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“PROYECTO DE EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA, FÍSICA, COMERCIAL Y DE LA OPERACIÓN

HIDRÁULICA DE LA RED DE AGUA POTABLE DEL SECTOR SUR, MONCLOVA-FRONTERA, COAHUILA”

Informe Final

Organismo operador: SIMAS, Monclova-Frontera Entidad ejecutora: Alliance to Save Energy

Diciembre de 2006

Proyecto de eficiencia física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Monclova, sector sur (SIMAS-ASE)

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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 del sector sur

1.2. Actualización del catastro de redes y levantamiento e inspección de cajas de

válvulas

1.3. Campaña de medición de caudal en puntos de suministro de red, medición de

caudal por 24 horas y presiones en tomas domiciliarias.

1.4. Modelación de la red de distribución, construcción de modelo en EPANET.

2.- EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO

2.1. Análisis de información y medición en campo de parámetros hidráulicos y

electromecánicos de cada pozo

2.2. Cálculo de la eficiencia electromecánica

2.3. Evaluación de medidas generales de ahorro de energía


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3.- EFICIENCIA ENTRE LA PRODUCCIÓN Y ENTREGA DE AGUA

3.1. Volúmenes de agua producidos y suministrados

3.3. Volúmenes de fugas identificadas y reparadas

3.4. Volúmenes de agua identificados por errores de facturación

3.5. Elaboración de balance de agua y determinación de eficiencia física

4.- EFICIENCIA HIDRÁULICA

4.1. Campaña de medición de caudales y presiones en pozos, curvas de bombas

4.2. Revisión hidráulica de redes de distribución

4.3. Revisión hidráulica de conducciones

4.4. Revisión de la capacidad de regularización

5. EFICIENCIA ENTRE LA ENTREGA Y COBRO DE AGUA A LOS USUARIOS

6. INDICADORES DE EVALUACIÓN

7. CONCLUSIONES ANEXOS EN ARCHIVO ELECTRÓNICO

• A. Cuadro fotográfico del sistema y de las actividades realizadas

• B. Plano actualizado de la red de agua potable

• C. Inspección de cajas de válvulas

• D. Resultados de la campaña de medición de caudales

• E. Modelos de simulación en Epanet

• F. Eficiencia y curvas de bombas actuales

• G. Balance de agua


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• H. Esquema de sectores propuestos de redistribución de la red

• I. Cálculo de capacidad de regularización del tanque nuevo

• J. Adecuaciones de la red en AutoCad

• K. Curvas de bombas de proyecto


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INTRODUCCIÓN

i.1. ANTECEDENTES

El crecimiento acelerado de la población ha generado también un crecimiento en la

infraestructura hidráulica de la Ciudad de Monclova, por lo que el Organismo tiene que

proporcionar un adecuado servicio de agua potable en sectores hidráulicos de operación;

uno de ellos es el que se denomina como sector sur.

SIMAS Monclova, 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-comercial y de la operación hidráulica de la red de agua

potable del sector sur. 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 este documento se presenta el informe final del Proyecto de Eficiencia

electromecánica, física, comercial y de la operación hidráulica de la red de agua potable

del sector sur, Monclova-Frontera, Coahuila, donde se analiza la situación actual del

funcionamiento hidráulico y electromecánico del sistema, se estudian los aspectos de

pérdidas de agua y cobranza, y se propone una solución integral de incremento de

eficiencia.

Específicamente, se describen el objetivo general y específico, se lista toda la información

que fue colectada en SIMAS y se explican los detalles de las tres visitas y recorridos de

campo realizados durante los meses de julio y septiembre del 2006. También, se presenta

una descripción general del sistema de agua potable del sector sur, los resultados de las

campañas de medición de caudal en puntos de suministro de agua a la red y presiones en

tomas domiciliarias, así como la medición durante 24 horas en el suministro proveniente


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de los pozos Monclova 1 y 2. Además, se muestra la actualización de planos final

realizada con entrevistas al personal de SIMAS y el reporte del levantamiento y revisión

de las cajas de válvulas visibles en el sector Sur. 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 SIMAS. 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. Se analizan los aspectos de la

eficiencia comercial y las acciones para mejorarla. Finalmente, se presentan los

indicadores Watergy, que permiten evaluar los ahorros y beneficios esperados con la

ejecución del proyecto; se incluyen anexos electrónicos que sustentan los análisis y

resultados de este informe escrito.

i.2. OBJETIVOS

Objetivo general

Realizar un Proyecto de Eficiencia del sistema de agua potable del Sector Sur,

Frontera Monclova, 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 cuatro 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.


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c) Eficiencia entre la entrega y cobro de agua a los usuarios, para definir las acciones de

incremento en la facturación y cobro a usuarios

d) 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 estudio de diagnóstico incluye los objetivos específicos siguientes:

• Recopilar y analizar la información existente en el SIMAS, tales como planos,

estudios y datos estadísticos.

• Verificar funcionamiento de elementos del sistema de agua con un recorrido de

campo

• Actualizar el plano de la red de distribución con cotas, longitudes y diámetros

• Identificar los puntos de suministro de agua a la red de distribución y medir el

caudal que ingresa por cada uno de ellos

• Construir un modelo de simulación hidráulica de la red de distribución en el

programa “Epanet”

• Recolectar y analizar datos de volúmenes producidos en los pozos

• Calcular Índices Energéticos de los sistemas de bombeo

• Recolectar y analizar datos de volúmenes consumidos medidos y no medidos

• Estimar volúmenes de fugas identificadas y reparadas en el período de estudio

• Estimar los errores de facturación (lectura y cuota fija)

• Estimar las pérdidas de agua potenciales y recuperables

• Medir y analizar el caudal de demanda y mínimo nocturno

• Determinar la eficiencia física y propuesta de acciones para incrementarla


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• Recopilar información, analizar y medir los volúmenes de agua entregados a los

usuarios

• Recopilar y analizar datos sobre volúmenes de facturas cobradas a tiempo

• Calcular la eficiencia comercial actual

• Calcular los costos que el organismo ejerce para mantener el nivel de eficiencia

comercial actual

• Estimar los costos requeridos para alcanzar una eficiencia comercial del 95%

• Calcular el valor de la eficiencia comercial de equilibrio económico y determinar las

acciones para lograrla.

• Revisar los consumos, demandas y dotaciones

• Verificar en campo los caudales producidos y presiones en la red y ajustar el

modelo de simulación numérica

• Verificar en campo las curvas de operación de las bombas de los pozos

• Revisar la hidráulica de conducciones, por flujo permanente y transitorio

• Efectuar un balance de agua volumétrico para las zonas de operación de la red de

distribución

• Revisar la hidráulica del sistema de redes de distribución, en flujo permanente, a

través de un modelo ajustado de simulación numérica

• Revisar la capacidad de regularización de tanques existentes en la zona

• Obtener los indicadores Watergy para evaluación de ahorros y beneficios por

alcanzar

i.3. RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN

Para iniciar las actividades del estudio de eficiencia física e hidráulica, la Alianza recolectó

de los archivos del SIMAS la información listada a continuación:

• Planos impresos de proyecto de Interconexiones del sistema de pozos en el sector

sur (sin longitudes, sin tipo de tuberías, con diámetros de tuberías y elevaciones de

pozos).


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• Plano impreso de proyecto de planta y perfil de la conexión Pozo Burócratas –

Tanque Eulalia (con cotas, longitudes y diámetros de tuberías).

• Plano digital de la red existente del sector Sur, actualizado a julio del 2006 (sin

longitudes y sin cotas de tuberías, con capacidad y cotas de tanques, con diámetros

de tuberías).

• Lotificación y curvas de nivel del sector Sur en formato ArcView (no se incluyó geo -

referenciación)

• Presentación en Power Point sobre la descripción de infraestructura principal del

sistema de agua potable y su operación.

• Archivos en Excel de Eficiencia electromecánica de pozos y contabilidad del agua en

sector con micromedición instalada (Obreras Norte, Sur, Francisco I. Madero), y

horarios de suministro a zonas de tandeo en el sector sur.

• Datos estadísticos de producción mensual de agua en pozos durante el año 2005 y

de Enero a Mayo del 2006.

• Relación de fugas reportadas por usuarios y reparadas por el SIMAS, tanto en red

como en tomas domiciliarias, en el período de enero a diciembre del 2005.

• Estadística de consumos facturados de usuarios del sector Sur del año 2005 y la de

enero a junio de 2006, clasificados por tipo de usuario y por colonia.

• Resumen estadístico del padrón de usuarios del sector sur, actualizado a Julio de

2006, indicando número total de contratos, clasificados por los tipos de uso, con y

sin micromedidor, activos, bajas y temporales.


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Una vez recopilada la información anterior se procedió a revisarla y analizarla

minuciosamente, concluyendo que, si bien la información proporcionada por el SIMAS fue

valiosa, no lo fue del todo completa para los fines del presente proyecto, como se describe

a continuación:

En los planos digitales faltaron varios datos sobre longitudes, diámetros y cotas de

cruceros. Los planos digitales no se encuentran actualizados y difieren de la situación

real por cambios que ha realizado el personal del SIMAS, así que se consideraron

incompletos.

Existen incongruencias en la lotificación y trazo de avenidas entre los planos digitales

de AutoCad proporcionados por SIMAS y la lotificación del plano de ArcView, por lo

que se necesitan revisar.

No se encontraron estadísticas de detección y reparación de fugas en la red de

distribución, para el año 2006.

No se tienen datos continuos del volumen de agua suministrada a la red por los pozos

y tanques del sistema.

No se tuvieron datos actualizados de las curvas de operación de los equipos de

bombeo de los pozos en la que suministran agua al sector sur, ni del rebombeo Loma

linda.

No se cuenta con el valor del caudal que aporta el Sector Sur a través de los pozos

Monclova 1 y 2, al Sector Oriente.

No se encontraron croquis o planos de detalle de los trenes de descarga en pozos ni

tanques.


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Solamente la conducción del Pozo Burócratas – Tanque Eulalia cuenta con planta y

perfil, de los demás sólo se cuenta con planta, a excepción de la conducción

Rebombeo Loma linda – Tanque Colinas de Santiago que no cuenta con planta ni

perfil.

Debido a lo anterior, se procedió por un lado a solicitar al personal del SIMAS la

conformación de información faltante y, por otro lado, a generar información básica

complementaria con el apoyo del organismo operador, como lo fue la descripción

detallada de la operación hidráulica del sistema de agua potable, la actualización de los

planos de la red de distribución, la medición de caudales en puntos de suministro, en

entradas y salidas a los tanques de regularización, la elaboración de croquis con detalles

de trenes de descarga en pozos y tanques, así como la medición de curvas de operación

de los pozos y la toma de presiones en distintos puntos de la red de distribución para la

calibración del modelo de flujo permanente.

i.4. VISITA AL SITIO Y RECORRIDO DE CAMPO

Con el fin de recopilar información complementaria y necesaria para el proyecto, se

realizaron primeramente dos visitas durante junio y agosto a las oficinas del organismo

operador para entrevistar al personal de la Subdirección Técnica y de Operación.

Los planos fueron facilitados por el área técnica, quienes explicaron a detalle el

funcionamiento actual del sistema de distribución, tanto de los tanques de regularización,

como de los horarios de servicio a las distintas zonas de la ciudad y la actualización de la

red de distribución.

Una vez recopilada la información en el SIMAS, se realizaron dos recorridos de campo

con los objetivos de, identificar las estructuras principales del sistema de agua potable,

observar su funcionamiento hidráulico y detallar las zonas de operación de la red de


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distribución. Las visitas fueron realizadas durante los días 20 de junio y 4 de agosto de

2006, en compañía del Ing. Ricardo Vázquez, jefe de operación del sistema de agua.

La primera visita se enfocó a revisar y hacer un levantamiento físico de los detalles de los

pozos y tanques en el sistema. Se visitaron los tanques y pozos siguientes:

o Pozos Monclova 1 y 2

o Tanque Eulalia

o Pozos Torres 1-B, 2 y 3

o Pozo Burócratas

o Tanque y rebombeo Loma Linda

En el Anexo A, se incluyen fotografías de algunos de los sitios visitados y en la figura i.1

se muestran los puntos de suministro de agua potable más importantes del sector Sur de

la red de distribución.

Pozo Torres 3

Tanque y rebombeo Loma Linda


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Pozo Monclova 1

Pozo Monclova 2

Pozo Torres 2

Pozo Torres 1

Figura i.1. Principales puntos de suministro de agua potable

Durante la primera visita, además se realizó la medición de los parámetros de carga

hidráulica, caudal y potencia eléctrica, con el fin de construir las curvas de operación de

los equipos de bombeo de la zona de estudio.

La segunda visita de campo también se realizó con el personal de la Jefatura de

operación, con la intención de efectuar la medición de caudal en algunos puntos donde

ingresa el agua a la red de distribución del sector sur, como son salidas de tanques e

interconexiones primarias, además de identificar las zonas de influencia de la red de

distribución.


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Durante este segundo recorrido se confirmaron algunos diámetros de conducciones y se

detectaron zonas problemáticas en la distribución, como es el caso de la colonia

Burócratas, donde existen tomas domiciliarias instaladas de manera irregular, ver figura

i.2.

Figura i.2. Tomas domiciliarias instaladas en forma irregular en Monclova

Como se observó, estas tomas domiciliarias se encuentran en una elevación superior al

nivel de agua en el tanque Santa Eulalia, por lo que los usuarios han insertado tomas

domiciliarias en la conducción de que transporta el agua del pozo Burócratas a dicho

tanque, causando pérdidas e irregularidades al funcionamiento hidráulico del sistema.

Una tercera visita fue realizada durante el mes de septiembre para refinar los datos

obtenidos durante las primeras dos visitas. Además, se realizó la campaña de medición

de caudales durante 24 horas en los suministros de los pozos Monclova 1 y 2, así como

en la desviación de esta conducción hacia el Sector Oriente. Este punto se consideró

crucial para la determinación de la producción de agua efectiva con la que se pude

disponer en el Sector Sur.


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Durante esta visita se realizó también, con ayuda de personal de SIMAS asignado por el

Ing. Ricardo Vázquez, el levantamiento y revisión de las cajas de válvulas localizadas en

el sector sur, que cuenta con varias cajas de válvulas que fueron cubiertas al asfaltar

calles, sin embargo, el organismo considera que, en general, las válvulas respctivas se

encuentran abiertas al 100%.

Es importante mencionar que SIMAS ha construido un tanque de regularización (ver figura

i.3) en una cota superior a estos usuarios, pero aún no se ha interconectado al sistema de

agua potable, quedando pendiente su utilización.

Figura i.3. Tanque de regularización disponible en el sector sur

Por último, es cabe notar que dentro de la red de distribución del sector sur, se

encuentran funcionando dos sectores completamente aislados del resto del sistema,

denominados Obreras y Mezquital, donde se ha regularizado la presión con una válvula

automática y se ha logrado mantener un servicio continuo de agua a usuarios las 24 horas

del día.


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1. GENERACIÓN DE INFORMACIÓN BÁSICA

En este apartado se presenta todo el proceso que llevó a cabo la Alianza para

complementar la información de SIMAS. Particularmente se describe el funcionamiento

general del sistema de abastecimiento y distribución de agua del sector Sur en Monclova,

las labores y resultados de la actualización y conformación de planos digitales, la

campaña de mediciones de caudal y presiones realizada, que permitió precisar estos

parámetros físicos en la red, y la conformación del modelo de simulación hidráulica de la

red.

1.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DEL SECTOR SUR

1.1.1. Datos sobre la localidad de Monclova

La ciudad de Monclova se localiza en el Centro -Este del estado de Coahuila, en las

coordenadas 101°25´20” longitud oeste y 26°54´37” latitud norte, a una altura de 600

metros sobre el nivel del mar. Limita al Norte con el municipio de Abasolo; al Sur con el de

Castaños, al Este con el de Candela y al Oeste con el municipio de Frontera. Se localiza a

una distancia aproximada de 195 kilómetros de la capital del estado. La temperatura

media anual es de 22° C, registrando máximas de hasta 45° C en verano. La precipitación

media anual es de 400 milímetros.

La principal actividad económica es la industria. En la ciudad se encuentra la fundidora de

acero más importante del país, Altos Hornos de México S.A. de C. V. Además del

comercio, la ganadería y la agricultura (trigo, maíz, forrajes y nuez).

Existen también, otras empresas dedicadas a la elaboración de productos alimenticios y a

la manufacturera del vestir, productos de madera y transformación de productos químicos

y minerales no metálicos.


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1.1.2. Población actual y tomas domiciliarias

De acuerdo con datos proporcionados por el INEGI, la distribución poblacional en la Zona

conurbana de Monclova y Frontera es como se presenta en el cuadro 1.1. Debido a la

actualidad del último conteo y al pequeño incremento de población del año 2000 al 2005,

se considera que el índice de crecimiento poblacional al año 2006 es linealmente

proporcional al crecimiento presentado del año 2000 al 2005.

Cuadro 1.1. Proyección de población actual en la Zona conurbana Monclova-Frontera

Año Monclova Frontera Suma Fuente 2000 193657 66472 260129 XII Censo de Población y vivienda 2006. INEGI 2005 193744 66579 260323 II Conteo de Población y vivienda 2005. INEGI 2006 193761 66600 260362 Proyección lineal ASE

De acuerdo con el II Conteo de Población y Vivienda del INEGI 2005, el total de viviendas

en Monclova es de 51,346 y de 17,467 para Frontera. En total, para la zona conurbana se

tiene un total de 68,813 viviendas, con un índice de hacinamiento de 3.78

habitantes/vivienda.

Respecto al número de contratos activos o tomas domiciliarias instaladas en la red de

agua potable, en el cuadro 1.2 se muestran las cantidades registradas en el padrón de

usuarios de Monclova-Frontera, para junio del 2006.

Cuadro 1.2. Total de Tomas instaladas en el sistema Monclova-Frontera a Junio del 2006 Tipo de uso Usuarios Empleados Dependencias Ejidatarios Contratos % Popular 1 14,597 68 0 14 14,679 20.8% Popular 2 24,859 106 0 13 24,978 35.4% Int. Social 22,592 71 2 12 22,677 32.1% Residencial 5,702 17 0 6 5,725 8.1% Comercial 860 0 4 0 864 1.2% Industrial 1,296 0 396 0 1,692 2.4%

Totales 69,906 262 402 45 70,615 100.0%

Ref. Archivo PADRON DE USUARIOS.xls proporcionado por SIMAS


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Es conveniente para este estudio agrupar a los usuarios tipo Popular 1, popular 2 e

interés social en un solo grupo, resultando que el 88.3% del padrón son usuarios

domésticos, el 8.1% son usuarios domésticos residenciales, el 1.2% son usuarios

comerciales y el 2.4% son usuarios industriales (figura 1.1).

Domesticos, 88.3%

Industrial, 2.4%Comercial, 1.2%

Residencial, 8.1%

Número totales de tomas domicilarias = 70,615

Figura 1.1. Porcentajes de tomas domiciliarias estimadas en Junio de 2006 para Monclova-Frontera

Con estos datos se puede deducir el valor de la población total con servicio de agua

potable de la siguiente manera:

Población servida = [(3.78 habitantes/vivienda) x (68,059 tomas)] = 257,263 habitantes.

Con esta población servida se obtiene que la cobertura actual con que cuenta la ciudad es

de 98.8%.

El sistema Monclova - Frontera se encuentra divido en 4 sectores: sector Frontera, Sector

Centro-Norte, Sector Oriente y Sector Sur. Este último, correspondiente al presente

proyecto, tiene un total de 14,360 tomas domiciliarias distribuidas como se presenta en el

cuadro 1.3, de acuerdo con los datos de facturación de Mayo del 2006.


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Cuadro 1.3. Distribución de tomas domiciliarias para el sector Sur

Tipo de uso Cuota FijaServicio Medido Total

Domésticos 3284 10838 14122 Residencial 5 19 24 Comercial 26 59 85 Industrial 38 91 129

Totales 3353 11007 14360

De acuerdo con el índice de hacinamiento obtenido y la cobertura del servicio de agua

potable del sistema, se obtiene una aproximación de la población total en el sector Sur de

Monclova, de la manera que sigue:

Población sector Sur = [(14,146 tomas domésticas) x (3.78 hab/toma)]/0.988 = 54,116 habitantes

1.1.3. Descripción del abastecimiento y distribución

Sistema de abastecimiento

El sistema de abastecimiento de agua potable para Monclova – sector Sur se realiza a

partir de la extracción del agua subterránea por medio de un sistema de pozos profundos,

mismos que bombean el agua directamente a la red, y a los Tanques de Santa Eulalia, Loma Linda y Colinas de Santiago, ubicados en la parte sur de la ciudad (ver figura

1.2).


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Torres 3Pozo

BurócratasPozo

Santa EulaliaTanque

1500 m3Capacidad

RedSuministro a

RedSuministro a

Ø 8"

Ø 8"

Ø 6"

Ø 12"

Ø 8"Ø 8"

Figura 1.2a. Tanque Santa Eulalia

Las EsperanzasDe colonia

Ø 10"

MontemayorA Rogelio

Colinas deA tanque

FierroA Estación

ClausuradoBy pass

Loma LindaRebombeo

Santiago

Retorno

ClausuradaLínea de estrupac

Loma LindaTanque

3200 m3Capacidad

Desfogue

Ø 8"

Ø 8"

Ø 8"

Ø 8"

Ø 6"

Ø 6"

Ø 6"

Ø 4"

Ø 14"

Figura 1.2b. Tanque Loma Linda y rebombeo


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Colinas de SantiagoTanque

600 m3CapacidadDe Santiago

A Colinas

Ø 10"

Loma LindaDe rebombeo

Ø 10" Figura 1.2c. Tanque Colinas de Santiago

El sistema de suministro se puede dividir en dos zonas (ver figura 1.3). La primera recibe

su suministro de los pozos Torres 3 y Burócratas, los cuales descargan directamente al

tanque Santa Eulalia, el cual sirve como regulador para dar suministro a las siguientes

colonias: Burócratas, Eva Samano, Fracc. Villareal, Guadalupe Camarillo, Asturias, Fracc.

Industrial, Obrera 3er sector y Obrera 2do sector.

Loma LindaTanque

Loma LindaRebolmbeo


Sta EulaliaTanque

Torres 3Pozo

BurócratasPozo

Monclova 1Pozo

Monclova 2Pozo

Torres 1-BPozo

Torres 2Pozo

Zona Urbana 1Santiago

Colinas de

Zona Urbana 2

Zona CentroDesviación a

MontemayorRogelio

Figura 1.3. Croquis general de la distribución del agua en el sector sur de Monclova


22

En la segunda, de los pozos Monclova 1, Monclova 2, Torres 1-B y Torres 2 se bombea

directamente a la red y dan suministro al resto de las colonias del sector Sur. La presión

de esta zona es regulada manualmente, y se utiliza el suministro a la colonia el Mezquital

como regulador de presión. El tanque Loma Linda recibe su suministro a través de esta

red, funcionando como un tanque de demasías. En este tanque se encuentra el rebombeo

Loma Linda, el cual funciona alternando días, y suministra agua al tanque Colinas de

Santiago y a la colonia Rogelio Montemayor. Esta zona cuenta con dos válvulas

reguladoras de presión, las cuales proporcionan servicio de 24 horas a dos grupos

distintos de colonias. La primera, ubicada sobre la Carretera 57, en la colonia obrera sur,

proporciona a las colonias Obrera Sur, Obrera Norte, Fracc. Francisco I. Madero y Fracc.

Monclova, presión constante y un suministro durante las 24 horas. La segunda válvula

reguladora de presión se encuentra en la Col. Esperanzas y de la misma manera

proporciona del servicio las 24 horas a las colonias Calderón, Ramos Arizpe y Curva de

Juan Sanchez.

Líneas de conducción

Debido al funcionamiento del sistema existen 2 tipos de conducciones, el primero son las

inyecciones directas a la red, y el segundo tipo son las que descargan a tanques de

almacenamiento. En el primer tipo de conducciones se encuentran los pozos Monclova 1,

Monclova 2, Torres 1-B y Torres 2. En el segundo, se encuentran los pozos Burócratas y

Torres 3 los cuales descargan al tanque Sta Eulalia, y el rebombeo Loma Linda, que

descarga en el tanque Colinas de Santiago.

Pozos

Los detalles del tren de descarga de cada uno de los pozos existentes en el sector

Monclova - Sur que abastecen a la red de agua potable, realizados por la Alianza con un

levantamiento físico, se muestran en la figura 1.4.


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Monclova 1

10" Ø

Desfogue

VAEA

VálvulaCompuerta

Bombasumergible

Monclova 2

10" Ø

Desfogue ManómetroVálvula

Compuerta

MotorSuperficial

Check

Burocratas

6" Ø

Desfogue Macromedidor

VálvulaCompuerta

Bombasumergible

CheckVAEA

Torres 3Torres 2

10" Ø

Desfogue

Macromedidor VálvulaCompuerta

Bombasumergible

Check

VAEA

Torres 1-B

10" Ø

Desfogue

Macromedidor

VálvulaCompuerta

Bombasumergible

Check

VAEA

8" Ø

8" Ø

VAEA

8" Ø

8" Ø

10" Ø

Desfogue

Macromedidor VálvulaCompuerta

Bombasumergible

Check

VAEA VAEA

8" Ø

8" Ø

Figura 1.4. Esquema de la interconexión de los pozos dentro de Monclova Sur

El tren de descarga de cada una de las pozos Monclova 1 y Monclova 2, es de acero al

carbón de 10 pulgadas de diámetro, después de la válvula de compuerta, la descarga se

inserta con la conducción de PVC de 10 pulgadas de diámetro. Ambas descargas se unen

después en una sola conducción de PVC de 16 pulgadas de diámetro, conectándose a la

red en el cruce de la Carretera Federal 57 y la Av. Plan de Guadalupe.

Los pozos Torres 1-B Y Torres 2 cuentan también con una descarga directa del pozo de

8 pulgadas de diámetro, aumentando en el tren a 10 pulgadas de donde se encuentra un

macromedidor en cada pozo. La descarga de cada pozo se conecta después del tren a

una conducción de asbesto del mismo diámetro, hasta conectarse a la red sobre la

Carretera Federal 57.


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El pozo Torres 3 tiene una descarga directa de 8 pulgadas de diámetro, aumentando en

el tren a 10”, cuyas piezas son de acero al carbón. La descarga se inserta a una

conducción de asbesto del mismo diámetro, la cual se divide en dos conducciones, la

primera de 8 pulgadas de diámetro con tubería de asbesto y que descarga en el tanque

Sta. Eulalia en tubería de acero del mismo diámetro; la segunda derivación con tubería de

6 pulgadas de diámetro de asbesto se conecta a la red de los pozos Torres 1-B y Torres

2, aunque esta derivación únicamente se abre para apoyo en caso de ser necesario.

El pozo Burócratas cuenta con una descarga del pozo y tren de 6 pulgadas de diámetro,

con piezas de acero al carbón. El tren se conecta a la conducción de 8 pulgadas y con

tubería de asbesto, para finalizar en la descarga al tanque Sta. Eulalia con tubería de

acero y del mismo diámetro.

Tanques del sistema

El sistema de agua potable de Monclova – sector Sur cuenta con 3 tanques de

almacenamiento y regularización en uso: Santa Eulalia, Loma Linda y Colinas de

Santiago. La capacidad de regularización de los tanques se muestra en el cuadro 1.5.

