“CASO DE ESTUDIO EFICIENCIA WATERGY EN EL SECTOR SUR, MONCLOVA-FRONTERA, COAHUILA ”
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“CASO DE ESTUDIOEFICIENCIA WATERGY EN EL SECTOR SUR,
MONCLOVA-FRONTERA, COAHUILA ”
Período de desarrollo del proyecto: Sep-dic 2006 (12 semanas)
Financiamiento: USAID-ASE-SIMAS
Diciembre de 2006
Programa Nacional de Uso Eficiente del Agua y la EnergiaPrograma Nacional de Uso Eficiente del Agua y la Energia“Watergy Efficiency“Watergy Efficiency””
Objetivo General
Realizar un Proyecto de Eficiencia del sistema de agua potable del Sector SurSector 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
Aspectos AnalizadosA) Eficiencia FísicaB) Eficiencia HidráulicaC) Eficiencia Energética D) Eficiencia Comercial
Objetivos específicos Recopilar y analizar la información existente en 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 V. 2.0
Analizar el flujo transitorio de las conducciones y proponer medidas de protección contra golpe de ariete
Determinar el nivel de pérdidas de agua y proponer acciones para reducirlas a un nivel aceptable
Analizar el funcionamiento de la red de distribución de agua potable en flujo permanente con el modelo de simulación y proponer cambios en su la operación, para redistribuir caudales y presiones sin realizar cambios estructurales significativos
Calcular Índices Energéticos de los sistemas de bombeo
Determinar la eficiencia comercial actual y las medidas para incrementarla y controlarla
Obtener los indicadores Watergy para evaluación de ahorros y beneficios por alcanzar
FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO GENERAL DEL FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO GENERAL DEL SISTEMA DE AGUA EN EL SECTOR SUR ACTUALSISTEMA DE AGUA EN EL SECTOR SUR ACTUAL
Loma LindaTanque
Loma LindaRebolmbeo
Colinas de SantiagoTanque
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
15 Zonas de servicio de agua (TANDEOS)
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. 1
Z.T. 2
Z.T. 5
Z.T. 3
Z.T. 7
Z.T. 11Z.T. 8
Continuidad Promedio 11 Horas/dia
4 Praderas 3er sector 9:00 - 13:00 hrs. 5 Praderas 1er y 2do sector 11:00 - 19:00 hrs.
Otilio Montaño 6
Alamo 13:00 - 19:00 hrs.
Azteca Miravalle Cañada Norte Cañada Sur Braulio Fernández Emiliano Zapata Sur
7
Nueva Miravalle
19:00 - 7:00 hrs.
Benavides 18 de Marzo 8 Fracc Elizondo
19:00 - 7:00 hrs.
Guadalupe Camarillo Asturias Burócratas Villareal
9
Eva Samano
6:00 - 11:00 / 16:00 - 19:00 hrs.
Obreras 2da sección
1ro
10 Fracc Industrial
16:00 - 19:00 hrs.
Col. Industrial Deportivo 1ro. De Mayo
11
Carranza
7:00 - 19:00 hrs.
Benavides 18 de Marzo 8 Fracc Elizondo
7:00 - 19:00 hrs.
Tanque Colinas de Santiago 12
Rogelio Montemayor 9:00 - 12:00 hrs.
Esperanzas 13
Loma Linda 8:00 13:00 hrs.
Salinas de Gortari 14
Tierra y Esperanza 14:00 - 21:00 hrs.
Azteca Miravalle Cañada Norte Cañada Sur Braulio Fernández Emiliano Zapata Sur
7
Nueva Miravalle
19:00 - 7:00 hrs.
15 Obrera 3er sector 13:00 - 19:00 hrs. Guadalupe Camarillo Asturias Burócratas Villareal
2do
9
Eva Samano
6:00 - 11:00 / 16:00 - 19:00 hrs.
