medidos y no medidos (cuota fija).
2.3. VOLUMENES DE AGUA IDENTIFICADOS POR ERRORES DE FACTURACIÓN
Los errores de facturación más relevantes pueden ser de dos tipos; a) error por exactitud
de micromedidores y b) error por estimación de cuota fija.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
82
a) Corrección de consumos medidos por error de exactitud de micromedidores domésticos
Observando los resultados obtenidos con las pruebas de campo a 64 micromedidores
seleccionados aleatoriamente, resultó que el 25% de ellos miden de menos con un error
de exactitud promedio de -2.53%; y que el 75% están midiendo un volumen de más, con
un error de +2.63%.
Entonces, calculando un promedio pesado de los errores de exactitud antes mencionados,
se obtiene un error global de:
Error de exactitud en micromedidores = (-2.53% x 0.25 + 0.75 x 2.63%) = +1.34
Por lo que el ajuste en el consumo doméstico será de -41,615 m3/año
b) Corrección de consumos no medidos por estimación de cuota fija
Este tipo de error es debido a una consideración errónea de la cuota fija cobrada a los
distintos tipos de usuarios. Se realizó una comparación entre el consumo mensual
promedio de los usuarios con servicio medido y el que la JMAS asigna a los usuarios con
cuota fija. Los resultados obtenidos se presentan en el cuadro 2.9.
2.9. Errores en consumos de cuota fija (m3)
Domestico Comercial Industrial Público Escuelas TOTALConsumo unitario Asignado (m3/mes) 25.87 41.38 56.31 34.19Consumo unitario valorado (m3/mes) 12.92 19.92 889.76 61.83 81.93Porcentaje de error de consumo unitario (+/-) (%) 100.19 107.78 -100.00 -8.94 -58.28Volumen anual de cuota fija SIN corregir (m3) 2,410,412 90,382 12,162 14,358 2,527,314Error en Volumen anual de cuota fija (m3) -1,206,362 -46,883 1,194 20,054 -1,231,997
TIPO DE USO
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
83
2.4. VOLÚMENES DE FUGAS IDENTIFICADAS Y REPARADAS
La JMAS proporcionó las estadísticas de fugas reparadas en la Ciudad de Parral en el
periodo Enero – Diciembre 2006 el cual se resume en el cuadro 2.10 y figura 2.2
Cuadro 2.10 Fugas reparadas en la Ciudad de Hidalgo del Parral
Mes Tomas Tuberias Cajas de válvulas TotalEnero 46 33 2 81Febrero 46 44 1 91Marzo 65 25 4 94Abril 46 29 1 76Mayo 45 49 2 96Junio 38 37 1 76Julio 49 39 2 90Agosto 53 29 0 82Septiembre 45 44 0 89Octubre 1 33 2 36Noviembre 34 45 0 79Diciembre 11 21 0 32Total 479 428 15 922
FUGAS
Figura 2.2. Reporte de fugas
En el balance de agua de esta Ciudad (Anexo G) se presenta en forma detallada el
volumen anual de pérdidas recuperadas por fugas en tomas, tuberías y caja de válvulas
para el periodo Enero – Diciembre 2006, el cual es de 6,412 m3.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
84
2.5. ESTIMACIÓN DE PÉRDIDAS POTENCIALES Y RECUPERABLES
En la línea 25 del cuadro 2.11, se presentan las pérdidas potenciales que resultan del
balance de agua realizado para el organismo operador de Parral.
Las pérdidas potenciales se obtienen restando del volumen suministrado al sistema
(9´940,092 m3), el volumen consumido medido (3’837,180 m3), menos el volumen
consumido no-medido (2’527,314 m3) y menos el total de las pérdidas identificadas y
eliminadas (-1’266,872 m3). Las pérdidas potenciales que resultan son de 4’842,471
metros cúbicos de agua, equivalentes al 48.7 % del volumen suministrado a la red de
distribución.
Desafortunadamente, por la falta de información estadística, no se puede determinar
cuánta de esta agua de pérdida potencial, se pierde por fugas en tomas domiciliarias,
tuberías, cajas de válvulas y usos clandestinos y fraudulentos. No obstante, debido al
control que ejerce el JMAS Parral a los usuarios a través de su actualización del padrón
de usuarios, se consideró que los usos no autorizados son mínimos y, por lo tanto, para
efectos del proyecto se estableció que las pérdidas potenciales del 48.7% son fugas.
Este porcentaje es considerado un valor de fugas alto, ya que el estándar mínimo nacional
es del orden del 20%. Esto implica realizar un programa de localización y reparación de
fugas para Parral del orden de los 28.7 puntos porcentuales.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
85
Cuadro 2.11 Balance de agua para la ciudad de Hidalgo del Parral
Período de análisis (días) = 365Lugar: Hidalgo del Parral Unidad: m3
CANTIDAD m3
1 Suministro total de agua SIN corregir 10,506,3472A Error en exactitud de medidores de la fuente de abastecimiento (+ó-) -566,2552B Cambio en reservas y tanques de almacenamiento (+ó-) 02C Otras contribuciones o pérdidas (+ó-)3 Total de ajustes en el suministro total de agua (sumar líneas 2A. 2B y 2C) -566,2554 SUMINISTRO TOTAL DE AGUA CORREGIDO (sumar líneas 1 y 3) 9,940,092
5 CONSUMO MEDIDO TOTAL DE AGUA AUTORIZADO SIN CORREGIR 3,837,180
6 Usuarios con cuota fija 2,527,3147 Reparación de tuberías 08 Proceso de plantas de tratamiento y potabilizadoras 09 Escuelas 0
10 Parques públicos 011 Agua para incendio 012 Otros servicios 013 CONSUMO TOTAL NO MEDIDO AUTORIZADO (sumar líneas 6 a 12) 2,527,314
TAREA 1. Cuantificación del suministro de agua
TAREA 2. Estimación de consumos medidos autorizados
TAREA 3. Estimación de consumos No medidos autorizados
BALANCE DE AGUA POTABLE
LÍNEA CONCEPTO
14 Error en medidores residenciales (+ó-) -41,28715 Error en medidores comerciales, industriales y especiales (+ó-) 016 Error de desfase en período de lectura del medidor (+ó-) 017 Usos clandestinos regularizados 018 Fugas reparadas (eliminadas) 6,41219 Errores en cuota fija (+ó-) -1,231,99720 Derrames en tanques y cárcamos de bombeo 021 Evaporación en depósitos abiertos 022 Errores descubiertos en el proceso contable 023 Otras pérdidas 0
24 PÉRDIDAS TOTALES IDENTIFICADAS Y ELIMINADAS (Sumar líneas sumar líneas 14 a 23) -1,266,872
25 PÉRDIDAS POTENCIALES DE AGUA POTABLE (restar líneas 5, 13 y 24 de 4) 4,842,471
26 Usos clandestinos27 Fraudes
28 PÉRDIDAS APARENTES TOTALES POTENCIALES 0
29 Fugas en tomas domiciliarias 030 Fugas en tuberías 031 Fugas en cajas de válvulas 032 Otras fugas 0
33 PÉRDIDAS REALES POTENCIALES (TOTALES POR FUGAS) 4,842,471
TAREA 4. Pérdidas identificadas y eliminadas
TAREA 5. Estimación de pérdidas potenciales totales
TAREA 6. Estimación de pérdidas aparentes potenciales
TAREA 7. Estimación de pérdidas reales potenciales
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
86
La eficiencia física del sistema se refiere a la conservación del agua en el sistema de
abastecimiento y se calcula en porcentaje, dividiendo el volumen consumido entre el
volumen suministrado. El volumen consumido es la cantidad de agua, medida o no (cuota
fija), que reciben los usuarios en sus tomas, registradas o no. Es decir, incluye la
corrección por error en cuotas fijas, el error en exactitud de micomedidores y el volumen
recuperado por fugas reparadas. El volumen suministrado es la cantidad de agua real
producida e introducida a la red. Entonces, para el sistema de Parral, la eficiencia física
resultante es:
%.,'
,',',' 28511000929409
872266131452721808373=
−+= xfísicaEficiencia
Este nivel se encuentra fuera de los niveles aceptables, por lo que es recomendable
realizar urgentemente un programa de reducción de fugas a fin de que el organismo
operador incremente su nivel de eficiencia física eliminando y controlando las fugas de
agua.
2.6. ACCIONES RECOMENDADAS PARA LA REDUCCIÓN DE FUGAS
Para determinar las acciones correctivas que se deben implantar con el fin de reducir el
volumen de fugas, es conveniente evaluar por un lado, los beneficios que se tendrían si se
redujeran dichas fugas y, por otro, el costo de inversión para realizar dicha reducción.
No todas las fugas se pueden detectar y reducir, pues siempre existirá un grupo de fugas
(llamadas fugas latentes) imperceptibles a los aparatos de detección o bien, porque su
localización no es rentable. En México este porcentaje límite es considerado del orden de
15% del volumen de agua total producido (corregido).
No obstante, con base en las condiciones actuales de los sistemas de agua potable y en
la experiencia de organismos operadores que han realizado acciones de reducción de
fugas, lo factible será suponer que un porcentaje del 20% es viable para Parral en
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
87
condiciones de máxima inversión, considerando esta situación como viable. Esto equivale
a una reducción del volumen de fugas calculado como sigue:
corregido dosuministraactual20%actual20% al reducible .2 - FF - F F ∀∀=∀∀=∀ 0
O sea:
VFreducible al 20% = VFactual-0.2(VSactual)= 4’842,471 - 0.2(9’940,092)= 2’854,452 m3
Según los datos, una fuga en ocurrida en tubería (0.977 L/s) equivale a 27 fugas de toma
domiciliaria (q= 0.0367 L/s). Además, en el sistema de Parral la ocurrencia de fugas es del
48% en tubos (incluidas las de cajas de válvulas), mientras que en toma domiciliaria es
del 52%; se tendrá entonces que el número de fugas por reparar en cada caso es de:
NF80%= (VFreducible 20%/VFunitario)= 2’854,452 m3 / (.0367*86.4*365) = 2,466 fugas en tomas
NFtomas domicliarias = 0.52(2,466)=1,282 fugas de tomas
NFtubos-equivalente =0.48(2,466)≈ 1,184 fugas de tomas
NFtubos=(1,184 fugas de toma)/(27 fugas de toma/fuga en tubo)≈ 44 fugas en tubos
Y el costo de la detección y reparación estimado será el que se muestra en el cuadro
2.12.
Cuadro 2.9. Costo de la detección y reparación de fugas en Parral para lograr el 20% de fugas)
Toma 1,282 926 1,187,132Tubería 44 2,914 128,216
Costo total 1,315,348
Tipo de fuga Número de fugas potenciales
Costo unitario de detección y reparación de fugas ($/fuga) Costo total ($)
Los beneficios directos al reducir las fugas son aquellos costos ahorrados en la
producción y distribución de agua, principalmente los de energía eléctrica y potabilización.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
88
Los beneficios indirectos al reducir fugas son aquellos costos ahorrados por:
• Construcción diferida de nueva infraestructura de agua y energía eléctrica
• Deterioro de infraestructura existente
• Mantenimiento excesivo
Existen otros beneficios que impactan en la eficiencia del servicio de agua, como la
conservación de fuentes de abastecimiento locales, menores emisiones de CO2, mejor
imagen institucional, incremento en la continuidad y cobertura del servicio, aumento de la
calidad del agua entregada a usuarios, y más disponibilidad en cantidad y presión.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
89
3. EFICIENCIA HIDRAÚLICA
En esta sección del informe se presenta la propuesta de operación hidráulica de la red y
del sistema de suministro de agua, así como las actividades que se realizaron y los
resultados obtenidos mediante la simulación hidráulica del esquema propuesto.
3.1. CONSUMOS, DOTACIONES Y BALANCE VOLUMÉTRICO
Con este volumen anual corregido entregado a la red, la dotación media disponible es:
310́ 342,902 mDotación *1000 263.14 l/hab/día
365dias*107,686 habitantes= =
Para determinar la dotación de diseño fue necesario caracterizar a los usuarios
domésticos, tanto de cuota fija como medidos, por clases socioeconómicas como lo
establece el manual de la Comisión Nacional del Agua. La JMAS solo tiene una
clasificación por tarifas (A, B, C, D, E, F y G) de los usuarios de cuota fija en la cual se
define el tipo de casa y los horarios de suministro de agua que tiene esta, mientras que de
los usuarios medidos no se tiene ninguna clasificación.
La clasificación de los usuarios por clases socioeconómicas se realizó con base en los
consumos promedio mensuales de cada usuario reportados por el organismo operador,
de esta manera se pudieron catalogar en dichas clases popular, media y residencial.
De acuerdo con los datos reportados por INEGI, la Ciudad de Hidalgo del Parral tiene una
temperatura media anual que varía entre 12° y 18°C, por lo que esta ciudad se encuentra
clasificada en clima templado, según el manual de la CONAGUA. La recomendación de
consumos unitarios emitida por la CONAGUA, basada en una distribución de clases
socioeconómicas, establece que para un clima templado el consumo popular es de 100
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
90
l/hab/día, el consumo medio de 195 l/hab/día y de 250 l/hab/día para el consumo tipo
residencial.
En el cuadro 3.1 se presenta el consumo doméstico requerido por los usuarios domésticos
de la ciudad de Parral, aplicando este criterio de CONAGUA.
Cuadro 3.1. Cálculo del consumo unitario doméstico en Parral
Tipo de usuario Usuarios % C. recomendado (l/hab/dia) C. requerido (l/hab/dia)Popular 11544 41.38% 100 41.38Medio 10551 37.82% 195 73.75
Residencial 5803 20.80% 250 52.00Suma 27898 100.00% 167.13
El cálculo del consumo unitario no-doméstico se realizó de la suma de los volúmenes
anuales registrados por la JMAS en los usos comercial, industrial, público y de escuelas,
dividido entre el número de habitantes de Parral; es decir:
365servidosx habitantes de NúmerodomésticoNo unitarioescuelaspúblicoindustrialcomercial CCCC
C+++
=−
Con los datos de la facturación proporcionada por el organismo de Parral resultó lo
siguiente:
díahabL)) ((
C //57.20365686,107
997,93845,87833,170003,479=
+++=−domésticoNo unitario
De esta manera, la dotación de diseño para el sistema de agua potable de Parral, será la
suma de los consumos unitarios doméstico y No-domésticos, más las pérdidas, que en
este caso se consideraron del 20%, como nivel a alcanzar en el corto plazo, resultando lo
siguiente: díahabLpérdidasDotación //63.234%2057.207.167 =++=
Por lo tanto, la dotación para la Ciudad de Hidalgo del Parral será de 235 l/hab/día.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
91
3.2 REVISIÓN HIDRÁULICA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN
3.2.1. Balance volumétrico actual
Como se presentó en el primer capítulo, la ciudad se divide en tres zonas de influencia de
las fuentes de suministro, las cuales se reordenaron de tal forma que la primera es
alimentada por la planta potabilizadora (ZA-1), la segunda por los pozos ubicados en el
valle El Verano (ZA-2) y la tercera por el rebombeo La Recompensa (ZA-3). Al comparar
estas zonas de influencia con las áreas de facturación de la JMAS, se tiene el esquema
mostrado en la figura 3.1.
Figura 3.1 Zonas con base en el suministro y zonas con base en la facturación
El resultado de esta combinación, arroja el número de usuarios servido que corresponden
a cada zona de influencia de las fuentes, la cual se presenta en el cuadro 3.2.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
92
Al aplicar la dotación de 235 L/hab/día y el índice de hacinamiento de 3.86 hab/vivienda
obtenidos anteriormente, a los resultados de el cuadro 3.2, se determina el caudal medio
requerido en cada zona de influencia (ver cuadro 3.3).