Además, existe un cuarto tanque (actualmente desconectado del sistema) en las

cercanías del tanque Santa Eulalia, denominado “Tanque Burócratas”, con una capacidad

de 1,200 m3 en una elevación mayor al de Santa Eulalia, el cual será considerado en las

alternativas de eficiencia buscada en el presente proyecto.

Cuadro 1.5.- Capacidad de regularización de los tanques del sistema Monclova – Sector Sur No. NOMBRE DEL TANQUE CAPACIDAD

(m3) TIPO MATERIAL

1 Santa Eulalia 1500 Superficial Mampostería 2 Loma Linda 3200 Superficial Concreto Armado 3 Colinas de Santiago 600 Superficial Mampostería

Capacidad instalada total 5,300


25

Distribución

El sistema de Distribución es considerado a partir de los pozos Monclova 1, Monclova 2,

Torres 1-B, Torres 2, el cual bombean el agua directamente a la red, y de los Tanques

Santa Eulalia y Loma Linda, que suministran el agua por gravedad.

El Sector Sur cuenta con ocho colonias con servicio continuo, las colonias son Mezquital

de Valle, Obrera Norte, Obrera Sur, Fraccionamiento Monclova, Fraccionamiento

Francisco I. Madero, Calderón, Ramos Arizpe y Curva de Juan Sánchez.

El suministro de agua potable al resto de los usuarios del sector Sur es por medio de

tandeos (suministro discontinuo) a través de la red primaria y secundaria. En el cuadro 1.6

se muestra el horario de suministro de agua del sector Sur y en la figura 1. 5 se muestra

un plano esquemático de las zonas de tandeo referidas en dicho cuadro.

Cuadro 1.6. Horarios de suministro del sector sur de Monclova

Día Zona de Tandeo Colonias Horario

Diario

1 Mezquital 24 hrs.

2

Obrera Norte

24 hrs. Obrera Sur Fracc Monclova Fracc Francisco I. Madero

3 Calderón

24 hrs Ramos Arizpe Curva de Juan Sanchez

1ro

4 Praderas 3er sector 9:00 - 13:00 hrs. 5 Praderas 1er y 2do sector 11:00 - 19:00 hrs.

6 Otilio Montaño 13:00 - 19:00 hrs. Alamo

7

Azteca

19:00 - 7:00 hrs.

Miravalle Cañada Norte Cañada Sur Braulio Fernández Emiliano Zapata Sur Nueva Miravalle

8 Benavides 19:00 - 7:00 hrs.


26

18 de Marzo Fracc Elizondo

9

Guadalupe Camarillo

6:00 - 11:00 / 16:00 - 19:00 hrs. Asturias Burócratas Villareal Eva Samano

10 Obreras 2da sección 16:00 - 19:00 hrs. Fracc Industrial

2do

11

Col. Industrial

7:00 - 19:00 hrs. Deportivo 1ro. De Mayo Carranza

8 Benavides

7:00 - 19:00 hrs. 18 de Marzo Fracc Elizondo

12 Tanque Colinas de Santiago 9:00 - 12:00 hrs. Rogelio Montemayor

13 Esperanzas 8:00 13:00 hrs. Loma Linda

14 Salinas de Gortari 14:00 - 21:00 hrs. Tierra y Esperanza

7

Azteca

19:00 - 7:00 hrs.

Miravalle Cañada Norte Cañada Sur Braulio Fernández Emiliano Zapata Sur Nueva Miravalle

15 Obrera 3er sector 13:00 - 19:00 hrs.

9

Guadalupe Camarillo

6:00 - 11:00 / 16:00 - 19:00 hrs. Asturias Burócratas Villareal Eva Samano


27

MONCLOVA, COAH.SECTOR HIDRÁULICO SUR

Z.T. 9

Z.T. 15Z.T. 12Z.T. 12

Z.T. 10Z.T. 14

Z.T. 6Z.T. 13

Z.T. 4

Z.T. 1Z.T. 2

Z.T. 5Z.T. 3

Z.T. 7

Z.T. 11Z.T. 8

Figura 1.5. Zonas de tandeo actuales en el sector sur de Monclova

En el plano digital de la red de distribución del sector sur, revisado y actualizado por la

Alianza e incluido en el Anexo B en archivo AutoCad 2004, se muestran estas zonas de


28

tandeo; además, se presentan en el mismo plano 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, los pozos y tanques regularización.

La longitud aproximada de la red de distribución de este sector Sur es de 189 kilómetros,

integrada principalmente por tubería de asbesto-cemento, fierro fundido, PVC y polietileno

en diámetros de 14 a 2 pulgadas. En la figura 1.6 se muestra un esquema de la red de

distribución del sector sur de la ciudad de Monclova.

Figura 1.6. Esquema general de la red de distribución de agua de Monclova

LOMA LINDATANQUE

SANTA. EULALIATANQUE

POZOTORRES 3

POZOBURÓCRATAS

TORRES 1TORRES 1B

POZOS

POZOTORRES 2

DE SANTIAGOTANQUE COLINAS

BURÓCRATASTANQUE


29

Micromedición Hasta Mayo de 2006, de un total de 14,360 contratos registrados en el sector Monclova -

Sur, se tenía un total de 11,007 micromedidores instalados1, que equivalen a una

cobertura de micromedición del 76.65% del total de contratos. Los contratos con cuota fija

a la misma fecha son 3,353 (23.35%) ver figura 1.7. A la fecha no se tienen datos para

clasificar los micromedidores instalados por tipo, marca y modelo.

COBERTURA DE MICROMEDICION

Cuota Fija23.35%

Servicio Medido76.65%

14,360 Tomas

Figura 1.7. Porcentajes de micromedición domiciliaria

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

algunos de los usuarios de la red de agua potable del Sector Monclova Sur, 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.

1 Facturación 2005 a jul-2006 sector sur.xls, elaborado por Adolfo Menchaca.- SIMAS.


30

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

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 urgentemente en el sector Sur

un programa de instalación de micromedidores en las tomas domiciliarias que no cuentan

con ellos, 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 la zona.

1.1.4. Control de fugas

SIMAS proporcionó estadísticas de fugas reparadas en el Sector Sur, del periodo de

enero a diciembre del 20052, el cual se resume en el cuadro 1.7 y en la figura 1.8.

Cuadro 1.7. Fugas reparadas en el Sector Sur de Monclova

Fugas en tomas

Fugas en tuberías Total

Enero 119 23 142 Febrero 107 21 128 Marzo 89 19 108 Abril 75 15 90 Mayo 81 17 98 Junio 62 20 82 Julio 76 25 101 Agosto 90 26 116 Septiembre 61 19 80 Octubre 85 10 95 Noviembre 109 6 115 Diciembre 93 14 107

Totales 1,047 215 1,262

2 REPORTEMENSUALSECTORSUR.xls, elaborado por Ing. Ricardo Vázquez.- SIMAS.


31

INFORME ANUAL DE FUGAS

Fugas en tomas83%

Fugas en linea17%

Figura 1.8. Reporte de fugas

Se observa que en el reporte de las fugas reparadas no se especifica la ubicación de la

fuga a lo largo de la toma domiciliaria, o las longitudes reparadas en las fugas de las

tuberías principales y secundarias, ni tampoco el caudal medio de la fuga.

1.2. ACTUALIZACIÓN DEL CATASTRO DE REDES Y LEVANTAMIENTO E

INSPECCIÓN DE VÁLVULAS

1.2.1. Actualización del catastro de redes

La actualización de la red de distribución del sector Sur se realizó con el análisis de los

planos digitales proporcionados por SIMAS (lotificación en Arcview, la foto satelital de

Google Earth y con copias de planos existentes), y con las entrevistas con el jefe de

operación y distribución de agua el Ing. Ricardo Vázquez Falcón y su personal de

operación.

Primeramente, se procedió a reconocer las tuberías de interconexión entre los tanques de

regularización Santa Eulalia, Loma Linda y Colinas de Santiago, para lo cual fue necesario

realizar el recorrido de campo por cada uno de ellos, revisando los diámetros de las

tuberías de entrada y salida de ellos. Se hicieron entrevistas con el jefe de operación para

que se identificaran 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.


32

Revisando minuciosamente el plano digital de la red de distribución actual, que

proporcionó SIMAS, se observó que se encuentra en un “plano de línea” (similar a un

croquis), y varias calles de este dibujo no coinciden con la traza mostrada en la foto

satelital del programa Google Earth ni con el plano que SIMAS entregó en ArcView, o

sencillamente no existen algunas calles. Además, el plano que utiliza actualmente el

personal de SIMAS tiene imprecisiones en su escala, arrojando datos equivocados de

longitudes de tuberías.

Entonces, se procedió a dibujar un nuevo plano digital en AutoCad versión 2004,

apoyándose con el plano métrico del archivo “predios.apr” de Arcview, anotando las

leyendas de colonias, calles, infraestructura y capturando totalmente la red.

En la figura 1.9a se muestra la planimetría utilizada por SIMAS y en la figura 1.9b muestra

la traza urbana generada en Arcview. Se observa que la traza de las calles del plano de

SIMAS (indicadas en negro), no coincide con la foto satelital, en cambio la traza de calles

generada con el ArcView concuerda perfectamente.

a) Plano de línea

b) Plano métrico

Figura 1.9. Planos de línea y plano métrico de la traza urbana de la ciudad de Monclova


33

El plano generado de la red de distribución, con las actualizaciones indicadas por el

personal de operación, con las correcciones de la traza urbana y recorridos en campo, se

muestran en archivo digital AutoCad versión 2004 en el Anexo B.

1.2.2. Levantamiento e inspección de Válvulas

Durante la tercera visita realizada al SIMAS, se realizó una campaña de levantamiento e

inspección de cajas de válvulas en el sector sur. Algunas colonias de este sector fueron

construidas con varias cajas de válvulas, las cuales, en su mayoría, no se utilizan por

distintas razones. La primera razón, es que debido a descuidos y mala construcción, su

estado actual las vuelve inoperables, principalmente porque fueron cubiertas durante

trabajos de colocación de piso asfáltico. La segunda razón, es que nunca han sido

operadas por la administración actual. Ya sea por una u otra razón, el organismo opera la

red considerando que la mayoría de estas válvulas se encuentran abiertas al 100%.

Las cajas de válvulas que si fueron revisadas, son entonces, aquellas que el organismo

opera para realizar los tandeos, así como otras cajas que se encontraban visibles. En

total, se inspeccionaron 48 cajas de válvulas, anotando en un formato la ubicación, el

número y tipo de válvulas, el estado general de la caja, así como anotaciones generales.

En el Anexo C, se encuentran los archivos electrónicos del levantamiento de cada una de

estas cajas de válvulas.

1.3. CAMPAÑA DE MEDICIÓN DE CAUDAL EN PUNTOS DE SUMINISTRO DE RED Y PRESIONES EN TOMAS DOMICILIARIAS

Con el fin de conocer los caudales de agua entregada al sector Sur de Monclova, en los

puntos de llegada y salida de los tanques más importantes se llevó a cabo una campaña

de mediciones durante los días 2 al 4 de Agosto de 2006. Además, en la misma semana

se realizaron lecturas de las presiones en 18 tomas domiciliarias seleccionadas


34

aleatoriamente, pero en puntos definidos al principio de las zonas de tandeo y en zonas

de conflicto. Durante la tercera visita de trabajo a SIMAS, del 27 al 30 de septiembre, se

realizó una medición durante 24 horas del caudal proveniente de los pozos Monclova 1 y

Monclova 2, así como de la desviación de apoyo al sector oriente.

1.3.1. Medición de caudales puntuales

Las mediciones de caudal se realizaron con un caudalímetro de inserción de tipo

electromagnético propiedad del SIMAS, con apoyo del Sr. Mauricio. Los puntos de

medición fueron ubicados con base en el recorrido de campo previo por los tanques del

sistema y las líneas de interconexión. De esta manera se identificaron los 9 puntos

estratégicos señalados en la figura 1.10.

Torres 3PozoVálvulas

Caja de

Medición 1Punto de

Ø 10"

Ø 8"

Ø 10"

Sta. EulaliaA tanque

A red

Monclova 1Pozo

Monclova 2Pozo

Zona CentroDesviación a

Medición 5Punto de

Ø 10"

Ø 10"

Ø 10"

Ø 10"

Figura 1.10.a. Puntos de medición de caudal


35

Torres 3Pozo

BurócratasPozo

Santa EulaliaTanque

1500 m3Capacidad

RedSuministro a

RedSuministro a

Ø 8"

Ø 8"

Ø 6"

Ø 12"

Ø 8"

Ø 8"

Medición 3Punto de

Medición 4Punto de

Medición 2Punto de

Las EsperanzasDe colonia

Ø 10"

MontemayorA Rogelio

Colinas deA tanque

FierroA Estación

ClausuradoBy pass

Loma LindaRebombeo

Santiago

Retorno

ClausuradaLínea de estrupac

Loma LindaTanque

3200 m3Capacidad

Desfogue

Ø 8"

Ø 8"

Ø 8"

Ø 8"

Ø 6"

Ø 6"

Ø 6"

Ø 4"

Ø 14"

Medición 6Punto de

Medición 8Punto de

Figura 1.10.b. Puntos de medición de caudal


36


3200 m3Capacidad

De SantiagoA Colinas

Ø 10"

Loma LindaDe rebombeo

Ø 10"

Medición 7Punto de

Medición 9Punto de

la redViene de

Loma LindaA tanque

Ø 10" Ø 10"

Ø 10"

presión en la coloniaVálvula Reguladora de

Las esperanzas

Figura 1.10.c. Puntos de medición de caudal

Desafortunadamente, en esta etapa de la medición no se pudieron realizar mediciones de

24 horas, debido principalmente a que la mitad de los puntos tomados funcionan de

manera intermitente durante el día y el caudal se mantiene prácticamente constante.

En el Anexo D se presentan los resultados de toda la campaña de medición realizada,

donde se incluyen gráficas de caudal contra tiempo y los valores de caudal medio. En el

cuadro 1.8 se presenta un resumen de la campaña de medición.

Cuadro 1.8. Caudales de operación en los puntos de medición

Punto de medición

Diámetro de tubería

Caudal medio (lps)

Material en el punto

1 8" 11 A.C. 2 8" 5.5 Acero 3 6" 19 Acero 4 8" 49.8 A.C. 5 12" 73 Acero 6 10" 42 Acero 7 10" 26 Acero 8 10" 16 PVC 9 10" -2 Acero


37

El gasto negativo en el punto 9 es debido a que la válvula de regulación automática no

estaba calibrada correctamente y en el momento de la medición el sector que regula la

válvula tenía mayor presión que la alimentación.

1.3.2. Medición de caudales durante 24 horas

Aun cuando el sistema operador cuenta con información de producción diaria, y mensual

de cada pozo, no cuenta con información de cuanto aportan los pozos Monclova 1 y 2 al

sector oriente, lo cual es de primordial importancia para poder estimar la producción anual

de agua que se destina al sector sur. Por esta razón fue necesario tomar medición de la

producción de los pozos y el gasto desviado simultáneamente, durante 24 horas. Estas

mediciones se realizaron con ayuda del personal de SIMAS, así como con uno de sus

equipos de inserción.

Los resultados de estas lecturas durante 24 horas se presentan en la figura 1.11 a, b y c.

Como se puede observar, los pozos presentan un gasto regular durante el día y durante la

noche. La variación que se nota durante las primeras horas de la medición del pozo

Monclova 1 es debida a que se midió cuando recientemente se había puesto en

operación.


38

Figura 1.11.a. Medición de caudal durante 24 horas Pozo Monclova 1

Figura 1.11.b. Medición de caudal durante 24 horas Pozo Monclova 2


39

Figura 1.11.c. Medición de caudal durante 24 horas apoyo a sector oriente

Con estas lecturas se pueden observar los siguientes puntos:

- El pozo Monclova 1 produce en promedio 33 L/s, con 23 m de columna de agua.

- El pozo Monclova 2 produce en promedio 128 L/s, con 41 m de columna de agua. - El apoyo al sector oriente es de 100 L/s en promedio durante el día.

Con estos datos, se puede concluir que el gasto promedio que se destina actualmente de

los pozos Monclova 1 y 2 al sector sur, es de solamente 60 L/s. 1.3.3. Medición de presiones en tomas domiciliarias

En el proyecto se propuso realizar medición de presiones en 15 tomas domiciliarias

cercanas a la red para evaluar la efectividad actual de las presiones entregadas en el

sector Sur - Monclova. Después de analizar el funcionamiento del sistema, se determinó


40

que se registraran presiones en 18 puntos correspondientes a las zonas de tandeo

actuales y a los puntos que generan mayor conflicto en 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 1.9 se presenta el resultado de las mediciones realizadas y en la figura 1.12

se presenta la ubicación de los puntos de registro de presión.

Cuadro 1.9. Campaña de medición de presiones en tomas domiciliarias

Dia No. de punto Colonia Dirección Hora Presión

kg/cm2 1er dia 1 Asturias Silvestre Flores #2001 11:20 2.80 1er dia 2 Obrera Norte Carretera 57#1344 12:15 0.90 1er dia 3 Praderas 3er sector Villa Florida #534 12:30 1.80 1er dia 4 Calderón Calle 4 #1106 12:35 1.60 1er dia 5 Fracc Industrial Av. Sidermex #102 15:45 2.65 1er dia 6 Obrera 2do sector Augusto Espies #1201 15:50 2.30 1er dia 7 Otilio Montaño Calle 16 #349 15:57 2.10 1er dia 8 Praderas 1er sector Altos Hornos 1 16:05 1.40 2do dia 9 Cañada sur Fertilizantes #1416 07:30 2.01 2do dia 10 Miravalle Av. De los reyes #462 07:35 1.50 2do dia 11 Salinas de Gortari Calle 16 #1001 07:55 1.70 2do dia 12 Esperanzas Villa Florida #456 08:00 1.20 2do dia 13 Burócratas Ester #1812 08:20 2.40 2do dia 14 18 de Marzo J. Othon #1614 08:25 2.10 2do dia 15 V. Carranza Matamoros #1111 08:35 1.10 2do dia 16 Rogelio Montemayor Rosa Elba #1408 09:30 2.50 2do dia 17 Colinas de Santiago Av. Extremadura #1548 10:05 1.00 2do dia 18 Obrera 3er sector Augusto Espies 17:15 1.70


41

17

118

13

5616

11

7312

84

2

14

159

10

Figura 1.12. Distribución de los puntos de medición de presiones

Se observa de que, en general, el manejo de las presiones dentro de la red es aceptable y

cumple con las especificaciones de la CONAGUA.


42

1.4. MODELACION DE LA RED DE DISTRIBUCION

Una vez actualizado el plano de la red de distribución de agua potable del sector sur, se

procedió a construir su modelo de simulación hidráulica, utilizando el programa Epanet V

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 modelación hidráulica de la red de distribución se utilizó parte de los datos

proporcionados por el organismo operador y aquellos generados durante la campaña de

medición de caudales y los recorridos de campo.

Con base en la información se analizaron los datos geométricos e hidráulicos de la red de

distribución.

En el cuadro 1.10 se muestra el número de tomas instaladas en las colonias que

pertenecen al sector sur y los gastos correspondientes, calculados con una dotación

media de 220 L/hab/día (ver inciso 3.1.2). Los datos del cuadro 1.10 fueron útiles para

conocer la distribución de caudales en la red y para asignar las demandas de agua en los

nodos del modelo hidráulico. Los gastos máximo diario, Qmáx.d , y máximo horario, Qmáx.h ,

se obtuvieron aplicando los coeficientes de variación de 1.4 y 1.55 recomendados por la

CONAGUA, respectivamente.


43

Cuadro 1.10. Gastos por colonias del sector sur

Colonias Número de Tomas

Número de habitantes

Qmed (L/s)

Qmáx.d (L/s)

Qmáx.h (L/s)

Mezquital 63 239 0.61 0.85 1.32 Obrera Norte 357 1,357 3.45 4.84 7.50 Obrera Sur 528 2,006 5.11 7.15 11.09 Fracc Monclova 585 2,223 5.66 7.92 12.28 Fracc Francisco I. Madero Calderón 278 1,056 2.69 3.77 5.84 Ramos Arizpe 133 505 1.29 1.80 2.79 Curva de Juan Sanchez 42 160 0.41 0.57 0.88 Praderas 3er sector 1437 5,461 13.90 19.47 30.17 Praderas 1er y 2do sector 921 3,500 8.91 12.48 19.34 Otilio Montaño 603 2,291 5.83 8.17 12.66 Fracc. Los alamos 341 1,296 3.30 4.62 7.16 Azteca 699 2,656 6.76 9.47 14.68 Miravalle 1217 4,625 11.78 16.49 25.55 Cañada Norte 337 1,281 3.26 4.57 7.08 Cañada Sur 707 2,687 6.84 9.58 14.84 Braulio Fernández 245 931 2.37 3.32 5.14 Nueva Miravalle 153 581 1.48 2.07 3.21 Benavides 78 296 0.75 1.06 1.64 18 de Marzo 43 163 0.42 0.58 0.90 Fracc Elizondo 61 232 0.59 0.83 1.28 Guadalupe Camarillo 30 114 0.29 0.41 0.63 Asturias 692 2,630 6.70 9.37 14.53 Burócratas 191 726 1.85 2.59 4.01 Villareal 142 540 1.37 1.92 2.98 Eva Samano 80 304 0.77 1.08 1.68 Obreras 2da sección 861 3,272 8.33 11.66 18.08 Fracc Industrial 37 141 0.36 0.50 0.78 Col. Industrial 240 912 2.32 3.25 5.04 Deportivo 99 376 0.96 1.34 2.08 1ro de Mayo 206 783 1.99 2.79 4.33 1ro. De Mayo 967 3,675 9.36 13.10 20.30 Carranza 532 2,022 5.15 7.21 11.17 Tanque Colinas de Santiago 128 486 1.24 1.73 2.69

Rogelio Montemayor 142 540 1.37 1.92 2.98 Colinas Estación Fierro 19 72 0.18 0.26 0.40 Esperanzas 288 1,094 2.79 3.90 6.05 Loma Linda 146 555 1.41 1.98 3.07 Salinas de Gortari 458 1,740 4.43 6.20 9.62 Tierra y Esperanza Obrera 3er sector 273 1,037 2.64 3.70 5.73 Totales = 138.94 194.51 301.49


44

Para la construcción del modelo hidráulico de la red de distribución, se introdujeron en el

programa Epanet al menos los siguientes datos:

• Nodos (ubicación, elevación, demanda de agua)

• Tuberías o tramos de red (topología, diámetro, longitud, coeficientes de rugosidad)

• Válvulas

• Bombas (curvas gasto-carga)

• Tanques de regularización (cota de terreno, nivel de agua)

El modelo de simulación de la red de distribución actual se conformó por 1,427 nodos y

1,706 tramos de tubería. En la figura 1.13 se muestra la red de agua del sector sur de

Monclova capturada en Epanet y en el Anexo E se incluyen el archivo electrónico del

mismo.

Figura 1.13. Modelo de la red de agua potable del sector sur de Monclova en Epanet


45

Para la introducción de las propiedades de los nodos de caudal fue necesario la siguiente

información: se utilizó el plano actualizado de la red de agua potable del sector sur

(Anexo B), para la ubicación de los nodos y con el apoyo de las curvas de nivel del

archivo “Monclova.apr” de Arcview se obtuvieron las elevaciones de terreno. Para conocer

la distribución de caudales en la red y asignar las demandas de agua en los nodos en el

modelo hidráulico fueron útiles los datos del cuadro 1.10, mostrado anteriormente.

Las propiedades de las tuberías se les fueron asignando durante el proceso de captura de

estos elementos (tuberías) en el modelo de simulación. Para la introducción de las

propiedades de las tuberías como son la topología de la red, los diámetros, las longitudes

y los coeficientes de rugosidad, se utilizó el plano actualizado de la red de agua potable

del sector sur.

Con la inspección de las cajas de válvulas se localizaron las ubicaciones de las válvulas

de seccionamiento, así como el estado en el cual se encuentran y operan actualmente

(Anexo C).

Las curvas de las bombas se obtuvieron con mediciones en campo. En el cuadro 4.1 del

inciso 4.1.2 de este documento, se presenta el resumen de los valores medidos de las

curvas de las bombas.

Una vez introducidos todos los elementos y las propiedades de los mismos en el modelo

matemático se realizó la modelación hidráulica del funcionamiento actual de la red de

distribución, denominada Escenario 1. En la figura 1.14 se muestran los resultados del

comportamiento de las presiones mínimas con las máximas demandas.


46

Figura 1.14. Distribución de presiones en la zona Sur de Monclova en condiciones actuales

De los resultados de la modelación matemática de la red de distribución en las horas de

máxima demanda se puede identificar la siguiente problemática:

Las fuentes de abastecimiento que alimentan a la zona sur no son suficientes para

proporcionar el caudal máximo requerido, motivo por el cual utilizan sistemas de

tandeo.

Los pozos sólo tienen la capacidad para alimentar a las zonas de tandeo 1, 2, 3, 4,

8, 9, 11, 12, 13, y 15 (ver figura 1.5) de forma continua, sin proporcionar caudal al

sector oriente de la ciudad.

Se presentan presiones muy bajas en la zona alta de la colonia Asturias.


47

2.- EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO

2.1. ANÁLISIS DE INFORMACIÓN Y MEDICIÓN EN CAMPO DE PARÁMETROS

HIDRÁULICOS Y ELECTROMECÁNICOS DE CADA POZO 2.1.1. Descripción del equipo y las instalaciones El equipo bajo análisis del presente estudio, consta de seis pozos de extracción de agua,

con su respectivo equipamiento electromecánico, más una bomba localizada en un

cárcamo; en el cuadro 3.1 se describen las características de los equipos.

Cuadro 2.1. Características de los diferentes equipos

2.1.2. El suministro de energía eléctrica

El servicio de suministro de energía eléctrica está contratado con la Comisión Federal de

Electricidad (CFE), con los números de servicio indicados en el cuadro 2.2.

Equipo de Bombeo Tipo de equipo

Velocidad RPM

Potencia Nominal del Motor

(h.p.)

Diámetro de

Columna (pulg.)

Profundidad del Pozo

(m)

Diámetro de

ademe (pulg)

Pozo Monclova 2 T. Vertical 1,800 300 10 350 16 Pozo Torres 3 Sumergible 3,600 75 8 350 16

Pozo Torres 1B Sumergible 3,600 150 8 350 16

Pozo Torres 2 Sumergible 3,600 200 8 350 16

Pozo Burócratas Sumergible 3,600 30 8 350 16

Pozo Monclova 1 T. Vertical 1,800 125 8 350 16

Rebombeo Loma Linda T. Vertical 1,800 50 8 Cárcamo


48

Cuadro 2.2. Relación de Servicios de Suministro de Energía Eléctrica

Nombre que identifique al Subsistema

No de Servicio Asignado por CFE

Pozo Burócratas 361 731 100 180

Pozo Las Torres (*) 361 050 400 517

Pozo Monclova 1 361 990 350 046

Pozo Monclova 2 361 990 350 089

(*) Incluye Torres 1b, Torres 2 y Torre 3, que están medidos en alta tensión con el mismo medidor

La tarifa que predomina es la Tarifa HM como se muestra en la grafica de la figura 2.1.

06, 0, 0%

Otras, 0, 0% OM, 13,391, 4%

HM, 313,380, 96%

Figura 2.1. Consumo de energía mensual en equipos del sector sur

Los servicios analizados se encuentran en su gran mayoría en Tarifa HM a excepción del

pozo Burócratas que es menor a 100 kW de Demanda y que se encuentra en OM, estas

tarifas son las mas adecuadas para todos estos servicios dado que sus factores de carga

están arriba del 90 %, según se muestra en cuadro 2.3.