Datos de Facturación de Enero 2005 a Julio 2006
ACTIVIDADES REALIZADAS EN EL PROYECTO DE EFICIENCIA SECTOR SUR MONCLOVA
Figura 2.3. Medición de parámetros para cálculo de potencia eléctrica
Figura 2.2. Medición de caudal en tubería de descarga de pozos
Bajo el auspicio de:
RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN
Planos impresos de proyecto de Interconexiones del sistema de pozos en Monclova – Zona Sur (sin longitudes, sin tipo de tuberías, con diámetros de tuberías y elevaciones de pozos)
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 de Monclova – Zona 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 de Monclova – Zona Sur en formato ArcView (no se incluyó geo - referenciación)
En los planos digitales faltaron varios datos sobre longitudes, diámetros y cotas de cruceros. Los planos digitales no se encuentran actualizados y difieren cambios que ha realizado el personal del SIMAS, por lo que se consideran incompletos
Debido a esta situación… se solicitó a SIMAS conformar la información faltante y la Alianza
procedió a generar información complementaria para no interrumpir el
proyecto
si bien la información proporcionada por SIMAS fue valiosa, no lo fue del todo completa para los fines del presente proyecto …
VISITAS AL SITIO Y VISITAS AL SITIO Y RECORRIDO DE CAMPO RECORRIDO DE CAMPO
Pozo Torres 3
Tanque y rebombeo Loma Linda
Pozo Monclova 1
Pozo Monclova 2
Se visitaron los principales tanques y puntos de suministro
de la red y se midieron parámetros de eficiencia de los
bombeos
Se observaron zonas problemáticas y se determinaron zonas de tandeo
Figura i.2. Tomas domiciliarias instaladas en forma irregular en Monclova
EFICIENCIA ENERGÉTICA
Medición de variables físicas en campo
Figura 2.3. Medición de parámetros para cálculo de potencia eléctrica
Figura 2.5. Medición del nivel dinámico
Figura 2.2. Medición de caudal en tubería de descarga de pozos
CAMPAÑA DE MEDICIÓN DE CAUDALES
Se utilizaron dos tipos de medidores
portátiles: a) inserción electromagnética
(propiedad de SIMAS) y un
ultrasónico de la Alianza Vantage serie
6000
Medición de caudales durante 24 horas en los suministros de los pozos Monclova 1 y 2, y en la desviación de esta conducción hacia la zona Centro
“Dentro del sistema de distribución del Sector Sur de Monclova Solo cuatro de los
seis pozos cuentan con macromedidor con error del orden del 20% de exactitud,
lo que genera una gran incertidumbre en los
volúmenes entregados a la red”
COBERTURA DE MICROMEDICION
Cuota Fija23.35%
Servicio Medido76.65%
14,360 Tomas activas
Sistema de macro y micro medición en Sector Sur
RESULTADOS CAMPAÑA DE MEDICIÓN
Gasto medio por pozo
Q medido Q calculado Pozo
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
Incluye el gasto derivado hacia el sector Oriente
(aproximadamente 100 L/s)
CAMPAÑA DE MEDICIÓN (presiones)
17
118
13
56
16
11
7
312
84
2
14
159
10
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
Actualización del catastro de la red
Procedimiento
Revisión de planos de SIMAS
(incluido el de Arc View y gogle earth
Reconocimiento físico de Líneas de interconexión