Cuadro 3.2 Distribución de la población de acuerdo a las zonas de distribución
a) ZA-2 Valle del Verano b) ZA-1 Planta Potabilizadora Sector de facturación Lotes Sector de facturación Lotes
1 1,451.00 2b 1,352.00 2a 812 3b 949 3a 120 7 123 4 1,180.00 8b 150 5 764 11 853 6 640 14 161 8a 1,305.00 19 248 9 597 27 476 10 515 29 627 12 337 35 309 13 141 36 54 15 210 38 476 16 1,353.00 40 860 17 387 41 613 18 182 42 430 20 280 43 744 21 120 44 725 22 171 47 1,460.00 23 333 51 189 24 279 52 173 25 207 55 209 26 148 56 2 28 207 58 174 30 153 59 212 31 146 60 46 32 130 Usuarios 11,615.00 33 538 37 201 39 705 45 324 c) ZA-3 Rebombeo La Recompensa 46 629 Sector de facturación Lotes 48 210 34 1,117.00 49 399 38 1,210.00 50 257 53 30 57 195 54 244 60 108 60 8
Usuarios 15,734.00 Usuarios 2,609.00
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
93
Cuadro 3.3 Características principales de las zonas de distribución Planta potabilizadora Verano Recompensa Suma Usuarios 11,615.00 15,734.00 2,609.00 29,958.00 Población 44,833.90 60,733.24 10,070.74 115,637.88 Q medio (L/s) 121.94 165.19 27.39 314.52
Fuentes de suministro Presa Parral, minas
Cabadeñas y Esmeralda
Pozos el Verano
Mina Vesper y la Recompensa
Producción promedio disponible (L/s) 90.00 240.00 44.00 374.00
Diferencia Q (L/s) - 31.94 74.81 16.61 59.48
En el cuadro 3.3 se presenta también la capacidad actual de producción disponible en
cada una de las fuentes de suministro respectivas. La obtención de estas se justifican a
continuación:
• De acuerdo con información proporcionada por la JMAS, en la actualidad la planta
potabilizadora tiene una capacidad de producción de 100 L/s, y para el presente
proyecto se propone que ésta trabaje al 90% de su capacidad, es decir, que
suministro 90 L/s durante las 24 hrs.
• De acuerdo con la campaña de medición de caudales que se presentó en el primer
capítulo, el caudal que ingresa al tanque piezométrica es de 240 L/s, lo cual se
considera como la producción efectiva de la fuente de extracción El Verano que
ingresa a la zona urbana de Parral.
• De acuerdo con la campaña de medición y de exactitud de macromedidores, la
producción de la Mina Vesper es de 36 L/s, y de la Mina La Recompensa es de 8
L/s, por lo que la disponibilidad total de estas dos extracciones es de 44 L/s.
Como se puede observar en el mismo cuadro 3.3, el gasto disponible total es mayor al
requerido para que el 100% de la población disponga del servicio de agua potable durante
las 24 horas del día, pero el desequilibrio en la distribución ha originado la necesidad de
los tandeos en la ciudad. También, es evidente que la población servida por la planta
potabilizadora excede en un 35% la capacidad de producción de la misma.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
94
Sobre la zona de El Verano se infiere que el 31% que llega al tanque piezométrica, se
está desperdiciando probablemente en fugas físicas o en tomas clandestinas.
Del 37% de la extracción de las minas Vesper y Recompensa que sobra en el balance
volumétrico, una parte se deriva a las rancherías cercanas y otra parte se pierde en fugas
dentro de la red de distribución.
Una vez que se determinó el estado actual del balance volumétrico y de acuerdo con los
resultados antes mencionados, fue necesario realizar una redistribución de caudales en la
red, de tal forma que las nuevas zonas de distribución no sobrepasen tres factores
primordiales: la capacidad de producción media de cada fuente de abastecimiento, la
capacidad de regulación disponible en la actualidad de cada zona y la capacidad de la red
de distribución para distribuir el caudal sin generar zonas de baja presión. Este último
punto se revisa por medio del modelo de simulación desarrollado en el capítulo 1.4 de
este documento. En esta redistribución se toman en cuenta también factores geográficos,
como lo son divisiones causadas por ríos, lomas o cerros, factores demográficos y
comerciales, como son límites de colonias y de zonas de facturación, y en algunos casos
factores sociales, cuando estos tienen un peso considerable.
Para el presente proyecto se realizaron varias alternativas tomando en cuenta los factores
mencionados, llegando a la conclusión de que la que se presenta a continuación cubre los
tres puntos principales, y además requiere de cambios mínimos en la red y que se pueden
implementar a corto plazo.
3.2.2. Redistribución de Caudales Zonas de distribución de acuerdo a la capacidad de las fuentes de abastecimiento
Tomando en cuenta que la capacidad disponible que tiene cada fuente de abastecimiento
de acuerdo al inciso anterior, y basados en la cantidad de usuarios que existen por
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
95
sectores de facturación, estos fueron redistribuidos como se presenta en los cuadros 3.4,
3.5 y 3.6; en el cuadro 3.7 se presenta el resumen correspondiente.
Cuadro 3.4. Sectores de facturación y usuarios correspondientes a la zona Potabilizadora
Zona de Suministro
Sector de Facturación Usuarios Q med
(L/s) Potabilizadora 7 123.00 1.29 Potabilizadora 11 853.00 8.96 Potabilizadora 14 161.00 1.69 Potabilizadora 29 627.00 6.58 Potabilizadora 35 309.00 3.24 Potabilizadora 38a 1,052.00 11.04 Potabilizadora 40 860.00 9.03 Potabilizadora 41 613.00 6.44 Potabilizadora 42 430.00 4.51 Potabilizadora 43 744.00 7.81 Potabilizadora 44 725.00 7.61 Potabilizadora 47 1,460.00 15.33 Potabilizadora 52 173.00 1.82 Potabilizadora 56 2.00 0.02 Potabilizadora 59 212.00 2.23 Potabilizadora 60a 46.00 0.48
Usuarios en Zona Potabilizadora 8,390.00 88.09
Cuadro 3.5. Sectores de facturación y usuarios correspondientes a la zona El Verano Zona de
Suministro Sector de
Facturación Usuarios Q med (L/s)
Verano 1 1451 15.23 Verano 2 2164 22.72 Verano 3 1069 11.22 Verano 4 1180 12.39 Verano 5 764 8.02 Verano 6 640 6.72 Verano 8 1455 15.28 Verano 9 597 6.27 Verano 10 515 5.41 Verano 12 337 3.54 Verano 13 141 1.48 Verano 15 210 2.20 Verano 16 1353 14.20 Verano 17 387 4.06 Verano 18 182 1.91 Verano 19 248 2.60 Verano 20 280 2.94 Verano 21 120 1.26 Verano 22 171 1.80
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
96
Verano 23 333 3.50 Verano 24 279 2.93 Verano 25 207 2.17 Verano 26 148 1.55 Verano 28 207 2.17 Verano 30 153 1.61 Verano 31 146 1.53 Verano 32 130 1.36 Verano 33 538 5.65 Verano 36 54 0.57 Verano 37 201 2.11 Verano 39 705 7.40 Verano 45 324 3.40 Verano 46 629 6.60 Verano 48 210 2.20 Verano 49 399 4.19 Verano 50 257 2.70 Verano 51 189 1.98 Verano 55 209 2.19 Verano 57 195 2.05 Verano 60b 108 1.13
Usuarios en Zona El Verano 18,885.00 198.27
Cuadro 3.6. Sectores de facturación y usuarios correspondientes a la zona La Recompensa Zona de
Suministro Sector de
Facturación Usuarios Q med (L/s)
Recompensa 27 476.00 5.00 Recompensa 34 1,117.00 11.73 Recompensa 38b 634.00 6.66 Recompensa 53 30.00 0.31 Recompensa 54 244.00 2.56 Recompensa 58 174.00 1.83 Recompensa 60c 8.00 0.08
Usuarios en Zona Recompensa 2,683.00 28.17
Cuadro 3.7. Resumen de redistribución de población de acuerdo a la fuente de suministro
ZA-1
Potabilizadora ZA-2
El Verano ZA-3
Recompensa Suma Usuarios 8,390.00 18,885.00 2,683.00 29,958.00 Población 32,385.00 72,896.00 10,356.00 115,637.00 Q medio (L/s) 88.08 198.27 28.17 314.52
Fuente de suministro Presa Parral,
minas Cabadeñas y La Esmeralda
Pozos el Verano
Mina Vesper y la Recompensa
Producción disponible L/s 90.00 240.00 44.00 374.00 Diferencia Q (L/s) 1.92 41.73 15.83 59.48
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
97
Como se puede observar, al reubicar las zonas de abastecimiento de los sectores
resaltados en los cuadros anteriores, la producción promedio de cada fuente de suministro
es suficiente para abastecer el gasto medio requerido por la población, e incluso es 20%
mayor en la zona El Verano y 36% mayor en la zona de La Recompensa.
En la figura 3.2 se muestran las nuevas zonas de abastecimiento. En esta misma figura,
con una línea punteada de color magenta se señalan las áreas de influencia actuales. En
el anexo B se encuentran planos con detalles de las nuevas zonas de influencia, las
zonas de influencia anteriores y los sectores de cobro incluidos en cada una de estas
zonas.
Figura 3.2 Nuevas zonas de distribución con base en el suministro
Revisión de la capacidad de regularización para la nueva redistribución de caudales
Una vez establecidas las nuevas áreas de influencia de cada fuente de abastecimiento,
fue necesario revisar la capacidad de regularización que se encuentra instalada en cada
una de ellas. El resultado de esta revisión se encuentra en el cuadro 3.8.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
98
Cuadro 3.8. Capacidad de regularización instalada en las zonas de la nueva redistribución Zona de
abastecimiento Nombre del Tanque Capacidad (m3)
P. Potabilizadora Terres 1,786.00 P. Potabilizadora Progreso 1,000.00 P. Potabilizadora Gómez Morín 250.00 P. Potabilizadora Paseo de Almanceña 200.00 P. Potabilizadora Almanceña (F. de servicio) 1,000.00
Capacidad de regularización total 4,236.00 El Verano Cerro Blanco 2,000.00 El Verano Bellavista 1,000.00 El Verano Miguel Hidalgo 300.00 El Verano Juárez 1,000.00
Capacidad de regularización total 4,300.00 La recompensa Montañas 1,000.00 La recompensa Vésper 750.00 La recompensa La Recompensa 350.00
Capacidad de regularización total 2,100.00
A partir de los datos anteriores, a cada uno de estos tanques se les asignó un área de
influencia de distribución tomando en cuenta las colonias cercanas a ellos; también se
consideró su cota de desplante con respecto al nivel del mar y la capacidad de la red para
distribuir a estas colonias sin generar pérdidas excesivas por cortante hidráulico.
La asignación de áreas de influencia de los tanques reguladores existentes, se combinó
con las zonas de facturación para obtener las poblaciones que se alimentarán de cada
uno de ellos; el resultado se presenta en los cuadros 3.9, 3.10 y 3.11.
Cuadro 3.9. Poblaciones que se alimentarán de los tanques reguladores existentes en la zona de la
potabilizadora T. Regulador Sector de Facturación Usuarios Gasto (L/s) Almanceña 7 123.00 1.29 Almanceña 40 860.00 9.03 Almanceña 41 613.00 6.44 Almanceña 42 430.00 4.51 Almanceña 47 1,460.00 15.33 Almanceña 52 173.00 1.82 Almanceña 56 2.00 0.02 Almanceña 60a 46.00 0.48
Suma T. Almanceña (P-1) 3,707.00 38.92 Progreso 11 853.00 8.96 Progreso 14 161.00 1.69 Progreso 35 309.00 3.24
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
99
Progreso 38a 1,052.00 11.04 Progreso 43 744.00 7.81 Progreso 44 725.00 7.61
Suma T. Progreso (P-2) 3,844.00 40.36 Goméz Morín 59 212.00 2.23
Suma T. Gómez Morín (P-3) 212.00 2.23 P. de Almanceña 29 627.00 6.58
Suma T. Paseo de Almanceña (P-4) 627.00 6.58 Total de usuarios en Zona Potabilizadora (ZA-1) 8,390.00 88.09
Cuadro 3.10. Poblaciones que se alimentarán de los tanques reguladores existentes en la zona El Verano
T. Regulador Sector de Facturación Usuarios Gasto (L/s) Cerro Blanco 1 1451 15.23 Cerro Blanco 2a 1320 13.86 Cerro Blanco 3 1069 11.22 Cerro Blanco 4 1180 12.39 Cerro Blanco 5 764 8.02 Cerro Blanco 6 640 6.72 Cerro Blanco 8 1455 15.28 Cerro Blanco 9 597 6.27 Cerro Blanco 15 210 2.20 Cerro Blanco 17 387 4.06 Cerro Blanco 19 248 2.60 Cerro Blanco 20 280 2.94 Cerro Blanco 21 120 1.26 Cerro Blanco 22 171 1.80 Cerro Blanco 23 333 3.50 Cerro Blanco 24 279 2.93 Cerro Blanco 25 207 2.17 Cerro Blanco 28 207 2.17 Cerro Blanco 30 153 1.61 Cerro Blanco 31 146 1.53 Cerro Blanco 32 130 1.36 Cerro Blanco 37 201 2.11 Cerro Blanco 39 705 7.40 Cerro Blanco 46 629 6.60 Cerro Blanco 48 210 2.20 Cerro Blanco 57 195 2.05 Cerro Blanco 60b 108 1.13 Cerro Blanco 51 189 1.98 Cerro Blanco 55 209 2.19
Suma T. Cerro Blanco (V-1) 13,793.00 144.81 Bellavista 16 1353 14.20 Bellavista 18 182 1.91 Bellavista 26 148 1.55 Bellavista 33 538 5.65 Bellavista 49 399 4.19
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
100
Bellavista 50 257 2.70 Suma T. Bellavista (V-2) 2,877.00 30.21
Juarez 2b 844 8.86 Juarez 10 515 5.41 Juarez 12 337 3.54 Juarez 13 141 1.48 Juarez 36 54 0.57
Suma T. Juarez (V-3) 1,891.00 19.85 Miguel Hidalgo 45 324 3.40
Suma T. Miguel Hidalgo (V-4) 324.00 3.40 Total de usuarios en Zona El Verano 18,885.00 198.27
Cuadro 3.11. Poblaciones que se alimentarán de los tanques reguladores existentes en la zona de La
Recompensa T. Regulador Sector de Facturación Usuarios Gasto (L/s)
Montaña 27 476.00 5.00 Montaña 34 1,117.00 11.73 Montaña 38 634.00 6.66 Montaña 54 244.00 2.56 Montaña 58 174.00 1.83 Montaña 60c 8.00 0.08
Suma T. Montaña (R-1) 2,653.00 27.85 Recompensa 53 30.00 0.31
Suma T. Recompensa (R-2) 30.00 0.31 Total de usuarios en Zona Recompensa 2,683.00 28.17
En la figura 3.3 se presentan las zonas de influencia de cada uno de los tanques de
acuerdo con los cuadros anteriores.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
101
Figura 3.3 Zonas de influencia de cada tanque de regularización
Para calcular la capacidad de regulación necesaria para satisfacer la demanda de la
población asignada a cada tanque, fue necesario considerar una curva de variación del
consumo horario durante un día por los usuarios. Debido a que en la ciudad de Parral no
se cuenta con esta curva de variación horaria del consumo, se utilizó la curva propuesta
por la CONAGUA, la cual se presenta en la figura 3.4.
Figura 3.4 Curva diaria de variación de la demanda
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
102
El análisis de cada uno de los tanques disponibles se encuentra en un archivo de Excel en
el Anexo H. El resumen de este análisis para cada zona de distribución se presenta en
los cuadros 3.12, 3.13 y 3.14.
Cuadro 3.12. Resumen de la capacidad de regularización para la zona Potabilizadora (ZA-1)
Clave Tanque Regulador Capacidad (m3)
Bombeo 24hrs Bombeo 20hrs Capacidad requerida
(m3) Qmed (L/s)
Capacidad excedente
(m3) Capacidad
(m3) Qmed (L/s)
Capacidad excedente
(m3) P-1 Tanque Almanceña 1,000.00 597.28 38.92 402.72 888.68 46.70 111.32 P-2 Tanque Progreso 1,000.00 619.32 40.36 380.68 921.47 48.43 78.53 P-3 Tanque Gómez Morín 250.00 34.19 2.23 215.81 50.87 2.67 199.13 P-4 Tanque P. de Almanceña 200.00 101.02 6.58 98.98 150.30 7.90 49.70
Sumas Z. Potabilizadora 2,450.00 1,351.81 88.09 1,098.19 2,011.31 105.70 438.69
Al realizar el análisis de regularización a la zona Potabilizadora (ZA-1) se concluye que:
• Se propone poner en funcionamiento el tanque Almanceña, el cual se encuentra en
la actualidad fuera de servicio.
• El tanque Terres se saca de operación debido a que su zona de influencia será
absorbida por el tanque Cerro Blanco ubicado en la zona de El Verano.
• La opción de bombear sólo por 20 horas se descarta debido a que se requiere un
gasto medio de 105 L/s, mayor al que puede producir la planta potabilizadora.
Por lo tanto la opción seleccionada para la zona Potabilizadora será el bombeo del caudal
medio, directamente a los tanques de regularización y durante 24 horas continuas.