49

Cuadro 2.3. Factores de carga de equipos del sector sur

Nombre del Sistema Factor de Carga

Pozo Burócratas 97Pozos Las Torres(*) 92Pozo Monclova 1 94

Pozo Monclova 2 95( *) Obtenidos de los datos de facturación de CFE

Esto indica una operación de casi 24 horas por día. La tarifa 06 se recomienda cuando el

Factor de Carga es menor al 50 % en términos generales

2.1.3. El consumo de energía eléctrica

Los consumos de energía eléctrica en cada uno de los equipos se muestran en el cuadro

2.4.

Cuadro 2.4. Consumos de energía eléctrica de los equipos de bombeo del sector sur

Equipo de Bombeo

Potencia Demandada

(kw)

Consumo anual (kwh)

Costo Unitario $/kWh

Importe Anual de la

Facturación $/año

Pozo Monclova 2 210.0 1,760,528 1.07 $ 1,883,764.96

Pozo Torres 3 43.0 281,106 1.07 $ 300,783.42

Pozo Torres 1B 95.0 639,516 1.07 $ 684,282.12

Pozo Torres 2 128.0 899,539 1.07 $ 962,506.73

Pozo Burócratas 15.0 153,120 1.07 $ 163,838.40

Pozo Monclova 1 76.0 527,632 1.07 $ 564,566.24

Rebombeo Loma Linda 40.0

263,854 1.07 $ 282,323.78

Total: 606.96 4,525,295.00

$ 4,842,065.65


50

2.1.4. Metodología para la evaluación de la eficiencia electromecánica

La evaluación de la eficiencia electromecánica de los sistemas de bombeo que alimentan

a este sector, 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 aplicación de la ecuación anterior, se utiliza el siguiente método:

Caudal ( Q )

Para evaluar esta variable se utilizo un medidor de flujo portátil de inserción tipo

electromagnético de orificio múltiple como se muestra en la muestra fotográfica de

la figura 2.2.

En otros casos donde las condiciones del tren de descarga no lo permitían, se

utilizó el medidor existente de tipo turbina mecánica.


51

Figura 2.2. Medición de caudal en tubería de descarga de pozos

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 utilizado para el cálculo de eficiencia electromecánica). Para esto se utilizó

un analizador de redes Marca Circutor Modelo AR5M, equipado con pinzas

amperométricas de tipo flexible, como se muestra en la muestra fotográfica de la

figura 2.3.

Figura 2.3. Medición de parámetros para cálculo de potencia eléctrica


52

Carga Dinámica Total

Para calcular este parámetro se midieron los siguientes parámetros:

Presión en la descarga.- Se utilizó un manómetro calibrado sustituyendo

provisionalmente el medidor existente como se muestra en la figura 2.4.

Figura 2.4. Medición de presión

Nivel Dinámico.- Para esto se utilizó una sonda eléctrica como la que se

muestra en la figura 2.5, a reserva del sistema 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 2.5. Medición del nivel dinámico

Adicionalmente, se calculó la carga de velocidad y las perdidas por fricción en la columna

de los pozos.


53

2.1.5. Resultados de las mediciones de eficiencia electromecánica

Para el cálculo de la eficiencia electromecánica de los equipos de bombeo, se siguió el

procedimiento marcado en la Norma Oficial Mexicana NOM-006-ENER-1995 “Eficiencia

Electromecánica para Bombas de Pozo Profundo” El resultado de las mediciones para los

siete equipos bajo análisis se presenta en el cuadro 2.5.

Cuadro 2.5. Registros de mediciones de parámetros hidráulicos y electromecánicos

Unid Descripción Pozo

Monclova 2

Pozo Torres 3

Pozo Torres

1B Pozo

Torres 2 Pozo

Burocratas

Pozo Monclova

1 Rebombeo L. Linda 1

m Nivel Dinámico 41.50 110.20 74.90 99.70 119.50 83.70 1.70

m

Distancia del nivel de ref. a la linea del centro del manómetro 0.55 0.25 0.80 0.55 0.50 0.80 0.00

mca Lectura del manómetro de descarga 40.00 17.00 33.50 24.00 2.00 32.00 46.00

m Diámetro interior en la Descarga 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20

m3/s Gasto 0.128 0.017 0.041 0.063 0.006 0.041 0.048

A Corriente Linea A 283.0 66.0 148.0 204.0 25.0 112.0 52.0

A Corriente Linea B 277.0 64.0 159.0 192.0 22.0 122.0 52.0

A Corriente Linea C 314.0 62.0 147.0 209.0 25.0 132.0 55.0

A Corriente Promedio 291.0 64.0 150.0 201.0 24.0 122.0 53.0

V Tensión entre fases A-B 445.1 460.7 462.4 448.6 483.2 460.7 436.5

V Tensión entre fases A-C 448.6 467.6 465.9 450.3 478.0 460.7 436.5

V Tensión entre fases B-C 452.1 462.4 462.4 455.5 479.8 465.9 434.7

V Tensión Promedio entre fases 448.6 462.4 462.4 450.3 479.8 464.2 434.7

% Factor de Potencia Linea A 0.92 0.81 0.78 0.82 0.81 0.81 0.82

% Factor de Potencia Linea B 0.90 0.80 0.76 0.81 0.80 0.82 0.78

% Factor de Potencia Linea C 0.89 0.82 0.75 0.80 0.83 0.78 0.81

% Factor de Potencia Promedio 0.91 0.81 0.76 0.81 0.82 0.80 0.81

kW Potencia fase A 67.0 14.00 31.0 43.0 5.00 24.0 10.0

kW Potencia fase B 65.0 13.00 31.0 40.0 4.00 27.0 10.0

kW Potencia fase C 73.0 13.00 29.0 44.0 5.00 27.0 11.0

kW Potencia trifásica de entrada 206.0 40.00 91.0 128 14 78.0 31.0


54

2.2. CÁLCULO DE LA EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA Las eficiencias electromecánicas se calcularon con las mediciones realizadas en

septiembre de 2006. El resumen de las eficiencias electromecánicas de los equipos bajo

análisis, se presentan en el cuadro 2.6. La aplicación de la metodología para cada una de

las bombas y sus resultados, se presentan en los cuadros 2.7 a 2.13 y en el Anexo F se

muestra el detalle de las mediciones y del cálculo en hojas Excel.

Cuadro 2.6. Resumen de la evaluación de eficiencias electromecánicas

Equipo Potencia Eléctrica

de Entrada (kW)

Potencia de Salida de la

Bomba (kW)

Eficiencia Electromecánica

Pozo Monclova 2 210.0 104.3 49.7% Pozo Torres 3 43.0 19.7 45.9% Pozo Torres 1b 95.0 25.8 27.2% Pozo Torres 2 128.0 67.0 52.3%

Pozo Burócratas 15.0 7.6 50.6% Pozo Monclova 1 76.0 38.7 50.9%

Rebombeo L. Linda 1 31.0 22.5 72.6% GLOBAL 598.0 285.6 47.8%

Cuadro 2.7. Evaluación de eficiencia electromecánica Monclova 2

No. Parámetro Método de cálculo Valor Simbolo Unidad Descripción

1 zd m Nivel Dinámico medición 46.000

2 z m Distancia del nivel de referencia a la linea del centro del manómetro meición 0.550

3 p m.c.a. Lectura del manómetro de descarga medición 37.259

4 pgd m.c.a. Presión a la descarga pgd = z + p 37.809

5 di m Diámetro interior en la descarga medición 0.254

6 a m2 Área del tubo a la descarga a = π (di)2 / 4 0.0510

7 qv m3/s Gasto medición 0.125

8 hv m.c.a. Carga de Velocidad hv = (gv / a)2 / (2 * 9.81) 0.307

9 hfc m.c.a. Pérdidas de Fricción en la Columna de tablas 0.943

10 hd m.c.a. Carga a la Descarga hd = pgd + hv + hfc 39.059

11 h m.c.a. Carga Dinámica Total h = zd + hd 85.059

24 Pem kW Potencia de Entrada al Motor medición 210.000

27 Psb kW Potencia de Salida de la Bomba Psb = h * qv * 9.8065 104.268

29 Nt % Eficiencia Electromecánica Total Nt = Psb / Pem 49.7


55

Cuadro 2.8. Evaluación de eficiencia electromecánica Pozo Torres 3



2 z m Distancia del nivel de referencia a la linea del centro del manómetro

meición 0.250






8 hv m.c.a. Carga de Velocidad hv = (gv/a)2 / (2*9.81) 0.014







Cuadro 2.9. Evaluación de eficiencia electromecánica Pozo Torres 1B

















56

Cuadro 2.10. Evaluación de eficiencia electromecánica Pozo Torres 2
















Cuadro 2.11. Evaluación de eficiencia electromecánica Pozo Burócratas

















57

Cuadro 2.12. Evaluación de eficiencia electromecánica Pozo Monclova 1









8 hv m.c.a. Carga de Velocidad hv = (gv/a)2 / (2*9.81) 0.052







Cuadro 2.13. Evaluación de eficiencia electromecánica rebombeo Loma linda









8 hv m.c.a. Carga de Velocidad hv = (gv/a)2 /

(2*9.81) 0.250





27 Psb kW Potencia de Salida de la Bomba Psb = h * qv * 9.8065 6.754 29 Nt % Eficiencia Electromecánica Total Nt = Psb / Pem 20.5


58

2.3. EVALUACIÓN DE MEDIDAS GENERALES DE AHORRO DE ENERGÍA

2.3.1. Análisis de Ahorro de Energía por Optimización de la Eficiencia Electromecánica Potencial de ahorro de acuerdo con la NOM 006 1995 ENER y a equipos de alta eficiencia

Los seis equipos bajo análisis presentan bajas eficiencias de operación. En todos los

casos se encuentran debajo de los valores mínimos señalados por la NOM-006 ENER-

1995 que para estas aplicaciones señala valores mínimos de eficiencia electromecánica

de entre 56 y 64 % y una área de oportunidad como se muestra en el cuadro 2.14.

Cuadro 2.14. Ahorro potencial según la NOM-0006-1995-Ener

Equipo de Bombeo P. Nominal del Motor (h.p.)

Eficiencia Mot.-Bom. actual ( % )

Eficiencia Recomendada

por La Nom 006 ( % )

Área de Oportunidad mínima de

acuerdo a la NOM 006

Pozo Monclova 2 300 50% 64 22%

Pozo Torres 3 75 46% 60 30%

Pozo Torres 1B 150 27% 60 55%

Pozo Torres 2 200 52% 64 19%

Pozo Burócratas 30 51% 56 9%

Pozo Monclova 1 125 51% 60 15%

Promedio 46% Ahorro 25%

Una opción para optimizar esta eficiencia y lograr el ahorro proyectado es a través de la

sustitución de los equipos actuales de bombeo, para esto se realizó un calculo de ahorros

reales comparándolos con equipos de alta eficiencia que fueron seleccionados de acuerdo

a las necesidades futuras que arrojo el análisis hidráulico y cuyas especificaciones se

muestran en el cuadro 2.15.


59

Cuadro 2.15. Especificaciones para la selección de equipos de alta eficiencia para el sector sur

POZO Gasto (**) Nd

Pérdidas en la columna de succión

Carga en la

descarga (**)

Carga Total de Bombeo

Tipo de Equipo

lps m m m m

Monclova 1 30.00 78.50 0.41 19.00 97.91 Turbina de

Flecha

Monclova 2 130.00 41.50 0.40 22.00 63.90 Turbina de

Flecha

Torres 1B 27.00 73.27 0.25 13.00 86.52 Sumergible

Torres 2 60.00 98.80 1.60 12.00 112.40 Sumergible

Torres 3 16.00 109.00 0.00 50.00 159.00 Sumergible

Burócratas 8.00 120.00 0.00 35.00 155.00 Sumergible (**) Obtenidos en el cálculo hidráulico del inciso 4.3 de este documento

Cabe mencionar que las nuevas cargas hidráulicas a la descarga obedecen a las nuevas

configuraciones de la red de descarga de cada equipo detalladas en este reporte, en el

inciso 4.

Para efectos de calcular los ahorros potenciales se seleccionaron equipos existentes en el

mercado marca Goulds, sin que sea una recomendación definitiva y se recomienda

evaluar otras marcas antes de la adquisición final de los equipos. Los datos técnicos de

los equipos cotizados se muestran en el cuadro 2.16.

Cuadro 2.16. Datos técnicos de equipos de bombeo de alta eficiencia seleccionados y cotizados

Equipo Equipo Propuesto

Potencia Eléctrica de

Entrada (kW)

Potencia de Salida de la

Bomba (kW)

Eficiencia Electromec. Marca Modelo Tipo No. de

tazones

Pozo Monclova 2 Goulds 14RJHC Turbina de eje 3 133.8 104.3 77.9%

Pozo Torres 3 Goulds 6CHC Sumergible 8 29.4 19.7 67.1%

Pozo Torres 1b Goulds 7CHC Sumergible 3 37.8 25.8 68.4%

Pozo Torres 2 Goulds 9RCLC Sumergible 3 94.9 67.0 70.6%

Pozo Burócratas Goulds 5RWAHC Sumergible 12 11.7 7.6 64.7%

Pozo Monclova 1 Goulds 9RCLC Turbina de eje 9 50.3 38.7 76.9%

GLOBAL 357.9 263.1 73.5%


60

Una vez seleccionados los equipos se procedió a calcular los ahorros con base en la

eficiencia electromecánica de los potenciales equipos con respecto a la actual. El análisis

comparativo de los consumos de energía actuales con los esperados se muestra en el

cuadro 2.17.

Cuadro 2.17. Comparativo de consumo energético con la condición actual

Equipo CONDICIÓN ACTUAL CONDICIÓN ESPERADA

Pot. Eléc. de Entrada

(kW)

Energía Consumida (kWh/año)

Pot. Eléc. de Entrada

(kW)

Factor de carga *

(%)

Energía Consumida (kWh/año)

Ahorro de Energía

(kWh/año)

Pozo Monclova 2 210.0 1,760,528 133.8 95.7 1,206,180 554,348

Pozo Torres 3 43.0 281,106 29.4 74.6 206,823 74,283

Pozo Torres 1b 95.0 639,516 37.8 42.4 150,780 488,736

Pozo Torres 2 128.0 899,539 94.9 80.2 716,964 182,575

Pozo Burócratas 15.0 153,120 11.7 95.0 104,938 48,182

Pozo Monclova 1 76.0 527,632 50.3 100.0 473,670 53,962

GLOBAL 567.0 4,261,441 357.9 2,859,353 1,402,088 (*) Solo se considera el Ahorro de Energía por Eficiencia Electromecánica durante las 13 Horas de Operación fuera de Hora punta que requiere trabajar para reforzar los paros en Hora Punta que se analizan mas adelante

Esto representa un 23 % de ahorro energético solo por esta medida lo cual coincide con

la evaluación preliminar de acuerdo a la NOM 006, sin embargo haciendo los ajustes

necesarios de acuerdo al número de horas de operación esperados para los estos

equipos en concordancia con la nueva operación propuesta parando en Hora Punta los

equipos Monclova 1 y Torres 2, evitando así duplicar el calculo de ahorros por esta

medida y por el paro en Hora Punta que se calcula mas adelante resultan los ahorros

mostrados en el cuadro 2.18.


61

Cuadro 2.18. Ahorro de Energía Real ajustado por paros en Hora Punta

Equipo Ahorros

Energía (kWh/año) Facturación Eléctrica ($/año)

Pozo Monclova 2 554,348 593,152.85

Pozo Torres 3 74,283 79,483.28

Pozo Torres 1b 177,706 190,144.94

Pozo Torres 2 165,231 176,796.94

Pozo Burócratas 48,182 51,554.94

Pozo Monclova 1 48,835 52,253.96

GLOBAL 1,068,586 1,143,387

Con base en estos ahorros reales y basados en las cotizaciones de los equipos

seleccionados incluyendo un factor de 30 % adicional por gastos de instalación, se

procedió a hacer la evaluación económica cuyos resultados finales se muestran en el

cuadro 2.19

Cuadro 2.19. Análisis económico por optimización de eficiencia electromecánica pozos del sector Sur

Equipo Energía Consumida Ahorros Evaluación

Actual (kWh/año)

Esperada (kWh/año)

Energía (kWh/año)

Facturación Eléctrica ($/año)

Inversión Estimada

($) Pay-back (meses)

Pozo Monclova 2 1,760,528 1,206,180 554,348 593,152.85 140,476.23 3

Pozo Torres 3 281,106 206,823 74,283 79,483.28 53,284.20 8

Pozo Torres 1b 328,485 150,780 177,706 190,144.94 50,951.42 3

Pozo Torres 2 899,539 716,964 165,231 176,796.94 134,062.68 9

Pozo Burócratas 153,120 104,938 48,182 51,554.94 46,126.20 11

Pozo Monclova 1 527,632 473,670 48,835 52,253.96 90,714.92 21

GLOBAL 3,950,410 2,859,353 1,068,586 1,143,387 515,615.64 5


62

Se puede observar que el costo beneficio es muy favorable ya que la inversión necesaria

para sustituir los equipos se pagaría en 5 meses

2.3.2. Análisis por el factor de potencia 2.3.2.1 Descripción de la Situación Actual El factor de potencia de cada uno de los 4 servicios contratados con la CFE para el

bombeo de pozos del sector Sur, se describe en el cuadro 2.20 siguiente:

Cuadro 2.20. Factores de potencia de contratos con CFE

Nombre del Sistema Factor de potencia (%)

Pozo Burócratas 91.6 Pozos Las Torres 87.8 Pozo Monclova 1 81.6 Pozo Monclova 2 91.4

Se observa que los servicios “Las Torres” y “Pozo Monclova 1”, presentan un factor de

potencia abajo del 90%.

2.3.2.2. Propuesta de Ahorro

La propuesta de ahorro consiste en llevar el factor de potencia de los Pozos Las Torres y

el Pozo Monclova 1, a un valor por encima del 90%, mediante la instalación de

capacitores en baja tensión, para compensar la corriente reactiva demandada por los

motores. En el caso del Sistema Las Torres, los capacitores se conectarán en el tablero

del arrancador de cada uno de los tres equipos, por lo que se instalará un capacitor por

equipo. En el caso del pozo Monclova 1, únicamente se instalará un capacitor en el

tablero del arrancador del motor.


63

Condición Actual Servicio F.P Energía

(kWh/año) Reactivos

(kVArh/año) Facturación

($/año) Cargo por bajo F.P.

Las Torres 1B

0.878

623,925

952,410 1.50% $ 29.654 Las Torres 2 840,657

Las Torres 3 282,408

Monclova 1 0.816 499,140 526,763 534,079 6.18% $ 33,066

Capacidades de los capacitores a instalar

Servicio Capacidad del Banco (kVAr)

Las Torres 1B 15

Las Torres 2 20

Las Torres 3 5

Monclova 1 25

Cálculo de Ahorros

2.3.3. Análisis del control de demanda en hora punta

Esta es una medida viable dentro del nuevo esquema de operación hidráulica resultante

de este estudio. Para lograr esta medida que consiste en detener la operación de los

equipos de bombeo a evaluar en el horario donde la energía es mas cara que se

denomina hora punta.

Para la zona de Facturación Norte de CFE a la que pertenece la ciudad de Monclova, el

horario punta se detalla en el cuadro siguiente:

Servicio Capacidad del Banco

(kVAr)

Reactivos (kVArh/año)

F.P Bonificación por FP > 0.9

Ahorro Esperado ($/año)

Las Torres 1B 15

689,610 0.930 0.81% $ 16.013 $ 45,667 Las Torres 2 20

Las Torres 3 5

Monclova 1 25 189,339 0.935 0.94% $ 5,020 $ 38,086

Total: $ 88,773


64

Periodo Verano

Del primer domingo de abril al sábado anterior al último domingo de octubre Día de la semana Base Intermedio Punta

lunes a viernes

0:00 - 6:00

Costo de la energía 0.61 $ por

kWh

6:00 - 20:00 20:00 - 22:00

Costo de la energía 2.33 $ por

kWh

22:00 - 24:00

Costo de la energía 0.75$ por

kWh

sábado 0:00 - 7:00 7:00 - 24:00 domingo y festivo 0:00 - 19:00 19:00 - 24:00

Periodo Invierno

Del último domingo de octubre al sábado anterior al primer domingo de abril Día de la semana Base Intermedio Punta

lunes a viernes 0:00 - 6:00 6:00 - 18:00

18:00 - 22:00 22:00 - 24:00

sábado 0:00 - 8:00 8:00 - 19:00

19:00 - 21:00 21:00 - 24:00 domingo y festivo 0:00 - 18:00 18:00 - 24:00

Como puede observarse, el máximo número de horas de operación que deben pararse los

equipos son 4 horas durante el periodo de verano y la tarifa por kWh es de 3.1 veces más

cara que en el horario intermedio.

Para poder aprovechar esta medida de ahorro es necesario contar con la suficiente

capacidad de almacenamiento en los tanques de regulación. En el caso del SIMAS, de

acuerdo a la nueva operación hidráulica la alternativa para poder aplicar esta medida se

presenta en los 3 sectores establecidos de la siguiente forma:

• SH1 donde se tendrá un nuevo tanque de regulación y que puede dimensionarse de

acuerdo a las necesidades de parar 4 horas en hora punta

De acuerdo con los resultados de la modelación hidráulica, se necesita un tanque de

1,650 m3 como mínimo y dicho tanque se podría crecer en capacidad a 2,000 m3 si se

dimensiona con la capacidad suficiente para que el pozo Torres 2 pueda parar las 4 horas


65

en Horario Punta. Esta medida implica incrementar el caudal medio de entrada al tanque

nuevo de 54 a 64.8 L/s durante el resto del día fuera de hora punta, caudal que será

suministrado por el pozo Torres 2 con apoyo del Torres 1B . Esto implica que este ultimo

cuya capacidad es de 29.6 lps opere durante 8 horas previo a la hora punta para

asegurar el llenado del tanque antes de iniciar dicho periodo

El Ahorro Neto Calculado para esta opción que técnicamente es factible, restando el costo

de la operación del torres 1b fuera de hora punta es de $ 214,462 anuales como se muestra en el cuadro 2.21 siguiente.

Cuadro 2.21. Ahorro Neto por Paro en Punta del Pozo Torres 2

Equipo

Condición Inicial Condición Esperada

Ahorro en Facturación Demanda

(kW) Consumo en Punta

(kWh/año)

Importe de la Factura

($/año)

Demanda (**)

(kW)

Consumo en Punta

(kWh/año)

Consumo adicional

(*) fuera de punta

(kWh/año)

Importe de la factura

($/año)

Torres 2 128 80,959 367,493.89 38 0 55,042.56 $ 312,451.33

Torres 1B 0 0 0.00 15 0 114,400 97,988.84 - $ 97,988.84

AHORRO NETO $ 214,462.49

En base a este ahorro neto se realizó el análisis costo beneficio considerando los costos

de los tanques de acero prefabricados reportados por la empresa Aqua Store que cotizó

un costo unitario de $ 227 usd por m3 de capacidad. Los costos pueden bajar si se

consideran los costos de la construcción del tanque por los métodos convencionales. El

resultado se presenta en el cuadro 2.22


66

Cuadro 2.22. Análisis Costo Beneficio de Parar el Pozo Torres 2 en Hora Punta

Ahorro anual

Volumen mínimo

del tanque

(m3)

Costo del Tanque de 1650 m3 ( $)

Costo Unitario

($ por m3)

Volumen requerido

del tanque

para parar en Hora Punta (m3)

Volumen excedente

m3

Costo del excedente

de volumen

RDI años

$214,462.49 1,650 4’082,100 2,474 2,100 450 1’113,300 5.19

Como se observa el Tiempo de retorno de la inversión es de 5.2 años que aunque es

elevado es una opción a considerar

• SH 2. En este sector, se cuenta con el Tanque Loma Linda que será alimentado con

los Pozos Monclova 1 y 2 y que cuenta con la capacidad suficiente para poder

almacenar y parar en hora punta el bombeo de estos pozos. De acuerdo con la modelación hidráulica, los pozos Monclova 1 y 2 pueden parar las 4

horas siempre y cuando se refuerce el llenado del tanque Loma Linda. Esto implica un

bombeo adicional a este tanque de 15 lps que puede lograrse con 12 horas de operación

fuera de hora punta del Pozo Torres 1b que. El Ahorro neto calculado por paro en Punta

del Monclova 1 y reducción del gasto del Monclova 2 (considerando que de los 128 L/s

que bombea solo 28 L/s se envían a este tanque), ya restando el costo de operar el

Torres 1b es de $ 338,000 anuales como se muestra en el cuadro 2.23 siguiente.


67

Cuadro 2.23. Ahorro Neto por Paro en Punta del Monclova 1 y Parcialmente el Monclova 2

Equipo




(kWh/año)


($/año)

Demanda (**)

(kW)

Consumo en Punta

(kWh/año)

Consumo adicional (*) fuera de punta

(kWh/año)


($/año)

Monclova 2 210 158,448 661,165.21 178 123,787 536,513.34 124,651.88

Monclova 1 76 47,487 216,876.08 23 0 32,681.52 184,194.56

Torres 1B 0 0 0.00 0 0 171,600 114,731.76 -

114,731.76

AHORRO NETO 194,114.68

Este Ahorro se dará siempre y cuando se tomen las previsiones necesarias para hacer

efectiva la reducción del gasto y por ende la disminución de la potencia del Pozo

Monclova 2, sin embargo, al modificar las condiciones de carga del pozo, se modificará la

eficiencia y el gasto disponible hacia el sector oriente.

Ante esta incertidumbre, se recomienda por el momento parar solamente parar el pozo

Monclova 1 y reforzándolo con el pozo torres 1b que trabajaría solo 5 horas hacia este

sector al continuar contando con el gasto del Monclova 2, en este caso el Ahorro neto es

de como se $ 214,142 anuales como se muestra en el cuadro 2.24 siguiente.

Cuadro 2.24. Ahorro Neto por Paro en Punta del Monclova 1 solamente

Equipo


Ahorro en Facturación

($/año) Demanda (kW)

Consumo en Punta

(kWh/año)

Importe de la Factura ($/año)

Demanda (**)

(kW)

Consumo en Punta

(kWh/año)

Consumo adicional

(*) fuera de punta

(kWh/año)


($/año)

Monclova 1 76 47,487 216,876.08 23 0 32,681.52 184,194.56

Torres 1B 0 0 0.00 0 0 71,500 47,804.90 -47,804.90

AHORRO NETO 136,389.66


68

La diferencia es de $ 57,725 anuales que se dejarían hipotéticamente de ganar (cuadros

2.23 menos 2.24), la recomendación es esperar que se concluya el análisis hidráulico de

los sectores Oriente, Norte-Centro y Frontera, para decidir la conveniencia de parar

totalmente o no el Monclova 2 lo cual si tendría un beneficio económicamente notable.

• SH 3. En este sector se contara con el Tanque “Burócratas” Rehabilitado , alimentado

con los pozos Torres 3 y Burócratas

De acuerdo con la capacidad real del Pozo Torres 3 que es de 26.8 L/s, se tiene un 57 %

mayor que lo medido como disponible, mientras que en realidad lo aforos históricos de

SIMAS indican que este pozo tiene mayor capacidad.