De tanques
Entrevista con el jefe de operación de SIMAS
Revisión de cajas de válvulas
Plano Actualizado y Digitalizado de la red del Sector Sur
VÁLVULAS
8"
12"
6"
12"
Te 12x6"
Te 4x4" 4"
4"
4"
4"
Valv. 1
Valv. 2
4"
Te 6x6"
6"
6"
6" 6"
Te 6x3" 6"
3"
6"6"
Cruz 6x4"
4"
4"6"
4"
Valv. 2
Valv. 1
Tee 6x4"
8"
8"
6"
Red 8x6"
Tee 8x8"
4"
8"
Red 8x4"
8"Tee 8x8"
8"
8"
8"
Valv. 2
Valv. 1
Tee 8x6"
8"
8"
Valv. 2
Valv. 1
6"Red 8x6"
Cruz 6x4"
4"
4"
6"
6"
4"
Cruz 6x4"
4"
4"
6" 6"
4"
Cruz 6x4"
6" 6"
2 1/2"
2 1/2"
6"Tee 12x10"
10"
12"
12"
10" Tee 8x8"
8"
8"
8"
Valv. 1
Valv. 2
Valv 2 reguladorade presión 8"
8"
8"
Valv. 1 8"
12"
8"
8"
6"
6"
Red 8x6" Tee 6x6" 6"6"
6"
Valv. 2 Valv. 1
Tee 6x3" 3"
6"
6"
Tee 8x6"
4"
8"
Valv. 2
Valv. 1
6"Red 8x4"
8"
12"
6"
12"
Te 12x6"
Te 4x4" 4"
4"
4"
4"
Valv. 1
Valv. 2
4"
Te 6x6"
6"
6"
6" 6"
Te 6x3" 6"
3"
6"6"
Cruz 6x4"
4"
4"6"
4"
Valv. 2
Valv. 1
Tee 6x4"
8"
8"
6"
Red 8x6"
Tee 8x8"
4"
8"
Red 8x4"
8"Tee 8x8"
8"
8"
8"
Valv. 2
Valv. 1
Tee 8x6"
8"
8"
Valv. 2
Valv. 1
6"Red 8x6"
Cruz 6x4"
4"
4"
6"
6"
4"
Cruz 6x4"
4"
4"
6" 6"
4"
Cruz 6x4"
6" 6"
2 1/2"
2 1/2"
6"Tee 12x10"
10"
12"
12"
10" Tee 8x8"
8"
8"
8"
Valv. 1
Valv. 2
Valv 2 reguladorade presión 8"
8"
8"
Valv. 1 8"
12"
8"
8"
6"
6"
Red 8x6" Tee 6x6" 6"6"
6"
Valv. 2 Valv. 1
Tee 6x3" 3"
6"
6"
Tee 8x6"
4"
8"
Valv. 2
Valv. 1
6"Red 8x4"
Valv. 2
Valv. 1
Red 6x4"
Red 6x4"
Cruz 6x6"
6"6"
4"
4"
Tapa ciega
Condición Cantidad PorcentajeTierra 11 23%Basura 7 14.6%Inundada 13 27.1%Buen estado 17 35.4%TOTAL 48 100.0%
Resumen de condición del interior de las cajas de válvulas
Condición Cantidad PorcentajeDaño en losa 2 4.1%Sin losa 2 4.1%Sin tapa 8 16.3%Tapa soldada 2 4.1%Tapa sin fijación 8 16.3%Buen estado 27 55.1%TOTAL 49 100.0%
Resumen de condición de las losas y las tapas en las cajas de válvulas
ACTUALIZACIÓN DE PLANOS DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA
Utilizacion de Herramientas de Referenciacion Geografica satelital como Google Earth y Herramientas de Software como ArcView
Se corrigieron imprecisiones en el plano que utiliza actualmente el personal de SIMAS
a) Plano de línea
b) Plano métrico
Actualizacion del Plano digital en AutoCad
POZOBURÓCRATAS
BURÓCRATASTANQUE
MODELO DE SIMULACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN
1427 nodos y 1706 tramos
RESULTADOS DEL PROYECTO DE EFICIENCIA SECTOR SUR MONCLOVA
a) Presiones mínimas (demandas máximas)
Figura 4.12. Distribución de presiones del sector SH-1 instalando una VRP
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 7,000.00
Cadenamiento
Ele
vaci
ón
Terreno Alter. 1
Alter. 2 Alter. 3Curva 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 50.00 100.00 150.00
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
Efi
cien
cia
RESULTADOS DEL BALANCE DE AGUA
Se pierde solo el 15.3% del volumen suministrado al sistema de distribución
Período de análisis (días) = 365Lugar: Monclova - Zona Sur Unidad: m3
CANTIDAD
m3
1 Suministro total de agua SIN corregir 7,573,530
2A Error en exactitud de medidores de la fuente de abastecimiento (+ó-) -360,473
2B Cambio en reservas y tanques de almacenamiento (+ó-) 0