Cuadro 3.13. Resumen de la capacidad de regularización para la zona El Verano (ZA-2)
Clave Tanque Regulador Capacidad (m3)
Bombeo 24hrs Bombeo 20hrs Capacidad requerida
(m3) Qmed (L/s)
Capacidad excedente
(m3) Capacidad
(m3) Qmed (L/s)
Capacidad excedente
(m3) V-1 Tanque Cerro Blanco 2,000.00 1,930.44 144.81 69.56 3,306.61 173.77 - 1,306.61 V-2 Tanque Bellavista 1,000.00 463.59 30.21 536.41 689.75 36.25 310.25 V-3 Tanque Juárez 1,000.00 304.72 19.85 695.28 453.38 23.83 546.62 V-4 Tanque Miguel Hidalgo 300.00 52.22 3.40 247.78 77.70 4.08 222.30
Sumas Zona El Verano 4,300.00 2,750.96 198.27 1,549.04 4,527.43 237.93 - 227.43
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
103
Al realizar el análisis de regularización a la zona El Verano (ZA-2) se concluye que:
• Las áreas de influencia de los tanques Juárez y Bellavista son limitadas debido a
que el agua no satura la red de distribución, por las pérdidas de cortante hidráulico.
Estas limitaciones en las áreas de influencia de los tanques Juárez y Bellavista
implican que se sub-utilicen las capacidad de los mismos.
• Aún cuando el gasto producido de la zona el Verano de 240 L/s es suficiente para
apagar los equipos durante horas punta, no se cuenta con la capacidad de
regularización en el tanque Cerro blanco.
Por lo tanto, para la zona El Verano (ZA-2) la opción seleccionada será suministrar a partir
del tanque piezométrica el gasto medio de 198.27 L/s, 24 horas continuas.
Cuadro 3.14. Resumen de la capacidad de regularización para la zona La Recompensa (ZA-3)
Clave Tanque Regulador Capacidad (m3)
Bombeo 24hrs Bombeo 20hrs Capacidad requerida
(m3) Qmed (L/s)
Capacidad excedente
(m3) Capacidad
(m3) Qmed (L/s)
Capacidad excedente
(m3) R-1 Tanque Montaña 1,000.00 427.48 27.85 572.52 636.03 33.43 363.97
Sumas Zona Recompensa 1,000.00 427.48 27.85 572.52 636.03 33.43 363.97
Al realizar el análisis de regularización a la zona La Recompensa (ZA-3) se concluye que:
• En esta zona de distribución es posible apagar los equipos del rebombeo La
Recompensa en hora punta, debido a que se tiene la capacidad de regulación
necesaria y la producción suficiente en las minas que suministran a esta zona.
• Se debe asegurar, en cualquiera de las opciones, que el gasto que ingresa al
tanque Montaña sea constante, ya que entre este tanque y la zona de extracción
de las minas existen rancherías y usuarios a los que se les suministra el servicio,
pero no se tiene control de cuanto caudal se les provee.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
104
Simulación hidráulica de las zonas de distribución
Basados en las zonas y sub-zonas de distribución propuestas anteriormente, se ajustó el
modelo generado en el primer capítulo de tal manera que represente esta alternativa de
solución. Para este efecto, se realizaron varias pruebas y movimientos para encontrar el
mejor funcionamiento hidráulico de la red, con los menos cambios posibles en la misma.
La red fue modelada bajo dos escenarios, el primero considerando que en cada nodo se
consume el gasto medio de diseño para ubicar zonas de altas presiones en la red, y de
esta manera poder proponer válvulas reguladoras de presión colocadas en puntos
específicos de tal manera que con el mínimo de válvulas se eliminen el mayor número de
presiones superiores a los 5 kg/cm2. El modelo resultante que incluye ya la instalación y
funcionamiento de las válvulas reguladoras de presión se encuentra en el anexo F, y su
resultado gráfico se presenta en la figura 3.5.
Figura 3.5 Resultado gráfico del modelo de simulación del escenario 1 con gasto medio (Qmed)
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
105
Uno de los resultados interesantes que se obtienen de este modelo es que con la carga
disponible del tanque piezométrica es posible alimentar tanto al tanque Juárez, como al
Miguel Hidalgo sin necesidad del rebombeo Guamuchil, lo cual se convierte directamente
en un ahorro de energía considerable.
El segundo escenario considera la condición más crítica, es decir cuando los usuarios
demandan el gasto máximo horario. Debido a que en esta condición el gasto que fluye por
las tuberías es mayor se generan también mayores pérdidas por fricción, y las presiones
en general disminuyen en la red, por lo que es necesario abrir algunas de las válvulas
reguladoras de presión para evitar que se generen presiones negativas en puntos críticos.
En el modelo correspondiente que se encuentra en el anexo F, se indican las válvulas
reguladoras de presión que se deben de operar para lograr este escenario. En la figura
3.6 se presenta el resultado gráfico de este escenario.
Figura 3.6 Resultado gráfico del modelo de simulación del escenario 2 con gasto máximo horario (Qmh)
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
106
Es importante señalar que las condiciones de carga y gasto en las conducciones
principales que alimentan a los tanques de regulación son las mismas en ambos
escenarios, ya que se considera que suministran constantemente el gasto medio.
Todos los cambios en la red necesarios que funcione de acuerdo al modelo presentado,
como son cortes de tubería para aislar zonas, instalación de líneas nuevas y de válvulas
reguladores de presión y reguladoras de caudal, se presentan en el cuadro 3.15.
Cuadro 3.15 Resumen de modificaciones realizadas en el modelo hiráulico
Tipo de modificación φ Cantidad Unidad
Corte de tubería 3" 26.00 pza
Corte de tubería 4" 9.00 pza
Corte de tubería 6" 4.00 pza
Corte de tubería 8" 25.00 pza
Corte de tubería 10" 1.00 pza
Corte de tubería 12" 1.00 pza
Corte de tubería 14" 4.00 pza
Desunión de cruces 3" 1.00 pza
Desunión de cruces 8" 3.00 pza
Desunión de cruces 10" 1.00 pza
Cambio de 3" a 6" 322.00 mts
Cambio de 4" a 6" 110.00 mts
Tubería Nueva 3" 416.00 mts
Tubería Nueva 4" 462.00 mts
Tubería Nueva 6" 83.00 mts
Tubería Nueva 8" 969.00 mts
Válvula limitadora de Caudal 6" 3.00 pza
Válvula limitadora de Caudal 10" 3.00 pza
Válvula limitadora de Caudal 12" 2.00 pza
Válvula reg. de presión 3" 1.00 pza
Válvula reg. de presión 4" 2.00 pza
Válvula reg. de presión 8" 7.00 pza
Válvula reg. de presión 10" 2.00 pza
Válvula reg. de presión 12" 2.00 pza
Válvula reg. de presión a 2 tiempos 6" 1.00 pza
Válvula reg. de presión a 2 tiempos 12" 1.00 pza
Válvula reg. de presión a 2 tiempos 16" 1.00 pza
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
107
Respecto a las válvulas reguladoras de presión a 2 tiempos, se refiere a que estas
deberán de ser operadas de forma regulada durante la mayor parte del día, y
completamente abiertas durante las horas de máxima demanda horaria. Se recomienda
utilizar algún modelo del mercado que tenga la capacidad de realizar esta operación de
forma automática y sin necesidad de dispositivos electrónicos.
Las modificaciones realizadas se encuentran señaladas en los archivos de los modelos
hidráulicos, y las características detalladas de las válvulas a instalar en un archivo de
Excel en el anexo I. De igual manera se incluye un plano con detalles de las
modificaciones en el mismo anexo I.
3.3. REVISIÓN HIDRÁULICA DE CONDUCCIONES
En este apartado se presenta la revisión hidráulica en flujo permanente de las principales
conducciones que van de las zonas de suministro a los tanques. Estas líneas de
conducción son las siguientes: a) Mina Vesper - Tanque Vesper, b) Mina Cabadeña -
Planta Potabilizadora, c) Mina Esmeralda - Planta Potabilizadora, d) Rebombeo
Recompensa - Tanque Montaña, e) Pozos Valle del Verano - Rebombeo el Verano y, f)
Rebombeo el Verano - Tanque Piezométrica. Como primera parte, se presenta la revisión
de las conducciones que se encuentran dentro de la Ciudad de Parral y posteriormente
las correspondientes a la zona del Verano.
3.3.1. Características de las conducciones ubicadas dentro de la ciudad
En los cuadros 3.16 al 3.19 se presentan los datos de elevaciones y longitudes de cada
tramo que componen las conducciones dentro de la ciudad de Parral. Y en las figuras 3.7
a 3.10 las gráficas de los perfiles correspondientes.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
108
Cuadro 3.16. Datos de perfil de la línea de conducción Mina Cabadeña - Planta Potabilizadora
Nodo inicial Nodo finalMC - 0.00 1793.32
MC 1 305 AC 65.09 65.09 1791.061 2 305 AC 488.88 553.97 1782.802 3 305 AC 450.15 1004.12 1778.393 4 305 AC 198.57 1202.69 1774.964 5 305 AC 425.63 1628.32 1769.445 6 305 AC 493.02 2121.34 1771.256 7 305 AC 178.66 2300.00 1766.437 8 305 AC 234.10 2534.10 1775.158 9 305 AC 166.40 2700.50 1772.909 10 305 AC 231.55 2932.05 1768.5010 11 305 AC 441.52 3373.57 1760.2311 12 305 AC 195.92 3569.49 1764.8512 13 305 AC 290.51 3860.00 1773.1613 14 305 AC 340.00 4200.00 1753.6414 15 305 AC 313.57 4513.57 1756.3315 PP 305 AC 25.93 4539.50 1765.00
Cadenamiento ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud
MC: Mina Cabadeña PP: Planta Potabilizadora
PERFIL LINEA DE CONDUCCIÓN MINA CABADEÑA A P. POTABILIZADORA
1,750
1,755
1,760
1,765
1,770
1,775
1,780
1,785
1,790
1,795
1,800
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000
Cadeneamiento
Elev
ació
n (m
s.n.
m.)
P. Potabilizadora
Mina Cabadeña
3.7. Perfil de la línea de conducción Mina Cabadeña - Planta Potabilizadora
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
109
Cuadro 3.17. Datos del perfil de la línea de conducción Mina Esmeralda a Planta Potabilizadora
Nodo incial Nodo finalME - 0.00 1780.74
ME 1 305 AC 95.03 95.03 1778.681 2 305 AC 238.42 333.45 1760.772 3 305 AC 62.73 396.18 1762.183 4 305 AC 103.82 500.00 1762.384 5 305 AC 195.54 695.54 1756.735 6 305 AC 333.42 1028.96 1758.566 7 305 AC 475.78 1504.74 1764.147 8 305 AC 380.30 1885.04 1754.818 9 305 AC 111.37 1996.41 1752.709 10 305 AC 205.62 2202.03 1742.6510 11 305 AC 369.21 2571.24 1753.5611 12 305 AC 321.50 2892.74 1773.2912 PP 305 AC 61.29 2954.03 1765.00
Cadenamiento ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud
MC: Mina Esmeralda PP: Planta Potabilizadora
PERFIL MINA ESMERALDA A P. POTABILIZADORA
1,740
1,745
1,750
1,755
1,760
1,765
1,770
1,775
1,780
1,785
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500Cadenamiento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
Mina Esmeralda
P. Potabilizadora
Figura 3.8. Perfil de la línea de conducción Mina Cabadeña a Planta Potabilizadora
Cuadro 3.18. Datos de perfil de la línea de conducción Mina Vesper a Tanque Vesper
Nodo inicial Nodo finalMV - - 1,696.00
MV 1 8" AC 67.60 67.60 1,698.00 1 2 8" AC 68.58 136.18 1,703.00 2 TV 8" AC 53.35 189.53 1726.00
Cadenamiento ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud
MV: Mina Vesper TV: Tanque Vesper
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
110
PERFIL MINA VESPER A TANQUE VESPER
1,690
1,695
1,700
1,705
1,710
1,715
1,720
1,725
1,730
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Cadenamiento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
Mina Vesper
Tanque Vesper
Figura 3.9. Perfil de la línea de Mina Vesper a Tanque Vesper
El perfil de la línea de conducción de la Mina Veper - Tanque Vesper fue reconstruido
utilizando el programa Google Herat, debido a que se detectaron algunos errores con las
curvas de nivel en las que se encontraba esta línea de conducción.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
111
Cuadro 3.19. Datos de perfil de la línea de conducción Rebombeo La Recompensa a Tanque Montaña
Nodo inicial Nodo finalRR 0.00 1,700.00
RR 1 8" AC 274.49 274.49 1,701.681 2 8" AC 431.48 705.97 1,712.932 3 8" AC 823.10 1,529.07 1,720.003 4 8" AC 547.87 2,076.94 1,720.004 5 8" AC 311.52 2,388.46 1,720.005 6 8" AC 162.83 2,551.29 1,725.776 7 8" AC 305.85 2,857.14 1,739.007 8 8" AC 173.07 3,030.21 1,760.008 9 8" AC 285.47 3,315.68 1,754.479 10 8" AC 90.01 3,405.69 1,740.77
10 11 8" AC 167.80 3,573.49 1,765.0011 12 8" AC 164.07 3,737.56 1,760.0012 TM 8" AC 316.00 4,053.56 1,813.00
Cadenamiento ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud
RR: Rebombeo La Recompensa TM: Tanque Montaña
PERFIL DE LA RECOMPENSA A TANQUE MONTAÑA
1680
1700
1720
1740
1760
1780
1800
1820
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500Cadenamiento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
R. La Recompensa
T. Montaña
Figura 3.10. Perfil de la línea de conducción del Rebombeo La Recompensa a Tanque Montaña
El análisis hidráulico se basó en los gastos necesarios para dar suministro a la población
de acuerdo a la distribución de caudales realizada en el inciso 3.2.2 de este documento.
Los gastos necesarios para dar servicio a la población se presentan en la figura 3.11.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
112
Figura 3.11. Caudales en para líneas de conducción, basados en el suministro a la población
3.3.2 Análisis hidráulico en flujo permanente de conducciones dentro de la ciudad
El análisis hidráulico de las líneas de conducción que se encuentran dentro de la ciudad,
bajo condiciones de flujo permanente, fue realizado mediante el programa Epanet versión
2.0 en español. Estas conducciones fueron analizadas en un solo modelo, donde
primeramente se armo el esqueleto para después capturar los datos necesarios a los
nodos, tramos, atendiendo a las longitudes con diámetros de la tubería y materiales
específicos, así como al desarrollo topográfico de las conducciones. En las figuras 3.12 a
3.14 se presentan los esquemas de dichos modelos de simulación para las conducciones
antes mencionadas. El modelo de simulación hidráulica de las conducciones se incluye en
el ANEXO F con el nombre “Conducciones Parral.net”.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
113
Figura 3.12. Esquema de simulación en flujo permanente de la Mina Vesper a Tanque Vesper
Figura 3.13. Esquema de simulación en Mina Esmeralda y Cabadeña a Planta Potabilizadora
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
114
Figura 3.14. Esquema de simulación a flujo permanente en Rebombeo La Recompensa a Tanque Montaña
Una ves hecho lo anterior, el siguiente paso fue analizar los resultados y proponer
mejoras a la operación de los equipos de acuerdo a las necesidades establecidas en el
modelo de la red de esta Ciudad. De tal manera, en los cuadros 3.20 a 3.22 se indican las
propuestas a los equipos analizados en flujo permanente de dichas conducciones.
Cuadro 3.20. Condiciones actuales y propuestas en el equipo de la Mina La recompensa
Parametro Cond. Actual PropuestaGasto de operación ( 24 29Carga Total (m) 158.60 132
Bomba Recompensa
Cuadro 3.21. Condiciones actuales y propuestas en el equipo de la Mina Vesper
Parametro Cond. Actual PropuestaGasto de operación ( 36 36Carga Total (m) 192.9 195
Bomba Vesper
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
115
Cuadro 3.22. Condiciones actuales y propuestas de los equipos en Mina La Esmeralda
Parametro Cond. Actual Propuesta Cond. Actual PropuestaGasto de operación ( 35 27 20 27Carga Total (m) 170 155 150 155
Bomba Esmeralda 2Bomba Esmeralda 1
3.3.3. Características de las conducciones El Verano (Zona de Pozos - Rebombeo)
El análisis de estas conducciones se dividió en dos partes; la primera de ellas se refiere a
las conducciones que van desde los pozos hasta el Rebombeo El Verano y la segunda
parte, desde el Rebombeo El Verano hasta el Tanque Piezométrica.
En la redistribución de caudales expuesta en el inciso 3.2 se estableció suministrar un
gasto medio de 198.27 L/s de la zona de pozos El Verano, mismo que se deberá reenviar
por el Rebombeo El Verano. No obstante, el sistema de pozos tiene la capacidad de
proporcionar hasta 219 L/s.