Según la modelación hidráulica, con este mayor gasto y la capacidad de almacenamiento

del tanque burócratas, el pozo puede parar las 4 horas en hora Punta. El Ahorro calculado

para esta operación es de $ 100,651 anuales. Sin embargo, se tendría que comparar con

el consumo de energía y el costo correspondiente de operar una bomba de mayor

capacidad. Para hacer esta comparación se seleccionó la bomba de alta eficiencia que

cumpliera con las condiciones de gasto y carga para poder parar en hora punta. El equipo

seleccionado es de la Marca Goulds Mod. 7CHC de 5 pasos cuyos parámetros se

muestran en el cuadro 2.25.

Cuadro 2.25. Características de la Bomba del Pozo Torres 3 para parar en Hora Punta

EQUIPO BOMBA MOTOR

MOD. 7 CHC DE 5

PASOS GASTO L.P.S

CARGA M.C.A

POTENCIA H.P.

EFICIENCIA %

POTENCIA REQUERIDA

H.P. EFICIENCIA

%

POTENCIA REQUERIDA

H.P.

POTENCIA MOTOR

H.P. TORRES

3 27 159 56.46 0.79 71.92 0.85 84.61 100

La potencia de trabajo de 63 kW resulta un 46 % mayor contra la potencia actual de 49

kW con la que opera y con lo que resultan los siguientes incrementos en el costo

energético mostrados en el cuado 2.26.


69

Cuadro 2.26. Comparativo de costo y consumo energético para el Pozo Torres 3

Equipo Pozo Torres 3

Energía Consumida Ahorros

Actual (kWh/año)

Esperada (kWh/año)

Energía (kWh/año) (*)

Facturación Eléctrica ($/año)

Inversión Estimada

($) Pay-back (meses)

Sin incremento de gasto 281,106 226,269 54,837 $ 58,676 $ 73,457 15

Incrementando el gasto 281,106 521,989 -192,706 - $

206,195.89 $ 110,185.92

Diferencia 295,720 -247,543 - $ 264,872

Como podremos ver, el sobredimensionar la bomba para poder parar en hora punta

resulta en un incremento de 295,720 kWh en el consumo y de $ 264,872 en el costo

energético anuales. Aun considerando el beneficio de $100,651 Anuales por paro en hora

punta, la diferencia en contra es de $164,221 anuales mas el incremento en inversión por

diferencia de tamaño en equipo de bombeo de de $ 36,728 que lleva a una diferencia en

contra de $ 200,000 en el primer año de operación, por lo que no se recomienda parar en

hora punta incrementado el gasto y la potencia en el resto del día. En resumen, las recomendaciones finales en el Control de Demanda en Hora Punta son:

• Parar por el momento el Pozo Monclova 1 y esperar el análisis hidráulico del resto del

sistema para decidir la operación final del Monclova 2. Esto implica por lo pronto

operar el Torres 1b solo 5 Horas fuera de hora punta.

• Mantener la Operación actual del Pozo Torres 3 sin incrementar la capacidad para

parar en Hora Punta lo cual resulta desfavorable económicamente.

• Considerar la opción de Parar el Torres 2, en función de los criterios y disponibilidad

de recursos financieros del SIMAS dado el periodo de recuperación de 5 años. Esto

implica reforzar la operación con el Pozo Torres 1b fuera de hora punta que operaria 8

horas para este sector y haciendo mas grande el nuevo tanque a instalar.


70

Los beneficios generales por el ahorro en hora punta con estas opciones, se presentan en

el cuadro 2.27 siguiente;

Cuadro 2.27. Beneficio Global por paro en hora punta

Medida Equipo




(kWh/año)


($/año)

Demanda (**)

(kW)

Consumo en Punta

(kWh/año)

Consumo adicional (*) fuera de punta

(kWh/año)


($/año)

Paro del Monclova

1 en Punta

Monclova 1 76 47,487 216,876.08 23 0 32,681.52 184,194.56

Torres 1B 0 0 0.00 0 0 71,500 47,804.90 -47,804.90

AHORRO NETO 1 136,389.66

Paro del Tores 2

en Punta

Torres 2 128 80,959 367,493.89 38 0 55,042.56 312,451.33

Torres 1B 0 0 0.00 15 0 114,400 97,988.84 -97,988.84

AHORRO NETO 2 214,462.49

TOTAL 204 128,445 584,369.97 76 0 233,517.82 $ 350,852.15

2.3.4. Ahorro de Energía por optimización de la Operación Hidráulica

La implementación de las modificaciones propuestas a la operación hidráulica, permite

lograr una medida de ahorro de energía resultante de poder parar parcialmente el pozo

Torres 1b, el cual trabajara con un factor de carga entre el 16 y el 42 % del tiempo para

reforzar el paro en hora punta de los Pozos Monclova 1 y Torres 2. Como ya se explicó

en su momento, es lo que llamamos una Medida Tipo Watergy porque logra ahorrar

energía y reducir costos al mismo tiempo que mejora el servicio que se presta a los

usuarios. El monto de Ahorro se detalla en el cuadro 2.28 siguiente.

Cuadro 2.28. Ahorro de Energía por paro parcial del Pozo Torres 1b

Equipo Condición Inicial Condición Esperada Ahorros

Energía (kWh/año)

Facturación ($/año)

Energía (kWh/año)


Energía (kWh/año)


Pozo Torres 1b 639,516 684,282.12 167,533 128,247.32 294,277 365,889.87

GLOBAL 639,516 684,282.12 167,533 128,247 294,277 365,889.87


71

Es importante resaltar que este ahorro es operando al 42 % de factor de carga que es el

mínimo ahorro de energía a lograr si se decidera operar para reforzar los pozos Monclova

1 y Torres 2. Asimismo se hace notar que se esta restando el beneficio por mejoramiento

de la eficiencia electromecánica lo cual ya se consideró en el rubro correspondiente

2.3.5. Resumen de ahorros potenciales

Como resultado de todas las medidas anteriores, podemos hacer un resumen global de

los ahorros potenciales (Anexo F). Para esto se consideran dos opciones que consisten

en lo siguiente:

Opción A. Considerando el paro en hora punta del pozo torres 2 y la inversión

correspondiente

Cuadro 2.29. Resumen de medidas de ahorro para la Opción A

Demanda Consumo Inversión Estimada

Pay back

kW kWh /año $/año % $ años

Optimización del FP En Pozos Las Torres ,

Monclova 1 0 0 $88,773.00 1.8% $46,000 0.52

Optimización de Eficiencias

Electromecánicas.320.0 1068586 $1,143,386.90 23.6% $497,903 0.44

Control de Demanda en Hora Punta 90 128445 $350,852.15 7.2% 5113300(*) 11.40

Paro de equipo no necesario ( Torres 1b solo operara 13 horas

diarias)

95 294,277 $365,889.87 7.6% 5000000(*) 12.30

Globales Sector Sur 320 $1,491,309 $1,948,902 40.2% $10,657,203 5.5

(*) Dato proporcionado por SIMAS

Análisis económicoAhorro económico

Ahorro de Energia con Medidas

Convencionales

Ahorro de Energia por Optimizacion de la Operacion

Hidraulica ( Watergy)

Medida de Ahorro Ahorro de Energía

En este caso el ahorro de energía asciende al 40 % y la inversión asciende a mas de 10

Millones de Pesos con un periodo de recuperación simple de 5.5 años


72

Opción B. Eliminando el paro en hora punta del pozo torres 2 y la inversión

correspondiente Cuadro 2.30. Resumen de medidas de ahorro para la Opción B

Demanda Consumo Inversión Estimada

Pay back

kW kWh /año $/año % $ años

Optimización del FP En Pozos Las Torres ,

Monclova 1 0 0 $88,773.00 1.8% $46,000 0.52

Optimización de Eficiencias

Electromecánicas.320.0 1161401 $1,242,698.84 25.7% $497,903 0.40

Control de Demanda en Hora Punta 90 47487 $136,389.66 2.8% 4000000(*) 29.33

Paro de equipo no necesario ( Torres 1b solo operara 13 horas

diarias)

95 304,590 $335,529.08 6.9% 5000000(*) 13.41

Globales Sector Sur 320 $1,513,478 $1,803,391 37.2% $9,543,903 5.3

(*) Dato proporcionado por SIMAS

Análisis económicoAhorro económico

Ahorro de Energia con Medidas

Convencionales

Ahorro de Energia por Optimizacion de la Operacion

Hidraulica ( Watergy)

Medida de Ahorro Ahorro de Energía

En este caso el ahorro de energía es de solo el 37 % y al aumentar la inversión el tiempo

de recuperación se reduce a 5.3 años lo cual no cambia sustancialmente respecto a la

opción A que es lo que se recomienda

La conclusión es que se pueden ahorrar entre $1,709,348 y $1,852,597 pesos anuales en

costos energéticos con la nueva configuración, con una inversión de entre $ 9,453,903 y $10, 657,203 pesos, incluyendo las inversiones necesarias en el sistema de distribución

para la nueva operación hidráulica recomendada. Esto representa entre un 37 y un 40 %

de ahorro de los cuales entre el 21 y el 23 % son atribuibles a medidas convencionales y

entre el 10 y el 15 % a medidas resultantes de la optimización de la operación hidráulica,

lo que confirma la idea de que el potencial de ahorro de energía puede incrementarse

sustancialmente mejorando las condiciones de operación hidráulica de los sistemas.

Considerando solo el ahorro por costos energéticos, la inversión se pagaría entre 5.3 y 5.6

años sin considerar los beneficios sociales y comerciales derivados del incremento en el

nivel de servicios a los usuarios que traerá esta nueva forma de operación.


73

Basados en los resultados de ahorro de energía y en los cálculos de volumen producido

resultantes del Balance de Agua, se obtienen los siguientes Índices Energéticos Básicos

Watergy que son:

• Indice de Consumo Energético. Expresado en kWh/m3

• Indice de Costo Energético promedio. Expresado en $/kWh

Estos indicadores se calcularon tanto para la opción A como para la opción B y los

resultados se Muestran en los cuadros 2.31 y 2.32 siguientes.

Cuadro 2.31 Indices Energéticos para la Opción A

Monclova 1 Monclova 2 Torres 1-B Torres 2 Torres 3 Burocratas146.158 324.214 115.784 0 75.733 25.080 686.96977.032 321.563 104.592 117.777 74.789 24.042 719.79592.927 294.179 21.395 157.676 76.884 24.733 667.794

110.087 265.804 2.468 148.648 66.938 23.526 617.47131.688 278.897 93.105 168.626 0 24.767 597.083

0 268.629 94.716 162.563 0 24.450 550.3580 313.650 93.740 167.893 0 24.848 600.1310 313.121 84.116 171.248 0 24.700 593.1850 271.062 78.710 166.647 0 22.207 538.6260 310.479 89.351 185.399 0 21.798 607.027

16.655 298.327 85.134 175.467 31.666 21.505 628.754143.381 313.227 59.025 174.270 52.641 23.793 766.337

Total Sin Corregir 617.928 3.573.152 922.136 1.796.214 378.651 285.449 7.573.530

617.928 3.573.152 765.576 1.710.680 309.305 236.416 7.213.057

674.028 1.760.528 639.516 899.539 281.106 153.120 4.407.837

1,09 0,49 0,84 0,53 0,91 0,65 0,61

96.322 554.348 341.953 165.231 74.283 48.182 1.280.320

577.706 1.206.180 297.563 734.308 206.823 104.938 3.127.517

555.979 3.573.152 691.832 1.710.680 309.305 236.416 7.077.363

1,04 0,34 0,43 0,43 0,67 0,44 0,44

564.566,24 1.883.764,96 684.282,12 962.506,73 300.783,42 163.838,40 4.559.741,87

1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07

284.253,42 593.152,85 365.889,87 176.796,94 79.483,28 51.554,94 1.551.131,29

0,49 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 0,96

CALCULOS DE INDICES ENERGETICOS

PRODUCCION DE AGUA

Junio

MES TOTAL

JulioAgosto

SeptiembreOctubre

NoviembreDiciembre

EneroFebrero

Consumo actual KWh / año

MarzoAbrilMayo

Volumen Corregido m3/año

Indice de Costo Energetico eficiente $/kWh

Ahorro Economico $/año

Indice Energetico Actual kWh/m3

Ahorro de Energia kWh/año

Consumo eficiente KWh / año

Indice Energetico Eficiente kWh/m3Costo energetico Actual $/año

Indice de Costo Energetico actual $/kWh

Volumen esperado m3/año


74

Cuadro 2.32 Índices Energéticos para la Opción B

Monclova 1 Monclova 2 Torres 1-B Torres 2 Torres 3 Burocratas146.158 324.214 115.784 0 75.733 25.080 686.96977.032 321.563 104.592 117.777 74.789 24.042 719.79592.927 294.179 21.395 157.676 76.884 24.733 667.794

110.087 265.804 2.468 148.648 66.938 23.526 617.47131.688 278.897 93.105 168.626 0 24.767 597.083

0 268.629 94.716 162.563 0 24.450 550.3580 313.650 93.740 167.893 0 24.848 600.1310 313.121 84.116 171.248 0 24.700 593.1850 271.062 78.710 166.647 0 22.207 538.6260 310.479 89.351 185.399 0 21.798 607.027

16.655 298.327 85.134 175.467 31.666 21.505 628.754143.381 313.227 59.025 174.270 52.641 23.793 766.337

Total Sin Corregir 617.928 3.573.152 922.136 1.796.214 378.651 285.449 7.573.530

617.928 3.573.152 765.576 1.710.680 309.305 236.416 7.213.057

674.028 1.760.528 639.516 899.539 281.106 153.120 4.407.837

1,09 0,49 0,84 0,53 0,91 0,65 0,61

96.322 554.348 313.600 165.231 74.283 48.182 1.251.968

577.706 1.206.180 325.916 734.308 206.823 104.938 3.155.869

555.979 3.573.152 1.797.406 1.710.680 309.305 236.416 8.182.937

1,04 0,34 0,18 0,43 0,67 0,44 0,39

564.566,24 1.883.764,96 684.282,12 962.506,73 300.783,42 163.838,40 4.559.741,87

1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07

284.253,42 593.152,85 335.552,35 176.796,94 79.483,28 51.554,94 1.520.793,77

0,49 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 0,96

CALCULOS DE INDICES ENERGETICOS

PRODUCCION DE AGUA

Junio

MES TOTAL

JulioAgosto

SeptiembreOctubre

NoviembreDiciembre

EneroFebrero

Consumo actual KWh / año

MarzoAbrilMayo

Volumen Corregido m3/año

Indice de Costo Energetico eficiente $/kWh

Ahorro Economico $/año

Indice Energetico Actual kWh/m3

Ahorro de Energia kWh/año

Consumo eficiente KWh / año

Indice Energetico Eficiente kWh/m3Costo energetico Actual $/año

Indice de Costo Energetico actual $/kWh

Volumen esperado m3/año


75

3. EFICIENCIA ENTRE LA PRODUCCIÓN Y ENTREGA DE AGUA

En este apartado se realiza el balance de agua entre el volumen que se produce en los

pozos y el entregado a los usuarios, en un período de estudio de un año. Para este

estudio en particular y de acuerdo con la información proporcionada por el SIMAS, el año

de estudio será de junio del 2005 a mayo del 2006.

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 3.1

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

Balance de agua (basado en AWWA e IWA)Balance de agua (basado en AWWA e IWA)

Figura 3.1. Esquema del balance de agua potable

El balance de agua para el sistema de distribución de agua potable en el sector Sur, se

hizo con la finalidad de determinar la relación siguiente:

Suministro = Consumo Medido autorizado + consumo no-medido autorizado + pérdidas

identificadas y eliminadas + Pérdidas potenciales


76

El cálculo detallado del balance de agua para el sector Sur de Monclova se presenta en

un archivo en Excel en el Anexo G.

3.1. VOLÚMENES DE AGUA PRODUCIDOS Y SUMINISTRADOS

Como ya se mencionó, el suministro de agua potable al sector sur proviene de los pozos

Monclova 1 y 2, Torres 1-B, 2 y 3, Burócratas. La producción de estos pozos es variable,

dependiendo de la estación del año. En general, los pozos funcionan las 24 horas del día,

y las variaciones se deben principalmente a variaciones en la demanda de los usuarios.

Como se explicó en el capítulo uno, el funcionamiento actual de la red esta basado en

permitir a cada usuario llenar su tinaco cuando se le proporciona agua potable. De esta

manera en época de frío, cuando la demanda es menor, los tinacos se llenan con mayor

rapidez, entonces se tiene exceso de agua suministrada y se apagan algunos pozos.

3.1.1. Volúmenes de producción registrados por SIMAS

En el cuadro 3.1 se presenta un resumen del registro con que cuenta SIMAS, de los

volúmenes producidos durante el periodo de estudio por los pozos correspondientes al

Sector Sur. Cuadro 3.1. Volúmenes producidos para el sector Sur, reportado por SIMAS

Mes Monclova

1 Monclova

2 Torres 1-B Torres 2 Torres 3 Burocratas Volumen m3 m3 m3 m3 m3 m3 Total m3

Jun-05 146,158 324,214 115,784 - 75,733 25,080 686,969 Jul-05 77,032 321,563 104,592 117,777 74,789 24,042 719,795

Ago-05 92,927 294,179 21,395 157,676 76,884 24,733 667,794 Sep-05 110,087 265,804 2,468 148,648 66,938 23,526 617,471 Oct-05 31,688 278,897 93,105 168,626 - 24,767 597,083 Nov-05 - 268,629 94,716 162,563 - 24,450 550,358 Dic-05 - 313,650 93,740 167,893 - 24,848 600,131

Ene-06 - 313,121 84,116 171,248 - 24,700 593,185 Feb-06 - 271,062 78,710 166,647 - 22,207 538,626 Mar-06 - 310,479 89,351 185,399 - 21,798 607,027 Abr-06 16,655 298,327 85,134 175,467 31,666 21,505 628,754

May-06 143,381 313,227 59,025 174,270 52,641 23,793 766,337 Total 617,928 3,573,152 922,136 1,796,214 378,651 285,449 7,573,530

Q medio calculado (L/s) 33.5 113.0 29.2 62.0 23.9 9.0 270.6


77

3.1.2. Determinación de exactitud de macromedidores

Debido al estado de los macromedidores instalados en los pozos Burócratas, Torres 1-B,

Torres 2 y Torres 3, se realizó una prueba de exactitud de los mismos. Ésta, fue realizada

con ayuda de personal de SIMAS, utilizando un medidor de flujo tipo inserción, propiedad

de SIMAS, y comparando su lectura, con los datos que proporcionaba el macromedidor.

En el anexo D, se encuentra el archivo con los datos obtenidos durante la campaña de

determinación de errores de macromedición. Un resumen de los datos se presenta en el

cuadro 3.2. Cuadro 3.2. Determinación de errores de macromedición

CARACTERISTICAS Torres 1-B Torres 2 Torres 3 Burocratas Tipo de Medidor y Número de serie Propela Propela Propela Propela Marca del medidor Bayer-Meter Bayer-Meter Bayer-Meter Bayer-Meter Unidad de Medida m3 m3 m3 m3 Diámetro del tubo 8" 10" 8" 6" Lectura tomada en macromedidor (lps) 32.4 63 20.2 8.5 Lectura tomada con medidor de flujo tipo inserción (lps) 26.9 60 16.5 7.04 Porcentaje de error promedio (+/-) 20.45% 5.00% 22.42% 20.74%

Como se puede observar, todos los macromedidores tienen un error positivo, es decir,

registran un mayor volumen del que pasa a través de ellos. Por esta razón, fue necesario

ajustar el volumen producido durante el año de estudio. El cálculo de este error se

presenta en el cuadro 3.3.

Cuadro 3.3. Ajuste por error en medición de agua producida (año de estudio)

CARACTERISTICAS Torres 1-B Torres 2 Torres 3 Burócratas Total Porcentaje de error promedio (+/-) 20.45% 5.00% 22.42% 20.74% Volumen anual de agua producida sin corregir (m3) 922,136 1,796,214 378,651 285,449 3,382,450Volumen de agua producido, errado por inexactitud de medidor (m3) -156,535 -85,534 -69,357 -49,030 -360,456

Por lo tanto, la producción anual será: Volumen anual promedio corregido = (7’573,530 m3 – 360,456 m3) = 7’213,057 m3/año


78

En la última línea del cuadro 3.1 se anota un gasto medio por pozo, obtenido al dividir su

producción anual entre los meses que estuvo en servicio. Esta información puede

compararse con el gasto obtenido durante las campañas de medición realizadas en las

visitas de campo (Q medido), las cuales se encuentran referenciadas en el anexo D. La

comparación se encuentra en el cuadro 3.4.

Cuadro 3.4. Gasto medio por pozo

Pozo Q

medido Q

calculado Lps Lps

Monclova 1 33.00 33.50 Monclova 2 128.00 113.00 Torres 1-B 26.90 29.20 Torres 2 60.00 62.00 Torres 3 16.50 23.90

Burocratas 7.04 9.00 Total 289.22 270.60

Como se puede observar, las producciones medidas y calculadas se encuentran en un

rango aceptable entre si, lo cual nos da certeza sobre las mediciones hechas y los datos

entregados por SIMAS.

Para calcular el volumen total corregido que es suministrado al sector sur, es necesario

tomar en cuenta el gasto de apoyo al sector oriente tomado de los pozos Monclova 1 y

Monclova 2, el cual fue obtenido en el inciso 1.3.2, y es de 100 L/s. Tomando esta

medición como un valor medio de extracción del sistema, anualmente se extraen

3’153,600 m3, por lo que el volumen suministrado corregido sería:

Vol. anual promedio entregado corregido= (7’213,057 m3 – 3’153,600 m3) = 4’059,457 m3/año

Con este volumen anual promedio entregado a la red, la dotación media consumida

resultante es:


79

L/hab/díaDotación 205.57 1000*habitantes 54,116*dias 365

m3 4'059,457==

Se recuerda que la dotación es la suma del consumo real de todos los usuarios más las

fugas en el sistema de distribución entre la población servida, y se puede ver que la

dotación actual es cercana a la dotación recomendada por la Comisión Nacional del Agua

de 220 L/hab/día, calculada en el cuadro 3.5 en base a la distribución de clases socio-

económicas de los usuarios y sus consumos (130 L/hab/día para consumo doméstico

popular, 230 L/hab/día para doméstico medio y 400 L/hab/día para doméstico residencial),

para un clima cálido con temperatura media anual mayor a 22ºC.

Cuadro 3.5. Cálculo de dotación recomendada por CONAGUA

Tipo Usuarios % Consumo recomendado

Consumo requerido

(L/hab/día) Popular 1 238.0 1.68% 130 2.19 Popular 2 6,206.0 43.87% 130 57.03 Int. Social 7,678.0 54.28% 230 124.84

Residencial 24.0 0.17% 400 0.68 Suma 14,146.0 1.0 184.73

Fugas en el sistema 15.3% Dotación L/hab/día 218.10

3.2. VOLUMEN DE AGUA CONSUMIDO

Del reporte de facturación entregado por SIMAS3, para el año de estudio, de junio del

2005 a mayo del 2006 para el sector sur, los consumos anuales se presentan en el cuadro

3.6.

3 Facturación 2005 a jul-2006 sector sur.xls, elaborado por Adolfo Menchaca.- SIMAS


80

Cuadro 3.6. Consumos facturados para el año de estudio Sector sur

Tipo de usuario

Tipo de facturación Total No. De

usuarios Consumo facturado

(L/toma/dia) Serv. medido Cuota Fija

Popular 1 30,751.0 4,490.0 35,241.0 238.0 405.7 Popular 2 940,514.0 181,079.0 1,121,593.0 6,206.0 495.1 Int. Social 1,489,342.0 657,032.0 2,146,374.0 7,678.0 765.9 Residencial 5,491.0 1,840.0 7,331.0 24.0 836.9 Comercial 23,494.0 12,955.0 36,449.0 85.0 1,174.8 Industrial 43,599.0 21,540.0 65,139.0 129.0 1,383.4

Sumas 2,533,191.0 878,936.0 3,412,127.0

3.3. VOLÚMENES DE FUGAS IDENTIFICADAS Y REPARADAS Del capítulo 1.1.4, se sabe que las fugas reportadas y reparadas durante el 2005 son

1,047 fugas en toma domiciliaria y 215 fugas en la red, haciendo un total de 1,262

reportes y reparaciones. De acuerdo con la información proporcionada por el SIMAS, el

100% de las fugas reportadas son reparadas en un lapso de 24 horas. Conviene observar

que las fugas reparadas no son aforadas, careciéndose de estadísticas al respecto.

Tomando en cuenta los resultados de varias ciudades y experiencias del Instituto

Mexicano de Tecnología del Agua, IMTA, para la menor desviación estándar, se reporta

un caudal promedio de fuga de 0.022 L/s/fuga en tomas domiciliarias y 0.284 L/s/fuga en red

de distribución (cuadro b.11 y cuadro 4.7 para una presión media de 2.81 kg/cm2 y grietas

de 25.4 mm por 0.794 mm respectivamente, del libro Reducción Integral de Pérdidas de

Agua Potable). Se considera que la duración de fugas es de cinco días en tomas

domiciliarias y de tres días en red de distribución.

Por consiguiente, para el periodo de enero a diciembre del 2005 el volumen de pérdidas

recuperado por fugas reparadas queda distribuido como sigue:

Volumen recuperado en tomas = 1,047 * 0.022 * 5 días* 86,400 s/día = 9’950,688 Litros

Volumen recuperado en red = 215 * 0.284 * 3 días * 86,400 s/día = 15’826,752 Litros

Es decir un total de 25,777 m3 en el año 2005, recuperados por fugas.


81

3.4. VOLÚMENES DE AGUA IDENTIFICADOS POR ERRORES DE FACTURACIÓN

El primer tipo de error en la facturación es el debido a la inexactitud de los

micromedidores instalados, pero para el sector sur, muchos de los medidores existentes

fueron instalados recientemente, por lo cual no se considera que los errores de

micromedición influyan en la facturación.

Otro tipo de error en la facturación es el 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 SIMAS asigna a

los usuarios con cuota fija. Los resultados obtenidos se presentan en el cuadro 3.7.

Cuadro 3.7. Errores en consumo de cuota fija (m3)

3.5. ELABORACION DE BALANCE DE AGUA Y DETERMINACIÓN DE EFICIENCIA

FÍSICA

En el cuadro 3.8 se presenta el resumen del balance de agua realizado de acuerdo a la

información obtenida en este capítulo. En la línea 25 de éste cuadro, se presentan las

pérdidas potenciales. Estas pérdidas nos indican la magnitud del problema de pérdidas o

del agua no contabilizada y ayuda a identificar las pérdidas por fugas en conexiones

domiciliarias, fugas en las tuberías principales y secundarias. Para determinar las

acciones correctivas que se deben implantar con el fin de reducir el volumen de pérdidas,

Concepto Tipo de uso Total Popular 1 Popular 2 Interes social Residencial Comercial Industrial

Consumo unitario Asignado (m3/mes)

10.00

15.00

25.00

40.00

45.00

40.00

Consumo unitario valorado con el servicio medido (m3/mes)

12.89

15.80

24.78

32.57

29.39

40.59

Porcentaje de error de consumo unitario (+/-) (%)

- 22.42

- 5.06

0.89

22.81

53.11

- 1.45

Volumen anual de cuota fija SIN corregir (m3)

4,490.00

181,079.00

657,032.00

1,840.00

12,955.00

21,540.00

878,936.00

Error en Volumen anual de cuota fija (m3)

1,297.61

9,657.55 - 5,781.88 - 341.78 - 4,493.95

317.72 655.26


82

es conveniente evaluar por un lado, los beneficios que se tendrían si se redujeran dichas

pérdidas y, por otro, el costo de inversión para realizar la reducción. Así al determinar la

relación costo-beneficio, se está en posibilidad definir las acciones de un programa de

reducción de pérdidas y el mejoramiento de los procesos de comercialización del agua.