2C 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) 4,059,457
5 CONSUMO MEDIDO TOTAL DE AGUA AUTORIZADO SIN CORREGIR 2,533,191
6 Usuarios con cuota fija 878,936
7 Reparación de tuberías 0
8 Proceso de plantas de tratamiento y potabilizadoras 0
9 Escuelas 0
10 Parques públicos 0
11 Agua para incendio 0
12 Otros servicios 0
13 CONSUMO TOTAL NO MEDIDO AUTORIZADO (sumar líneas 6 a 12) 878,936
14 Error en medidores residenciales (+ó-) 0
15 Error en medidores comerciales, industriales y especiales (+ó-) 0
16 Error de defase en período de lectura del medidor (+ó-) 0
17 Usos clandestinos regularizados 0
18 Fugas reparadas (eliminadas) 25,777
19 Errores en cuota fija (+ó-) 655
20 Derrames en tanques y cárcamos de bombeo 0
21 Evaporación en depósitos abiertos 0
22 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
25 PÉRDIDAS POTENCIALES DE AGUA POTABLE (restar líneas 5, 13 y 24 de 4) 620,897
TAREA 5. Estimación de pérdidas potenciales totales
TAREA 1. Cuantificación del suministro de agua
TAREA 2. Estimación de consumos medidos autorizados
TAREA 3. Estimación de consumos No medidos autorizados
TAREA 4. Pérdidas identificadas y eliminadas
LÍNEA CONCEPTO
Según los cálculos, la dotación recomendada al sistema de agua de Monclova del sector Sur es de 220 L/habitante/día , lo que implica un suministro de aproximadamente 140 L/s de forma continua
Gasto medio por pozo
Q medido Q calculado Pozo
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
Gastos disponibles en los pozos
S.H. 1
S.H. 2
S.H. 3
DE SANTIAGOTANQUE COLINAS
BURÓCRATASTANQUE
MONCLOVA, COAH.SECTOR SUR
SANTA. EULALIATANQUE
POZOTORRES 3
POZOBURÓCRATAS
TORRES 1TORRES 1B
POZOMONCLOVA 3
POZOMONCLOVA 2
POZOMONCLOVA 1
POZOS
POZOTORRES 2
LOMA LINDATANQUE
PROPUESTA DE OPTIMIZACION . 3 SECTORES HIDRAULICOS
3. Abastecer el tanque nuevo “Burócratas” con los pozos Torres 3 y Burócratas y de ahí por gravedad al sector
SH- 3
(implica interconectar tanque a la red y sacar de servicio el
tanque Santa Eulalia)
2. Abastecer el tanque Loma linda con los pozos Monclova 1 y 2, y de ahí por gravedad al sector SH-2 (implica nueva línea de conducción y envío de 100 L/s al sector Oriente )
1. Abastecer del pozo Torres 2 a un tanque nuevo y de ahí por gravedad al
sector SH-1Qmedio = 54 L/s
Qmedio = 63 L/s
Qmedio = 23 L/s
¡ El Pozo Torres 1-B queda de reserva !Q Q medio totalmedio total = 140 L/s = 140 L/s
REDISTRIBUCIÓN DE CAUDALES DENTRO DE LOS
SECTORES HIDRÁULICOS
Figura 4.10. Distribución de presiones del sector SH-1, Presiones mínimas
Figura 4.11. Distribución de presiones del sector SH-1, Presiones máximas
Verificación de la Correcta Distribución de presiones con el Simulador Hidráulico
Ejemplo sector SH1
a) Presiones mínimas (demandas máximas)
b) Presiones máximas (demandas mínimas)
Figura 4.12. Distribución de presiones del sector SH-1 instalando una VRP
Acciones mínimas para corregir la distribución de presiones en el sector SH1 (continuación)
Figura 4.13. Distribución de presiones del sector SH-2, Presiones mínimas
Figura 4.14. Distribución de presiones del sector SH-2, Presiones máximas
