Por

Leonel H. Ochoa Alejo

Arturo Pedraza Martínez

“EFICIENCIA EN AGUA Y ENERGÍA”Programa Watergy

(ASE-ANEAS)

““Encuentro del Agua Monterrey 2005Encuentro del Agua Monterrey 2005””

Rumbo al IV Foro Mundial del AguaRumbo al IV Foro Mundial del Agua

Visión Tradicional

La administración del agua tradicionalmente ha sido sinónimo de la construcción de nueva infraestructura enfocada al desarrollo de grandes proyectos para tratar de asegurar el suministro

Estos proyectos frecuentemente traen como consecuencia, equipos de bombeo y costos energéticos adicionales, degradación ambiental, agotamiento de los acuíferos, crecimiento de la deuda pública, necesidades de inversión adicionales en tratamiento y en algunas ocasiones mayor desperdicio de parte de los usuarios

Millones de dólares han sido consumidos en estos proyectos sin pensar siquiera en que tan eficientemente estaba siendo usada esa agua.

En consecuencia, los costos energéticos representan una carga muy pesada

(1) Fuente: CNA 2003 Considerando costos de operación reportados y tarifas OM y HM

0200400600800

10001200140016001800200022002400

Ingresos Totalesde las Empresas Municipales

De Agua En México

CostosEnergéticos

globales

0200400600800

10001200140016001800200022002400

Ingresos Totalesde las Empresas Municipales

De Agua En México

CostosEnergéticos

globales

Millones de Pesos ( 2003)

La facturación anual de energía eléctrica de los organismos

municipales de agua asciende al 35 % de sus ingresos totales

Pérdidas excesivas de agua, tuberías deterioradas y deficientes operaciones agravan el problema...

35 % en pérdidas promedio de agua en los sistemas de Distribución (1)

65% del agua suministrada a las poblaciones se extraen con pozos profundos Para corregirlo, deberíamos estar invirtiendo el doble de lo que se invierte actualmente.

9.56. 23.3Abastecimiento Público

Volumen total

(km3)Subterráneo

(km3)Superficial

(km3)Uso

Los proyectos de eficiencia en cambio...

Son más rentables y fáciles de implementar que los tradicionales proyectos de aumento de la capacidad de suministro

Tienen atractivos tiempos de retorno de la inversión con los beneficios adquiridos en reducción de costos, mejora en el servicio y aprovechamiento de la infraestructura.

Una Alternativa Una Alternativa de Solucide Solucióón es n es

lalaAdministraciAdministracióón n

Conjunta deConjunta deAgua y EnergAgua y Energííaa

““Concepto Concepto WatergyWatergy””

Bomba

Cuello de ganso

Medidor

Sentido del flujo

Watergy: Metodología Integral

=Eficiencia de Agua y Energ ía

Optimizando el uso de energía

para satisfacer las necesidades de agua al menor costo posible

=Eficiencia de Agua y Energ ía

Optimizando el uso de energía

para satisfacer las necesidades de agua al menor costo posible

Eficiencia de Agua y Energ ía

Optimizando el uso de energía

para satisfacer las necesidades de agua al menor costo posible

Recuperaciónde caudales yoptimización delcontrol operacional

Distribución

Recuperaciónde caudales yoptimización delcontrol operacional

Distribución

OportunidadesOportunidadesSuministro

Los Sistemas deProducción y tratamiento previo ofrecen múltiples oportunidades para reducir de manera directa las perdidas de agua y energía y al mismo tiempo atender mejor al consumidor

Suministro

Los Sistemas deProducción y tratamiento previo ofrecen múltiples oportunidades para reducir de manera directa las perdidas de agua y energía y al mismo tiempo atender mejor al consumidor

Demanda/

Si se reduce la demanda alentando al consumidor a un uso de agua máseficiente se reducen las reservas agua requeridas redundando en ahorros tanto de agua como de energía

Demanda/

Si se reduce la demanda alentando al consumidor a un uso de agua máseficiente se reducen las reservas agua requeridas redundando en ahorros tanto de agua como de energía

MEDIDAS TIPICAS DE AHORRO DE ENERGIA Y AGUA

CONSIDERANDO EL CONCEPTO INTEGRAL WATERGY

Reducir el desbalance de Voltajes

Desenergizar subestaciones sin utilización

Optimización del Factor de Potencia

Control de Demanda en Hora Punta en la tarifas Horarias

Autogeneración de energía en Hora Punta

Conversión de tarifa 06 a OM , HM o viceversa

Manejo Adecuado de la tarifa eléctrica

Adecuación de las instalaciones eléctricas

Medida especificaSuministro de energía eléctrica

Operar los sistemas en su zona de máxima eficiencia.