Cuadro 3.8. Balance de agua para el sector sur de Monclova

Período de análisis (días) = 365 Lugar: Monclova - sector Sur Unidad: m3

LÍNEA CONCEPTO CANTIDAD m3

TAREA 1. Cuantificación del suministro de agua

1 Suministro total de agua SIN corregir 7,573,5302A Error en exactitud de medidores de la fuente de abastecimiento (+ó-) -360,4732B Cambio en reservas y tanques de almacenamiento (+ó-) 02C Otras contribuciones o pérdidas (+ó-) -3,153,600

3 Total de ajustes en el suministro total de agua (sumar líneas 2A. 2B y 2C) -3,514,073

4 SUMINISTRO TOTAL DE AGUA CORREGIDO (sumar líneas 1 y 3) 4,059,457TAREA 2. Estimación de consumos medidos autorizados

5 CONSUMO MEDIDO TOTAL DE AGUA AUTORIZADO SIN CORREGIR 2,533,191TAREA 3. Estimación de consumos No medidos autorizados

6 Usuarios con cuota fija 878,9367 Reparación de tuberías 08 Proceso de plantas de tratamiento y potabilizadoras 09 Escuelas 0

10 Parques públicos 011 Agua para incendio 0

12 Otros servicios 0

13 CONSUMO TOTAL NO MEDIDO AUTORIZADO (sumar líneas 6 a 12) 878,936TAREA 4. Pérdidas identificadas y eliminadas

14 Error en medidores residenciales (+ó-) 015 Error en medidores comerciales, industriales y especiales (+ó-) 016 Error de defase en período de lectura del medidor (+ó-) 017 Usos clandestinos regularizados 018 Fugas reparadas (eliminadas) 25,77719 Errores en cuota fija (+ó-) 65520 Derrames en tanques y cárcamos de bombeo 021 Evaporación en depósitos abiertos 022 Errores decubiertos en el proceso contable 0

23 Otras pérdidas 0

24 PÉRDIDAS TOTALES IDENTIFICADAS Y ELIMINADAS (Sumar líneas sumar líneas 14 a 23) 26,433

TAREA 5. Estimación de pérdidas potenciales totales

25 PÉRDIDAS POTENCIALES DE AGUA POTABLE (restar líneas 5, 13 y 24 de 4) 620,897


83

Para realizar lo anterior, se deben determinar los volúmenes de agua que son

susceptibles de recuperar y con ello estimar los beneficios que sería factible lograr por

disminución de gastos de energía eléctrica, de cloración y los de operación y

mantenimiento del manejo del agua que se pierde, así como también el cálculo de los

costos del programa de reducción de agua no contabilizada, instalación de medidores,

actualización del proceso de facturación y de operación. De acuerdo con lo anterior, las

pérdidas potenciales se obtienen restando del volumen suministrado al sistema (4’059,457

m3), el volumen consumido medido (2’533,191 m3), el volumen consumido no-medido

(878,936 m3) y las pérdidas identificadas y eliminadas (26,433 m3).

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 corregido

entre el volumen suministrado. El volumen consumido es la cantidad de agua, medida o

no medida, que reciben los usuarios en sus tomas, registradas o no. Es decir, incluye la

corrección por error en cuotas fijas y el volumen recuperado por fugas reparadas.

Eficiencia física = ( ) %7.84100457,059,4

655777,25936,878191,533,23

3

=×+++

mm

Por lo tanto, las pérdidas potenciales totales serán del 15.3%. Es importante remarcar el

hecho de que para el cálculo de esta eficiencia física, no se consideró un ajuste por error

en la lectura de micromedidores, por la razón que se especificó en el punto 3.4. Esta

aclaración se hace debido a que las pérdidas potenciales totales, incluirían también un

pequeño porcentaje debido a los errores de micromedición, pero el costo-beneficio de

realizar una campaña para estimar estos errores resulta negativo debido a que la

eficiencia física está ya dentro de los estándares nacionales óptimos.

Se observa que el nivel de pérdidas del 15.3% se encuentra dentro de los niveles

aceptables, por lo que se estima que prácticamente no hay potencial de ahorro de

energía por la reducción de fugas.


84

4.-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.

4.1. CAMPAÑA DE MEDICIÓN DE CAUDALES Y PRESIONES EN POZOS, CURVAS

DE BOMBAS

Como parte del proyecto de eficiencia Watergy, contratado por el SIMAS a la Alianza

para el Ahorro de Energía, (ASE, Alliance to Save Energy, www.ase.org ), se obtuvieron

con medición en campo, las curvas Carga - Capacidad - Eficiencia de los sistemas de

bombeo del sector sur. Los equipos evaluados fueron los instalados en los siguientes

pozos y rebombeos:

Pozos

o Monclova 1

o Monclova 2

o Torres 1b

o Torres 2

o Torres 3

o Burócratas

Rebombeo

o Loma Linda

Con los datos registrados en las mediciones de campo, se determinaron las curvas H–Q-

η, para cada equipo de bombeo existente y actualmente en operación. Los resultados de

esta evaluación se muestran en el cuadro 4.1, en las figuras 4.1 a 4.7 se presentan las

gráficas obtenidas y en el Anexo F se incluyen los cálculos en hoja Excel.


85

Cuadro 4.1. Resumen de valores medidos para el cálculo de curvas de bombas

Gasto (l.p.s.) Carga (m.c.a.) Eficiencia (η) Gasto (l.p.s.) Carga (m.c.a.) Eficiencia (η)41.00 116.44 60.02 63.00 125.49 60.5740.00 117.94 60.8 57.00 134.09 59.4935.00 126.47 57.88 51.00 142.81 60.0223.00 143.84 49.16 41.00 154.21 57.4111.00 155.50 29.43 20.00 164.66 41.4

Gasto (l.p.s.) Carga (m.c.a.) Eficiencia (η) Gasto (l.p.s.) Carga (m.c.a.) Eficiencia (η)17.00 127.20 53.01 48.00 47.60 72.4314.00 131.20 47.4 22.00 53.70 50.378.00 137.20 33.64 11.50 55.70 31.412.70 141.10 13.34 5.00 56.70 14.63

Gasto (l.p.s.) Carga (m.c.a.) Eficiencia (η) Gasto (l.p.s.) Carga (m.c.a.) Eficiencia (η)128.00 81.90 49.91 6.00 121.50 51.06114.00 107.34 57.14 6.00 123.40 51.86100.00 123.00 57.17 5.00 130.21 45.486.00 138.61 56.47 4.00 137.45 38.5159.00 160.18 48.27 2.00 150.70 26.8738.00 173.62 37.40 0.50 157.62 7.03

Gasto (l.p.s.) Carga (m.c.a.) Eficiencia (η)41.00 108.96 48.1433.00 113.40 48.9326.90 116.52 37.9510.00 121.19 18.577.00 121.87 13.31

Rebombeo Loma linda

Pozo Monclova 1

PozoTorres 1-B

Pozo Monclova 2 Pozo Burocratas

Pozo Torres 3

PozoTorres 2


86

Curva de Operación de la Bomba del Pozo Monclova 2

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

0.00 50.00 100.00 150.00Gasto (l.p.S.)

Car

ga (m

.c.a

)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Efic

ienc

ia

Figura 4.1. Curva característica del equipo de bombeo Monclova 2

Curva de Operacion de la Bomba del Pozo Torres 2

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00

Gasto (l.p.s.)

Car

ga (m

.c.a

.)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Efic

ienc

ia

Figura 4.2 Curva característica del equipo de bombeo Torres 2


87

Curva de Operacion de la Bomba Torres 1B

0.00

15.00

30.00

45.00

60.00

75.00

90.00

105.00

120.00

135.00

150.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00

Gasto (l.p.s.)

Car

ga (m

.c.a

.)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Efic

ienc

ia

Figura 4.3. Curva característica del equipo de bombeo Torres 1B

Curva de Operacion de la Bomba del Pozo Torres 3

0.00

15.00

30.00

45.00

60.00

75.00

90.00

105.00

120.00

135.00

150.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00

Gasto (l.p.s.)

Car

ga (m

.c.a

.)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Efic

ienc

ia

Figura 4.4. Curva característica del equipo de bombeo Torres 3


88

Curva de Operacion de la Bomba del Pozo Burocratas

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00

Gasto (l.p.s.)

Car

ga (m

.c.a

.)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Efic

ienc

ia

Figura 4.5. Curva característica del equipo de bombeo Pozo Burócratas

Curva de Operacion de la Bomba del Rebombeo Loma Linda

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

Gasto (l.p.s.)

Car

ga (m

.c.a

.)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Figura 4.6. Curva característica del equipo de rebombeo Loma Linda


89

Curva de Operacion de la Bomba del Pozo Monclova 1

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00

Gasto (L.P.S.)

Car

ga (m

.c.a

.)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

Efic

ienc

ia

Figura 4.7. Curva característica del equipo de bombeo pozo Monclova 1

4.2. REVISIÓN HIDRÁULICA DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

4.2.1 Balance de agua volumétrico en el sector sur

En la actualidad, el sector sur se encuentra divido en varias pequeñas zonas de tandeo.

Para efectos de una distribución más eficiente se ha propuesto la generación de tres

sectores de distribución, tomando en cuenta características geográficas, población, y las

producciones disponibles actuales de los pozos (ver Anexo H).

El primer criterio para definir un sector fue tomado de características geográficas, es decir,

tomando en cuenta la ubicación de las colonias. De tal forma, el primer sector propuesto

SH-1 lo conforman las colonias que se encuentran al norte del paso a desnivel del Blvd.

Harold Pape. Las colonias son: Azteca, todas las Miravalle, Cañada norte y Sur, Braulio

Fernández, Emiliano Zapata Sur, Nueva Miravalle, Benavides, 18 de Marzo, Fracc.

Elizondo, Colonia Industrial, Deportivo, 1ro de Mayo y Carranza.


90

Un segundo sector SH-2 se propone tomando en cuenta las colonias que en la actualidad

se encuentran conectadas de alguna manera al tanque Loma Linda. Estas colonias son:

Mezquital, Obrera Norte y Sur, Fracc. Monclova, Fracc. Francisco I. Madero, Calderón,

Ramos Arizpe, Curva de Juan Sánchez, Praderas 1er, 2do y 3er sector, Otilio Montaño,

Fracc. Los Alamos, Colinas de Santiago, Rogelio Montemayor, Estación Fierro,

Esperanzas, Loma Linda, Salinas de Gortari y Tierra y Esperanza.

De esta manera, el tercer sector SH-3 queda determinado por las colonias que en la

actualidad reciben su suministro del tanque Sta. Eulalia, y que son: Guadalupe Camarillo,

Asturias, Burócratas, Villareal, Eva Sámano, Obreras 3er sector y Fraccionamiento

Industrial.

Basados en los datos de facturación, se pudo obtener la cantidad de usuarios que

corresponden a estos sectores. En el cuadro 4.2 se presentan las características de cada

sector, tomando en cuenta su población, el gasto medio que requerirán tomando en

cuenta una dotación de 220 L/hab/día calculada en el punto 3.1.2 de este reporte, y los

pozos con los cuales se propone suministrar el volumen necesario al sector.

Cuadro 4.2. Características de sectores propuestos de acuerdo a condiciones geográficas

Sector 1 Sector 2 Sector 3 Suma Usuarios 5,584.00 6,469.00 2,306.00 14,359.00 Población 21,219.20 24,582.20 8,762.80 54,564.20 Q medio (L/s) 54.03 62.59 22.31 138.94

Pozos Torres 2 Monclova 1 y Monclova 2

Torres 3 y Burócratas

Producción de pozos (L/s) 60.00 61.00 23.09 144.09

Diferencia Q (L/s) 5.97 1.59 0.78 5.15

Esta distribución de caudales en los tres sectores implica dejar fuera de servicio al pozo

Torres 1B y dejarlo de reserva para situaciones extraordinarias o paro en hora punta.

Asimismo, como se calcula en el inciso 4.4 será necesaria la construcción de un tanque de 1,660 m3 de capacidad para regular la demanda en el sector SH-1, poner en


91

operación el tanque Burócratas e instalar una línea de conducción que continúe las

conducciones de los pozos Monclova hacia el tanque Loma linda.

El tanque de regularización nuevo para el sector SH-1 se localizará en la inmediación del

pozo Torres 2; el cálculo de la capacidad de regularización se presenta en el Anexo I).

En la figura 4.8 se muestran las áreas de influencia de los tres sectores hidráulicos

propuestos.

S.H. 1

S.H. 2

S.H. 3

Figura 4.8. Sectores hidráulicos propuestos


92

4.2.2. Redistribución de caudales de los sectores propuestos

Para el análisis del comportamiento hidráulico de la red con la propuesta de redistribución

de caudales con tres sectores, se utilizó el modelo construido en el programa de cómputo

Epanet (ver inciso 1.4 de este informe).

En el análisis hidráulico se utilizaron los gastos máximos horarios, como condición crítica

en la satisfacción de demanda a usuarios dentro de la red. No obstante, cuando la

demanda disminuya por la noche las presiones se incrementarán. Se espera que con los

cambios en la distribución por sectores, la demanda variará de tal manera que en

períodos nocturnos, los tanques se llenarán y dispondrán de suficiente agua para

suministra la demanda máxima horaria.

En los sectores hidráulicos SH2 y SH3 se plantearon dos alternativas de solución respecto

al suministro de la colonia Rogelio Montemayor. La primera consiste en cancelar el

rebombeo e incorporar dicha colonia al sector SH3 funcionando por gravedad, y la

segunda mantener la colonia dentro del sector SH2 y operar con el bombeo. En el Anexo J se muestran dibujadas en AutoCad ambas alternativas. De acuerdo con la política de

ahorro de energía y después de realizar la simulación hidráulica respectiva (ver Anexo E)

se seleccionó la primera alternativa como la solución más viable. Enseguida se muestra

solamente los resultados de la alternativa uno elegida.

4.2.3. Análisis hidráulico de sectores

Sector hidráulico SH-1

El sistema SH-1 cuenta con una superficie de 327.3 Ha y la conforman las colonias

Azteca, todas las Miravalle, Cañada norte y Sur, Braulio Fernández, Emiliano Zapata Sur,

Nueva Miravalle, Benavides, 18 de Marzo, Fracc. Elizondo, Colonia Industrial, Deportivo,

1ro de Mayo y Carranza.


93

El abastecimiento de agua del sector SH-1 se realizará mediante un tanque de

regularización superficial de proyecto, ubicado a 698 msnm. El tanque de regularización

se alimentará del pozo Torres 2 mediante una tubería de proyecto de 10” de diámetro con

una longitud de 268 m (ver cuadro 4.10).

El tanque de regularización tendrá otras fuentes de alimentación en situaciones

extraordinarias (pozo Torres 2 fuera de operación) del pozo Torres 1B mediante una

tubería de proyecto de 8” de diámetro con una longitud de 344 m, así como una

alimentación de una tubería de proyecto de 8” de diámetro con 126 m de longitud

conectada a la línea existente de 16” de diámetro que proviene de los pozos Monclova.

En el cuadro 4.3 se muestra el cálculo de las tuberías de proyecto que alimentarán al

tanque de proyecto y la tubería de descarga que abastecerá de agua al sector SH-1.

Cuadro 4.3. Cálculo de tuberías, adecuaciones propuestas

Del Pozo Torres 1B

Del Pozo Torres 2

Línea de distribución

De Pozos Monclova

Caudal (L/s) 26.90 60.00 60.00 33.10 Longitud de tubería (m) 344.00 268.00 145.00 126.00 ID - Tubería (Epanet) - - ID-119 - Diámetro (pulg) 8.00 10.00 10.00 8.00 Velocidad (m/s) 0.83 1.18 1.18 1.02 Pérdidas hf, PVC (m) 0.50 0.24 0.35 0.28 Pérdidas hf, Fierro (m) 1.07 0.52 0.73 0.59

La ubicación del tanque de proyecto propuesto se muestra en la figura 4.9. En la tabla 4.4

se muestra el cálculo de gastos para el sector SH-1.


94

Figura 4.9. Localización del tanque propuesto

Cuadro 4.4. Cálculo de gastos del sector SH-1

Sector Colonias Número de Tomas


Qmed (L/s)

Qmáx.d (L/s)

Qmáx.h (L/s)

SH-1

Azteca 699 2,656 6.76 9.47 14.68 Miravalle 1217 4,625 11.78 16.49 25.55 Cañada Norte 337 1,281 3.26 4.57 7.08 Cañada Sur 707 2,687 6.84 9.58 14.84 Braulio Fernández 245 931 2.37 3.32 5.14 Nueva Miravalle 153 581 1.48 2.07 3.21 Benavides 78 296 0.75 1.06 1.64 18 de Marzo 43 163 0.42 0.58 0.90 Fracc Elizondo 61 232 0.59 0.83 1.28 Col. Industrial 240 912 2.32 3.25 5.04 Deportivo 99 376 0.96 1.34 2.08 1ro de Mayo 206 783 1.99 2.79 4.33 1ro. De Mayo 967 3,675 9.36 13.10 20.30 Carranza 532 2,022 5.15 7.21 11.17

Σ = 5,584 21,219 54.03 75.64 117.25

TORRES 1BPOZO

POZOTORRES 2

TANQUEPROPUESTO

CAP. = 830 m3C.T. = 683 m

TUBERÍA DE PROYECTO

TUBERÍA EXISTENTE


95

Después de haber definido el sector SH-1 con las adecuaciones correspondientes y el

armado de la red en Epanet se llevó acabo la simulación de comportamiento hidráulico de

dicho sector, el cuál se encuentra en archivo en el Anexo E.

En las siguientes figuras se presentan los resultados del funcionamiento hidráulico de la

red en sus condiciones máximas y mínimas.

Figura 4.10. Distribución de presiones del sector SH-1, Presiones mínimas

En la figura 4.10 se muestra la distribución de presiones mínimas (en demandas

máximas) y en la figura 4.11 la distribución de presiones máximas (en demandas

mínimas).


96

Figura 4.11. Distribución de presiones del sector SH-1, Presiones máximas

En la figura 4.11 se puede observar que en las partes bajas se presentan presiones altas

que llegan a valores de hasta 6.7 Kg/cm2 (67 mca), por lo que es necesario controlar las

presiones con una válvula reguladora de presión.

Instalando una válvula reguladora de presión VRP en la tubería de 14” de diámetro

ubicado enfrente de Altos Hornos de México Planta 1, el modelo hidráulico se comporta

de la siguiente manera:


97

a) Presiones mínimas (demandas máximas)

b) Presiones máximas (demandas mínimas)

Figura 4.12. Distribución de presiones del sector SH-1 instalando una VRP

Se puede observar que las presiones de la figura 4.12 en las condiciones extremas

(máximas y mínimas demandas) se comportan prácticamente igual.

Las características de la válvula reguladora de presión propuesta para el sector SH-1 se

presentan en el cuadro 4.5:

Cuadro 4.5. Válvula reguladora de presión en el SH-1

Válvula reguladora de

presión Diámetro

(pulgadas) Presión de

salida (kg/cm2) Caudal

(L/s)

VRP-1 14 2.5 117


98


El sector SH-2 se integra por las colonias Mezquital, Obrera Norte y Sur, Fracc. Monclova,

Fracc. Francisco I. Madero, Calderón, Ramos Arizpe, Curva de Juan Sánchez, Praderas

1er, 2do y 3er sector, Otilio Montaño, Fracc. Los Alamos, Colinas de Santiago, Estación

Fierro, Esperanzas, Loma Linda, Salinas de Gortari y Tierra y Esperanza.

Este sistema cuenta con una superficie de 649.7 Ha. El abastecimiento de agua del sector

SH-2 se realizará mediante el tanque Loma Linda, el agua que alimentará al tanque

provendrá de los pozos Monclova 1 y 2. Se requiere instalar una línea de conducción que

continúe las conducciones de los pozos Monclova hacia el tanque Loma Linda. La tubería

de proyecto será de 10” de diámetro con una longitud de 2,429 m (ver Anexo J).

El tanque de regularización Loma Linda podrá ser alimentado en situaciones

extraordinarias (pozo Monclova 1 ó 2 fuera de operación por reparación) por los pozos

Torres 2 y Torres 3 mediante unas conexiones de tuberías indicadas en el plano del

Anexo J.

En el cuadro 4.6 se muestra el cálculo de las tuberías de proyecto de acuerdo a las

adecuaciones propuestas (ver Anexo J).

Cuadro 4.6. Cálculo de tuberías, adecuaciones propuestas

Línea de conducción

Línea de distribución Otras conexiones

Caudal (L/s) 61.59 - 6.00 0.18 Longitud de tubería (m) 2,429 - 25.00 53.00

ID - Tubería (Epanet) - - ID-19 ID-200 Diámetro (pulg) 10 - 8.00 4.00 Velocidad (m/s) 1.22 - 0.19 0.02 Pérdidas hf, PVC (m) 6.12 - 0.002 - Pérdidas hf, Fierro (m) 12.96 - 0.004 -


99

En la cuadro 4.7 se muestra el cálculo de gastos para el sector SH-2.




Qmed (L/s)

Qmáx.d (L/s)

Qmáx.h (L/s)

SH-2

Mezquital 63 239 0.61 0.85 1.32 Obrera Norte 357 1,357 3.45 4.84 7.50 Obrera Sur 528 2,006 5.11 7.15 11.09 Fracc Monclova 585 2,223 5.66 7.92 12.28 Fracc Francisco I. Madero Calderón 278 1,056 2.69 3.77 5.84 Ramos Arizpe 133 505 1.29 1.80 2.79 Curva de Juan Sanchez 42 160 0.41 0.57 0.88 Praderas 3er sector 1437 5,461 13.90 19.47 30.17 Praderas 1er y 2do sector 921 3,500 8.91 12.48 19.34 Otilio Montaño 603 2,291 5.83 8.17 12.66 Fracc. Los alamos 341 1,296 3.30 4.62 7.16 Tanque Colinas de Santiago 128 486 1.24 1.73 2.69

Colinas Estación Fierro 19 72 0.18 0.26 0.40 Esperanzas 288 1,094 2.79 3.90 6.05 Loma Linda 146 555 1.41 1.98 3.07 Salinas de Gortari 458 1,740 4.43 6.20 9.62 Tierra y Esperanza

Σ = 6,327 24,043 61.22 85.71 132.85

Después de haber definido el sector SH-2 con las adecuaciones correspondientes y el


dicho sector (ver Anexo E).

En las figuras 4.13 y 4.14 se presentan los resultados del funcionamiento hidráulico de la




mínimas).


100




101

De los resultados obtenidos en la modelación del funcionamiento hidráulico del sector SH-

2 se observa que no se requiere ninguna válvula reguladora de presión. Actualmente el

sistema cuenta con dos válvulas reguladoras de presión existentes de 8” de diámetro.

Estas VPRs que se localizan en este sector serán reubicadas e instaladas en el sector

SH-3.


El sistema SH-3 cuenta con una superficie de 263.5 Ha y la conforman las colonias

Guadalupe Camarillo, Asturias, Burócratas, Villareal, Eva Sámano, Obreras 3er sector,

Fraccionamiento Industrial y Rogelio Montemayor.

El abastecimiento de agua del sector SH-3 se realizará mediante el tanque Burócratas. El

tanque se alimentará por los pozos Torres 3 y Burócratas mediante una tubería de

proyecto de 6” de diámetro con una longitud de 368 m y una tubería de proyecto de 4” de

diámetro con una longitud de 314 m, respectivamente (ver Anexo J). El tanque Santa

Eulalia permanecerá fuera de servicio.

El tanque de regularización Burócratas contará con conexiones de tuberías para que

pueda ser alimentada en situaciones extraordinarias por los pozos Monclovas y Torres 2.

En el cuadro 4.8 se muestra el cálculo de las tuberías de proyecto de acuerdo a las

adecuaciones propuestas. Cuadro 4.8. Cálculo de tuberías, adecuaciones propuestas

Del Pozo Burócratas

Del Pozo Torres 3

Línea de distribución Otras conexiones

Caudal (L/s) 7.04 16.50 23.54 23.54 1.4 Longitud de tubería (m) 314.00 368.00 234.00 20.00 24 ID - Tubería (Epanet) - - ID-285 ID-258 ID-33 Diámetro (pulg) 4.00 6.00 8.00 8.00 6 Velocidad (m/s) 0.87 0.90 0.73 0.73 0.08 Pérdidas hf, PVC (m) 1.01 0.86 0.26 0.02 - Pérdidas hf, Fierro (m) 2.14 1.81 0.56 0.05 -


102

Las conexiones de las tuberías del tanque Burócratas se muestran en la figura 4.15. En la

tabla 4.9 se muestra el cálculo de gastos para el sector SH-3.

Figura 4.15. Localización del tanque Burócratas




Qmed (L/s)

Qmáx.d (L/s)

Qmáx.h (L/s)

SH-3

Guadalupe Camarillo 30 114 0.29 0.41 0.63 Asturias 692 2,630 6.70 9.37 14.53 Burócratas 191 726 1.85 2.59 4.01 Villareal 142 540 1.37 1.92 2.98 Eva Samano 80 304 0.77 1.08 1.68 Obreras 2da sección 861 3,272 8.33 11.66 18.08 Fracc Industrial 37 141 0.36 0.50 0.78 Obrera 3er sector 273 1,037 2.64 3.70 5.73 Rogelio Montemayor 142 540 1.37 1.92 2.98

Σ = 2,448 9,302 23.69 33.16 51.40

POZOBURÓCRATAS

TANQUESTA. EULALIA

CAP. = 1,500 m3C.T. = 691 m

F/S

TUBERÍA DE PROYECTO

TUBERÍA EXISTENTE

TANQUEBURÓCRATAS

CAP. = 1,200 m3C.T. = 735 m

POZOTORRES 3


103

Después de haber definido el sector SH-3 con las adecuaciones correspondientes, y el


dicho sector (ver Anexo E).

En las siguientes figuras se presentan los resultados del funcionamiento hidráulico de la





mínimas).


104


En la figura 4.17 se puede observar que en las partes bajas se presentan presiones altas

que llegan a valores de hasta 8 Kg/cm2 (80 mca), por lo que es necesario controlar las

presiones con válvulas reguladoras de presión.

Instalando dos válvulas reguladoras de presión VRP en puntos estratégicos y cerrando

dos válvulas de seccionamiento ubicadas en las calles Zavaleta con Juan Anguiano y

Martires de Chicago con Augusto Spies, el modelo hidráulico se comporta de la siguiente

manera:


105

a) Presiones mínimas (demandas máximas)

b) Presiones máximas (demandas mínimas)

Figura 4.18. Distribución de presiones del sector SH-3 instalando VRP

Se puede observar en la figura 4.18 que las presiones en las condiciones extremas

(máximas y mínimas demandas) se comportan prácticamente igual.

La primera VRP-2 se ubicará en la calle Teodulo Flores con Marg. Maza de Juárez (en la

tubería de 8” de diámetro que alimenta actualmente al tanque Sta. Eulalia) y la otra VRP-3

en la calle Blvd. H. Pape próximo a la Av. Sidermex (Sur-Norte).