Distribución de presiones en el sector SH2
Distribución de presiones en el sector SH3
Figura 4.16. Distribución de presiones del sector SH-3, Presiones mínimas
Figura 4.17. Distribución de presiones del sector SH-3, Presiones máximas
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.La Solucion es instalar dos válvulas reguladoras de presión VRP en puntos estratégicos y cerrando dos válvulas de seccionamiento
a) Presiones mínimas (demandas máximas)
b) Presiones máximas (demandas mínimas)
Figura 4.18. Distribución de presiones del sector SH-3 instalando VRP
Distribución de presiones en el sector SH3 (continuación)
Resumen de Valvulas Reguladoras necesarias
Cuadro 4.10. Válvulas reguladoras de presión en el SH-3
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
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
ANÁLISIS HIDRAÚLICO DE CONDUCCIONES
LOMA LINDA
TANQUEPOZO
TORRES 2
TANQUEPROPUESTO
POZOTORRES 3
POZOBURÓCRATAS
BURÓCRATAS
TANQUE
MONCLOVA 2POZO
MONCLOVA 1POZO
POZOTORRES 1B
Línea 1. Pozo Monclova 2 a Tanque Loma LindaLínea 2. Pozo Monclova 1 a línea de conducción 1Línea 3. Pozo Torres 1B a Tanque PropuestoLínea 4. Pozo Torres 2 a Tanque PropuestoLínea 5. Pozo Torres 3 a Tanque BurócratasLínea 6. Pozo Burócratas a Tanque Burócratas
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 1B a Tanque Propuesto 313.86 675.84 683.00 683.00 671.84
4 Pozo Torres 2 a Tanque Propuesto 101.40 676.30 683.00 683.00 676.30
5 Pozo Torres 3 a Tanque Burócratas 652.35 693.58 735.00 735.00 688.01
6 Pozo Burócratas a Tanque Burócratas 171.38 707.75 735.00 735.00 706.00
Caudales producidos por alternativa
Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3
Gasto (lps) Gasto (lps) Gasto (lps)
Líneas de conducción 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 54.03 54.03 54.03
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
Líneas de conducción 3 y 4 Torres 1B 47.26 28.45 28.45 Torres 2 85.88 65.01 65.01 Tanque propuesto 133.14 65.01 65.01 Caudal requerido 62.59 62.59 62.59
Observaciones Bombas actuales, sin válvula reguladora de caudal
Con cambio de bombas ajustando cargas, caudales requeridos y con pozo Torres 1B de reserva
Con cambio de bombas ajustando cargas, caudales requeridos y con pozo Torres 1B de reserva
Líneas de conducción 5 y 6 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
Condiciones de operación de cada pozo por alternativa
Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Pozo
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 1B 48.00 26.90 13.00 27.00 13.00 27.00
Torres 2 18.00 60.06 12.00 60.00 12.00 60.00
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
Mejor opción
POZOTORRES 2
TANQUEPROPUESTO
POZOTORRES 3
POZOBURÓCRATAS
BURÓCRATAS
TANQUE
MONCLOVA 2POZO
MONCLOVA 1POZO
POZOTORRES 1B
LOMA LINDA
TANQUE
Q = 8.22 lps
Q = 16.81 lps
Q = 160.53 lps
Q = 30.87 lps
Q = 129.67 lps
Q = 27.16 lps
Q = 61.98 lps ZONA CENTRO
APOYO A
Q = 100.00 lps
Q = 60.53 lps
Resultados del análisis de conducciones en flujo transitorio
Alternativa 3 seleccionada
Línea 5. 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