En la figura 3.15 se presenta un esquema de la zona de interconexión de pozos EL
Verano, indicando la ubicación del Rebombeo y la torre de oscilación No. 1.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
116
Pozo 1 5
PER F IL 2
PE R F IL 1
PER F IL 3
PE R F IL 1T O R R E D E O S C ILA C IÓ N 1
R EB O M B E O EL V ER A N O
Pozo 1 4
Po zo 1
Po zo 8Po zo 1 1
Po zo 1 2
Po zo 2
Fu e ra d e op e ra c ión Po zo 6
Po zo 1 3
Po zo 3
Po zo 7Po zo 4
Fue ra d e o p e ra c ión
Po zo 5
Po zo 9
Po zo 1 0
PER F IL 4
Figura 3.15. Esquema de la conducción de los pozos al rebombeo El Verano
Como se puede apreciar en la figura 3.15, dentro de estas interconexiones de pozos se
puede identificar como línea de conducción principal, la que va desde el pozo No. 15
hasta el rebombeo El Verano. A ella se interconectan las conducciones que parten del
pozo No. 12, la que inicia en el pozo No. 5 y la que se origina en los pozos No. 11 y 8.
En los cuadros 3.23 a 3.26 se muestran los perfiles con los datos de elevaciones y
longitudes de cada tramo que componen las cuatro conducciones señaladas en el párrafo
anterior. Estos perfiles fueron creados con el programa Google Earth y en campo con un
GPS portátil, debido a que los planos de topografía proporcionados por la JMAS no fueron
suficientes para tal efecto y presentaron datos no confiables. En las figuras 3.16 a 3.19 se
muestran las gráficas respectivas.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
117
Cuadro 3.23. Datos del perfil 1 desde el pozo 15 hasta el Rebombeo El Verano
Tramo Nodo inicial Nodo finalP15 - 0.00 1,762.00
1 P15 1 254 678.58 678.58 1,756.002 1 2 254 390.12 1,068.70 1,754.003 2 3 305 626.9 1,695.60 1,750.004 3 4 305 619.27 2,314.87 1,745.005 4 5 305 48.53 2,363.40 1,745.006 5 6 406 773.68 3,137.08 1,738.007 6 7 508 836.90 3,973.98 1,731.008 7 8 610 73.92 4,047.90 1,732.009 8 9 610 954.37 5,002.27 1,722.0010 9 10 610 1,119.89 6,122.16 1,723.0011 10 11 610 1,261.07 7,383.23 1,739.0012 11 12 610 2,070.28 9,453.51 1,738.0013 T1 13 610 738.21 10,191.72 1,738.0014 13 T1 610 1,411.01 11,602.73 1,788.0015 T1 15 610 292.81 11,895.54 1,779.0016 15 16 610 1,202.91 13,098.45 1,767.0017 16 RV 610 476.67 13,575.12 1,780.00
ElevaciónReferenciaφ mm Longitud Cadenamiento
P15: Pozo 15 T1: Torre de oscilación 1 RV: Rebombeo El Verano
PERFIL 1
1,710
1,720
1,730
1,740
1,750
1,760
1,770
1,780
1,790
1,800
0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000Cadenamiento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
Pozo
Torre Oscilación R. EL Verano
Figura 3.16. Perfil de la línea de conducción del pozo 15 a Rebombeo El Verano
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
118
Cuadro 3.24. Datos del Perfil 2 desde el pozo 14 hasta unirse con el Perfil 1
Nodo inicial Nodo finalP12 - 0.00 1,752.00
P12 17 254 95.88 95.88 1,751.0017 18 254 902.67 998.55 1,745.0018 19 254 863.30 1,861.85 1,740.0019 8 254 1,767.37 3,629.22 1,732.00
ElevaciónReferencia φ mm Longitud Cadenamiento
P12: Pozo 12
PERFIL 2
1,730
1,735
1,740
1,745
1,750
1,755
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000
Cadenamiento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
Pozo 12
Unión con Perfil 1
Figura 3.17. Perfil de la línea de conducción del pozo 12 al perfil 1
Cuadro 3.25. Datos del Perfil 3, desde el pozo 8 y hasta la unión con el Perfil 1
Nodo inicial Nodo finalP8 0.00 1,751.00
P8 20 254 AC 320.44 809.42 1,745.0020 21 254 AC 75.36 272.96 1,745.0021 22 254 AC 96.66 512.38 1,744.0022 23 254 AC 169.51 373.96 1,744.0023 4 254 AC 123.66 97.52 1,745.00
ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud Cadenamiento
P8: Pozo 8
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
119
PERFIL 3
1,743
1,744
1,745
1,746
1,747
1,748
1,749
1,750
1,751
1,752
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500
Cadenamento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
Pozo 8
Unión con Perfil 1
Figura 3.18. Perfil de la línea de conducción del pozo 8 hasta unión con Perfil 1
Cuadro 3.26. Datos del Perfil 4, desde el pozo 5 y hasta la unión con el Perfil 1
Nodo inicial Nodo finalP5 0.00 1,739.00
P5 24 305 AC 59.29 59.29 1,739.0024 25 305 AC 1078.89 1,138.18 1,732.0025 7 305 AC 215.11 1,353.29 1,731.00
ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud Cadenamiento
PERFIL 4
1,730
1,731
1,732
1,733
1,734
1,735
1,736
1,737
1,738
1,739
1,740
0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600
Cadenamiento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
Pozo 5
Unión con Perfil 1
Figura 3.19. Perfil de la línea de conducción del pozo 5 hasta unión con Perfil 1
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
120
3.3.4. Análisis hidráulico en flujo permanente de las conducciones El Verano (Zona de pozos – rebombeo)
El modelo de las conducciones que van desde los pozos el Verano hasta el rebombeo, fue
hecho también en el Programa Epanet Versión 2, en español. Los datos de gastos y
cargas de las bombas en lo pozos quedaron establecidos con los mismos valores de
carga y caudal, en que se encuentran funcionando actualmente, puesto que el trazo de las
líneas de conducción está restringido y no puede modificarse.
En la figura 3.20 se muestra el esquema del modelo de simulación de estas líneas de
conducción de la zona de pozos El Verano. Este modelo puede ser visto en el ANEXO F
con el nombre de “Conducciones El Verano.NET”.
Figura 3.20. Esquema del modelo de simulación de los pozos El Verano al Rebombeo El Verano
Los resultados del análisis hidráulico indican que el sistema de interconexión de pozos
funciona adecuadamente; los valores de cargas y gastos en los pozos se muestran en el
cuadro 3.27.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
121
Cuadro 3.27. Valores de gastos y cargas de operación de los pozos del Verano
Pozo Gasto operación (L/s) Carga (m)2 12.50 187.003 13.60 165.004 9.90 205.505 15.50 195.126 22.30 196.508 10.66 192.509 5.10 176.9010 13.50 151.1211 25.00 190.7512 25.00 176.0013 17.00 194.2714 28.70 203.5015 19.70 191.50
3.3.5. Características de la conducción Rebombeo El Verano - Tanque Piezométrica Como se mencionó antes, en el Rebombeo El Verano existen seis equipos de bombeo
numerados del 1 al 6 de los cuales solo dos de ellos trabajan las 24 horas, estos equipos
son el 1 y el 3. El equipo 4 funciona solo cuando el nivel del tanque llega 2.50 m y se
apaga cuando dicho nivel desciende a 1.50 m. Los equipos restantes (2, 5 y 6) trabajan
cuando se presenta alguna emergencia, por lo que el análisis se realizó solo para los
equipos 1, 3 y 4 operando simultáneamente.
En el cuadro 3.28 se presentan los datos de elevaciones y longitudes de cada tramo que
componen la línea de conducción del Rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica. Para
determinar el perfil de esta conducción fue necesario utilizar el programa Google Earth y
hacer un recorrido de campo con un GPS portátil, ya que ya que la topografía
proporcionada por la JMAS no fue suficiente y confiable. En la figura 3.21se muestra el
gráfico del perfil respectivo.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
122
Cuadro 3.28. Datos de perfil de la línea de conducción Rebombeo El Verano a Tanque Piezométrica
Nodo inicial Nodo finalRV 0.00 1,780.00
RV 1 610 AC 627.79 627.79 1,796.001 T2 610 AC 571.84 1,199.63 1,831.00
T2 2 508 AC 366.38 1,566.01 1,819.002 3 508 AC 791.96 2,357.97 1,827.003 4 508 AC 569.67 2,927.64 1,845.004 TP 508 AC 201.50 3,129.14 1,843.00
Cadenamiento ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud
RV: Rebombeo El Verano T2: Torre de Oscilación 2 TP: Tanque Piezométrica
Perfil Rebombeo El Verano - Tanque Piezométrica
1,770
1,780
1,790
1,800
1,810
1,820
1,830
1,840
1,850
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500
Cadenamiento
Elev
ació
n (m
.s.n
.m.)
Rebombeo El verano
Tanque Piezométrica
Torre de oscilación
Figura 3.21. Perfil de la línea de conducción Rebombeo El Verano – T. Piezométrica
3.3.6. Análisis hidráulico en flujo permanente de la conducción Rebombeo El Verano - Tanque Piezométrica
El cálculo hidráulico de esta conducción bajo condiciones de flujo permanente se hizo con
el programa Epanet versión 2.0 en español.
Es importante menciona que la JMAS Parral adquirió recientemente dos equipos de
bombeo nuevos para ser reemplazados por los equipos 1 y 3 del Rebombeo El Verano.
Los valores nominales de carga y gasto de estos equipos se muestran en el cuadro 3.29.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
123
Cuadro 3.29. Valores nominales de los equipos de bombeo adquiridos para el Rebombeo El Verano Equipo Gasto (L/s) Carga (m)
1 100 803 100 80
Para garantizar el rebombeo de 219 L/s que están disponibles en de la zona de pozos, es
necesario que el equipo No. 4 del Rebombeo tenga las especificaciones señaladas en el
cuadro 3.30.
Cuadro 3.30. Especificaciones del equipo No. 4 del Rebombeo El Verano Equipo Gasto (L/s) Carga (m)
4 20 80
Así, los equipos de bombeo No. 1, 3, 4 del Rebombeo El Verano serán suficientes para
suministrar el caudal necesario a la población de Parral.
Las características de estos equipos fueron introducidos en el programa Epanet para su
simulación hidráulica. En la figura 3.22 se muestra un esquema el modelo de simulación
de la línea de conducción del rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica. El archivo de
simulación de esta conducción puede ser visto en el ANEXO F con el nombre
“Conducciones El Verano.NET”.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
124
Figura 3.22. Esquema de la conducción en el programa Epanet del Rebombeo El Verano a Tanque
Piezométrica
Los resultados del análisis hidráulico indican que la conducción funciona adecuadamente.
Los valores de cargas y gastos en los equipos de bombeo corresponden con los indicados
en los cuadros 3.29 y 3.30.
3.3.7. Análisis hidráulico con flujo transitorio de las conducciones El Verano
El análisis hidráulico en estado transitorio se llevó a cabo para las conducciones situadas
en la zona El Verano, es decir, las conducciones de los pozos al Rebombeo El Verano y
de este último al Tanque Piezométrica. Este análisis se realizó con ayuda del programa
ARIETE (IMTA), considerando los datos de los tramos y los nodos iguales a los usados en
el análisis hidráulico en estado permanente.
Todas las condiciones mencionadas se modelan ante el fallo total de energía eléctrica, es
decir el paro accidental de los equipos de bombeo. En primer lugar se calculó la velocidad
de la onda de presión, “a”, que se muestra en el cuadro 3.31.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
125
Cuadro 3.31. Datos para el cálculo del flujo transitorio en conducciones
Tipo de tubería Espesor(mm)
Diámetro (mm)
Módulo E(kg/cm2)
Celeridad (m/s)
AC 10 254 245,000 1,070.14AC 20 305 245,000 1,189.48AC 20 406 245,000 1,125.09AC 30 508 245,000 1,166.81AC 30 610 245,000 1,125.09
El módulo de compresibilidad volumétrica y densidad del agua, a 20 oC de temperatura,
son 2.23x108 Kg/m2 y 101.9 Kg-s2/m4, respectivamente.
Conducción Pozos – rebombeo El Verano
En esta línea de conducción existen instalados actualmente dos elementos de protección
contra el efecto del flujo transitorio; una cámara de aire situada en el pozo No.3 y una
torre de oscilación ubicada antes de llegar al Rebombeo El Verano.
Tomando en cuenta estos dos elementos de protección, se realizó la simulación hidráulica
en flujo transitorio ante un paro total de los equipos de los pozos para las condiciones
actuales de operación. Los resultados se presentan en los cuadros 3.32 a 3.38, donde se
indican los datos de las envolventes de presiones máximas y mínimas ocurridas durante
el evento. Así mismo, en las figuras 3.23 a 3.29 se aprecia de manera grafica los
resultados respectivos.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
126
Cuadro 3.32. Presiones máximas y mínimas en el Perfil 1 del pozo No. 15 al Rebombeo El Verano
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P15 0.00 1,762.00 107.76 1869.76 -8.00 1754.001 678.58 1,756.00 99.70 1855.70 -8.00 1748.002 1,068.70 1,754.00 107.42 1861.42 -8.00 1746.003 1,695.60 1,750.00 106.88 1856.88 -8.00 1742.004 2,314.87 1,745.00 104.70 1849.70 -3.17 1741.835 2,363.40 1,745.00 106.17 1851.17 -2.59 1742.416 3,137.08 1,738.00 100.64 1838.64 6.19 1744.197 3,973.98 1,731.00 104.81 1835.81 23.95 1754.958 4,047.90 1,732.00 100.27 1832.27 22.56 1754.569 5,002.27 1,722.00 106.12 1828.12 35.13 1757.1310 6,122.16 1,723.00 99.47 1822.47 37.74 1760.7411 7,383.23 1,739.00 79.66 1818.66 21.13 1760.1312 9,453.51 1,738.00 76.50 1814.50 28.52 1766.5213 10,191.72 1,738.00 69.35 1807.35 29.00 1767.00T1 11,602.73 1,788.00 3.68 1791.68 0.00 1788.0014 11,895.54 1,779.00 12.48 1791.48 8.14 1787.1415 13,098.45 1,767.00 23.64 1790.64 19.34 1786.34
15A 13,098.45 1,767.00 17.64 1784.64 13.74 1780.74RV 13,575.12 1,780.00 3.66 1783.66 3.66 1783.66
Línea Pozo 15 - Rebombeo El Verano
1,700
1,720
1,740
1,760
1,780
1,800
1,820
1,840
1,860
1,880
0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000
Cadenamiento
Cot
a (m
.s.n
.m.)
Terreno
Presión máximaPresión mínima
Figura 3.23. Envolventes de presiones máximas y mínimas del pozo No. 15 al Rebombeo El Verano
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
127
Cuadro 3.33. Presiones máximas y mínimas del Perfil 2. Línea del pozo No. 12 a la unión con el Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P12 0.00 1,752.00 134 1,886.00 -8.00 1,744.0016 95.88 1,751.00 118 1,869.00 -8.00 1,743.0017 998.55 1,745.00 128.18 1,873.18 -8.00 1,737.0018 1861.85 1,740.00 117.86 1,857.86 -8.00 1,732.008 3629.22 1,732.00 100.27 1,832.27 22.56 1,754.56
Perfil 2. Línea del Pozo 12 - Perfil 1
1,720
1,740
1,760
1,780
1,800
1,820
1,840
1,860
1,880
1,900
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000Cadenamiento
Cot
a
TerrenoPresión máximaPresión mínima
Figura 3.24. Envolventes de presiones máximas y mínimas del Perfil 2. Línea del pozo No. 12 a la unión con
el Perfil 1
Cuadro 3.34. Presiones máximas y mínimas del Perfil 3. Línea del pozo No. 8 a la unión con el Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P8 0.00 1751 129.63 1880.63 -8.00 1743.0019 809.42 1745 114.54 1859.54 -8.00 1737.0020 1082.38 1745 122.53 1867.53 -8.00 1737.0021 1594.76 1744 128.7 1872.7 -8.00 1736.0022 1968.72 1744 124.24 1868.24 -8.00 1736.004 2066.24 1745 104.7 1849.7 -3.17 1741.83
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
128
Perfil 3. Línea del pozo No. 8 a Perfil 1
1,720
1,740
1,760
1,780
1,800
1,820
1,840
1,860
1,880
1,900
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500
Ca de na mi e nt o
Terreno Presión máxima Presión mínima
Figura 3.25. Envolventes de presiones máximas y mínimas del Perfil 3. Línea del pozo No. 8 a la unión con
el Perfil 1
Cuadro 3.35. Presiones máximas y mínimas del Perfil 4. Línea del pozo No. 5 a la unión con el Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P5 0.00 1,739.00 129.27 1,868.27 -8.00 1,731.0023 59.29 1,739.00 110.95 1,849.95 -5.46 1,733.5424 1,138.18 1,732.00 112.39 1,844.39 -12.38 1,719.627 1,353.29 1,731.00 104.81 1,835.81 23.95 1,754.95
Perfil 4. Línea del pozo No. 5 al Perfil 1
1,7001,7201,7401,7601,7801,8001,8201,8401,8601,880
0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600
Cadenamiento
Cot
a
Terreno Presión máxima Presión mínima
Figura 3.26. Envolventes de presiones máximas y mínimas del Perfil 4. Línea del pozo No. 5 a la unión con
el Perfil 1
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
129
Cuadro 3.36. Presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No. 10 al Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima (m.c.a)
Cota máxima
Presiónmínima (m.c.a.)