Evitar tener en operación bombas que no sean indispensables.

Mantenimiento preventivo a impulsores y rodamientos

Medidas operativas( Baja inversión)

Medida especificaSuministro de energía eléctrica

Optimización de sistemas de bombeo

Uso de Motores de Alta Eficiencia

Optimizar las Eficiencias Electromecánicas de los Sistemas de Bombeo

Rehabilitación de fuentes (pozos profundos )

Optimización de diámetros de tuberías de conducción. Reducción de caídas de presión

Medidas con Inversión de alto costo beneficio

Dataloggers o registradores

SectorizaciónUso de variadores de

velocidadInstalación de

válvulas reguladorasPrograma de reducción de fugas

Reducción de cargas y gastos en los sistemas de bombeo

Medida especificaOptimización del sistema de distribución

Sistemas de automatización

Control de presión y gasto en la redes

sistemas confiables de Macro y Micro medición de variables criticas

Reciclaje de agua tratada

Sistemas de macro y micro medición de flujo de agua

Administración de la Demanda (DSM)

Tecnologías de bajo consumo en PTARs

Reducción de la demanda

Programa de Incentivos para la utilización de accesorios ahorradores en el sector domestico y residencial

Programas de administración de la Demanda(DSM)

Principio básico:

“Es mas rentable invertir en eficiencia que en la construcción

de nueva infraestructura”

Enfoque de Watergy a la reduccion de la demanda final

Beneficios del enfoque de Administración de demanda:

Calcula integralmente los beneficios del ahorro y su impacto en la reducción de inversiones en infraestructura tanto hidráulica como energética

Ayuda a justificar de manera mas efectiva los programas de reducción de fugas y de consumo en los usuarios

Ejemplo Comparativo real ahorro vs nueva infraestructura L p s 6 0

1 3 0 m t s 1 22 1 6 0 m 3 / d i a

Costo por m3: 3.80$ Costo Operativo Diario Total: 8,208.00$ Costo Operación Mensual: 246,240.00$

Población beneficiada aproximada 14,400

Desgloce de Inversion InicialEstudio: 25,000.00$ Perforación: 180,000.00$ Equipamiento: 235,500.86$ Linea de Conducción: 235,972.71$ 676,473.57$

Conceptos Toma Tipo # Tomas:Tomas 1 7200Personas 5 36,000Litros /persona - dia 150 1,080,000m3/mes 22.50 810,000

Ahorro aprox: 9.00 64,800

40%

Kit sin/wc USD TC Total8.5 10.5 89.25$

Inversion Kit sin/wc: 642,600.00$ MNRecuperación Inversion: 0.95 Meses

Recuperación Inversion considerando ahorro en

costo operativo: 0.80 Meses

Datos Generales:

Datos básicos del pozo

Comparativo de inversión con accesorios ahorradores de agua

Costo de Inversión Costo operativo64,800 m3/mes

Indicadores de gestiónÍndice 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).-%

Índice de Administración de Demanda (IAD).- Indica la razón comparativa entre las necesidades de inversión para nueva infraestructura y la inversión necesaria para la eficiencia; se calcula :

IAD = IUNI/IUEDonde:

IUNI = Inversión para producir y distribuir con nueva infraestructura, el agua adicional necesaria para cubrir la nueva demanda y la reducción de rezago ($ USD), + la inversión en capacidad de generación necesaria para la energía que requiera el nuevo suministro de agua ($ USD) IUE = Inversión necesaria para recuperar el agua equivalente a la producida y distribuida con un proyecto de nueva infraestructura($ USD)

Índice de Reducción de Emisiones (IRE).- Representa la relación entre el ahorro de energía, incluyendo el logrado por ahorro de agua con la reducción de emisiones acreditables en toneladas de “CO2”

Índice de agotamiento de acuíferos (IAA).- Se calcula con la división de la dotación en L/hab/día, entre la disponibilidad del acuífero en las mismas unidades.