Ele
vac
ión
Terreno natural
Sobrepresión
Subpresión
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
Ele
vaci
ón
Terreno natural
Sobrepresión
Subpresión
ANÁLISIS HIDRAÚLICO DE TANQUES
Curva de demanda Obreras 02 y 03 de enero 2006
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
Horario
cau
dal
(L
/s)
Demanda Horaria en %
DiferenciasDiferencias
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/s
C = Capacidad de regularizacion, m3
R = Coeficiente de regularizacion Mayor + = 424.94CVD = Coeficiente de variacion diaria=1.4 Mayor - = -185.39
CVH = Coeficiente de variacion horaria=1.55 CVD = 1.40
Qd = Gasto de diseño, L/s CVH = 1.55
tb = tiempo de bombeo en horas/dia
tb = 24.00 h
ct = (mayor + )+(mayor - ) Qmed = (P*D)/86400
R = (ct/100)(3600/1000) Qmd = Qmed *CVD ct = 610.33
C = R*Qmd Qmh = Qmd*CVH R = 21.97
Qd = (24*Qmd)/tb C = 1662.00 m3
Qmed = 54.03 L/s
Altura, m Ancho, m Largo, m Volumen,m3Qmd = 75.64 L/s
2.75 20 30 1650 Qmh = 117.24 L/s
Qbombeo = 54.03 L/s
VOLUMEN REQUERIDO DEL TANQUE DE REGULARIZACIÓN DE PROYECTO
SECTOR HIDRÁULICO SH-1
Dimensiones del tanque
HorasSuministro
(Entradas) Q bombeo en %
Demandas (Salidas)
Pozo Torres 2
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 hidráulico
Capacidad de
regularización (m3)
SH-2 1,925
RESULTADO ANÁLISIS DE CAPACIDAD Y NECESIDADES DE REGULARIZACION
MEDIDAS DE AHORRO DE ENERGÍA
Figura 2.3. Medición de parámetros para cálculo de potencia eléctrica
Análisis económico por optimización de eficiencia electromecánica pozos del sector Sur
Energía Consumida Ahorros Evaluación
Equipo 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
AHORRO DE ENERGÍA POR OPT. EFICIENCIA ELECTROMECANICA Y OPTIMIZACION DE CARGAS DE BOMBEO DE ACUERDO AL ANALISIS
HIDRAULICO
Condición Actual
Servicio F.P Energía (kWh/año)
Reactivos (kVArh/año)
Facturación ($/año)
Cargo por bajo F.P.
Las Torres 1B 623,925
Las Torres 2 840,657
Las Torres 3
0.878
282,408
952,410 1,869,280 1.50% $ 28,039
Monclova 1 0.816 499,140 353,589 534,079 6.18% $ 33,066
AHORRO POR OPTIMIZACION DEL FACTOR DE POTENCIA
Ahorros PotencialesCálculo de Ahorros
Servicio Capacidad del Banco
(kVAr)
Reactivos (kVArh/año)
F.P Bonificación por FP > 0.9
Ahorro Esperado
($/año)
Las Torres 1B
15
Las Torres 2 20
Las Torres 3 5
689,610 0.930 0.81% $ 16.013 $ 45,667
Monclova 1 25 189,339 0.935 0.94% $ 5,020 $ 38,086
Total: $ 88,773
AHORRO POR ADMINISTRACION DE EQUIPOS EN HORA PUNTA
Periodo Verano Del primer domingo de abril al sábado anterior al último domingo de octubre
Día de la semana Base Intermedio Punta
6:00 - 20:00
lunes a viernes
0:00 - 6:00
Costo de la energía 0.61 $ por
kWh
22:00 - 24:00
Costo de la energía 0.75$ por
kWh
20:00 - 22:00
Costo de la energía 2.33 $ 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
6:00 - 18:00
lunes a viernes 0:00 - 6:00 22:00 - 24:00 18:00 - 22:00
8:00 - 19:00
sábado 0:00 - 8:00 21:00 - 24:00 19:00 - 21:00
domingo y festivo 0:00 - 18:00 18:00 - 24:00
ESTA MEDIDA RESUTA VIABLE GRACIAS AL ENFOQUE INTEGRAL WATERGY QUE PERMITE
REALIZARLA SIN AFECTAR EL SERVICIO
REQUIERE UNA ANALISIS LIGADO A LA MODELACION HIDRAULICA SECTOR POR SECTOR