Las características de las válvulas reguladoras de presión propuestas para el sector SH-3

se presentan en el siguiente cuadro:

Cuadro 4.10. Válvulas reguladoras de presión en el SH-2

Válvula reguladora de

presión Diámetro

(pulgadas) Presión de

salida (kg/cm2) Caudal

(L/s)

VRP-2 VRP-3

8 8

2.3 3

51 17


106

4.3. ANÁLISIS DE CONDUCCIONES

Con los datos proporcionados por SIMAS y las inspecciones en campo, se procedió a

revisar el funcionamiento hidráulico de las líneas de conducción que conforman el

suministro del sector sur de Monclova. Esta revisión, se llevó a cabo en 4 etapas, las

cuales, se presentan a continuación.

4.3.1 Análisis de alternativas de las conducciones

De acuerdo con los sectores propuestos en el punto 4.2, para incrementar la eficiencia del

sector sur de Monclova, los pozos y tanques quedarán distribuidos como se presenta en

el cuadro 4.3. Cabe mencionar que el pozo Torres 1-b se mantendrá apagado como

reserva para utilizarse en un futuro o para asistir el parao en horas punta a los otros pozos

en operación.

Cuadro 4.3. Características de sectores propuestos

Sector 1 Sector 2 Sector 3 Usuarios 5,584.00 6,469.00 2,306.00 Población 21,219.20 24,582.20 8,762.80 Q medio (L/s) 54.03 62.59 22.31

Pozos Torres 2 Monclova 1 y Monclova 2

Torres 3 y Burócratas

Tanque Propuesto Loma linda Burócratas Capacidad m3 830.00 3,200.00 1,200.00

Las conducciones se analizaron de acuerdo al orden presentado en el cuadro 4.4.

Cuadro 4.4. Características de las líneas de conducción

Línea de conducción Longitud Cota de pozo

Cota final

Cota máxima

Cota mínima

1 Pozo Monclova 2 a Tanque Loma linda 6,636.40 692.00 679.80 703.00 648.74 2 Pozo Monclova 1 a línea de conducción 1 1,581.66 691.50 682.77 691.50 673.00 3 Pozo Torres 2 a Tanque Propuesto 268.00 676.30 698.00 698.00 676.30 4 Pozo Torres 3 a Tanque Burócratas 652.35 693.58 735.00 735.00 688.01 5 Pozo Burócratas a Tanque Burócratas 171.38 707.75 735.00 735.00 706.00


107

Para obtener los perfiles de cada una de las líneas se procesaron las curvas de nivel

proporcionadas por SIMAS, con ayuda del software Softdesk Civil el cual crea con ellas un

modelo digital de terreno en tres dimensiones (DTM por sus siglas en ingles). Sobre este

modelo digital de terreno se insertan los trazos de las conducciones y se trabajan para

obtener los perfiles de estos. El resultado de este proceso se encuentra en el Anexo L en

formato de Autocad. En la figura 4.10 se presentan los trazos de las conducciones.

POZOTORRES 2

TANQUEPROPUESTO

POZOTORRES 3

POZOBURÓCRATAS

BURÓCRATAS

TANQUE

MONCLOVA 2POZO

MONCLOVA 1POZO

POZOTORRES 1B

DE PRESION

TANQUE ROMPEDOR

ZONA CENTRO

APOYO A

TANQUELOMA LINDA

Línea 1. Pozo Monclova 2 a Tanque Loma LindaLínea 2. Pozo Monclova 1 a línea 1Línea 3. Pozo Torres 2 a Tanque PropuestoLínea 4. Pozo Torres 3 a Tanque BurócratasLínea 5. Pozo Burócratas a Tanque Burócratas

(EN RESERVA)

Figura 4.10. Trazo de las líneas de conducción propuestas

Es importante aclarar que parte de las líneas de conducción del sector 2 se encontraba

fuera del alcance de las curvas proporcionadas, por lo que se recurrió al software Google

Earth, para completar los datos faltantes. Estos perfiles se introdujeron en el programa

EPANET para realizar el análisis de cada uno en flujo permanente. Se analizaron 3

alternativas de funcionamiento del sistema en general, las cuales se describen a

continuación.

Alternativa 1. Esta alternativa se analizó tomando en cuenta las curvas de operación de

cada uno de los pozos, obtenidas durante las visitas de campo, es decir, considerando

que se utilizarían las bombas actuales y que la producción actual representa su


108

comportamiento óptimo. La llegada a los tanques de cada una de las conducciones se

considera sin restricciones en cuanto a caudal o presión.

Alternativa 2. En esta alternativa se modificaron las curvas de operación de las bombas

del sistema 1 y 3 (carga y caudal), de tal manera que entregaran el caudal requerido por

cada uno de los sectores. Esto es, se propone cambiar las bombas por aquellas

necesarias para entregar el caudal requerido por la zona correspondiente. El sistema de

pozos del sector 2, se consideran igual que en la alternativa 1, pero se limita el caudal

entregado al tanque Loma linda por medio de una válvula reguladora de caudal, debido a

que este sistema entregaba gasto innecesario en la alternativa 1.

Alternativa 3. Los sistemas de conducción de los sectores 1 y 3 son iguales a la

alternativa 2. Al sistema de pozos del sector 2 se les modifica su curva de operación

(cambio de equipo) para librar los puntos altos en la conducción y entregar el caudal

requerido. Además, se propone un tanque rompedor de presión en el punto más alto de la

conducción con el objeto de ahorrar energía en los pozos.

Los resultados de estos análisis con respecto a los caudales producidos en cada una de

las alternativas se muestran en el cuadro 4.5.

Por cuestiones de simplicidad, en la revisión de estas alternativas se consideró

únicamente la carga necesaria al nivel del terreno natural en cada pozo en las curvas de

comportamiento de las bombas. Con esta consideración, en el cuadro 4.6 se presentan

las condiciones de trabajo de los pozos que se utilizaron en cada una de las alternativas.

(Las cargas son tomadas a la altura del terreno natural del pozo).


109

Cuadro 4.5. Caudales producidos por alternativa Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Gasto (lps) Gasto (lps) Gasto (lps)

Línea 1 y 2 Monclova 1 30.13 17.52 33.71 Monclova 2 157.09 143.48 129.84 Suma 187.22 161.00 163.55 Desviación 100.00 100.00 100.00 Ingreso a tanque rompedor - - 63.55 Tanque Loma linda 87.22 61.00 63.55 Caudal requerido 62.59 62.59 62.59

Observaciones Bombas actuales, sin válvula reguladora de caudal

Bombas actuales, con válvula reguladora de caudal en tanque

Con cambio de bombas ajustando cargas, caudales requeridos y tanque rompedor de presión

Línea 3 Torres 2 - 54.81 54.81 Tanque propuesto - 54.81 54.81 Caudal requerido 54.03 54.03 54.03

Observaciones

Las bomba actual no tienen la capacidad para vencer la carga necesaria

Con cambio de bomba ajustando cargas, caudales requeridos.

Con cambio de bombas ajustando cargas, caudales requeridos.

Sistema Burócratas Torres 3 - 16.90 16.90 Burócratas - 8.00 8.00 Tanque Burócratas - 24.90 24.90 Caudal requerido 22.31 22.31 22.31

Observaciones

Las bombas actuales no tienen la capacidad para vencer la carga necesaria

Con cambio de bombas ajustando cargas y caudales requeridos

Con cambio de bombas ajustando cargas y caudales requeridos

Cuadro 4.6. Condiciones de trabajo de cada pozo por alternativa Pozo Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3

Carga (m) Gasto (lps) Carga (m) Gasto (lps) Carga (m) Gasto (lps)Monclova 1 23.00 33.00 23.00 33.00 19.00 30.00 Monclova 2 38.00 128.00 38.00 128.00 22.00 130.00 Torres 2 18.00 60.06 27.00 54.00 27.00 54.00 Torres 3 22.00 20.00 50.00 16.00 50.00 16.00 Burócratas 15.00 7.04 35.00 8.00 35.00 8.00


110

Como se puede observar, la alternativa 3 representa en todos los pozos una carga de

bombeo inicial menor al resto de las alternativas, así como caudales de extracción

también menores. Esto se traduce en una potencia menor del motor pues esta depende

directamente del gasto y de la carga de trabajo. A su vez, esta disminución en la potencia

generará ahorros de energía y una mayor eficiencia del sistema.

Los perfiles de cada conducción, así como las cotas piezométricas generadas en cada

una de las alternativas se presentan de la figuras 4.11 a la 4.15.

Perfil Monclova 2 - Tanque Loma linda

640.00

650.00

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

- 1,000.00 2,000.00 3,000.00 4,000.00 5,000.00 6,000.00 7,000.00Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno Alter. 1Alter. 2 Alter. 3

Figura 4.11. Análisis de alternativas. Línea de conducción 1


111

Perfil Monclova 1 - Linea de conduccion

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

- 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00 1,400.00 1,600.00 1,800.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno Alter. 1

Alter. 2 Alter. 3


Perfil Torres 2 - Tanque Propuesto

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno

Alter. 2 y 3



112

Perfil Torres 3 - Tanque Burócratas

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

750.00

- 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno

Alter. 2 y 3


Perfil Pozo Burócratas - Tanque Burócratas

700.00

705.00

710.00

715.00

720.00

725.00

730.00

735.00

740.00

745.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno

Alter. 2 y 3



113

4.3.2 Selección de bombas comerciales

Con base en la alternativa 3 del cuadro 4.6, se propone la instalación de bombas nuevas

en todos los pozos, ya que las bombas actuales estarían trabajando fuera de su rango de

eficiencia aceptable. En el cuadro 4.7 se presentan las características principales de las

bombas seleccionadas. En el anexo K se encuentran las curvas de funcionamiento de

cada uno de las bombas propuestas en formato .pdf.

Cuadro 4.7. Características de bombas propuestas

Pozo Tipo RPM φ mm

Punto de diseño Q

m3/s Carga mts Eficiencia

Monclova 1 Turbina vertical 8W.4+ 16 etapas 1750 161 0.03 97.91 83.4%Monclova 2 Turbina vertical 14F.3 4 etapas 1770 274 0.13 63.9 81.0%Torres 2 Sumergible 12B.3+ 6 etapas 1760 233 0.054 127 82.7%Torres 3 Sumergible 8M.4+ 19 etapas 1770 142 0.016 159 78.7%Burócratas Sumergible 8B.3+ 22 etapas 1750 152 0.008 155 73.5%

4.3.3 Revisión hidráulica en flujo permanente

Características de las líneas de conducción

La alternativa que se analizará propone la construcción de un tanque rompedor de presión

en el punto más alto de la conducción entre los pozos Monclova 1 y 2 y el tanque Loma

Linda. La línea entre el tanque rompedor de presión y el tanque Loma Linda funcionará a

gravedad y de los pozos Monclova 1 y 2 al tanque rompedor funcionará a presión, por lo

que se analizará de ahora en adelante sólo el tramo a presión. En los cuadros 4.8 al 4.12

se muestran los datos de las elevaciones y longitudes de cada una de las conducciones.


114

Cuadro 4.8. Datos de perfil de la línea de conducción 1 del Pozo Monclova 2 a Tanque Lola linda Referencia φ mm Material Longitud Cadenamiento Elevación

De A Pozo Monclova 2 - - 692.00 Pozo Monclova 2 PIH 1 254 PVC 57.58 57.58 687.52

PIH 1 PIH 2 254 PVC 89.57 147.15 680.14 PIH 2 PIH 3 254 PVC 102.13 249.28 673.00 PIH 3 PIH 4 406 PVC 64.97 314.25 673.00 PIH 4 PIH 5 406 PVC 172.89 487.14 678.59 PIH 5 PIH 6 406 PVC 95.01 582.15 682.77 PIH 6 PIH 7 406 PVC 473.16 1,055.31 686.93 PIH 7 PIH 8 406 PVC 73.64 1,128.95 681.92 PIH 8 PIH 9 406 PVC 45.88 1,174.83 680.00 PIH 9 PIH 10 406 PVC 452.85 1,627.68 676.95 PIH 10 PIH 11 406 PVC 137.63 1,765.31 681.17 PIH 11 PIH 12 406 PVC 31.73 1,797.04 682.12 PIH 12 PIH 13 406 PVC 115.09 1,912.13 689.06 PIH 13 PIH 14 406 PVC 106.12 2,018.25 695.30 PIH 14 PIH 15 406 PVC 110.05 2,128.30 700.07 PIH 15 PIH 16 406 PVC 67.77 2,196.07 697.07 PIH 16 PIH 17 406 PVC 58.30 2,254.37 691.81 PIH 17 PIV 18 406 PVC 313.05 2,567.42 692.11 PIV 18 PIH 19 406 PVC 178.63 2,746.05 702.70 PIH 19 PIV 20 406 PVC 25.20 2,771.25 703.00 PIV 20 TRP 406 PVC 15.00 2,786.25 705.50

Cuadro 4.9. Datos de perfil de la línea de conducción 2 del Pozo Monclova 1 a la línea 1

Referencia φ mm Material Longitud Cadenamiento ElevaciónDe A

Pozo Monclova 1 - - 691.50 Pozo Monclova 2 PIH 41 254 PVC 99.82 99.82 683.84

PIH 41 PIH 42 254 PVC 81.29 181.10 681.11 PIH 42 PIH 43 406 PVC 155.65 336.75 683.16 PIH 43 PIH 44 406 PVC 187.85 524.60 679.76 PIH 44 PIH 45 406 PVC 208.40 733.00 677.79 PIH 45 PIH 46 406 PVC 122.36 855.36 678.50 PIH 46 PIH 47 406 PVC 219.07 1,074.43 675.31 PIH 47 PIH 48 406 PVC 140.73 1,215.16 677.50 PIH 48 PIH 49 406 PVC 16.81 1,231.97 677.71 PIH 49 PIH 50 406 PVC 50.43 1,282.40 674.26 PIH 50 PIH 51 406 PVC 36.46 1,318.86 673.00 PIH 51 PIH 52 406 PVC 81.28 1,400.14 674.63 PIH 52 PIH 6 406 PVC 181.52 1,581.66 682.77


115

Cuadro 4.10. Datos de perfil de la línea de conducción 3 del Pozo Torres 2 al Tanque Propuesto Referencia φ mm Material Longitud Cadenamiento Elevación

De A Pozo Torres 2 - - 676.00 Pozo Torres 2 PIH 1 254 PVC 34.17 34.17 675.72

PIH 1 PIH 2 254 PVC 192.69 226.86 691.79 PIH 2 T. Propuesto 254 PVC 41.54 268.40 698.00

Cuadro 4.11. Datos de perfil de la línea de conducción 4 del Pozo Torres 3 al Tanque Burócratas Referencia φ mm Material Longitud Cadenamiento Elevación

De A Pozo Torres 3 - - 693.58 Pozo Torres 3 PIH 1 254 Asbesto 121.04 121.04 688.01

PIH 1 PIH 2 200 Asbesto 163.43 284.47 709.87 PIH 2 PIV 3 150 PVC 64.43 348.90 701.00 PIV 3 PIH 4 150 PVC 82.62 431.52 722.49 PIH 4 PIH 5 150 PVC 209.64 641.16 735.00 PIH 5 T. Burócratas 150 PVC 11.19 652.35 735.00

Cuadro 4.12. Datos de perfil de la línea de conducción 5 del Pozo Burócratas al Tanque Burócratas Referencia φ mm Material Longitud Cadenamiento Elevación

De A Pozo Burócratas - - 707.75 Pozo Burócratas PIH 1 100 PVC 6.39 6.39 707.00

PIH 1 PIH 2 100 PVC 19.06 25.45 706.00 PIH 2 PIV 3 100 PVC 42.18 67.63 717.51 PIV 3 PIV 4 100 PVC 46.52 114.15 714.85 PIV 4 PIV 5 100 PVC 28.67 142.82 715.06 PIV 5 T. Burócratas 100 PVC 171.38 314.20 735.00

La distribución de caudales en las conducciones será como que se muestran en la figura

4.16. Esta distribución de caudales son los gastos requeridos. En el inciso siguiente se

revisarán los gastos generados con las curvas de las bombas propuestas funcionando en

flujo permanente.


116

POZOTORRES 2

TANQUEPROPUESTO

POZOTORRES 3

POZOBURÓCRATAS

BURÓCRATASTANQUE

MONCLOVA 2POZO

MONCLOVA 1POZO

ROMPEDOR DE PRESIONTANQUE

Q = 8.22 lps

Q = 16.81 lps

Q = 161.50 lps

Q = 30.99 lps

Q = 130.51 lps

Q = 61.98 lpsZONA CENTRO

APOYO A

Q = 100.00 lps

Q = 61.50 lpsTANQUE

LOMA LINDA

Q = 61.50 lps

Línea 1. Pozo Monclova 2 a Tanque Loma LindaLínea 2. Pozo Monclova 1 a línea de conducción 1Línea 3. Pozo Torres 2 a Tanque PropuestoLínea 4. Pozo Torres 3 a Tanque BurócratasLínea 5. Pozo Burócratas a Tanque Burócratas

Análisis hidráulico con flujo permanente

El cálculo hidráulico de los acueductos bajo condiciones de flujo permanente se hizo con

el programa de análisis hidráulico Epanet versión 2.0 en español. Las conducciones se

armaron en un solo modelo de simulación, con el fin de revisar el funcionamiento

hidráulico del conjunto, dado que ambas líneas conectan al tanque de cambio de régimen.

El modelo se construyó con 83 nodos y 79 tramos, y atendiendo a las longitudes con

diámetros de la tubería y materiales específicos, así como al desarrollo topográfico de los

acueductos. En la figura 4.17 se muestra un esquema del modelo de simulación de las

líneas de conducción.

Figura 4.16. Distribución de caudales en las líneas de conducción


117

Figura 4.17. Modelo en flujo permanente de conducciones

En el cálculo de resistencia al flujo por cortante, se consideró la ecuación de Darcy-

Weisbach, con rugosidad interna igual a 0.03 milímetros para las tuberías de PVC y de

0.06 milímetros para las de asbesto-cemento, por tratarse de tuberías antiguas con un

grado de rugosidad mayor que en tuberías nuevas. Los resultados de la simulación

hidráulica y el funcionamiento real de las bombas se presentan en el cuadro 4.13. En la

figuras 4.18 a la 4.22 se esquematizan las cargas piezométricas obtenidas para cada

línea. En el Anexo E, se incluye el archivo electrónico del programa Epanet.

Cuadro 4.13. Datos Resultados de la simulación en flujo permanente de las conducciones

Línea 1 2 3 4 5 De Monclova 2 Monclova 1 Torres 2 Torres 3 Burócratas A TRP Línea 1 T. Propuesto T. Burócratas T. Burócratas Velocidad del agua (m/s) 0.24-2.46 0.24-2.46 1.22 0.13-0.95 1.05 Caudal de operación (lps) 129.67 30.87 61.98 16.81 8.22 Carga dinámica de la bomba (m) 64.06 96.72 110.53 156.48 153.65 Pérdida de carga piezométrica 0.40 0.38 1.61 0.10 - Eficiencia de la bomba (%) 83.15 81.02 81.93 78.34 72.76 Presión máxima sobre tramo (kg/cm2) 45.69 42.17 46.30 101.15 78.28 Potencia de la bomba (kW) 97.93 36.12 81.99 32.92 17.01 Potencia de la bomba (hp) 130.05 47.97 108.88 43.72 22.59 Potencia del motor (kW) 103.03 40.36 87.56 36.91 19.41 Potencia del motor (hp) 136.82 53.60 116.28 49.02 25.78


118

Pozo Monclova 2 a Tanque rompedor de presión. Flujo permanente

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

715.00

720.00

- 500.00 1,000.00 1,500.00 2,000.00 2,500.00 3,000.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométrica

Tanque Rompedor de Presión

Pozo Monclova 2

Figura 4.18. Carga hidráulica para la Línea 1 del Pozo Monclova 2 al Tanque Loma linda

Linea 2. Pozo Monclova 1 a Linea 1

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

715.00

720.00

- 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00 1,400.00 1,600.00 1,800.00Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométrica

Unión con línea 1

Pozo Monclova 1

Figura 4.19. Carga hidráulica para la Línea 2 del Pozo Monclova 1 a la línea 1


119

Línea 3. Pozo Torres 2 a Tanque propuesto. Flujo permanente

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométrica

Tanque Propuesto

Pozo Torres 2

Figura 4.20. Carga hidráulica para la Línea 3 del Pozo Torres 2 al Tanque Propuesto

Línea 4. Pozo Torres 3 a Tanque Burócratas. Flujo transitorio

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

750.00

- 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno naturalCota piezométrica

Tanque Burócratas

Pozo Torres 3

Figura 4.21. Carga hidráulica para la Línea 4 del Pozo Torres 3 al Tanque Burócratas


120

Línea 5. Pozo Burócratas a Tanque Burócratas. Flujo permanente

700.00

705.00

710.00

715.00

720.00

725.00

730.00

735.00

740.00

745.00

750.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométrica

Tanque Burócratas

Pozo Burócratas

Figura 4.22. Carga hidráulica para la Línea 5 del Pozo Burócratas al Tanque Burócratas

Análisis hidráulico con flujo transitorio

El análisis hidráulico en estado transitorio de las conducciones se realizó con ayuda del

programa ARIETE, 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 (condición hidráulica más desfavorable). A partir de los datos siguientes se

calculó la velocidad de la onda de presión, “a”, que se muestra en el cuadro 4.14. 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.


121

Cuadro 4.14. Datos para el cálculo del flujo transitorio en conducciones

Tipo Espesor

(mm) Moódulo E

(kg/m2) Celeridad a

(m/s) Tubería PVC 4" 12 8.16E+07 309.33 Tubería PVC 6" 12 8.16E+07 254.42 Tubería PVC 8" 12 8.16E+07 221.16 Tubería PVC 10" 12 8.16E+07 198.25 Tubería PVC 12" 12 8.16E+07 157.26 Tubería AC 8" 25 2.45E+09 943.71 Tubería AC 10" 25 2.45E+09 880.69

Los resultados de las simulaciones realizadas se muestran en los esquemas de las figuras

4.23 a 4.27; en ellas se señalan las envolventes de presiones máximas y mínimas

obtenidas con un paro repentino del equipo de bombeo por falla eléctrica (condición más

desfavorable). También, se muestran los valores de dichas cargas en los cuadros 4.15 a

4.19.

Cuadro 4.15. Cargas máximas y mínimas en línea 1 con flujo transitorio sin protección

Cadenamiento Elevación Cota máxima

Cota mínima

- 692.00 731.01 684.00 57.58 687.52 729.46 679.52 147.15 680.14 723.42 674.65 249.28 673.00 718.69 677.85 314.25 673.00 718.67 680.17 487.14 678.59 716.65 681.02 582.15 682.77 715.96 680.58 1,055.31 686.93 714.08 680.69 1,128.95 681.92 714.00 682.42 1,174.83 680.00 713.04 683.52 1,627.68 676.95 712.49 687.16 1,765.31 681.17 712.16 687.55 1,797.04 682.12 711.97 687.37 1,912.13 689.06 712.48 688.78 2,018.25 695.30 711.80 689.15 2,128.30 700.07 712.48 692.07 2,196.07 697.07 712.40 691.90 2,254.37 691.81 713.45 691.89 2,567.42 692.11 714.10 694.36 2,746.05 702.70 712.59 697.97 2,771.25 703.00 711.86 699.11 2,786.25 705.50 713.73 705.15


122

Linea 1. Pozo Monclova 2 a Tanque rompedor de presión. Fenómeno transitorio

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

- 500.00 1,000.00 1,500.00 2,000.00 2,500.00 3,000.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno naturalSobrepresiónSubpresión

Figura 4.23. Envolventes de cargas hidráulicas en flujo transitorio, Línea 1 sin protección

Linea 2. Pozo Monclova 1 a línea 1. Fenómeno transitorio

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

- 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00 1,400.00 1,600.00 1,800.00

Cadenamiento

Elev

ació

n




123



Cota mínima

- 691.50 731.30 683.50 99.82 683.84 725.04 675.88 181.10 681.11 718.73 679.34 336.75 683.16 720.34 679.75 524.60 679.76 717.05 681.72 733.00 677.79 716.40 681.02 855.36 678.50 717.00 680.72 1,074.43 675.31 716.31 679.80 1,215.16 677.50 716.23 679.34 1,231.97 677.71 716.24 680.61 1,282.40 674.26 715.60 681.50 1,318.86 673.00 715.17 682.02 1,400.14 674.63 715.99 679.71 1,581.66 682.77 708.87 680.58

Línea 3. Pozo Torres 2 a Tanque propuesto. Fenómeno transitorio

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

750.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00Cadenamiento

Elev

ació

n




124



Cota mínima

- 676.00 739.97 668.00 34.17 675.72 730.14 667.72 226.86 691.79 724.72 683.79 268.40 698.00 712.10 690.00

Línea 4. Pozo Torres 3 a Tanque Burócratas. Fenómeno transitorio

680.00

700.00

720.00

740.00

760.00

780.00

800.00

- 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00Cadenamiento

Elev

ació

n





Cota mínima

- 693.58 791.29 690.94 121.04 688.01 789.16 693.11 284.47 709.87 782.19 701.87 348.90 701.00 773.29 705.41 431.52 722.49 774.35 714.49 641.16 735.00 751.09 728.33 652.35 735.00 748.64 732.10


125

Línea 5. Pozo Burócratas a Tanque Burócratas. Fenómeno transitorio

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

750.00

760.00

770.00

780.00

790.00

800.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00Cadenamiento

Elev

ació

n





Cota mínima

- 707.75 786.03 699.75 6.39 707.00 784.87 700.34 25.45 706.00 782.06 702.46 67.63 717.51 775.94 709.51 114.15 714.85 774.53 709.22 142.82 715.06 772.55 709.11 314.20 735.00 749.05 727.00

Los resultados 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 de falla

o fatiga continua a las tuberías.


126

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 N).

En las figuras 4.28 y 4.32 se muestran las envolventes de presión máxima y mínima

ocurrida durante el paro total de los equipos de bombeo, con la cámara de aire en cada

conducción. En los cuadros 4.20 a 4.24 se muestran los valores de cada envolvente.