Indicadores de gestión

Un enfoque mas técnico de WatergyUn enfoque mas técnico de WatergyRelación Agua y EnergíaRelación Agua y Energía-- CostoCosto

Energía = Potencia * Horas ( kWh)de servicio

Potencia = ( Q) ( Hb) ( K ) ( kW)µ

Principio hidrPrincipio hidrááulico bulico báásicosico

Potencia = ( Q) ( Hb) ( K ) ( kW)µ

Principio hidrPrincipio hidrááulico bulico báásicosico

Q = Gasto de aguaHb = Altura Total del Sistema de Bombeo

µ = Eficiencia electromecanica

Variables, sobre las que podemos influirVariables, sobre las que podemos influir

Q = Gasto de aguaHb = Altura Total del Sistema de Bombeo

µ = Eficiencia electromecanica

Variables, sobre las que podemos influirVariables, sobre las que podemos influir

K = Cte dependiendo las unidadesConstantesConstantes

K = Cte dependiendo las unidadesConstantesConstantes

Medidas que Medidas que contribuyen a la contribuyen a la

reduccireduccióón del gasto y n del gasto y la carga hidrla carga hidrááulicaulica

PROCESO DINÁMICOEN TIEMPO Y ESPACIO

REDUCCIÓN INTEGRAL DE FUGAS DE AGUA POTABLE

DIAGNÓSTICOPérdidas FUGASDIAGNÓSTICO

Pérdidas FUGASSECTORIZACIÓN

DE LA REDSECTORIZACIÓN

DE LA REDCONTROLDE FUGASCONTROLDE FUGAS

ELIMINACIÓN DEFUGAS DE AGUAELIMINACIÓN DEFUGAS DE AGUA

Técnicas para el diagnóstico de pérdidas de agua

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−∑

=

m

1iiii2

2co )P100(PNd N

Z = n1. Evaluación por muestreo

VIQSIQIMN

mediomedio

llenadonocturnoΔ−−

−−= min2. Índice mínimo nocturno

CONSUMO MEDIDO FACTURADO

CONSUMO

AUTORIZADO FACTURADO

CONSUMO NO MEDIDO FACTURADO

AGUA FACTURADA

CONSUMO MEDIDO NO FACTURADO

CONSUMO AUTORIZADO

CONSUMO

AUTORIZADO NO

FACTURADO

CONSUMO NO MEDIDO, NO FACTURADO

CONSUMO NO AUTORIZADO

PÉRDIDAS

APARENTES

IMPRECISIONES DE MEDIDA

FUGAS EN TUBERÍAS DISTRIBUCIÓN

FUGAS Y DERRAMES EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO

VOLUMEN DE ENTRADA DE

AGUA AL SISTEMA

PÉRDIDAS DE AGUA

PÉRDIDAS REALES

FUGAS EN ACOMETIDAS ANTES DEL

MEDIDOR

AGUA NO FACTURADA

4. Balance de agua (auditoria)

3. Índice de gasto mínimo

5. Modelos matemáticos Tanque de carga

Circuitos principales constante

(5) (4) (3) (2)

tomas

Q56

fuga

nodo

(6) (7) (8) (9)

Q76 tuberías secundarias

q6

TTÉÉCNICAS DE LOCALIZACICNICAS DE LOCALIZACIÓÓN DE FUGASN DE FUGAS

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

Técnicas de sectorización

Circuito II

Circuito I

Circuito VII

Circuito VI

Circuito V

Circuito IX

Circuito VIII

Circuito III

Circuito IV

Tanques deSuministro

Puntos desuministro al bloque 1

Bloque 6

Bloque 2

Bloque 10

Tanque desuministro

10 Válvulas de seccionamientoTubería secundaria

Tubería

Bloque No. 1

Bloque No. 2

Red secundaria con bloques integrados

Técnicas de sectorización (continuación)

Sectores hidráulicos de redistribución

Técnicas de sectorización (continuación)

Células de distribución

Técnicas de sectorización (continuación)

Distritos hidrométricos

Técnicas para el controlIdentificación de proyectos básicos

Control

Causas de perdidasProyectos básicosActividades y costosProgramaciónFinanciamiento

1. SE INTRODUCEN 235FUGAS AL MES

2. LAS FUGAS NO SEREPARAN RÁPIDAMENTE

3. LAS FUGAS OCULTASNO SE REPARAN

4. NO SE TIENE UN PROGRAMACOMPLETO DE CONTROL

DE FUGAS

POR FUGAS SE PIERDE EL 52 %DEL AGUA SUMINISTRADA

Árboles de problemas

CASO DE ESTUDIO

SIMAS, MONCLOVA

Norte

Oriente

Sur

Centro

Viborillas

Viborillas 1Viborillas 3 (Fuera de Servicio)Viborillas 4Viborillas 5Viborillas 7

Pozuelos

15-A (Fuera de Servicio)5-B68-B81314

Sector Oriente

20 de NoviembreCieneguillas

San José 1 (Fuera de Servicio)San José 3Placetas

M. Barrera

Sector Sur

Monclova 1Monclova 2Torres 1BTorres 2Torres 3

BurócratasLoma Linda (Fuera de Servicio)