TORRES 1B
POZO
POZOTORRES 2
TANQUEPROPUESTO
CAP. = 830 m3C.T. = 683 m
TUBERÍA DE PROYECTO
TUBERÍA EXISTENTE
SH 1 Paro en hora punta del pozo Torres 2 con apoyo del torres 1B
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
CON EL ANALISIS HIDRAULICO SE SABE QUE MODIFICACIONES DEBEN REALIZARSE EN LA RED
Pozo Torres 2 Apoyo con Torres 1B
Demanda Horaria en %
DiferenciasDiferencias
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/s
C = Capacidad de regularizacion, m3
R = Coeficiente de regularizacion Mayor + = 564.94CVD = Coeficiente de variacion diaria=1.4 Mayor - = -165.35
CVH = Coeficiente de variacion horaria=1.55 CVD = 1.40
Qd = Gasto de diseño, L/s CVH = 1.55
tb = tiempo de bombeo en horas/dia
tb = 20.00 h
ct = (mayor + )+(mayor - ) Qmed = (P*D)/86400
R = (ct/100)(3600/1000) Qmd = Qmed *CVD ct = 730.29
C = R*Qmd Qmh = Qmd*CVH R = 26.29
Qd = (24*Qmd)/tb C = 1988.70 m3
Qmed = 54.03 L/s
Altura, m Ancho, m Largo, m Volumen,m3 Qmd = 75.64 L/s
2.8 20 35 1960 Qmh = 117.24 L/s
Qbombeo = 64.84 L/s
VOLUMEN REQUERIDO DEL TANQUE DE REGULARIZACIÓN DE PROYECTO
SECTOR HIDRÁULICO SH-1
Dimensiones del tanque
HorasSuministro
(Entradas) Q bombeo en %
Demandas (Salidas)
TAMBIEN SE VERIFICA LA CAPACIDAD NECESARIA DE LOS TANQUES DE REGULACION
Ahorro Neto por Paro en Punta del Pozo Torres 2
Condición Inicial Condición Esperada
Equipo 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)
Ahorro en Facturación
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
FINALMENTE SE LOGRAN AHORROS ECONOMICOS EN EL SECTOR SH 1 POR PARO EN HORA PUNTA
BENEFICIO GLOBAL POR ESTA MEDIDA EN LOS 3 SECTORES
MAS AHORROS RESULTANTES DE LA OPTIMIZACION HIDRAULICA
AHORRO DE ENERGIA POR PARO PARCIAL POZO TORRES 1B
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
RESUMEN GLOBAL DE AHORROS DE ENERGIA
Se pueden ahorrar $1,948,902 pesos anuales en costos energéticos con la nueva configuración,
•Esto representa un 40 % de ahorro de los cuales el 23 % son atribuibles a medidas convencionales 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 adoptando el enfoque integral Watergy
CONCLUSIÓN
CONCLUSIÓN FINAL DEL CASO DE ESTUDIO
Dr. Leonel H. Ochoa Alejo
In. Arturo Pedraza MartínezDiciembre de 2006
“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, eliminando muchas operaciones de tandeo actuales permitiendo al personal dedicar tiempo a otras tareas y logrando beneficios económicos por el ahorro de energía eléctrica, del orden del 40%.
En resumen …WaterWatergygy propone… realizar
proyectos de agua potable para el incremento de eficiencia
electromecánica, física e hidráulica que cumplan con las 5 condiciones
siguientes:
1. BASADOS EN INFORMACIÓN Y DATOS DISPONIBLES (GENERAR INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA MÍNIMA)
4. QUE GARANTICEN MEJOR CALIDAD DEL SERVICIO DE AGUA A LOS USUARIOS (CERO TANDEOS)
2. QUE APROVECHEN AL MÁXIMO LA INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA EXISTENTE
3. CON SOLUCIONES PRÁCTICAS, ECONÓMICAS Y DE IMPLANTACIÓN EN EL CORTO PLAZO
5. QUE PERMITAN AHORROS DE ENERGIA SUSTANCIALES