Cuadro 4.20. Cargas máximas y mínimas en línea 1 en flujo transitorio con cámara de aire


Cota mínima

- 692.00 714.16 697.10 57.58 687.52 713.08 697.37 147.15 680.14 711.40 697.71 249.28 673.00 709.48 697.84 314.25 673.00 709.36 697.83 487.14 678.59 709.05 697.66 582.15 682.77 708.88 697.64 1,055.31 686.93 707.59 697.95 1,128.95 681.92 707.39 697.98 1,174.83 680.00 707.26 698.04 1,627.68 676.95 706.33 699.28 1,765.31 681.17 706.30 699.93 1,797.04 682.12 706.29 700.09 1,912.13 689.06 706.25 700.69 2,018.25 695.30 706.21 701.33 2,128.30 700.07 706.16 702.00 2,196.07 697.07 706.12 702.25 2,254.37 691.81 706.08 702.51 2,567.42 692.11 705.78 704.15 2,746.05 702.70 705.57 705.24 2,771.25 703.00 705.53 705.40 2,786.25 705.50 708.00 708.00


127

Linea 1. Pozo Monclova 2 a Tanque rompedor de presión. Envolventes de transitorio con cámaras de aire

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

715.00

720.00

- 500.00 1,000.00 1,500.00 2,000.00 2,500.00 3,000.00

Cadenamiento

Elev

ació

n



Pozo Monclova 2

Figura 4.28. Envolventes de cargas hidráulicas en flujo transitorio, Línea 1 con cámara de aire

Linea 2. Pozo Monclova 1 a línea 1. Envolventes de transitorio con cámaras de aire

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

715.00

- 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00 1,400.00 1,600.00 1,800.00

Cadenamiento

Elev

ació

n


Unión con línea 1

Pozo Monclova 1



128



Cota mínima

- 691.50 709.24 695.40 99.82 683.84 709.17 695.52 181.10 681.11 709.06 695.41 336.75 683.16 709.04 695.39 524.60 679.76 709.02 695.52 733.00 677.79 708.99 695.82 855.36 678.50 708.97 696.04 1,074.43 675.31 708.94 696.45 1,215.16 677.50 708.93 696.74 1,231.97 677.71 708.92 696.79 1,282.40 674.26 708.92 696.89 1,318.86 673.00 708.91 696.96 1,400.14 674.63 708.90 697.16 1,581.66 682.77 708.88 697.64

Linea 3. P. Torres 2 a Tanque Propuesto. Envolventes de transitorio con cámara de aire

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

715.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

Cadenamiento

Elev

ació

n


Tanque Propuesto

Pozo Torres 2



129



Cota mínima

- 676.00 708.68 692.85 34.17 675.72 707.81 693.44 226.86 691.79 701.75 698.57 268.40 698.00 700.17 700.17

Linea 4. P. Torres 3 a Tanque Burócratas. Envolventes de transitorio con cámara de aire

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

750.00

- 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00

Cadenamiento

Elev

ació

n


Tanque Burócratas

Pozo Torres 3




Cota mínima

- 693.58 741.06 732.34 121.04 688.01 741.01 732.71 284.47 709.87 740.78 733.69 348.90 701.00 740.42 734.41 431.52 722.49 739.97 735.53 641.16 735.00 739.17 738.52 652.35 735.00 738.80 738.80


130

Linea 5. P. Burócratas a T. Burócratas. Envolventes de transitorio con cámara de aire

700.00

705.00

710.00

715.00

720.00

725.00

730.00

735.00

740.00

745.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

Cadenamiento

Elev

ació

n


Tanque Burócratas

Pozo Burócratas




Cota mínima

- 707.75 741.59 737.02 6.39 707.00 741.52 737.02 25.45 706.00 741.31 737.10 67.63 717.51 740.86 737.25 114.15 714.85 740.36 737.42 142.82 715.06 740.05 737.53 314.20 735.00 738.19 738.19

En el cuadro 4.25 se presenta un resumen de los resultados obtenidos en la simulación de

flujo transitorio en las dos conducciones y para las diferentes alternativas, con y sin

protección antiariete.


131

Cuadro 4.25. Principales resultados del análisis de flujo transitorio en conducciones

Línea Protección H máx (m)

H mín (m)

H norm (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)

1. P. Monclova 2 a TRP

Ninguna 45.69 -8.00 38.11 Cámara de aire 36.48 1.93 38.11 3.00 2.00 1.20 8.00 1.60

2. P. Monclova 1 a línea 1


3. P. Torres 2 a T. Propuesto


4. P. Torres 3 a T. Burócratas


5. P. Burócratas a T. Burócratas


Análisis de opciones del pozo Torres 1b en el paro en hora punta

De acuerdo con los resultados obtenidos en el análisis de capacidad de regulación de los

tanques, se proponen dos opciones.

• Opción 1. La primera, utilizar el pozo Torres 1B para abastecer el gasto extra que se

requiere (12 L/s) en el sector 2 para poder apagar los pozos Monclova 1 y reducir el

gasto en el Monclova 2 en horas punta. Para esta opción, se utilizaría la línea existente

del pozo Torres 1B.

• Opción 2. En la segunda opción se propone utilizar el pozo Torres 1B para reforzar el

suministro del pozo Torres 2 y poder apagar éste en horas punta.

De esta manera, se analizan ambas opciones a continuación, de tal manera que el

personal de SIMAS pueda analizar las ventajas y desventajas de cada una, y decida cual

de ellas construir.


132

Opción 1

El pozo Torres 1B se encuentra actualmente conectado a la línea de conducción 1, a la

altura del cruce de la carretera 57 con la Av. Plan de Guadalupe. En esta opción se

analiza esta conducción funcionando junto con el sistema de los pozos Monclova, tanto en

flujo permanente como en transitorio. En el cuadro 4.50 se presentan las características

de la línea, y en la figura 4.49 se presenta el trazo de esta conducción.

POZOTORRES 2

TANQUEPROPUESTO

POZOTORRES 1B

LINEA 6OPCION 1

Figura 4.49. Planta de opción 1 para el pozo Torres 3

Cuadro 4.50. Datos de perfil de la línea de conducción 6 del Pozo Torres 1B a la línea 1

Referencia φ mm Material Longitud Cadenamiento ElevaciónDe A

Pozo Torres 1B - - 675.84 Pozo Torres 1B PIH 53 300 Asbesto 53.87 53.87 681.62

PIH 53 PIH 54 300 Asbesto 60.88 114.75 674.00 PIH 54 PIH 55 300 Asbesto 140.77 255.52 671.84 PIH 55 PIH 29 300 Asbesto 58.34 313.86 683.00

Para el análisis de este pozo se utilizó la curva característica de la bomba presentada en

el cuadro 4.51, la cual se encuentra en el anexo I.


133

Cuadro 4.51. Característica de bomba propuesta para pozo Torres 1B

Pozo Tipo RPM φ mm

Punto de diseño Q


Torres 1B Turbina vertical 10A.4+ 10 etapas 1760 189 0.024 104 81.0%

Para el cálculo del flujo permanente, se añadió esta conducción al modelo en el programa

EPANET generado en el punto 4.3.3, del cual se obtienen los resultados se esquematizan

en el cuadro 4.52. En las figuras 4.50 a 4.52 se presentan las líneas piezométricas

generadas para cada tramo de este sistema de bombeo (líneas de conducción 1, 2 y 6).

Cuadro 4.52. Resultados de la simulación en flujo permanente de la opción 1

Línea Opción 1 1 2 6

De Monclova 2 Monclova 1 Torres 1B A TRP Línea 1 Línea 1 Velocidad del agua (m/s) 0.41-2.58 0.24-0.61 0.34 Caudal de operación (lps) 130.51 30.99 24.01 Carga dinámica de la bomba (m) 63.68 96.27 102.79 Pérdida de carga piezométrica 0.42 0.66 1.70 Eficiencia de la bomba (%) 83.15 80.98 80.71 Presión máxima sobre tramo (kg/cm2) 54.43 42.88 51.76 Potencia de la bomba (kW) 98.00 36.12 29.99 Potencia de la bomba (hp) 130.14 47.97 39.83 Potencia del motor (kW) 103.09 40.36 33.73 Potencia del motor (hp) 136.90 53.60 44.79


134

Línea 1. Pozo Monclova 2 a Tanque rompedor de presión. Flujo permanente

640.00

650.00

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

- 1,000.00 2,000.00 3,000.00 4,000.00 5,000.00 6,000.00 7,000.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométrica


Pozo Monclova 2

Tanque Loma Linda

Figura 4.50. Carga hidráulica para la Línea 1 del Pozo Monclova 2 al Tanque Loma linda

Linea 2. Pozo Monclova 1 a Linea 1

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

715.00

720.00

- 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00 1,400.00 1,600.00 1,800.00Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométrica

Unión con línea 1

Pozo Monclova 1

Figura 4.51. Carga hidráulica para la Línea 2 del Pozo Monclova 1 a la línea 1


135

Linea 6. Pozo Torres 1-b a línea 1. Flujo transitorio

650.00

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

- 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométricaPozo Torres 1B

Unión con línea 1

Figura 4.52. Carga hidráulica para la Línea 6 del Pozo Torres 1B a la línea 1

El análisis hidráulico en estado transitorio de este nuevo sistema se realizó también con

ayuda del programa ARIETE. La condición de diseño fue ante el paro de todos los

equipos al mismo tiempo (condición más desfavorable). Las condiciones de las tuberías

utilizadas son las mismas que las presentadas en el punto 4.3.3.

Los resultados de la simulación realizada se presentan en las figuras 4.53 a 4.55, en las

que se puede observar las envolventes de las cargas máximas y mínimas generadas

durante el fenómeno transitorio. Los valores de estas cargas se pueden observar también

en los cuadros 4.53 a 4.55.


136

Linea 1. Pozo Monclova 2 a Tanque rompedor de presión. Fenómeno transitorio

640.00

650.00

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

- 1,000.00 2,000.00 3,000.00 4,000.00 5,000.00 6,000.00 7,000.00

Cadenamiento

Elev

ació

n



Pozo Monclova 2

Tanque Loma Linda


Linea 2. Pozo Monclova 1 a línea 1. Fenómeno transitorio

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

- 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00 1,400.00 1,600.00 1,800.00

Cadenamiento

Elev

ació

n




137



Cota mínima

- 692.00 728.59 684.00 57.58 687.52 727.51 679.52 147.15 680.14 721.47 673.47 249.28 673.00 716.96 677.44 314.25 673.00 716.34 680.33 487.14 678.59 716.19 681.08 582.15 682.77 715.27 680.50 1,055.31 686.93 713.46 679.41 1,128.95 681.92 713.72 681.48 1,174.83 680.00 714.20 681.98 1,627.68 676.95 712.60 685.74 1,765.31 681.17 712.12 686.17 1,797.04 682.12 712.14 686.02 1,912.13 689.06 712.71 687.23 2,018.25 695.30 711.73 689.14 2,128.30 700.07 711.68 692.07 2,196.07 697.07 714.48 691.88 2,254.37 691.81 711.63 691.86 2,567.42 692.11 712.93 694.72 2,746.05 702.70 715.86 697.12 2,771.25 703.00 716.01 698.43 2,786.25 705.50 717.88 704.10 2,801.25 703.00 706.38 702.32 2,902.97 700.16 706.49 701.91 3,171.45 687.22 706.58 701.59 3,404.55 670.98 706.45 701.28 3,537.30 664.00 706.67 701.19 3,827.45 652.23 706.66 701.01 4,157.95 656.55 706.39 700.84 4,202.57 655.48 706.20 700.82 4,218.83 655.46 705.83 700.81 4,486.37 655.00 704.35 699.14 4,709.76 651.13 702.84 697.75 5,090.72 648.74 700.18 695.32 5,297.32 650.74 698.76 694.05 5,309.08 650.85 698.68 693.96 5,626.13 654.77 696.53 691.93 5,696.22 656.22 696.04 691.51 6,088.12 665.88 693.35 688.99 6,162.67 667.12 692.87 688.62 6,257.07 667.00 692.21 688.06 6,400.92 664.15 691.26 687.20 6,666.40 679.80 689.44 686.03


138



Cota mínima

- 691.50 731.30 683.50 99.82 683.84 725.04 675.88 181.10 681.11 718.73 679.34 336.75 683.16 720.34 679.75 524.60 679.76 717.05 681.72 733.00 677.79 716.40 681.02 855.36 678.50 717.00 680.72 1,074.43 675.31 716.31 679.80 1,215.16 677.50 716.23 679.34 1,231.97 677.71 716.24 680.61 1,282.40 674.26 715.60 681.50 1,318.86 673.00 715.17 682.02 1,400.14 674.63 715.99 679.71 1,581.66 682.77 708.87 680.58

Linea 6. Pozo Torres 1-b a línea 1. Fenómeno transitorio

650.00

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

- 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00Cadenamiento

Elev

ació

n





139


Cota mínima

- 675.00 708.50 697.65 13.90 674.16 708.24 697.66 350.01 657.85 707.88 698.04 472.74 656.19 707.95 697.95 502.86 655.52 705.89 700.87

Como se puede observar, ante un paro repentino de las tres estaciones de bombeo que

conforman este sistema, se generan cargas hidráulicas muy superiores a las de operación

normal y también inferiores a la atmosférica en los tramos de las conducciones 1 y 2 que

se encuentran antes del tanque rompedor de presión, por lo que se recomienda en estos

tramos la instalación de algún dispositivo protector contra los efectos del golpe de ariete.

En la línea de conducción 6 los efectos del fenómeno transitorio son mucho menores,

pero de cualquier manera se analiza su funcionamiento con dispositivo protector. Al igual

que en el punto 4.3.3, se proponen cámaras de aire como dispositivo protector. En las

figuras 4.56 y 4.58 se muestran las envolventes de presión máxima y mínima ocurrida

durante el paro total de los equipos de bombeo, con la cámara de aire en cada

conducción. En los cuadros 4.56 a 4.58 se muestran los valores de cada envolvente.

Linea 1. P. Monclova 2 a Tanque rompedor de presión. Envolventes de transitorio con cámaras de aire

640.00

650.00

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

- 1,000.00 2,000.00 3,000.00 4,000.00 5,000.00 6,000.00 7,000.00

Cadenamiento

Elev

ació

n



Pozo Monclova 2

Tanque Loma Linda

Figura 4.56. Envolventes de cargas hidráulicas en flujo transitorio, Línea 1 con cámaras de aire


140

Linea 2. P. Monclova 1 a línea 1. Envolventes de transitorio con cámaras de aire

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

715.00

- 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00 1,400.00 1,600.00 1,800.00

Cadenamiento

Elev

ació

n


Unión con línea 1

Pozo Monclova 1

Figura 4.57. Envolventes de cargas hidráulicas en flujo transitorio, Línea 2 con cámaras de aire

Linea 6. Opción 1. Pozo Torres 1B a Tanque Propuesto. Envolventes de transitorio con cámara de aire

650.00

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

- 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00

Cadenamiento

Elev

ació

n


Pozo Torres 1B

Unión con línea 1



141

Cuadro 4.56. Cargas máximas y mínimas en línea 1 con flujo transitorio con cámara de aire


Cota mínima

- 692.00 713.63 696.65 57.58 687.52 712.55 696.88 147.15 680.14 710.87 697.27 249.28 673.00 708.95 697.47 314.25 673.00 708.83 697.46 487.14 678.59 708.52 697.29 582.15 682.77 708.35 697.23 1,055.31 686.93 707.05 697.54 1,128.95 681.92 706.85 697.56 1,174.83 680.00 706.72 697.62 1,627.68 676.95 705.95 698.84 1,765.31 681.17 705.90 699.53 1,797.04 682.12 705.89 699.66 1,912.13 689.06 705.82 700.22 2,018.25 695.30 705.76 700.72 2,128.30 700.07 705.68 701.20 2,196.07 697.07 705.64 701.53 2,254.37 691.81 705.60 701.83 2,567.42 692.11 705.29 703.61 2,746.05 702.70 705.04 704.72 2,771.25 703.00 705.00 704.88 2,786.25 705.50 707.48 707.48 2,801.25 703.00 705.01 704.83 2,902.97 700.16 705.24 704.02 3,171.45 687.22 705.62 702.70 3,404.55 670.98 705.89 701.65 3,537.30 664.00 705.88 701.42 3,827.45 652.23 705.78 701.16 4,157.95 656.55 705.32 700.93 4,202.57 655.48 705.25 700.89 4,218.83 655.46 705.22 700.88 4,486.37 655.00 702.76 698.61 4,709.76 651.13 700.68 696.71 5,090.72 648.74 697.04 693.44 5,297.32 650.74 695.27 691.66 5,309.08 650.85 695.17 691.56 5,626.13 654.77 692.35 688.86 5,696.22 656.22 691.70 688.26 6,088.12 665.88 688.09 685.44 6,162.67 667.12 687.35 684.96 6,257.07 667.00 686.40 684.30 6,400.92 664.15 684.90 683.34 6,666.40 679.80 681.58 681.58


142



Cota mínima

- 691.50 708.77 695.07 99.82 683.84 708.64 695.11 181.10 681.11 708.53 694.96 336.75 683.16 708.51 694.96 524.60 679.76 708.49 695.06 733.00 677.79 708.46 695.21 855.36 678.50 708.45 695.43 1,074.43 675.31 708.42 695.71 1,215.16 677.50 708.40 696.07 1,231.97 677.71 708.39 696.11 1,282.40 674.26 708.39 696.22 1,318.86 673.00 708.38 696.33 1,400.14 674.63 708.37 696.61 1,581.66 682.77 708.35 697.23



Cota mínima

- 675.00 706.73 699.69 13.90 674.16 706.67 699.77 350.01 657.85 705.67 700.68 472.74 656.19 705.27 700.87 502.86 655.52 705.29 700.93

Opción 2

En esta opción se propone la instalación de una línea nueva del pozo Torres 1B al tanque

propuesto, como se observa en la figura 4.59

POZOTORRES 2

TANQUEPROPUESTO

POZOTORRES 1B

LINEA 6OPCION 2

Figura 4.59. Planta de opción 2 para el pozo Torres 3


143

Cuadro 4.59. Datos de perfil de la línea de conducción 6 del Pozo Torres 1B a la línea 1 Referencia φ mm Material Longitud Cadenamiento Elevación

De A Pozo Torres 1B - - 675.00 Pozo Torres 1B PIH 1 200 PVC 13.90 13.90 674.67

PIH 1 PIH 2 200 PVC 27.69 41.59 677.68 PIH 2 PIH 3 200 PVC 21.35 62.94 672.18 PIH 3 PIV 4 200 PVC 85.05 147.99 676.77 PIV 4 TPR 200 PVC 136.63 284.62 698.00

Para el análisis de este pozo se utilizó la misma curva característica de la opción 1, con la

bomba presentada en el cuadro 4.60, la cual se encuentra en el anexo I.

Cuadro 4.60. Característica de bomba propuesta para pozo Torres 1B

Pozo Tipo RPM φ mm

Punto de diseño Q


Torres 1B Turbina vertical 10A.4+ 10 etapas 1760 189 0.024 104 81.0%

Para el cálculo del flujo permanente, se añadió esta conducción al modelo en el programa

EPANET generado en el punto 4.3.3, del cual se obtienen los resultados se esquematizan

en el cuadro 4.61. En la figura 4.60 se presentan la línea piezométrica generada para este

sistema de bombeo (líneas de conducción 6).

Cuadro 4.61. Resultados de la simulación en flujo permanente de la opción 2

Línea Opción 2 6

De Torres 1B A T. Propuesto Velocidad del agua (m/s) 0.79 Caudal de operación (lps) 24.77 Carga dinámica de la bomba (m) 99.01 Pérdida de carga piezométrica 1.65 Eficiencia de la bomba (%) 80.55 Presión máxima sobre tramo (kg/cm2) 58.36 Potencia de la bomba (kW) 29.85 Potencia de la bomba (hp) 39.64 Potencia del motor (kW) 33.59 Potencia del motor (hp) 44.61


144

Linea 6. Opción 2. Pozo Torres 1-b a Tanque Propuesto. Flujo permanente

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00

Cadenamiento

Elev

ació

n

Terreno natural

Cota piezométrica

Pozo Torres 1B

Tanque Propuesto

Figura 4.60. Carga hidráulica para la Línea 6 del Pozo Torres 1B al tanque Propuesto

El análisis hidráulico en estado transitorio de esta línea se realizó con ayuda del programa

ARIETE. La condición de diseño fue ante el paro repentino del equipo. Las condiciones

de las tuberías utilizadas son las mismas que las presentadas en el punto 4.3.3.

El resultado de la simulación realizada se presenta en la figura 4.61, en la que se puede

observar las envolventes de las cargas máximas y mínimas generadas durante el

fenómeno transitorio. Los valores de estas cargas se pueden observar también en el

cuadro 4.62.


145

Linea 6. Opción 2. Pozo Torres 1-b a Tanque Propuesto. Fenómeno transitorio

660.00

670.00

680.00

690.00

700.00

710.00

720.00

730.00

740.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00Cadenamiento

Elev

ació

n


Pozo Torres 1B

Tanque Propuesto




Cota mínima

- 675.00 703.69 694.31 13.90 674.67 703.47 694.49 41.59 677.68 703.08 694.77 62.94 672.18 702.79 694.98 147.99 676.77 701.60 696.31 284.62 698.00 698.98 698.98

Los resultados 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 de falla

o fatiga continua a las tuberías. Por tal razón se propone también la instalación de una

cámara de aire, como dispositivo protector.


146

En las figuras 4.62 se muestran las envolventes de presión máxima y mínima ocurrida

durante el paro total del equipo de bombeo, con la cámara de aire en la conducción. En el

cuadro 4.63 se muestran los valores de la envolvente.

Linea 6. Opción 2. Pozo Torres 1B a Tanque Propuesto. Envolventes de transitorio con cámara de aire

670.00

675.00

680.00

685.00

690.00

695.00

700.00

705.00

710.00

- 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00

Cadenamiento

Elev

ació

n


Pozo Torres 1B

Tanque Propuesto




Cota mínima

- 675.00 703.69 694.31 13.90 674.67 703.47 694.49 41.59 677.68 703.08 694.77 62.94 672.18 702.79 694.98 147.99 676.77 701.60 696.31 284.62 698.00 698.98 698.98

En el cuadro 4.64 se presenta un resumen de los resultados obtenidos en la simulación de

flujo transitorio para ambas opciones con y sin protección antiariete, de tal forma que sea

más fácil realizar una comparación.


147

Cuadro 4.64. Principales resultados del análisis de flujo transitorio en conducciones

Línea Protección H máx (m)

H mín (m)

H norm (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)

1. P. Monclova 2 a TRP

Ninguna 54.43 -8.00 54.31 Cámara de

aire 53.55 1,13 54.31 3.00 2.00 1.20 8.00 1.60

2. P. Monclova 1 a línea 1


aire 35.38 3.57 37.57 3.00 2.00 1.20 8.00 1.60

6. Op 1. P. Torres 1B a T. Propuesto

Ninguna 51.76 22.65 50.90 Cámara de

aire 49.77 24.69 50.90 1.00 2.00 1.00 6.00 1.30

6. Op 2. P. Torres 1B a T. Propuesto


aire 30.61 0.98 30.43 1.00 2.00 1.00 6.00 1.30

Como se puede observar, el uso de cámaras de aire elimina, principalmente, la presencia

de presiones negativas, las cuales podrían generar vaporización dentro de la tubería y

consiguientemente, cavitación en las paredes de las mismas, por lo que se considera

indispensable su instalación.

4.4. REVISIÓN DE LA CAPACIDAD DE REGULARIZACIÓN

La regularización tiene por objeto cambiar el régimen de suministro (conducción), que

normalmente es constante, a un régimen de demandas (de la red de distribución), que

siempre es variable. El tanque de regularización debe proporcionar un servicio eficiente

bajo normas estrictas de higiene y seguridad, procurando que su costo de inversión y

mantenimiento sea mínimo.

El coeficiente de regularización (CR), está en función del tiempo (número de horas de

suministro por día) y de las variaciones de caudal máximas y mínimas de la demanda,

requiriéndose almacenar el agua en las horas de baja demanda para distribuirlas en las

de alta demanda. Por lo tanto es necesario conocer la curva de demanda del sector Sur,

para el cálculo de los volúmenes de los tanques que se requieren en cada sector

hidráulico.


148

Los volúmenes de los tanques de regularización para 16 y 24 horas de suministro de agua

fueron calculados utilizando el criterio especificado por la Comisión Nacional del Agua,

CONAGUA.

El SIMAS proporcionó datos de una medición de variación de la demanda realizada en el

sector Obreras (24 horas continuas) en enero de 2006. Esta curva se muestra en la figura

4.40, donde se puede apreciar que la variación máxima es del orden de dos veces el

caudal medio y la mínima del 25%.

Curva de demanda Obreras 02 y 03 de enero 2006

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

01:00

:00

02:00

:00

03:00

:00

04:00

:00

05:00

:00

06:00

:00

07:00

:00

08:00

:00

09:00

:00

10:00

:00

11:00

:00

12:00

:00

13:00

:00

14:00

:00

15:00

:00

16:00

:00

17:00

:00

18:00

:00

19:00

:00

20:00

:00

21:00

:00

22:00

:00

23:00

:00

00:00

:00

Horario

caud

al (L

/s)

Figura 4.40. Curva de demanda medida en el sector Obreras por SIMAS

Por lo tanto, se utilizó esta curva como típica del sector Sur, puesto que representa las

condiciones de consumos de un servicio continuo y eficiente.

Los resultados del análisis de la capacidad de regularización del tanque de proyecto para

el SH-1 para un suministro de agua con bombeo de 24 horas al día se muestran en el

cuadro 4.30. El detalle del análisis se incluye en archivo electrónico dentro del Anexo I.


149

Cuadro 4.30. Volumen de regularización del tanque de proyecto para 24 horas/día

Demanda Horaria en % Diferencias Diferencias

Acumuladas0-1 100.00 35.4 64.62 64.621-2 100.00 25.9 74.10 138.722-3 100.00 28.1 71.94 210.673-4 100.00 26.7 73.27 283.944-5 100.00 29.2 70.78 354.725-6 100.00 53.3 46.65 401.376-7 100.00 76.4 23.58 424.947-8 100.00 120.5 -20.45 404.498-9 100.00 142.8 -42.81 361.689-10 100.00 176.5 -76.46 285.2210-11 100.00 185.9 -85.92 199.3011-12 100.00 197.4 -97.43 101.8712-13 100.00 175.2 -75.25 26.6313-14 100.00 158.5 -58.49 -31.8714-15 100.00 150.4 -50.40 -82.2715-16 100.00 140.1 -40.14 -122.4116-17 100.00 135.3 -35.26 -157.6817-18 100.00 124.5 -24.50 -182.1818-19 100.00 103.2 -3.21 -185.3919-20 100.00 96.5 3.50 -181.8920-21 100.00 73.3 26.69 -155.2021-22 100.00 70.2 29.85 -125.3522-23 100.00 45.8 54.19 -71.1623-24 100.00 28.8 71.16 0.00TOTAL 2400.00 2400.00

P = Poblacion, hab P = 21,219 habD = Dotación, L/hab/día D = 220.00 L/hab/díaQmd = Gasto maximo diario, L/s Qmed = 54.03 L/sC = Capacidad de regularizacion, m3

R = Coeficiente de regularizacion Mayor + = 424.94CVD = Coeficiente de variacion diaria=1.4 Mayor - = -185.39CVH = Coeficiente de variacion horaria=1.55 CVD = 1.40Qd = Gasto de diseño, L/s CVH = 1.55tb = tiempo de bombeo en horas/dia

tb = 24.00 hct = (mayor + )+(mayor - ) Qmed = (P*D)/86400R = (ct/100)(3600/1000) Qmd = Qmed *CVD ct = 610.33C = R*Qmd Qmh = Qmd*CVH R = 21.97

Qd = (24*Qmd)/tb C = 1662.00 m3

Qmed = 54.03 L/sAltura, m Ancho, m Largo, m Volumen,m3 Qmd = 75.64 L/s

2.75 20 30 1650 Qmh = 117.24 L/sQbombeo = 54.03 L/s

SECTOR HIDRÁULICO SH-1

Dimensiones del tanque

HorasSuministro

(Entradas) Q bombeo en %

Demandas (Salidas)


150

En el cuadro 4.31 se resumen las capacidades de regularización, requeridas y disponibles

en cada uno de los sectores hidráulicos calculados de manera similar al procedimiento

antes mostrado.

Cuadro 4.31. Volumen de regularización requerido y disponible para los sectores de distribución

24 hrSH-1 1662 Tanque de proyecto

Loma Linda = 3,200Colinas de Santiago = 600

SH-3 686 Burócratas = 1,200

Capacidad de Tanques (m3)

Sector hidráulicoCapacidad de

regularización (m3)

SH-2 1,925

Los resultados implican que existe suficiente capacidad de regularización de los tanques

existentes Loma Linda y Burócratas para un suministro de 24 horas continuas del gasto

medio.

Esto demuestra que es posible equilibrar al sistema de distribución, anotando que

nuevamente la importancia de regular los caudales medios de ingreso a cada tanque.