Cota mínima
P10 0 1724 109.39 1833.39 30.90 1754.909 50 1722 106.12 1828.12 35.13 1757.13
Perfil del pozo 10 al Perfil 1
1700
1720
1740
1760
1780
1800
1820
1840
0 10 20 30 40 50 60C ad enamient o
Cot
a
TerrenoPresión máximaPresión mínima
Figura 3.27. Envolventes de presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No.10 al Perfil 1
Cuadro 3.37. Presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No. 11 al Perfil 3
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P11 0.00 1750 134.12 1884.12 -8.00 1742.0019 808.48 1745 114.54 1859.54 -8.00 1737.00
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
130
Perfil del pozo No. 11 al Perfil 3
1,720
1,740
1,760
1,780
1,800
1,820
1,840
1,860
1,880
1,900
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Cadenamiento
Cot
a
TerrenoPresión máximaPresión mínima
Figura 3.28. Envolventes de presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No.10 al Perfil 1
Cuadro 3.38. Presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No. 9 al Perfil 4
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P9 0.00 1733 173.58 1906.58 -8.00 1725.0024 256.83 1732 112.39 1844.39 12.38 1744.38
Perfil del pozo No. 9 al Perfíl 4
1,7001,7201,7401,7601,7801,8001,8201,8401,8601,8801,9001,920
0 50 100 150 200 250 300
Cadenamiento
Cot
a
Terreno
Presión máxima
Presión mínima
Figura 3.29. Envolventes de presiones máximas y mínimas del perfil de pozo No. 9 al Perfil 4
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
131
Los resultados anteriores indican que ante un paro total de los equipos de bombeo, se
producirán cargas hidráulicas superiores a las de operación normal y también inferiores a
la atmosférica en algunos tramos de las conducciones, situación que pone en riesgo
continuo a las tuberías.
Por tal razón se propone la instalación de un dispositivo protector contra los efectos del
golpe de ariete, denominados cámaras de aire, que son recipientes metálicos herméticos
con un volumen de agua y un espacio lleno de aire a presión (alimentado con un
compresor) que se conectan en paralelo a la conducción (ver esquema en Anexo L).
Estas cámaras de aire fueron modeladas en los pozos No. 5, 8, 11, 12,14 y 15.
En las figuras 3.30 a 3.36 se muestran las envolventes de presión máxima y mínima
ocurrida durante el paro total de los equipos de bombeo, con las cámaras de aire en cada
conducción. En los cuadros 3.39 al 3.45 se muestran los valores respectivos de cada
envolvente.
Cuadro 3.39. Presiones máximas y mínimas del Perfil 1, del pozo 15 al Rebombeo El Verano
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P15 0.00 1,762.00 60.56 1822.56 0.12 1762.121 678.58 1,756.00 58.48 1814.48 7.39 1763.392 1,068.70 1,754.00 66.37 1820.37 8 1762.003 1,695.60 1,750.00 71.12 1821.12 14.66 1764.664 2,314.87 1,745.00 68.75 1813.75 18.85 1763.855 2,363.40 1,745.00 65.46 1810.46 17.86 1762.866 3,137.08 1,738.00 61.64 1799.64 30.79 1768.797 3,973.98 1,731.00 65.3 1796.30 40.54 1771.548 4,047.90 1,732.00 64.27 1796.27 40.26 1772.269 5,002.27 1,722.00 73.68 1795.68 52.82 1774.8210 6,122.16 1,723.00 71.9 1794.90 52.71 1775.7111 7,383.23 1,739.00 55.13 1794.13 37.78 1776.7812 9,453.51 1,738.00 58.8 1796.80 39.81 1777.8113 10,191.72 1,738.00 59.42 1797.42 39.4 1777.40T1 11,602.73 1,788.00 3.69 1791.69 0 1788.0014 11,895.54 1,779.00 12.48 1791.48 8.23 1787.2315 13,098.45 1,767.00 23.65 1790.65 19.35 1786.35
15A 13,098.45 1,767.00 17.51 1784.51 13.75 1780.75RV 13,575.12 1,780.00 3.66 1783.66 3.66 1783.66
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
132
Perfil 1. Pozo 15 a Rebombeo El Verano
1,700
1,720
1,740
1,760
1,780
1,800
1,820
1,840
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Cadenamento
Cot
aTerrenoPresión máximaPresión mínima
R. El Verano
Pozo 15
Figura 3.30. Envolventes máximas y mínimas del perfil 1, del pozo 15 al Rebombeo El Verano
Cuadro 3.40. Presiones máximas y mínimas del Perfil 2, del pozo 12 al Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P12 0.00 1,752.00 68.56 1,820.56 3.84 1,755.8416 95.88 1,751.00 70.17 1,821.17 -1.99 1,749.0117 998.55 1,745.00 76.53 1,821.53 6.01 1,751.0118 1861.85 1,740.00 82.22 1,822.22 12.98 1,752.988 3629.22 1,732.00 64.27 1,796.27 40.26 1,772.26
Perfil 2. Del pozo 12 al Perfl 1
1,720
1,7301,740
1,750
1,760
1,7701,780
1,790
1,800
1,8101,820
1,830
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Cadenamento
Cot
a
TerrenoPresión máxmaPresión mínima
Pozo 12
Figura 3.31. Envolventes máximas y mínimas del perfil 2, del pozo 12 al Perfil 1
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
133
Cuadro 3.41. Presiones máximas y mínimas del Perfil 3, del pozo 8 al Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P8 0.00 1751 72.91 1823.91 10.07 1761.0719 809.42 1745 83.44 1828.44 4.36 1749.3620 1082.38 1745 88.88 1833.88 8.69 1753.6921 1594.76 1744 92.41 1836.41 12.86 1756.8622 1968.72 1744 79.53 1823.53 12.68 1756.684 2066.24 1745 68.75 1813.75 18.85 1763.85
Perfil 3. Del pozo 8 al Perfil 1
1720
1740
1760
1780
1800
1820
1840
1860
0 500 1000 1500 2000 2500
Cadenamiento
Cot
a
TerrenoPresión máximaPresión mínima
Pozo 8
Figura 3.32. Envolventes máximas y mínimas del Perfil 3, del pozo 8 al Perfil 1
Cuadro 3.42. Presiones máximas y mínimas de la línea del pozo 11 al Perfil 3
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P11 0.00 1750 72.02 1822.02 10.72 1760.7219 808.48 1745 83.44 1828.44 4.36 1749.36
Perfil 3. Del pozo 8 al Perfil 1
17401750176017701780179018001810182018301840
0 200 400 600 800 1000Cadenamiento
Cot
a
TerrenoPresión máximaPresión mínima
Pozo 11
Figura 3.33. Envolventes máximas y mínimas de la línea del pozo 11 al Perfil 3
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
134
Cuadro 3.43. Presiones máximas y mínimas del Perfil 4, del pozo 5 al Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P5 0.00 1,739.00 69.38 1,808.38 27.66 1,766.6623 59.29 1,739.00 67.91 1,806.91 23.73 1,762.7324 1,138.18 1,732.00 71.33 1,803.33 34.88 1,766.887 1,353.29 1,731.00 65.3 1,796.30 40.54 1,771.54
Perfil 4. Del pozo 5 a Perfil 1
1,720
1,7301,740
1,750
1,7601,770
1,780
1,790
1,8001,810
1,820
0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600
Cadenamiento
Cot
a
Terreno Presiones máximas Presiones mínimas
Pozo 5
Figura 3.34. Envolventes máximas y mínimas del Perfil 4, del pozo 5 al Perfil 1
Cuadro 3.44. Presiones máximas y mínimas del pozo 9 al Perfil 4
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
P9 0.00 1733 104.73 1837.73 7.18 1740.1824 256.83 1732 71.33 1803.33 34.88 1766.88
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
135
Línea del pozo 9 al Perfil 4
1720
1740
1760
1780
1800
1820
1840
1860
0 50 100 150 200 250 300
Cadenamiento
Cot
a
TerrenoPresiones máximasPresiones mínimas
Pozo 9
Figura 3.35. Envolventes máximas y mínimas del pozo 9 al Perfil 4
Cuadro 3.45. Presiones máximas y mínimas de la línea del pozo 10 al Perfil 1
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima (m.c.a)
Cota máxima
Presiónmínima (m.c.a.)
Cota mínima
P10 0 1724 74.02 1798.02 46.58 1770.589 50 1722 73.68 1795.68 52.82 1774.82
Línea del pozo 10 al Perfil 1
17101720173017401750176017701780179018001810
0 10 20 30 40 50 60Cadenamiento
Cot
a
Terreno
PresionesmáximasPresiones mínimas
Pozo 10
Figura 3.36. Envolventes máximas y mínimas del pozo 10 al Perfil 1
En el cuadro 3.46 se presenta un resumen de los resultados obtenidos en la simulación de
flujo transitorio en las conducciones con y sin protección antiariete en lo pozos en los que
fueron modeladas las cámaras de aire.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
136
Cuadro 3.46. Resultados principales del análisis transitorio en pozos con cámara de aire
Pozo Protección H máx (m) H mín (m) Número de cámaras
h de la cámara (m)
φ de la cámara (m)
φ cámara-conducción
(in)
H del agua en la cámara (m)
Ninguna 129.27 -8 - - - - -Cámara de aire 69.38 27.66 1 3 1.5 6 2.6
Ninguna 129.63 -8 - - - - -Cámara de aire 72.91 10.07 1 3 1.5 6 2.6
Ninguna 134.12 -8 - - - - -Cámara de aire 72.02 10.72 1 3 1.5 6 2.6
Ninguna 134 -8 - - - - -Cámara de aire 68.56 3.84 3 3 1.5 8 2.6
Ninguna 123.83 -8 - - - - -Cámara de aire 56.91 6.64 1 3 1.5 4 2.6
Ninguna 107.76 -8 - - - - -Cámara de aire 60.56 0.12 2 3 1.5 4 2.5
14
15
5
8
11
12
Conducción Rebombeo El Verano a Tanque Piezométrica Esta línea de conducción, al igual que la anterior, tiene una torre de oscilación como
elemento de protección. En el cuadro 3.47 se presentan los resultados de la simulación en
el programa ARIETE (IMTA) y en la figura 3.37 se observan las envolventes de presión
máximas y mínimas frente al paro repentino del equipo de bombeo por falla eléctrica a lo
largo de esta conducción.
Cuadro 3.47. Presiones máximas y mínimas de la línea del Rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica
Nodo Cadenamiento Cota Terreno
Presiónmáxima(m.c.a.)
Cota máxima
Presiónmínima(m.c.a.)
Cota mínima
RB1-3 0.00 1780 90.89 1870.89 47.84 1827.841A 6.00 1780 90.52 1870.52 47.60 1827.61 7.00 1780 90.52 1870.52 47.62 1827.622 633.79 1796 64.85 1860.85 41.73 1837.73
T2 1205.63 1831 19.72 1850.72 17.79 1848.793 1572.01 1819 31.11 1850.11 28.24 1847.244 2363.97 1827 21.76 1848.76 18.85 1845.855 2933.64 1845 2.78 1847.78 -0.15 1844.85
TP 3135.14 1843 3.00 1846.00 3.00 1846.00
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
137
Línea de conduccion del Rebombeo El Verano a Tanque Piezométrica
17701780
1790180018101820183018401850186018701880
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Cadenamiento
Cot
a
Terreno
PresionesmáximasP i í i
Rebombeo El Verano
T. Piezométrica
Figura 3.37. Envolventes máximas y mínimas de la línea del Rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica
Los resultados indican que frente al paro de los equipos de bombeo se producirán cargas
hidráulicas aceptables, similares a las de operación normal, por lo que la conducción no
tendrá problemas de sobrepresiones y tampoco habrá presiones menores a la atmosférica
eliminando el riesgo de cavitación dentro de ellas.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
138
4. EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO
Como parte del proyecto de eficiencia Watergy, contratado por la JCAS Chihuahua y la
JMAS de Hidalgo del Parral a la Alianza para el Ahorro de Energía, (ASE, Alliance to
Save Energy, www.ase.org ), se realizó el análisis de oportunidades de ahorro de energía
eléctrica en conjunto con el análisis para optimizar la operación hidráulica de acuerdo a la
metodología Watergy. Los resultados de esta evaluación se explican enseguida.
4.1 EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Como primera acción se realizó la captura y el análisis de la información estadística de
consumos de energía de todo el año 2006. El volumen y distribución del consumo y
facturación de energía por áreas de proceso se muestran en el cuadro 4.1.
Cuadro 4.1 Volumen y Distribución del Consumo de energía por áreas de proceso en JMAS Parral
AREA Facturación Mensual $
Facturación Anual $ %
2006 2006 2006FUENTES 1,016,455$ 12,177,807$ 10,570,185 75%
POZOS DEL VERANO 705,154$ 8,442,193$ 7,412,640 53% MINAS 311,301$ 3,735,614$ 3,157,546 22%
REBOMBEOS 258,768$ 3,089,819$ 2,620,508 19%PLANTA POTAB. 100,791$ 1,209,487$ 890,087 6%
TOTALES 1,376,013$ 16,477,113$ 14,080,780
Consumo anual kWh
Se puede observar que el volumen mas importante esta centrado en las fuentes y
fundamentalmente en los pozos del verano que concentran el 53 % del consumo, si
sumamos a eso el 15 % del rebombeo el Verano, concluimos que esta línea de
producción y envió consume el 68 % de la energía eléctrica en el sistema de agua potable
de Parral, por lo que es muy importante su impacto en las oportunidades de ahorro de
energía vislumbradas.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
139
En lo que respecta a las tarifas, la distribución se muestra en la Figura 4.1.
06 2 % OM 16 %
HM 84%
Figura 4.1 Distribución de consumo energético por tipo de tarifa eléctrica
En el caso de los pozos del verano, la tarifa HM también predomina como se muestra en
la Figura 4.2.
OM 28%
HM 72%
Figura 4.2. Distribución de consumos de Pozos del Verano por tipo de tarifa
Como se puede observar, la tarifa Horaria (HM) predomina en un 84 % a nivel global y un
72 % en los pozos El Verano. En el caso de las otras fuentes, que son las minas
Esmeralda , Cabadeña , Vesper y su rebombeo asociado Recompensa, el 100 % de ellas
se encuentran en esta tarifa HM, por lo que es importante evaluar la factibilidad de
administrar su operación en hora punta , lo cual se presenta más adelante en conjunto
con los análisis de operación hidráulica.
4.2. EFICIENCIAS DE MOTORES
Se realizó el cálculo de eficiencias de motores de acuerdo a la siguiente metodología. Para cada motor, se obtuvo la información de datos nominales, indicada en el Cuadro 4.2
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
140
Cuadro 4.2 Datos de Placa de Motores
Marca HP V RPM F.S.