Rebombeos 124,000

7%

Pozos 1,698,700

97%

El costo energEl costo energéético representa el 26 tico representa el 26 % de sus costos de operaci% de sus costos de operacióónn

Eficiencia Física y Características del Servicio

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

3,000,000

3,500,000

4,000,000

Ene-04 Feb-04 Mar-04 Abr-04 May-04 Jun-04 Jul-04 Ago-04 Sep-04

Mes y Año

Volú

men

es (M

3)

Volumen producidoVolumen Facturado

Porcentaje de pérdidas de agua promedio = 48.1% del volumen producido

•Poca continuidad en el servicio. Tandeo•Red de distribución con una antigüedad promedio de 25 añosReduciendo perdidas al 20 % representa 823,000 m3 mensuales y un

ahorro de energía potencial de 540,000 kWh /mes ( 28 % del global)

Diagnóstico SIMAS Monclova

52.99%

7.6518.14%Ahorro de energía recuperando caudales porprocesos de sectorización y otras técnicas

2.476.41%Autogeneración de Energía en Hora Punta para abastecer la zona de pozuelos viborillas

5.313.05%Adicionar una línea de 16”para conducir los 300 lpsque llegan de la zona de pozuelos viborillas.

0.8313.89%Control de presión y gasto a través de variadoresde velocidad

0.288.89%Optimización de Eficiencias Electromecánicas.

0.132.61%Optimización del FP en lazona Pozuelos Viborillas y el pozo burócratas

años%

RDIPORCENTAJE DE AHORRO

Medida de Ahorro

Optimización del Factor de Potencia

Bajas Eficiencias Electromecánicas

UNIDADESPOZO SAN JOSE No. 3

POZO MONCLOVA

No.2

POZO POZUELOS

No. 8

POZO POZUELOS

No.6

POZO POZUELOS

No.5 B

POZO POZUELOS

No.14

M3/SEG 0.076 0.133 0.027 0.048 0.039 0.116

M.C.A. 61.03 76.39 57.15 71.35 55.72 54.38

H.P. 200.00 300.00 70.00 150.00 200.00 250.00

KW 127.00 209.30 54.90 104.10 139.00 149.20

% 35.83 47.62 27.57 32.27 15.34 41.48

EFICIENCIA ELECTROMECANICA

TOTAL

POTENCIA DE ENTRADA AL MOTOR ( DEMANDADA)

FLUJO (GASTO)

CARGA DINAMICA TOTAL

POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR

DESCRIPCION

UNIDADES

POZO VIBORILLAS

No. 7

POZO POZUELOS

No.13POZO

PLACETASPOZO

MATILDE B.

POZO TORRES No.1 B

M3/SEG 0.048 0.126 0.091 0.053 0.067

M.C.A. 173.12 64.32 62.90 80.05 69.58

H.P. 300.00 350.00 250.00 200.00 150.00

KW 202.20 186.80 149.50 92.60 111.10

% 40.32 42.56 37.56 44.95 41.16

EFICIENCIA ELECTROMECANICA

TOTAL

POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR

POTENCIA DE ENTRADA AL MOTOR ( DEMANDADA)

FLUJO (GASTO)

CARGA DINAMICA TOTAL

DESCRIPCION Promedio

37 %

Proyectos de mayor rentabilidadFinanciados por el FIDE

Primera Etapa 5 Equipos

EFICIENCIASEFICIENCIA

ACTUAL (%)

EFICIENCIA PROPUESTA

(%) DEMANDA

kwCONSUMO (kwh/mes)

FACTURACION ($)/mes

INVERSION SIN (I.V.A.) ($)

RETORNO (meses)

Pozo 5 B Pozuelos 15% 67% 106.00 76321.96 80138.06 64,349.00 1.00

Pozo 7 Viborillas 40% 65% 71.34 51364.92 53933.16 156,079.00 3.00Pozo 8 B Pozuelos 35% 65% 73.25 52739.38 55376.35 63,062.00 2.00Pozo 2

Monclova 48% 68% 64.17 46200.32 48510.33 78,327.00 2.00Pozo 13 Pozuelos 42% 67% 69.24 49853.82 52346.52 63,062.00 2.00

0.360 0.665 384.00 276480.40 290304.42 424879.00 2.000

COSTO BENEFICIO

SISTEMA (pozos)

AHORRO ESPERADO

Segunda Etapa.