Dado que el pozo Torres 1-B se encuentra disponible, es posible pensar en un ahorro de

energía eléctrica parando en horas punta alguna de las opciones siguientes:

Opción a) Parar el pozo Torres 2 (que abastecerá al sector hidráulico SH1) y apoyar el

suministro al tanque de proyecto con dicho pozo Torres 1-B. Esto implica aumentar la

capacidad del tanque de proyecto para soportar el incremento del caudal. El horario de las

horas punta en Monclova en verano se da de las 18:00 a las 22:00 horas, es decir el

bombeo se realizaría durante 20 horas. De esta manera el cálculo de la capacidad

necesaria del taque de proyecto se muestra en el cuadro 4.32 y el detalle del cálculo en el

Anexo I.


151

Cuadro 4.32. Volumen de regularización del tanque de proyecto para 20 horas/día

Demanda Horaria en % Diferencias Diferencias

Acumuladas0-1 120.00 35.4 84.62 84.621-2 120.00 25.9 94.10 178.722-3 120.00 28.1 91.94 270.673-4 120.00 26.7 93.27 363.944-5 120.00 29.2 90.78 454.725-6 120.00 53.3 66.65 521.376-7 120.00 76.4 43.58 564.947-8 120.00 120.5 -0.45 564.498-9 120.00 142.8 -22.81 541.689-10 120.00 176.5 -56.46 485.2210-11 120.00 185.9 -65.92 419.3011-12 120.00 197.4 -77.43 341.8712-13 120.00 175.2 -55.25 286.6313-14 120.00 158.5 -38.49 248.1314-15 120.00 150.4 -30.40 217.7315-16 120.00 140.1 -20.14 197.5916-17 120.00 135.3 -15.26 182.3217-18 120.00 124.5 -4.50 177.8218-19 0.00 103.2 -103.21 74.6119-20 0.00 96.5 -96.50 -21.8920-21 0.00 73.3 -73.31 -95.2021-22 0.00 70.2 -70.15 -165.3522-23 120.00 45.8 74.19 -91.1623-24 120.00 28.8 91.16 0.00TOTAL 2400.00 2400.00

P = Poblacion, hab P = 21,219 habD = Dotación, L/hab/día D = 220.00 L/hab/díaQmd = Gasto maximo diario, L/s Qmed = 54.03 L/sC = Capacidad de regularizacion, m3

R = Coeficiente de regularizacion Mayor + = 564.94CVD = Coeficiente de variacion diaria=1.4 Mayor - = -165.35CVH = Coeficiente de variacion horaria=1.55 CVD = 1.40Qd = Gasto de diseño, L/s CVH = 1.55tb = tiempo de bombeo en horas/dia

tb = 20.00 hct = (mayor + )+(mayor - ) Qmed = (P*D)/86400R = (ct/100)(3600/1000) Qmd = Qmed *CVD ct = 730.29C = R*Qmd Qmh = Qmd*CVH R = 26.29

Qd = (24*Qmd)/tb C = 1988.70 m3

Qmed = 54.03 L/sAltura, m Ancho, m Largo, m Volumen,m3 Qmd = 75.64 L/s

2.8 20 35 1960 Qmh = 117.24 L/sQbombeo = 64.84 L/s

SECTOR HIDRÁULICO SH-1

Dimensiones del tanque

HorasSuministro

(Entradas) Q bombeo en %

Demandas (Salidas)


152

Se observa que para el paro en horas punta en esta opción a), se requiere aumentar el

volumen del tanque de proyecto de 1650 a 1960 metros cúbicos, además de aumentar el

caudal de suministro al tanque de 54.03 a 64.84 L/s. Obviamente, este aumento de

volumen trae como consecuencia un incremento del costo de construcción del tanque,

que deberá ser comparado con el ahorro de energía eléctrica respectivo. Este análisis fue

realizado en el capítulo dos de este documento.

Opción b) Parar el pozo Monclova 1 y 2 (que abastecerá al sector hidráulico SH2) y

apoyar el suministro al tanque de proyecto con dicho pozo Torres 1-B.

Como puede consultarse en el Anexo I, en este caso, la capacidad de regularización

requerida para parar en hora punta los pozos Monclova 1 y 2 es de 2,304 metros cúbicos,

volumen que puede satisfacer el tanque Loma Linda, el cual tiene 3,200 metros cúbicos.

Esto implica también que el gasto se incremente de 62.59 L/s hasta 75.11 L/s (alrededor

de 12.L/s), que puede obtenerse con el apoyo del pozo Torres 1B. Sin embarco, cabe

recordar que de la producción del pozo Monclova 2, 100 L/s son destinados a la zona

oriente de la ciudad, por ende no podrá ser parado en hora punta, hasta después de que

se realice el proyecto de eficiencia de dicha zona, por tal razón, la única posibilidad es

parar por mientras el pozo Monclova1.

En el capítulo tres del presente informe se analizan a detalle los ahorros energéticos

ocasionados por ambas opciones.


153

5. EFICIENCIA ENTRE LA ENTREGA Y COBRO DE AGUA A LOS USUARIOS

La eficiencia comercial, EC, corresponde a la relación del agua que se entrega y cobra a

los usuarios del los servicios de agua potable, estimada también en porcentaje, como:

nfacturaciócobranzaconsumido olumen

tiempoa cobradas facturas olumencomercial Eficiencia x Eficiencia Eficiencia =

∀

∀=

La eficiencia de cobranza se calcula dividiendo el volumen de las facturas cobradas a

tiempo, entre el volumen de la facturación de los usuarios, mientras que la eficiencia de

facturación es el cociente de este volumen de facturación, entre el volumen consumido

por dichos usuarios.

Aunque existen en el organismo operador la facturación y cobro por diversos servicios,

tales como: conexiones a la red, instalación de micromedidores, cambios de tomas

domiciliarias, reinstalación del servicio, cartera vencida, etc., es necesario remarcar que el

los volúmenes facturado y cobrado, se refiere exclusivamente a aquella agua que

consumen los usuarios y que es cobrada a tiempo.

El análisis de la Eficiencia Comercial para el sector Sur del sistema de agua potable de

Monclova, se realizó siguiendo la metodología indicada en el Manual denominado

“Planeación de Acciones de Incremento y Control de la Eficiencia en Sistemas de Agua

Potable”, editado por la CONAGUA en el año 2004. Los resultados se muestran

enseguida.

5.1. VOLUMEN DE AGUA CONSUMIDO

El volumen de agua consumido está compuesto por los consumos de agua medidos y por

los estimados con cuotas fijas.


154

Refiriendo al cuadro 3.8, el consumo medido (línea 4) y el estimado por cuota fija (línea 6)

del período comprendido entre junio de 2005 y mayo de 2006, resultó igual a:

Consumo medido = 2’533,191 m3 Consumo de usuarios con cuota fija (sin corregir) = 878,936 + 655 = 879,591 m3

Por lo que, resulta un consumo total de 3’412,782 m3.

5.2. VOLUMEN DE AGUA POR FACTURAS COBRADAS

El volumen de agua de facturas cobradas se obtuvo a partir de los datos proporcionados

por SIMAS Monclova, de los montos de facturación desde junio de 2005 hasta mayo de

2006.

El resumen de datos de volúmenes de agua y montos de cobro se muestran en el cuadro

5.1.

Cuadro 5.1. Cálculo de volúmenes de agua de facturas cobradas a tiempo

Facturados Cobrados Facturados Cobrados Facturados CobradosJunio 13,989 7,514 1,082,813 557,074 280,083 148,150Julio 14,030 8,121 1,020,081 596,745 275,323 159,675Agosto 14,119 7,630 1,081,505 596,638 295,296 159,603Septiembre 14,202 7,776 1,078,213 579,814 290,898 153,311Octubre 14,261 7,566 1,051,924 565,175 280,102 147,286Noviembre 14,306 7,836 1,078,962 587,736 287,429 154,913Diciembre 14,335 8,869 1,057,185 652,197 281,321 168,234Enero 14,408 6,932 1,062,071 507,531 288,453 131,519Febrero 14,465 8,220 1,067,423 602,720 280,029 152,359Marzo 14,487 6,755 1,075,547 491,651 278,988 125,991Abril 14,465 9,243 1,089,624 717,631 284,308 176,942Mayo 14,359 7,712 1,131,063 602,376 289,897 152,142TOTAL 171,426 94,174 12,876,405 7,057,286 3,412,127 1,830,125

Volúmenes (m3)

2005

2006

Número de Usuarios Montos por agua ($)Año Mes

NOTA: El precio promedio del agua es de 3.774 pesos por cada metro cúbico.


155

5.3. CÁLCULO DE EFICIENCIA COMERCIAL

Con los resultados de los volúmenes de consumo y de facturas cobradas a tiempo,

calculadas en los incisos anteriores, se determinó el valor de la eficiencia comercial, el

cual es:

%63.53782,412'3125,830'1

==∀

∀=

consumido olumen

tiempoa cobradas facturas olumencomercial Eficiencia

Según los datos del balance de agua (inciso 3.5), hay un error en la facturación de menos

655 metros cúbicos, debido a la subestimación de cuotas fijas. Por lo tanto la eficiencia en

la facturación es de:

%98.99==∀

∀=

3'412,7823'412,127 Eficiencia nfacturació

umidoolumencons

cturaciónolumendefa

Y la eficiencia en la cobranza es de:

%62.53127,412'3125,830'1

==∀

∀=

nfacturacióde olumen

tiempoa cobradas facturas de olumencobranza Eficiencia

Como se observa, la eficiencia en la facturación es excelente, casi del 100%, debido a

que los micromedidores existentes son nuevos, no tienen error de exactitud y las

estimaciones de consumos por cuota fija son bastante acertadas.

En cambio, la eficiencia en la cobranza alcanza valores de un poco más de la mitad, muy

bajos, por lo que el organismo deberá emprender acciones enfocadas hacia el incremento

y control en el cobro de agua a los usuarios, con la meta de lograr que la operación y

mantenimiento del sistema sea auto sustentable.


156

5.4. CÁLCULO DE COSTOS UNITARIOS PARA CONTROLAR E INCREMENTAR LA EFICIENCIA COMERCIAL ACTUAL

Se denomina “costos para controlar e incrementar la eficiencia comercial” a aquellas

erogaciones e inversiones anuales, que el organismo operador ha ejercido, para alcanzar

la eficiencia comercial actual.

Los costos anuales de las acciones para incrementar y controlar la eficiencia comercial, se

recomienda calcularlos separadamente. Por un lado, los costos de incremento de la

eficiencia relacionados con el ajuste de cuotas fijas, la corrección de errores de

micromedición, la localización y regularización de tomas clandestinas, y la recuperación

de cartera vencida; y por otro lado, los costos para el control de la eficiencia comercial, a

través de la capacidad instalada en el organismo operador al implantar los proyectos

siguientes: Formación de recursos humanos en eficiencia comercial, padrón de usuarios,

micromedición y consumos, control de pérdidas comerciales, facturación y cobranza,

atención a usuarios, y tarifas.

Para estimar los costos para incremento y control de la eficiencia comercial en el presente

proyecto, se recopilaron los datos de egresos de SIMAS Monclova, reportados en su

contabilidad en el período de enero a julio del año 2006 (siete meses), así como de las

inversiones históricas. Desafortunadamente, no fue posible separar estos valores para el

sector Sur, no obstante, el CP. Pedro Dieguez García indicó que aproximadamente se

pude considerar el 25 % de estos costos para dicho sector Sur.

Al analizar los datos, se observó que no hubo erogaciones para incrementar la eficiencia

comercial, solamente existieron gastos relacionados con su control, como puede

observarse en el cuadro 5.2.


157

Cuadro 5.2. Inversiones de SIMAS para control de eficiencia comercial (Todo Monclova-Frontera)

2003 2004 2005 2006Padrón de usuarios 90,000 260,000 300,000 300,000 950,000Instalación de micromedidores 1,600,000 1,200,000 3,400,000 6,200,000Adquisición de micromedidores y ahorradores 3,545,000 1,100,000 4,645,000Lectoras código de barras 20,000 20,000Equipo de cajas 200,000 200,000Cajeros automáticos 300,000 300,000 300,000 900,000Equipo de lectura en sitio 450,000 450,000Verificador de micromedidores 30,000 60,000 90,000Sistema Aquaris y Sfera 245,000 245,000Equipo de cómputo y de comunicación 500,000

Totales 90,000 5,925,000 2,930,000 4,755,000 14,200,000

AÑ0SINVERSIÓN EN ACCIONES DE CONTROL DE EFICIENCIA COMERCIAL Totales

Adicionalmente, a estos montos se realizaron gastos de administración para mantener la

subgerencia Comercial de SIMAS de todo Monclova-Frontera, consistente en los costos

indirectos más las erogaciones por una plantilla de personal formada por la jefatura y 3

auxiliares. Como este dato se proporcionó solo para ocho meses del año 2006, fue

necesario hacer una proyección anual y sumarla a los montos de cada año, resultando lo

siguiente:

Costo total de enero a agosto = $ 12’024,108

Costo promedio mensual = 12’024,108 ÷ 7 = $ 1’717,730

Costo anual proyectado = 1’717,730 x 12 = $ 20’612.760

Lo que implica un costo total para controlar la eficiencia comercial en un año en Monclova-

Frontera, de:

Costo total eficiencia comercial = 20’612,760 + 14’200,000 = $ 34’812,760

Entonces, costo total proporcional al sector Sur será de:

Costo total eficiencia comercial sector Sur = 34’812,760 x 25% = $ 8’703,190


158

Al dividir este costo de 8.7 millones, entre el número de tomas domiciliarias, se obtiene el

costo unitario de las acciones de incremento y control de la eficiencia comercial del sector

Sur de Monclova, el cual resulta de:

Costo Unitario de acciones de incremento y control de eficiencia comercial en el sector

Sur = $ 8’703,190 ÷ 14,360 tomas = 606.07 $/toma instalada/año actual

5.5. DETERMINACIÓN DEL COSTO UNITARIO DE ACCIONES PARA INCREMENTAR Y CONTROLAR LA EFICIENCIA COMERCIAL AL 95%

La hipótesis de partida es que el porcentaje máximo de eficiencia comercial ηcomercial,

técnicamente alcanzable en México es del 95%, lo que implica mantener un nivel de

pérdidas de agua por facturas no cobradas del 5%, respecto del volumen consumido por

los usuarios.

Entonces, lo anterior obliga a SIMAS Monclova a realizar acciones, por un lado, de ajuste

de cuotas fijas y corrección de errores de micromedición; y por otro lado, para desarrollar

la capacidad instalada de proyectos de control de la eficiencia comercial. Por supuesto

que todo ello, trae como consecuencia un costo unitario (en pesos por toma registrada),

que deberá ejercer la institución para lograrlo.

El costo de los requerimientos en los proyectos de control de eficiencia comercial depende

del avance logrado en la actualidad y de la meta necesaria para controlar la eficiencia

comercial del 95%. El avance logrado se obtuvo de los datos que proporcionó SIMAS

Monclova, mostrado anteriormente en el cuadro 5.2, la meta necesaria se obtuvo del

Anexo A del manual de CONAGUA “Planeación de Acciones de Incremento y Control de

la Eficiencia en Sistemas de Agua Potable”. El resultado de los porcentajes y costos

requeridos para alcanzar la meta del 95% de eficiencia comercial se muestra en el cuadro

5.3. En el Anexo M se detalla el cálculo de dichos porcentajes y costos.


159

Cuadro 5.3. Relación de porcentajes y costos requeridos para lograr la eficiencia comercial al 95%

Proyectos de control de eficiencia comercial

Porcentaje de desarrollo actual (%)

Porcentaje de desarrollo por implantar para

lograr el 95% de eficiencia (%)

Costo unitario ($/toma

instalada)

Costo por ejercer para lograr el 95% de eficiencia ($)

1. Formación de recursos humanos en 48.1% 51.9% 13.48 6.992. Padrón de usuarios 72.9% 27.1% 37.96 10.283. Micromedición y consumos 73.4% 26.6% 649.62 172.624. Control de pérdidas comerciales 15.6% 84.4% 137.08 115.655. Facturación y cobranza 50.0% 50.0% 42.24 21.126. Atención a usuarios 50.0% 50.0% 50.40 25.207. Tarifas 55.0% 45.0% 50.48 22.72

TOTAL 981.26 374.57

Debido a que el cobro por cuota fija a 3,353 usuarios es bastante acertado en los registros

de la facturación, no se requiere instalar micromedidores a estos usuarios, salvo que

SIMAS decida hacerlo por requerimientos de ahorro de agua intradomiciliario y control de

consumo; el mismo caso aplica para los errores de micromedición, los cuales son

mínimos. En el presente análisis se consideran costos para la sustitución de 3,353

micromedidores, consistiendo que el organismo operador realizaría estas inversiones en

el sector Sur, para alcanzar eficiencia comercial del 95%.

5.6. OBTENCIÓN DE COSTOS UNITARIOS DEL AGUA QUE SE CONSUME Y NO SE COBRA

En esta sección se calculan aquellos costos del agua que no se cobra, tanto para la

eficiencia comercial actual del 53.63%, como para la que correspondería si se tuviera una

eficiencia comercial del 95%.

De los datos de la facturación proporcionados por SIMAS, presentados antes en el cuadro

5.1, y recordando que el número de tomas registradas es de 14,300 y el precio del agua

por metro cúbico es de 3.774, los costos unitarios del agua que no se cobra son los

indicados en el cuadro 5.4.


160

Cuadro 5.4. Costos unitarios desagua No-cobrada para eficiencia actual y del 95% EFICIENCIA

COMERCIAL (%)VOLUMEN

CONSUMIDO (m3)VOLUMEN DE

FACTURAS COBRADAS (m3)

VOLUMEN CONSUMIDO NO-

COBRADO (m3)

COSTO DE AGUA

CONSUMIDA NO-COBRADA ($)

COSTO UNITARIO DE AGUA CONSUMIDA NO-

COBRADA ($/toma registrada)

ηactual= 53.63% 3,412,782 1,830,125 1,582,657 5,972,948 415.08η=95% 3,412,782 3,242,143 170,639 643,992 44.75

5.7. OBTENCIÓN DE LA EFICIENCIA COMERCIAL DE EQUILIBRIO ECONÓMICO

Le eficiencia comercial de equilibrio económico (ηComercial económica) es aquella eficiencia

comercial que a un organismo operador económicamente le conviene aumentar y

mantener, puesto que le resultaría más caro implantar nuevas acciones de incremento y

control de la eficiencia, que dejar de cobrar el agua que utilizan los usuarios.

La eficiencia de equilibrio económico de SIMAS Monclova, se determinó de la manera

siguiente:

a) Primero, se obtuvo una curva de eficiencia comercial, la cual varía en función de

los costos unitarios de acciones necesarias para incrementarla y mantenerla. Se

utilizaron los valores correspondientes a la eficiencia comercial actual del (53.63%,

606.07 $/toma) y a la eficiencia ideal (95%, 981.26 $/toma) como valores base,

considerando que la curva tiene un comportamiento exponencial. Este

comportamiento exponencial sugiere que en la medida en que se avanza en el

incremento de eficiencia en un organismo operador, resulta más caro lograr su

incremento de niveles porcentuales altos. La curva para el sector sur de Monclova

se muestra en la figura 5.1.


161

Curva Exponencial de eficiencia comercial VS costo unitario de acciones (sector Sur Monclova)

y = 325.29e0.0116x

R2 = 1

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

0 20 40 60 80 100

Eficiencia Comercial (%)

Cos

to U

nita

rio d

e Ac

cion

es

($/to

ma)

Figura 5.1. Curva de eficiencia comercial VS costo unitario de acciones de incremento y control de

eficiencia en Monclova sector Sur

b) Luego, se determinó una recta que define el comportamiento de la eficiencia

comercial, en función del costo unitario del agua que consumen los usuarios y que

no es cobrada, también tomando como base los valores (53.63%, 415.08 $/toma)

y a la eficiencia ideal (95%, 44.75 $/toma), como se muestra en la figura 5.2.

Recta de Eficiencia Comercial VS Costo unitario de agua No cobrada (sector Sur Monclova)

y = -8.9515x + 895.15R2 = 1

0.00

50.00100.00

150.00

200.00250.00

300.00

350.00400.00

450.00

0 20 40 60 80 100


Cos

to U

nita

rio

de A

gua

Con

sum

ida

y No

-Cob

rada

($

/tom

a)

Figura 5.2. Recta de eficiencia comercial VS costo unitario del agua consumida y no cobrada en

Monclova sector Sur


162

c) Finalmente, se realizó la suma de la curva exponencial y la recta de las figuras

anteriores, resultado un valor mínimo costo unitario de 1,000.21 $/toma, el cual

corresponde con la eficiencia comercial de equilibrio económico del 74.5%, como

se observa en la figura 5.3.

CURVA DE EFICIENCIA COMERCIAL DE EQUILIBRIO ECONÓMICO

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

0 20 40 60 80 100


Cos

to U

nita

rio

($/to

ma)

Costo accionesCosto de agua No cobradaSuma de costos

Figura 5.3. Eficiencia comercial de equilibrio económico

En la figura 5.3 también puede verse que para la eficiencia de equilibrio económico del

74.5%, corresponde un costo unitario de acciones del 771.95 $/toma. Entonces, resulta

obvio que en el Sector Sur de SIMAS Monclova es necesario realizar todavía acciones de

incremento y control de la eficiencia comercial, del 53.63% actual al 74.5% de equilibrio

económico, realizando inversiones por 771.95 – 606.07 = 165.88 $/toma.

O sea que para las 14,300 tomas instaladas, resulta una inversión de $ 2’372,084 pesos,

en algunas de las acciones prioritarias señaladas en el cuadro 5.3 o en el Anexo M.


163

5.8. SELECCIÓN DE ACCIONES ESPECÍFICAS PARA INCREMENTAR Y CONTROLAR LA EFICIENCIA COMERCIAL

Para asignar acciones específicas de incremento y control de eficiencia comercial,

conviene revisar nuevamente las actividades que restan por realizarse, según el cuadro

5.3 y de ellas realizar una priorización conforme a las acciones que repercutan

mayormente en el aumento de la eficiencia comercial y enseguida las de control.

Para el caso de SIMAS Monclova sector Sur, convienen las acciones indicadas en el

cuadro 5.5, que son relevantes para aumentar la eficiencia comercial hasta el 74.5%.

Cuadro 5.5. Acciones prioritarias para incrementar la eficiencia comercial

PROYECTO ACCIONES PRIORITARIASCOSTO UNITARIO

($/toma)COSTO TOTAL ($)

1. Formación de recursos humanos en eficiencia Ninguna 0.00 02. Padrón de usuarios Ninguna 0.00 0

3.1. Adquisición e instalación de 3353 micromedidores(Incrementar del 76.5% al 100%) 605.00 2,028,5653.2. Programas de mantenimientos correctivo y preventivoa micromedidores (incrementar del 20 al 40%) 33.57 96,0104.1. Programa de pruebas de muestreo en campo paraidentificar ocurrencia de usos clandestinos y errores demicromedición (Incrementar del 10% al 100%). 1.96 25,2254.2. Implantación del programa permanente derecuperación de cartera vencida (Incrementar del 50% al100%). 1.59 11,369

5. Facturación y cobranza 5.1. Establecimiento del sistema de cuentas y registros,actualización, emisión de facturas, avisos, y control dedeudas (incrementar del 50% al 70%) 42.24 120,806

6. Atención a usuarios 6.1. Implantación de un módulo de atención a usuarios enel sector sur (incrementar del 50% al 60% 50.40 90,090

7. Tarifas Ninguna 0.00 0TOTAL 734.76 2,372,065

3. Micromedición y consumos

4. Control de pérdidas comerciales

Es importante anotar que las acciones descritas en el cuadro 5.5 son las acciones que se

muestran urgentes, y propuestas para alcanzar el nivel de eficiencia comercial del 74.5%,

esto con el fin de que SIMAS no le resulte un costo actividades de cobranza y facturación,

mayor que los ingresos por la cobranza. No obstante, lo deseable será incrementar la

eficiencia al 95%, pero implica, por un lado, que el organismo operador sea más eficiente

en las actividades de facturación y cobranza, disminuyendo los costos de estas

actividades, y por otro lado, que el precio del agua que se cobra a los usuarios se

incremente notablemente.


164

6. 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

• Costo Promedio 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).- %


165

De los resultados del proyecto de eficiencia, descritos en los capítulos anteriores, los

indicadores de gestión Watergy que se esperan alcanzar se muestran en el cuadro 6.1.

Cuadro 6.1. Índices de Gestión Watergy del proyecto de eficiencia del sector Sur de Monclova, Coahuila

ÍNDICE WATERGY VALOR ACTUAL VALOR DE PROYECTO

Índice Energético IE.- Kwh/m³ 0.61 0.44

Costo Promedio de Energía CPE.- $/kWh 1.07 0.96

Índice de Eficiencia Física (IEF).- % 84.7 85

Dotación Promedio por Habitante.- Lt/hab-día 205.6 220

Índice de Continuidad en el Servicio (ICS).- % 11.4 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

52.5% en la continuidad del servicio y del 7.3% en la dotación por habitante. Por su parte,

SIMAS Monclova-Frontera tendrá beneficios económicos por el ahorro de energía

eléctrica por metro cúbico producido, del orden del 28%. En cuanto a la eficiencia física se

observa que el índice es actualmente bueno, según los estándares nacionales.


166

7. CONCLUSIONES

Derivado de las actividades y resultados del presente proyecto, se enuncian las siguientes

conclusiones:

Ha sido fundamental la información proporcionada por SIMAS para la realización del

proyecto. No obstante, ha sido necesario generar datos adicionales con mediciones y

levantamientos físicos de campo. Se recomienda que SIMAS continúe obteniendo esta

información como parte de sus actividades cotidianas.

Aunque existe una dotación de agua actual de 205 L/hab/día al sector sur, suficiente

según estándar nacional, existen varias zonas de tandeo en la red, lo que refleja que

hay un problema serio de redistribución de caudales en la zona.

Afortunadamente, 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 15%, lo que confirma que el

problema del servicio de agua en sector se debe más a la deficiente redistribución, que

a un problema de fugas.

Se ha propuesto mejorar la operación hidráulica de la red, mediante la conformación

de tres sectores aislados e independientes entre sí. De acuerdo con los cálculos

hidráulicos es posible abastecer con servicio continuo a la zona, siempre y cuando se

utilice el tanque regulador de Loma linda, se interconecte el tanque existente

Burócratas y se construya un tanque nuevo de 1,650 metros cúbicos de capacidad.

El ahorro de energía eléctrica se vislumbra favorable, pues con la propuesta se detiene

la operación del pozo Torres 1B y se apoya el ahorro en horas punta del pozo Torres 2

y el Monclova 1.


167

El valor actual de la eficiencia comercial es de 53.63% en el sector Sur, a pesar de

existir una eficiencia en la facturación del 99.9%, el problema principal se debe a la

deficiencia en el cobro del servicio a los usuarios, por lo que se recomienda invertir del

orden de los 165.88 $/toma instalada ($ 2’372,084 pesos), para alcanzar la eficiencia

de equilibrio económico del 74.5%

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 52.5% en la

continuidad del servicio y del 7.3% en la dotación por habitante. Por su parte, SIMAS

Monclova-Frontera tendrá beneficios económicos por el ahorro de energía eléctrica por

metro cúbico producido, del orden del 28%.

“proyecto de eficiencia electromecÁnica, … · actualización del catastro de redes y...

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