Pozo 2 85 440 3500 1.15Pozo 4 Bamsa 60 440 3500 1.15Pozo 5 KSB 85 440 3500 1.15Pozo 6 KSB 125 440 3500 1.15Pozo 8 Bamsa 85 440 3500 1.15Pozo 9 60 440 3500 1.15Pozo 10 KSB 85 440 3500 1.15pozo 11 175 440 3500 1.15Pozo 12 125 440 3500 1.15Pozo 13 85 440 3500 1.15Pozo 14 150 440 3500 1.15Pozo 15 Bamsa 75 440 3500 1.15Bomba 1 US 125
Bomba 2 US 75 460 1780 1.15Bomba 3 SIEMENS 150 460 1700Bomba 4 US 75 460 1780 1.15Bomba 5 SIEMENS 150 460 1700Bomba 6 US 125 460 1775 1.15Bomba 1 SIEMENS 50 440 3500 1.15Bomba 2 SIEMENS 75 440 3500 1.15Bomba 3 US 150 440 3500 1.15Bomba 4 EMERSON 150 440 3500 1.15Bomba 1 US 150 440 3500 1.15Bomba 2 BALDOR 200 440 3500 1.15Vesper KSB 150 440 3500 1.15
Cabadeña KSB 150 440 3500 1.15La Prieta 175 440 3500 1.15Bomba 1 Bamsa 200 440 3500 1.15Bomba 2 Bamsa 200 440 3500 1.15Bomba 1 60 440 3500 1.15Bomba 2 60 440 3500 1.15Bomba 3 60 440 3500 1.15Bomba 4 75 440 3500 1.15Bomba 5 75 440 3500 1.15
Datos de Placa
MOTOR
Zona de Pozos El Verano
Rebombeo El Verano
Rebombeo Altavista
Sitio Equipo
Planta Potabilizadora
Rebombeo Recompensa
Minas
Mina Esmeralda
Después, para cada motor, se midieron los parámetros eléctricos que se muestran en el
cuadro 4.3.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
141
Cuadro 4.3 Resultados de medición de parámetros eléctricos
A-B B-C C-A Trifási A B C Prom. A B C Prom. A B C TrifásiPozo 2 451 447 444 447 60.4 64.5 66.3 63.7 0.86 0.91 0.86 0.88 40.7 45.5 44.0 43.4Pozo 4 452 450 459 454 77.0 72.0 78.0 75.7 0.81 0.79 0.78 0.79 16.0 14.0 16.0 46.0Pozo 5 454 447 449 450 108.0 98.0 111.0 105.7 0.80 0.81 0.86 0.82 23.0 20.0 24.0 67.0Pozo 6 459 452 456 456 139.0 136.0 150.0 141.7 0.85 0.88 0.88 0.87 31.0 31.0 34.0 96.0Pozo 8 461 456 454 457 78.0 73.0 72.0 74.3 0.80 0.83 0.79 0.81 16.0 15.0 14.0 45.0Pozo 9 454 445 448 449 41 47 46 44.5 0.71 0.65 0.78 0.71 23 24 28 24.8
Pozo 10 457 449 454 453 70 77 72 73.2 0.79 0.81 0.85 0.82 44.0 48.0 48.7 46.9pozo 11 447 449 456 450 137.0 157.0 152.0 148.7 0.98 0.98 0.95 0.97 34.0 40.0 38.0 112.0Pozo 12 452 446 442 447 117 122 117 118.7 0.90 0.90 0.88 0.89 82 85 79 81.8Pozo 13 454 444 449 449 100 104 103 102.2 0.86 0.83 0.86 0.85 67 67 70 68.0Pozo 14 442 439 446 442 161 177 162 166.7 0.88 0.84 0.81 0.84 108 114 101 107.5Pozo 15 452 459 454 455 98.0 103.0 104.0 101.7 0.86 0.81 0.86 0.84 22.0 22.0 23.0 67.0Bomba 1 435 449 436 440 144.0 174.0 172.0 163.3 0.88 0.88 0.90 0.89 32.0 39.0 39.0 110.0Bomba 2 443 447 440 443 129 122 129 126.8 0.86 0.84 0.83 0.84 86 81 82 82.8Bomba 3 443 431 433 436 273.0 262.0 251.0 262.0 0.86 0.90 0.87 0.88 61.0 59.0 54.0 174.0Bomba 4 435 450 436 441 121.0 126.0 113.0 120.0 0.88 0.84 0.84 0.85 26.0 27.0 24.0 77.0Bomba 5 450 447 439 445 118.5 132.8 136.0 129.1 0.86 0.91 0.84 0.87 79.0 94.0 87.0 86.7Bomba 6 440 452 440 444 123.0 127.0 108.0 119.3 0.91 0.82 0.88 0.87 28.0 27.0 24.0 79.0Bomba 1 452 450 459 454 77.0 72.0 78.0 75.7 0.81 0.79 0.78 0.79 16.0 14.0 16.0 46.0Bomba 2 447 461 447 451 42.0 58.0 51.0 50.3 0.58 0.62 0.78 0.66 6.0 9.0 10.0 25.0Bomba 3 447 459 447 451 129.0 157.0 161.0 149.0 0.81 0.77 0.88 0.82 27.0 31.0 36.0 94.0Bomba 4 449 461 450 453 131.0 151.0 158.0 146.7 0.89 0.85 0.92 0.89 30.0 34.0 37.0 101.0Bomba 1 452 447 453 451 175.0 171.0 161.5 169.2 0.91 0.85 0.89 0.88 124.0 113.5 113.0 116.8Bomba 2 441 448 445 445 174.5 162.5 183.0 173.3 0.87 0.91 0.92 0.90 116.5 115.5 130.0 120.7
Rebombeo Guamuchil Bomba 1 453 445 456
45139.4 41.6 35.1 38.7 0.91 0.82 0.84 0.86 28.1 26.4 23.3 25.9
Vesper 447 455 451 451 163 161 166 163.3 0.86 0.88 0.89 0.88 110 111 115 111.8Cabadeña 447 486 488 474 150.0 137.4 119.4 135.6 0.84 0.93 0.83 0.87 104.0 107.0 83.0 98.0Bomba 1 443 454 452 450 215.0 193.0 200.0 202.7 0.88 0.86 0.92 0.89 145.0 131.0 145.0 140.3Bomba 2 442 452 450 448 223.0 203.0 219.0 215.0 0.88 0.89 0.92 0.90 150.0 141.0 158.0 149.7
Bomba 1 451 448 440 446 63.4 68.8 64.3 65.5 0.86 0.88 0.9 0.88 43 47 44 44.7Bomba 2 449 437 436 441 31 39.4 32.6 34.3 0.96 0.93 0.83 0.91 22.5 28 20.4 23.6Bomba 3 444 435 435 438 35.5 41.3 35.8 37.5 0.95 0.93 0.87 0.92 25.8 28.6 23.8 26.1Bomba 4 439 453 445 446 180 147 172 166.3 0.82 0.82 0.92 0.85 111.5 94.5 125.6 110.5Bomba 5 439 438 438 438 124 127 142 131.0 0.88 0.87 0.87 0.87 82 84 91 85.7
Sitio Equipo
Rebombeo Recompensa
Zona de Pozos El Verano
Rebombeo El Verano
Rebombeo Altavista
Planta Potab
Potencia kWVoltaje entre Fases.Volt Corriente por Fase Amp. Factor de Potencia
Mina Esmeralda
Minas
A partir de las características nominales del motor (HP, RPM y V) y de las mediciones de
potencias eléctricas reales demandadas por los motores (medición efectuada), se calculó
el factor de carga nominal mediante la siguiente ecuación:
0.746*HPηPF.C.
nom
me ∗=
Donde: F.C. = factor de carga de operación del motor
Pe = potencia eléctrica demandada por el motor
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
142
ηm = eficiencia de operación del motor
HPnom = potencia nominal del motor
Una vez calculado el factor de carga de operación del motor, se verificó la eficiencia
nominal calculada, que sirve para identificar la eficiencia real basada en la curva de
motores estándar mostrada en la gráfica de la figura 4.3
Figura 4.3 Eficiencia de Motores Estándar en función de la Potencia Nominal y el Factor de Carga
Una vez determinada la eficiencia y factor de carga nominal, la eficiencia se depreció de
acuerdo al siguiente criterio:
• En motores con más de 5 años de antigüedad, se depreció un punto
• Si el motor ha sido rebobinado, se depreció dos puntos
• Si el voltaje de alimentación es diferente al de placa, se aplicó el ajuste a la
eficiencia indicado en la curva de la figura 4.4
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
143
Figura 4.4 Depreciación de la eficiencia por desbalance de voltaje
Los resultados finales del cálculo de la eficiencia de los motores instalados en los equipos
de bombeo y pozos del sistema de agua potable de Parral se muestran en el cuadro 4.4.
En el Anexo E se detalla en una hoja de Excel todo el cálculo respectivo.
Cuadro 4.4. Calculo de Eficiencia Real de Motores
MedicionesPot. F.P.
Prom. (V) Desb. (%) Dif (%) Prom (A) Desb (%) kW %
Pozo 2 10 0 447 0.82% 1.7% 63.7 5.2% 43 0.88 62% 0.82% 83.2 Corriente desbalanceada
Pozo 4 10 0 454 1.15% 3.1% 75.7 4.8% 46 0.79 92% 1.15% 82.9 Corriente desbalanceada
Pozo 5 10 0 450 0.90% 2.2% 105.7 7.3% 67 0.82 95% 1.40% 82.6 Corriente desbalanceada
Pozo 6 10 0 456 0.76% 3.5% 141.7 5.9% 96 0.87 93% 0.76% 83.2 Corriente desbalanceada
Pozo 8 10 0 457 0.88% 3.8% 74.3 4.9% 45 0.81 64% 0.88% 83.1 Corriente desbalanceada
Pozo 9 10 1 449 1.11% 2.0% 44.5 8.8% 25 0.71 50% 2.11% 81.9Corriente desbalanceada. Motor Sobredimensonado
Pozo 10 10 0 453 0.96% 3.0% 73.2 5.1% 47 0.82 67% 0.96% 83.0 Corriente desbalanceada
pozo 11 10 0 450 1.15% 2.3% 148.7 7.8% 112 0.97 77% 1.15% 82.8 Corriente desbalanceada
pozo 12 10 0 447 1.19% 1.5% 118.7 2.8% 82 0.89 79% 1.19% 82.8pozo 13 10 0 449 1.11% 2.0% 102.2 2.4% 68 0.85 97% 1.61% 82.4Pozo 14 10 0 442 0.83% 0.5% 166.7 6.2% 108 0.84 86% 0.83% 83.2 Corriente desbalanceada
Pozo 15 10 0 455 0.89% 3.4% 101.7 3.6% 67 0.84 108% 1.39% 82.6Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado
Bomba 1 10 1 440 1.97% -4.4% 163.3 11.8% 110 0.89 106% 3.34% 88.4Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado
Bomba 2 10 1 443 0.83% -3.6% 126.8 3.5% 83 0.84 133% 2.05% 90.9Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado
Bomba 3 10 3 436 1.72% -5.2% 262.0 4.2% 174 0.88 140% 3.27% 88.7Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado
Bomba 4 10 1 441 2.23% -4.2% 120.0 5.8% 77 0.85 124% 3.58% 88.0Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado
Bomba 5 10 2 445 1.42% -3.2% 129.1 8.2% 87 0.87 70% 2.06% 89.9 Corriente desbalanceada
Bomba 6 10 1 444 1.82% -3.5% 119.3 9.5% 79 0.87 76% 2.52% 91.1 Corriente desbalanceada
Bomba 1 10 1 454 1.15% 3.1% 75.7 4.8% 46 0.79 111% 1.65% 89.8Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado
Bomba 2 10 2 451 2.05% 2.6% 50.3 16.6% 25 0.66 40% 3.05% 89.0Corriente desbalanceada. Motor Sobredimensonado
Bomba 3 10 1 451 1.79% 2.5% 149.0 13.4% 94 0.82 76% 1.79% 90.2 Corriente desbalanceada
Bomba 4 10 0 453 1.66% 3.0% 146.7 10.7% 101 0.89 81% 1.66% 90.3 Corriente desbalanceada
Bomba 1 10 2 451 0.81% 2.4% 169.2 4.5% 117 0.88 94% 0.81% 91.2 Corriente desbalanceada
Bomba 2 10 0 445 0.82% 1.1% 173.3 6.3% 121 0.90 73% 0.82% 92.3 Corriente desbalanceadaRebombeo Guamuchil Bomba 1 10 1 451 1.40% 2.6% 38.7 9.3% 26 0.86 21% 3.40% 88.6
Corriente desbalanceada. Motor Sobredimensonado
Vesper 10 1 451 0.89% 2.5% 163.3 1.6% 112 0.88 90% 0.89% 83.1
Cabadeña 10 0 474 5.63% 7.7% 135.6 11.9% 98 0.87 68% 5.63% 78.4 Corriente desbalanceada
Bomba 1 10 1 450 1.48% 2.2% 202.7 6.1% 140 0.89 85% 1.48% 82.5 Corriente desbalanceada
Bomba 2 10 1 448 1.34% 1.8% 215.0 5.6% 150 0.90 90% 1.34% 82.7 Corriente desbalanceada
Bomba 1 0 0 446 1.42% 1.4% 65.5 5.0% 45 0.88 90% 1.34% 90.7 Corriente desbalanceada
Bomba 2 0 0 441 1.89% 0.2% 34.3 14.8% 24 0.91 48% 1.34% 90.7 Corriente desbalanceada
Bomba 3 0 0 438 1.37% -0.5% 37.5 10.0% 26 0.92 52% 1.34% 90.7 Corriente desbalanceada
Bomba 4 0 0 446 1.65% 1.3% 166.3 11.6% 111 0.85 178% 1.34% 90.7 Corriente desbalanceadaBomba 5 0 0 438 0.15% -0.4% 131.0 8.4% 86 0.87 138% 1.34% 90.7 Corriente desbalanceada
Rebombeo Recompensa
Minas
Mina Esmeralda
Planta Potabilizadora
Equipo Antigüe-
dad (años)
Núm de Rebobi-nados
Zona de Pozos El Verano
Rebombeo El Verano
Rebombeo Altavista
Sitio Observaciones
CálculosVoltaje Corriente
Factor de Carga
Deprec de la Efic.
Efic Real
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
144
La conclusión de este análisis arroja que en prácticamente en todos los motores es
mejorable la eficiencia, particularmente en los motores externos tipo vertical u horizontal
cuya eficiencia promedio es del 90 %, a través del uso de motores de alta eficiencia
(Premium), cuyas eficiencias pueden llegar a 95 %, sin embargo, las propuestas finales de
optimización para ahorrar energía consideran la solución integralmente con las propuestas
de ahorro para los equipos de bombeo asociados y atendiendo las recomendaciones del
análisis hidráulico.
4.3. EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA DE EQUIPOS INSTALADOS
En el cuadro 4.5 se muestran los cálculos finales de las eficiencias electromecánicas de
los equipos instalados y operando en condiciones actuales. Los valores resultantes están
basados en las mediciones de campo tanto hidráulicas como eléctricas y desglosando la
eficiencia del motor y la eficiencia de la bomba calculada al despejar el valor de la fórmula
siguiente:
EE = Eme * Eb
Donde:
EE = Eficiencia Electromecánica del conjunto bomba – motor, en %
Eme = Eficiencia Real del Motor Eléctrico Potencia Eléctrica, en %
Eb = Eficiencia de la Bomba actual Caudal, en %
En el Anexo E se presenta en archivo electrónico Excel el detalle del cálculo de las
eficiencias electromecánicas de los equipos de bombeo señalados antes.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
145
Cuadro 4.5. Eficiencias electromecánicas de equipos de bombeo instalados en Parral
Carga Gasto Pot. Eléc.
mca l/s kW kWPozo 2 205 6.30 40.10 12.67 31.6% 83.2% 38.0%Pozo 4 205.5 9.90 46.00 19.96 43.4% 82.9% 52.4%Pozo 5 195.12 15.50 46.00 29.67 64.5% 82.6% 78.1%Pozo 6 196.50 22.30 96.00 42.99 44.8% 83.2% 53.8%Pozo 8 192.50 10.66 45.00 20.13 44.7% 83.1% 53.8%Pozo 9 188.62 4.05 22.6 7.49 33.2% 81.9% 40.5%Pozo 10 200.00 9.55 45.5 18.74 41.2% 83.0% 49.6%pozo 11 190.75 25.00 112.00 46.78 41.8% 82.8% 50.4%pozo 12 189.43 12.5 70 23.23 33.2% 82.8% 40.1%pozo 13 230.50 15.2 65.4 34.37 52.6% 82.4% 63.8%Pozo 14 226.50 17.8 84 39.55 47.1% 83.2% 56.6%Pozo 15 191.5 19.70 67.00 37.01 55.2% 82.6% 66.9%
44.4% 82.8% 53.7%Bomba 1 68.15 123.00 110.00 82.23 74.8% 88.4% 84.6%Bomba 2 82.7 25.8 53 20.93 39.5% 90.9% 43.4%Bomba 3 68.15 111.00 174.00 74.21 42.6% 88.7% 48.1%Bomba 4 68.15 67.80 77.00 45.33 58.9% 88.0% 66.9%Bomba 5 89.75 22 49 19.37 39.5% 89.9% 44.0%Bomba 6 68.15 56.00 79.00 37.44 47.4% 91.1% 52.0%
PROMEDIO 50.4% 89.5% 56.5%Bomba 1 3 44.00 46.00 1.29 2.8% 89.8% 3.1%Bomba 2 3 60.00 25.00 1.77 7.1% 89.0% 7.9%Bomba 3 78.3 81.00 94.00 62.22 66.2% 90.2% 73.4%Bomba 4 76.3 86.00 101.00 64.37 63.7% 90.3% 70.5%Bomba 1 168.60 22.15 93.50 36.64 39.2% 91.2% 43.0%Bomba 2
Rebombeo Guamuchil Bomba 1 75.50 4.12 19.2 3.05 15.9% 88.6% 17.9%
Vesper 204.7 12.7 108.5 25.50 23.5% 83.1% 28.3%Cabadeña 165.25 8.8 71.5 14.27 20.0% 78.4% 25.5%Bomba 1 240.00 25.3 144 59.57 41.4% 82.5% 50.1%Bomba 2 200 4.7 153 9.22 6.0% 82.7% 7.3%
PROMEDIO 28.6% 86.6% 32.7%Bomba 1 22.50 25.4 37.5 5.61 15.0% 90.7% 16.5%Bomba 2 20.60 10.7 20.8 2.16 10.4% 90.7% 11.5%Bomba 3Bomba 4Bomba 5 69.50 81 102.5 55.23 53.9% 90.7% 59.4%
PROMEDIO 26.4% 90.7% 29.1%
PROMEDIO POZOS
Planta Potabilizadora
Equipo
Rebombeo Recompensa
Minas
Mina Esmeralda
Zona de Pozos El Verano
Rebombeo El Verano
Rebombeo Altavista
SitioEficiencia
BombaMediciones Potencia
ManométricaEficiencia
Electromec. Eficiencia Motor
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
146
4.4. MEDIDAS GENERALES DE AHORRO DE ENERGÍA
4.4.1. Ahorro de Energía por Optimización de la Eficiencia Electromecánica Potencial de ahorro de acuerdo con la NOM 006 1995 ENER Desde el primer análisis de los resultados de eficiencia electromecánica obtenidos para
los equipos actuales funcionando en condiciones actuales (cuadro 4.5), se observó un
potencial mínimo de ahorro de energía interesante al compararlos con los valores
recomendados por la norma NOM 006 1995 ENER. Que pide un mínimo de entre 60 y 64
% para los tamaños nominales de los equipos de Parral.