Consumo mensual

(kwh)

Ahorro Economico.

($ / mes)

Costo sin i.v.a.

( $ )Pay Back (Meses)

Pozo Placetas 50302.92 52,818.07 135,962.4 2.57

Pozo 14 Pozuelos 44686.61 46,920.94 68,392.2 1.46

Pozo 3 San Jose 44643.12 46,875.28 127,506.1 2.72

Pozo 6 Pozuelos 41859.25 43,952.21 95,412.4 2.17

Total 181491.90 190,566.50 427,273.1 2.24

Instalacion (Pozos)

Ahorro mensual Amortizacion de la Inversion

4 equipos

Resumen de beneficios Proyectos FIDE

9 equipos con mejor eficiencia electromecánicaAhorro Global

457,971 kWh/mes, 480,870 $/mes 25 % del consumo global

15 % Primera etapa10 % Segunda Etapa

El financiamiento del FIDE permite destinar recursos a otras partidas del proyecto

Control de presión y gasto con Variadores

Balance hidráulico de la línea de Conducción

1 LINEA 2 LINEASLINEA DE CONDUCCION

VIBORILLAS ACTUAL PROYECTO

DIAMETRO 16 " 16 "

LONGITUD 4 KM 4 KM

MATERIAL ASBESTO CEMENTO PVC

LPS 300 150

PERDIDA DE CARGA M.C.A. 32.20 8.05

CONSUMO DE ENERGIA KWH/AÑO 829,758.49 103,719.81

IMPORTE $/AÑO 879,544.00 219,892.00

AHORRO $/AÑO 659,652.00

Línea Alterna Viborillas - Pozuelos

Línea Alterna Viborillas - Pozuelos

Sector Piloto “Obreras”Resumen de resultados

Control de presión y gastoContinuidad del servicio 24 hr/díaAhorro de agua mensual 34,323 m3/mesAhorro de energía de 19,613 kWh/mesReflejado en los sistemas de bombeo Torres 1 y 3

Suministro

Valvula de Seccionamiento Existente

SECTOR HIDROMETRICO OBRERAS

Valvula de Seccionamiento Existente

Sector Piloto “Obreras”Resumen de resultados

Octubre 2004 Junio 2005 Septiembre 2005

Tipo de servicio Tandeo 6 hrs Continuo Continuo

Suminitros M3/mes 107,151 91,215 72,828

Facturado 41,245 41,087 47,296

Facturado Cobrado 38,968 39,505 44,387

Facturado no Cobrado 2,277 1,582 2,909

No Contabilizado 65,906 50,128 25,532

Eficiencias Fisica 38.5% 45.0% 64.9%

Eficiencias Cobranza 94.5% 96.1% 93.8%

Eficiencia del Sistema 36.4% 43.3% 60.9%

Volumen Ahorrado = 34,323 m3/mesEnergia Ahorrada = 19,613 kwh/mes

Eficiencia Físicaacciones en proceso

Consolidación de resultados en el sector obreras

Desarrollo de otro sector piloto con beneficios de ahorro de energía, en conjunto con el ahorro de agua y optimización del servicio

Elaboración de un anteproyecto general de sectorización de la red de distribución

Quien promueve Watergy?La Alianza Para el Ahorro de Energia

Misión Promover la eficiencia energética en el ámbito

mundial para contribuir a mejorar la economía y el medio ambiente

• Es una ONG sin fines de lucro, establecida en 1977 a raíz de la crisis energética mundial.

• Fundada por prominentes líderes gubernamentales, empresariales, ambientalistas y consumidores- USA

• Base principal Washington DC y con presencia en 23 países del mundo

Programas de la Alianza

http://www.ase.org/• Transferencia de tecnología de eficiencia energética

•Programas Educación

•Programas de cooperación internacional

•53 empleados de la Alianza desenvuelven programas en mas de 23 tres países en el mundo.

http://www.watergymex.org/

Arturo Pedraza MartínezEmail:apedraza@ase.org

Leonel H. Ochoa alejoEmail: leonelochoa@yahoo.com.mx

Teléfono celular: (01-777) 126-81-09

Programa WATERGY en México