En el cuadro 4.5 se puede ver que las eficiencias electromecánicas se encuentran debajo
de los valores recomendados, los potenciales de ahorro son de 20 % para pozos y de 25
% para rebombeos de acuerdo con la norma mencionada. Los ahorros basados en
eficiencias reales de equipos seleccionados se muestran en el inciso 4.4.2.
4.4.2 Ahorro de Energía por Optimización de la Eficiencia Electromecánica Potencial con equipos de alta eficiencia y análisis costo – beneficio
Una vez determinadas las necesidades hidráulicas y confirmando las especificaciones
correctas de los sistemas de bombeo, se procedió a realizar el calculo exacto de ahorros
con su respectivo análisis costo beneficio.
Para fines de evaluación económica se seleccionaron bombas de una marca comercial de
la cual se anexan la cotización y las curvas de diseño con todas las especificaciones
necesarias (Ver Anexo K). El resumen de los modelos y datos de diseño para el caso de
los pozos del verano se muestran en el cuadro 4.6.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
147
Cuadro 4.6 Datos de diseño y valores nominales de los equipos de bombeo seleccionados para la
evaluación costo - beneficio de los pozos El Verano
Como se ve, todos los equipos seleccionados cumplen la Eficiencia Electromecánica
mínima que exige la NOM 006-1995-ENE y se procuró que los factores de carga de los
motores estuvieran entre 70 y 90 %, que es donde se concentra la máxima eficiencia.
Los resultados de ahorro y de la relación costo – beneficio, para el caso de los pozos del
verano, se muestran en el cuadro 4.7 siguiente
Cuadro 4.7 análisis costo- beneficio por optimización de eficiencia electromecánica en Pozos del Verano
vía sustitución de equipos en Parral
Inversión Pay-BackPotencia eléctrica
Potencia Eléctrica
kW kWh/año $/año kWPozo 2 31.6% 50 398,000 464,504 62.3% 37 13.37 106,395 124,589.10$ 79,596$ 0.64Pozo 3 43.2% 51 329,717 386,098 60.8% 41 9.77 63,186 73,990.74$ 87,285$ 1.18Pozo 4 43.4% 46 398,000 461,563 63.9% 31 14.85 113,642 134,552.71$ 86,064$ 0.64Pozo 5 64.5% 67 564,000 655,504 65.5% 46 21.26 171,282 201,427.11$ 100,133$ 0.50Pozo 6 44.8% 96 865,361 936,905 65.6% 66 30.27 236,043 258,467.58$ 165,671$ 0.64Pozo 8 44.7% 45 574,799 641,334 63.9% 32 12.74 97,666 109,483.72$ 83,886$ 0.77Pozo 9 33.2% 24 185,542 216,180 60.8% 21 2.96 22,908 28,635.07$ 69,949$ 2.44
Pozo 10 41.2% 48 562,000 652,036 63.1% 32 16.30 129,006 151,452.94$ 83,886$ 0.55pozo 11 41.8% 112 945,264 1,073,937 66.5% 88 23.74 198,624 225,835.22$ 189,948$ 0.84pozo 12 33.2% 83 711,258 789,675 66.2% 65 17.25 146,056 161,829.83$ 141,482$ 0.87pozo 13 52.6% 67 602,939 675,825 65.9% 49 17.34 135,767 151,516.10$ 101,343$ 0.67Pozo 14 47.1% 105 895,179 1,002,414 66.4% 86 18.71 150,911 169,171.58$ 190,619$ 1.13Pozo 15 55.2% 67 600,881 748,671 64.7% 57 9.83 72,068 89,003.99$ 141,482$ 1.59
44.3% 860 8,704,646 64.3% 652 208 1,643,555 1,879,956 1,521,344$ 0.93
$ añosSitio Equipo
Operación Actual Equipo Propuesto Ahorros Evaluación Económica
Eficiencia Electro-
Mecánica
Facturacion CFE Eficiencia Electro-
MecánicakW kWh/año $/año
Zona de Pozos El Verano
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
148
Como se puede observar, en caso de los Pozos El Verano existe un potencial importante
para ahorrar de 1’643,555 kWh, que equivalen a $ 1’879,956 pesos anuales, lo cual
representa el 11 % del consumo global en la JMAS de Parral. Las potencias promedios
bajarían de 860 kW actuales a 652 kW lo que implica 208 kW de ahorro en potencia
demandada.
Para determinar el valor de la inversión se solicitó la cotización de equipos de la marca
Goulds, cuyo costo total fue de $ 1’521,344 pesos. Esta inversión se pagará en 0.93 años
sin considerar costos de instalación y mantenimiento que podrían optimizarse si la propia
gente del organismo realiza estas maniobras.
Nota. Esta selección se hizo solo con fines de evaluación, no existe compromiso alguno
con esta marca comercial y la única recomendación es que la marca que se seleccione
finalmente cumpla al menos los valores de eficiencia para lograr los ahorros calculados.
Para determinar los ahorros de energía en el caso de los rebombeos y minas, se
consideraron las cargas y gastos óptimos, determinados a través del proyecto de
redistribución de la operación hidráulica de la red, descrito en el capítulo tres de este
documento. Las acciones propuestas en cada caso se presentan en resumen en el cuadro
4.8.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
149
Cuadro 4.8 Acciones propuestas para evaluar el ahorro de energía con distintas condiciones de operación
de las minas y rebombeos
CargaGasto
individual
mca l/s mca l/s si/no explicacion
Bomba 1 68 123.00
Bomba 2 83 25.8
Bomba 3 68 111.00
Bomba 4 68 67.80
Bomba 5 90 22
Bomba 6 68 56.00
Bomba 1 3 44.00
Bomba 2 3 60.00
Bomba 3 78 81.00
Bomba 4 76 86.00
Bomba 1 159 24.00
Bomba 2
Vesper
Vesper 193 36
195 36 si
El tanque vesper esta conectado con el rebombeo recompensa y tambien tiene la capacidad de regulacion
necesaria
Cabadeña Cabadeña 118 42 119.00 42 noEsmeralda Bomba 1
Esmeralda Bomba 1 170 35
155 27no
Esmeralda Bomba 2
Esmeralda Bomba 2 150 19.9
155 27no
Bomba 1 23 25.4
Bomba 2 21 10.7
Bomba 3
Bomba 4
Bomba 5 70 81
Continua operando igual descargando a la potabilizadora
Continua operando igual descargando a la potabilizadora
Las bombas 1,2 y 3 salen de servicio porque alimentaban al tanque terres
que tambien sale de servicio dado que su area de influencia paso al sector
hidraulico "el Verano" , por ende operaria un solo bombeo alimentando
90 lps con una carga de 75 mca a los 4 tanques de regulacion del area para
alimentar por gravedad cada uno a su zona de influencia . Las bombas 1 a 3
solo se mantienen para la operacion de retrolavado
Se amplio un poco su area de influencia por lo que requiere un gasto mayor
Continua operando igual alimentando al tanque vesper que a su vez envia por gravedad al carcamo del rebombeo
recompensa
Continua operando igual descargando a la potabilizadora
Planta Potabilizadora
Rebombeo El Verano
Rebombeo Altavista
Rebombeo Recompensa
el tanque de regulacion es de 1000 m3 y requiere solo 643 m3 parando 4 horas,el
gasto medio requerido trabajando 24 horas es de
30.21 lps pero trabajando 20 horas debe ser de 36 lps para asegurar llenar el
tanque
165
si
Especificacion fina
88 36
Explicacion de la nueva operacion y el cambio que implico
Trabajaria suministrando un gasto promedio de 195 lps y un gasto maximo de 215 lps para poder parar el pozo 6
en Hora Punta , divididos entre el Tanque Cerro Blanco y los tanques
Miguel Hidalgo , Juarez y el carcamo del rebombeo Altavista alimentados via el tanque piezometrica que recibe de
este rebombeo del verano
Opera solo un equipo en lugar de las bombas 3 y 4 dando el gasto total
alimentando al tanque bellavista . las bombas 1 y 2 salen de operacion
porque su area de influencia ahora esta alimentada desde otro tanque por
gravedad
Sitio Equipo
Condiciones Actuales
la capacidad de regulacion sumada del cerro blanco y el propio tanque del rebombeo el verano alcanzarian para
parar 1 pozo HM cuyo gasto no rebase los 20 lps que es
el 10 % de los 200 lps que se requiere producir y
rebombear. Se propone el pozo 6 en tarifa HM
21068
Analisis Paro en Hora Punta
si
Minas
si
el tanque de regulacion es de 1000 m3 y requiere solo 636 m3 parando 4 horas,el
gasto medio requerido trabajando 24 horas es de 27 lps pero trabajando 20 horas
debe ser de 33 lps para asegurar llenar el tanque
33
81 90 no
Aunque tienen capacidad de regularizacion los tanques de
llegada, la capacidad de la plnta potabilizadora limita el
gasto maximo
Entonces, se procedió a evaluar los ahorros potenciales en estos sistemas en cada
situación. Como primer paso, se seleccionaron equipos con una mayor eficiencia para
efectos de análisis. Los resultados de esta selección se muestran en el cuadro 4.9 y en el
Anexo K se incluyen las características de los equipos seleccionados.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
150
Cuadro 4.9 Datos de diseño y valores nominales de los equipos de bombeo seleccionados para la
evaluación costo - beneficio de rebombeos y minas
Vesper GOULDS 10WALC-4S 36 195 0.83 0.823 0.683 101 150 74.8%
Cabadeña GOULDS 10WAHC-2S 42 119 0.83 0.82 0.681 72 100 80.2%
Esmeralda Bomba 1
GOULDS 7CHC-5S 27 155 0.83 0.805 0.668 61 100 68.4%
Esmeralda Bomba 2
GOULDS 9RCLC-3S 54 155 0.83 0.84 0.697 118 150 87.4%
0.8 0.76 94.1 15090 81 0.95 80%Fairbanks Morse 2800-HSC 4"
83%0.6486 82 1250.94 0.69
MARCA Y MODELO
Fairbanks Morse HSC2STG 3 " 33 165
75 74%
EFICIENCIAS NOMINALES POTENCIAS
0.722 4436 89 0.95 0.76
103 150 88%0.77 0.7315Fairbanks Morse2800-HSC 6"
Fairbanks Morse Modelo 1500-
END_SUCC 3"
Planta Potabilizadora
Rebombeo El Verano
Rebombeo Altavista
Rebombeo Recompensa
Sitio FC del Motor
EF ELECTROME
C
ELECTRICA OPERATIVA
KW
Carga mca
POTENCIA NOMINAL
HP MOTOR BOMBALPS
100 77 0.95
Minas
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
151
Una vez seleccionados los equipos de bombeo nuevos, se realizó la evaluación de
ahorros potenciales cuyos resultados se muestran en el cuadro 4.10. En el Anexo E se
muestra el detalle del cálculo en archivo electrónico.
Cuadro 4.10 Ahorros alcanzables por optimización de eficiencia electromecánica en rebombeos y minas y
redistribución de caudales y presiones en la red de Parral, con su análisis costo-beneficio
Inversión Pay-BackPotencia eléctrica
Potencia Eléctrica
kW kWh/año $/año kWBomba 1 74.8% 110.0Bomba 2 39.5% 53.0Bomba 3 42.6% 174.0Bomba 4 58.9% 77.0Bomba 5 39.5% 49.0Bomba 6 47.4% 79.0
Rebombeo Recompensa Bomba 1 39.2% 93.5 602,940 770,977 65% 82 11 73,086 52,242$ 256,300$ 4.9
Vesper 23.5% 108.5 560,474 683,609 68% 101 8 50,311 61,364$ 201,597$ 3.3Cabadeña 46.8% 104.0 978,092 1,062,768 68% 72 32 545,852 665,776$ 144,441$ 0.2Esmeralda Bomba
1 41.4% 146.0Esmeralda Bomba 6.1% 153.0
70% 118 155 344,699 412,260$ 229,922$ 0.6Bomba 1 15.0% 37.5Bomba 2 10.4% 20.8Bomba 5 53.9% 102.5 685,084 886,682 109 296,201 $ 337,609 $ 234,300 0.7
38.5% 1308 70% 796 409 1,591,728 1,852,503$ 1,594,560$ 0.9
$ añosSitio Equipo
Operación Actual Equipo Propuesto Ahorros Evaluación Económica
Eficiencia Electro-
Mecánica
Facturacion CFE Eficiencia Electro-
MecánicakW kWh/año $/año
Rebombeo El Verano
2,090,749 2,399,232
381,639$ 1.6
281,579 323,252$ 1.6
TOTAL:
205,004Planta Potabilizadora
76%
Minas1,014,418
528,000$
67% 123 23 319,096$ 620,708$
73% 207 95
322,805
933,552
94
Como se observa, se pueden lograr ahorros de 1’591,728 kWh, equivalentes a
$1’852,503 anuales que representan el 11 % del costo global pagado por Parral
actualmente, con un mejoramiento de la eficiencia electromecánica en promedio de 38.5
% a 70 %, la cual es alcanzable con equipos de mayores eficiencias como los
seleccionados o equivalentes.
La inversión estimada para hacer este sustitución y lograr los ahorros mencionados es de
1’594,560 que se pagaría en 0.9 años.
Cabe aclarar que este cálculo incluye el ahorro a lograr en el rebombeo el Verano con los
dos nuevos equipos ya adquiridos por la JMAS Parral, cuya especificación coincide con la
determinada en el análisis hidráulico realizado (2 equipos de 100 L/s con 77 metros de
carga de bombeo), a un costo aproximado de dichos equipos que tendrá que ajustarse
con el costo real del equipo adquirido.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
152
4.4.3 Ahorro de Energía por Optimización del factor de potencia
En el caso de esta medida, los únicos equipos que se optimizaron por estar debajo del
90% fueron los mostrados en el cuadro 4.11 siguiente:
Cuadro 4.11 Equipos para optimizar el factor de Potencia
realizado por realizarse realizado
Pozo 11 Mina Prieta Potabilizadora
Tarifa HM HM HM
Factor de Potancia 89.44 91.45 85.52
Factor de Carga 90.67 11.00 62.33
Importe de la factura eléctica ($/mes) 92,076.17 21,223.67 82,451.44
Cargo por bajo F.P. 346.67 2,510.67
Bonificación por FP 83.99
Energía consumida (kWh/mes) 57,869 8,867 58,048
Reactivos consumidos (kVArh/mes) 28,944 3,922 35,175Demanda máxima (kW/mes) 114 136 126
Factor de Potencia Propuesto 96 96 96
Requerimiento de reactivos (kVArh/mes) 12,066 1,336 18,245
Capacidad del Capacitor (kVA) 18.2 16.6 40.1
Capacidad Comercial (kVA) 20 15 40
Reacivos generados (kVArh/mes) 13,237 1,205 18,201
Factor de Potencia Esperado 96.51 95.61 95.98
Bonificación por FP 1,526.60 306.87 1,264.73
Ahorro del Proyecto ($/mes) 1,873.27 222.88 3,775.40
Inversión ($) * 4,701.00 4,149.20 7,934.08Pay-Back (meses) 2.51 18.62 2.10
* El costo de inversión incluye IVA, materiales y mano de obra para la instalación.
Parámetro:
CA
LCU
LOS
Servicio
DA
TOS
Como puede verse, dos de los equipos que se recomendaron desde el inicio del proyecto
ya se encuentran optimizados y solo falta realizar el proyecto en la Mina Prieta.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
153
4.4.4 Ahorro de Energía por Optimización de la operación hidráulica
Uno de los beneficios que se busca con la aplicación de la metodología integral Watergy
es lograr ahorros adicionales a los convencionales por el efecto de evitar operación
innecesaria de equipos de bombeo o mejoramiento de cargas dinámicas en los mismos.
En el caso de Parral, este tipo de ahorros se pueden lograr en el rebombeo Alta vista y el
Guamúchil (capítulo tres). El detalle incluyendo la razón por la que se logra el ahorro y el
volumen del mismo se presenta en el cuadro 4.12, con un ahorro total de $ 245,000 pesos
anuales. En el Anexo E se muestra el detalle del cálculo respectivo.
Cuadro 4.12 Ahorros de energía alcanzables como resultado de la optimización de la operación hidráulica
Demanda (Kw) Operacion Demanda
(Kw)Energía
(kWh/año)Facturación
($/año)Demanda
(Kw)Energía
(kWh/año)Facturación
($/año)
Rebombeo Guamuchil
Opera un sistema de bombeo alimentando al Tanque Miguel Hidalgo
26
Saldra de servicio porque su tanque de descarga ( Miguel
Hidalgo) sera alimentado por gravedad directamente del
cerro blanco
0
0 0.00
26 47540 $ 60,752
GLOBAL 136 43.53 0.00 0.00 93 305,495 245,138$
Se tienen instalados 4 equipos de bombeo y
operan dos simultaneamente
suministrando a distintas zonas de influencia
EquipoCondición Esperada
Sistema y operacion Actual
Condición Actual
257955 $ 184,386 110
Ahorros
Rebombeo Altavista
3 equipos salen de operacion porque su area de influencia ahora esta alimentada desde otro tanque por gravedad y solo se propone un equipo
alimentando 36 lps al tanque bellavista
185,627 $ 211,577 6644
4.4.5 Ahorro de Energía por control de demanda en Hora Punta
Una vez analizadas todas las posibilidades en conjunto con las capacidades de regulación
de los tanques disponibles (inciso 3.2), se determinó que solo puede pararse en hora
punta en los siguientes sistemas: a) Un pozo en tarifa HM de la zona del verano que no
rebase 20 L/s, el más conveniente y que cumple esta condición es el pozo # 6, b) El
rebombeo Altavista y el rebombeo recompensa en conjunto con la mina vesper cuyos
tanques tienen la capacidad de regulación necesaria. Los ahorros en el costo energético
se muestran en el cuadro 4.13 y el detalle del cálculo se encuentra en el anexo E.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
154
Cuadro 4.13 Ahorros por paro en hora punta alcanzables en Parral
Demanda Facturable Energía Total
kW kWh kW $/año $/año $/año 1 Pozo del Verano (
Recomendable el Pozo No. 6)
66 50,682 46 $ 64,347 $ 112,397 $ 176,744
Mina Vesper 101 45467 71 $ 98,701 $ 100,832 $ 199,532
Totales 295 159,891 136 288,709$ 354,591$ 643,301$
Ahorros Económico
82
Energía que se dejará de consumir en
punta
Disminución de la demanda
facturableSitio
Rebombeo Altavista
Rebombeo Recompensa 47036 58 $ 80,627 $ 104,312 184,939
46 16706 32.2 $ 37,050 $ 82,085 $ 45,035
Carga que se
disminuirá en punta
4.4.5 Resumen de ahorro de energía eléctrica en Parral
Con base en todas las medidas de ahorro determinadas anteriormente, se puede obtener
un resumen global de los kilowats-hora ahorrados y los montos que representan, como se
muestra en el cuadro 4.14.
Como conclusión final, se puede decir que con el proyecto de eficiencia física, de la
operación hidráulica y electromecánica desarrollado aquí, se pueden lograr ahorros
globales por $ 4’596,120 y 3’648,842 kWh anualmente, lo cual se logrará con una
inversión solo en equipos electromecánicos de $ 3’120,053 que se pagaría en 0.68 años.
Por lo tanto, se considera una inversión sumamente rentable, que además podría
considerarse como una alternativa para pagar las inversiones hidráulicas necesarias de
rehabilitación de la red y reparación de fugas.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
155
Cuadro 4.14 Resumen de Ahorros de Energía y análisis costo – beneficio Para Parral
Demanda Consumo Inversión Estimada
Pay back
kW kWh /año $/año % $ años Optimización del FP En
Mina la Prieta 0 0 $2,675 0.0% $4,149 1.55
Optimización de Eficiencias
Electromecánicas Pozos el Verano
208 1,591,728 $1,852,503 10.9% $1,521,344 0.82
Optimización de Eficiencias
Electromecánicas Rebombeos y Minas.
409 1591728 $1,852,503 10.9% $1,594,560 0.86
Control de Demanda en Hora Punta 136 159891 $643,301 1.1% $0
Paro de equipo no necesario 93 305,495 $245,138 2.1% $0
Globales 846 3,648,842 $ 4,596,120 25.1% $ 3,120,053 0.68
Medida de AhorroAhorro de Energía Análisis económico
Ahorro económico
Ahorro de Energia con Medidas
Convencionales
Ahorro de Energia por Optimizacion de la Operacion
Hidraulica ( Watergy)
4.5 INDICADORES ENERGÉTICOS
Los principales indicadores energéticos dentro del programa Watergy son los siguientes:
Índice Energético.- Indica el contenido energético de cada unidad volumétrica de
agua producida y distribuida. Es útil entre otras cosas para determinar el potencial
de ahorro de energía por reducción de perdidas físicas. Se calcula dividiendo el
consumo de energía entre la producción en m3 en la misma base de tiempo y se
expresa en kWh/m3.
Índice de Costo de Energía.- Indica el costo promedio de cada unidad de energía
que se factura y es el resultado de la estructura tarifaria y de la manera como se
consume la energía. Dicho valor puede ser optimizado con medidas que no
necesariamente reducen el consumo pero si el costo tarifario como el control en
hora punta. Se calcula dividiendo la facturación global de energía entre el consumo
global en la misma base de tiempo y cambia dependiendo el valor unitario del kWh.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
156
Basado en el balance de agua, en los consumos y costos actuales de energía, y en los
ahorros proyectados, se realizó el análisis de los índices energéticos principales como se
muestra se muestra en el cuadro 4.15; en el anexo E se describe el detalle de su cálculo.
Cuadro 4.15 Resumen Comparativo de Indicadores Energéticos en Parral con el Proyecto de Eficiencia
9,940,092
14,550,499
1.464
2,921,484
11,629,016 9940092
1.170
0.29420%
16,584,582$
1.1404,266,863$
12,317,719$
1.06
0.0817%
Indice Energetico Eficiente kWh/m3
Costo energetico Actual $/añoIndice de Costo Energetico actual $/kWh
Ahorro Economico $/año
Mejora en el Indice Energetico kWh/m3%
Indice de Costo Energetico eficiente $/kWhCosto con medidas de eficiencia $/año
Mejora en el Indice de Costo Energetico $/kWh
%
Volumen de Produccion Corregido m3/añoCuadro Resumen de Indices Energeticos
Consumo actual KWh / año
Indice Energetico Actual kWh/m3
Ahorro de Energia kWh/año
Consumo eficiente KWh / año
Volumen esperado m3/año
Se puede observar que con la ejecución e implantación del proyecto de eficiencia
desarrollado aquí, se lograría una reducción del 20 % en el Índice Energético y del 7% en
el Índice de Costo Energético.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
157
5. INDICADORES DE EVALUACIÓN
Los indicadores de gestión son medidas de la eficiencia y eficacia de los abastecimientos
de agua con respecto a la actividad de ahorro de agua y energía y del servicio de agua.
La eficiencia es la medida de hasta que punto los recursos del abastecimiento se utilizan
de manera óptima para dar el servicio, mientras que la eficacia es la medida de en que
grado se han cumplido los objetivos marcados (definidos de manera específica y realista).
En la literatura técnica se encuentran reportados varios modelos de indicadores de
gestión que han sido estructurados e implantados con diferentes fines. Al respecto, se
mencionan enseguida las experiencias de la Oficina de los Servicios de Agua (OFWAT)
en Inglaterra y Gales, las iniciativas de la American Water Works Association (AWWA), las
del Banco Mundial, las del Banco de Desarrollo Asiático, las de Holanda, el esquema de
Portugal, y por último las de México.
Con base en su propia experiencia y en lo anteriormente mencionado, en el programa
Watergy se han definido los siguientes Indicadores de Gestión, para evaluar los ahorros
de agua y energía en los sistemas de agua potable y saneamiento:
• Índice Energético IE.- Kwh/m³
• Índice de Costo de Energía CPE.- $/kWh
• Índice de Eficiencia Física (IEF).- %
• Dotación Promedio por Habitante.- Lt/hab-día
• Índice de Continuidad en el Servicio (ICS).- %
• Índice de Administración de Demanda (IAD).- %
• Índice de Reducción de Emisiones (IRE).- Ton CO2
• Índice de Agotamiento de Acuíferos (IAA).- %
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
158
De los resultados del proyecto de eficiencia, descritos en los capítulos anteriores, los
indicadores de gestión Watergy que se esperan alcanzar en el sistema de agua potable
de la ciudad de Hidalgo del Parral se muestran en el cuadro 5.1.
Cuadro 5.1. Índices de Gestión Watergy del proyecto de eficiencia en Hidalgo del Parral
ÍNDICE WATERGY VALOR ACTUAL VALOR DE PROYECTO
Índice Energético IE.- Kwh/m³ 1.46 1.17
Costo Promedio de Energía CPE.- $/kWh 1.14 1.06
Índice de Eficiencia Física (IEF).- % 51.3 80
Dotación Promedio por Habitante.- Lt/hab-día 263.1 235
Índice de Continuidad en el Servicio (ICS).- % 8.9 24
Índice de Administración de Demanda (IAD).- % Sin datos Sin datos
Índice de Reducción de Emisiones (IRE).- Ton CO2 Sin datos Sin datos
Índice de Agotamiento de Acuíferos (IAA).- % Sin datos Sin datos
Se observa que con la ejecución del proyecto de eficiencia presentado aquí, es posible
mejorar el servicio de agua hacia los usuarios, lo cual se refleja en un incremento del 63%
en la continuidad del servicio. Por su parte, la JMAS Parral tendrá beneficios económicos
por el ahorro de energía eléctrica por metro cúbico producido, del orden del 20%. En
cuanto a la eficiencia física se observa que el índice se incrementará hasta el 80%.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
159
6. CONCLUSIONES
Derivado de las actividades y resultados del avance del presente proyecto, se enuncian
las siguientes conclusiones:
Ha sido fundamental la información proporcionada por la JMAS para la realización del
proyecto. No obstante, ha sido necesario generar datos adicionales con mediciones y
levantamientos físicos de campo. Se recomienda que JMAS continúe obteniendo esta
información como parte de sus actividades cotidianas.
El sistema de telemetría tiene errores de exactitud del orden del 47% de más, lo que
implica sobre – estimación de los registros de la JMAS en el volumen suministrado al
sistema de distribución. Es importante notar que en las minas y la presa no hay
medidores fijos, los registros son obtenidos con mediciones puntuales, lo cual puede
causar errores sustanciales en la estimación de los volúmenes suministrados; por lo
tanto se recomienda completar el sistema de macromedición en todos los puntos de
suministro de agua.
El 29.82% de las 28,273 tomas domiciliarias tienen servicio sin medidor (cuota fija), lo
cual puede ser una causa de error en la evaluación de los volúmenes de agua
consumidos por estos usuarios. En cambio, con las pruebas de exactitud de
micromedidores, se ha encontrado que el servicio medido es bastante eficiente con
errores de +/- 2.5%.
Al analizar los planos digitales del sistema de distribución de agua de Parral, se ha
observado que se han incluido muchas plataformas o Layers, cada vez que se
incorpora un nuevo fraccionamiento o se realiza alguna modificación. Esto provoca
que el manejo del plano sea deficiente, por lo que la Alianza realizó una readecuación
de estas plataformas, reduciéndolas y optimizándolas, para facilitar también el armado
del modelo de simulación hidráulica de la red.
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
160
De la revisión de 46 cajas de válvulas, se deduce que el 72% de ellas se encuentran
azolvadas con tierra y el 10% inundadas; por el contrario, el 87% presentan tapas en
buen estado, por lo que se recomienda llevar a cabo una campaña de desazolve
únicamente.
En general, existe en la red una operación hidráulica con presión promedio de 3.8
Kg/cm2, valor considerado alto, puesto que se generan problemas intra - domiciliarios
en los mecanismos de muebles hidráulicos y las fugas se incrementan notablemente.
Según las mediciones, actualmente se suministra a la red de distribución de la ciudad
de Hidalgo del Parral, un caudal medio total del orden de los 374 L/s, con lo cual se
obtiene una dotación de aproximadamente 263 L/hab/día, bastante adecuada y
suficiente para la región y de acuerdo con los estándares de la CONAGUA.
Con el análisis del balance de agua se ha detectado que en el sector existe un nivel
bajo de pérdidas de agua, del orden del 48.72%, lo que confirma que el problema del
servicio de agua en sector se debe tanto a la deficiente redistribución, como a la
existencia de fugas. El costo de la reducción de fugas a un nivel del 20% del volumen
suministrado asciende a $ 1’315,000 pesos aproximadamente.
Del análisis de campo, prácticamente en todos los motores es mejorable la eficiencia,
particularmente en los motores externos tipo vertical u horizontal cuya eficiencia
promedio es del 90 %, a través del uso de motores de alta eficiencia (Premium), cuyas
eficiencias pueden llegar a 95 %.
De los resultados de la modelación de la red de distribución en las horas de máxima
demanda se puede identificar una distribución ineficiente del agua con la siguiente
problemática:
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
161
o La planta potabilizadora no tiene la capacidad para proporcionar el caudal
máximo requerido a su área de influencia, motivo por el cual utilizan sistemas
de tandeo.
o La plata potabilizadora sólo tiene capacidad para alimentar de forma continua a
los sectores de facturación 19, 29, 36, 40, 41, 42, 47, 51, 52 y 59, dejando sin
suministro las sectores de facturación 11, 14, 27, 35, 38, 43, 44, 58 y parte del
02 y 03.
o En la zona de influencia del valle del Verano se presentan zonas sin agua en las
partes altas de los sectores de facturación 05, 16, 26, 33 y 50.
El gasto disponible total es mayor al requerido para que el 100% de la población
disponga del servicio de agua potable durante las 24 horas del día, pero el
desequilibrio en la distribución ha originado la necesidad de los tandeos en la ciudad.
Es evidente que la población servida por la planta potabilizadora excede en un 35% la
capacidad de producción de la misma, además se infiere que el 31% del agua extraída
de los pozos de El Verano se está desperdiciando probablemente en fugas físicas,
siendo estos dos los principales problemas de la distribución ineficiente.
Al reemplazar equipos nuevos de alta eficiencia en los pozos y rebombeos se obtienen
ahorros del orden de $ 1’850,500 al año por reducción de consumo de energía
eléctrica. La inversión por la compra de los equipos de $1’600,000 se logra pagar 0.9
años.
Con la redistribución de caudales y presiones del proyecto hidráulico es posible sacar
de operación tres equipos del rebombeo Altavista y el rebombeo el Guamúchil,
obteniendo ahorros en energía eléctrica de $245,000 pesos anuales.
Se determinó que solo puede pararse en hora punta en los siguientes sistemas: a) Un
pozo en tarifa HM de la zona del verano que no rebase 20 L/s, el más conveniente y
Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua
162
que cumple esta condición es el pozo # 6, b) El rebombeo Altavista y el rebombeo
recompensa en conjunto con la mina vesper cuyos tanques tienen la capacidad de
regulación necesaria. Los ahorros por este rubro ascienden a $ 643,000 pesos al año.
Con la ejecución del proyecto de eficiencia presentado aquí, es posible mejorar el
servicio de agua hacia los usuarios, lo cual se refleja en un incremento del 63% en la
continuidad del servicio. Por su parte, la JMAS PArral tendrá beneficios económicos
totales por el ahorro de energía eléctrica por metro cúbico producido, del orden de
$4’600,000 pesos anuales, que se pagarán en 0.68 años.