LAS FUGAS EN LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE AUTOR: Ing. Pablo Donoso Ugalde. Consultor Privado con especialización en Sanitaria –Hidráulica e Hidrología Dirección: Calle Manuel Farfán y 27 de Febrero, Cuenca, Ecuador Email: [email protected] Teléfono: 593-2-882271,593-2 814426 Móvil: 093995683 Resumen: En el presente artículo, el autor llama la atención de los ingenieros ecuatorianos sobre un problema común de los sistemas de agua potable del Ecuador y de buena parte del mundo, cual es el inadecuado manejo de las presiones en los sistemas de distribución de los proyectos de Agua Potable y de las consecuencias que esto conlleva para la economía, la salud y el medioambiente. Los sistemas de agua potable en el Ecuador y en buena parte del mundo adolecen de un problema común, el exceso de presión estática en los sistemas de distribución y como consecuencia de ello, las bajas presiones resultantes en la mayoría de ellos en las viviendas. Esto que aparentemente resulta contradictorio y difícil de comprender, se explica el momento en que entendemos la manera como funciona un sistema de agua. A

Línea piezométrica C

H D

Pt B

Un sistema de distribución se puede modelar de manera rudimentaria, con un tanque ya sea de almacenamiento o de distribución, desde el cual se distribuye el agua, desde una altura H (presión estática), un tramo de tubería y una válvula de control. Existen tres posibilidades de funcionamiento. 1. La llave está totalmente cerrada, en este caso el agua en el piezómetro llega hasta el máximo nivel, punto A, por vasos comunicantes, el caudal es 0 (Similar a lo que ocurre en la noche en el sistema )

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2. La llave está totalmente abierta, en este caso el agua en el piezómetro llega hasta el mínimo nivel, punto B, el caudal es el máximo posible.(similar a la hora pico de consumo) 3. La llave está parcialmente abierta, en este caso el agua en el piezómetro llega hasta un nivel intermedio, punto C, el caudal es menor al máximo, generalmente controlado por el usuario según su necesidad dejando en el piezómetro una presión remanente Pt que se conoce como la presión de trabajo del aparato,en aparatos normales entre 3-5m por ejemplo en calefones de gas es de 14 m.(Similar al funcionamiento normal a cualquier hora ) Una casa en el trayecto, por ejemplo la del punto D tiene una presión igual a la de la flecha en el tercer caso. Las fugas actúan como consumidoras de caudal y tienden a bajar la piezométrica en forma similar al caso B, lo que explica la baja presión en los sistemas que tienen fugas. La AWWA de los Estados Unidos, divide las pérdidas de agua en dos componentes: • Pérdidas aparentes y • Pérdidas reales Las pérdidas aparentes se subdividen a su vez en: • Pérdidas asociadas con la medición • Pérdidas asociadas con manejo de datos • Pérdidas asociadas con conexiones ilegales y robos de agua Las pérdidas reales son perdidas “físicas”y se subdividen en • Pérdidas en almacenamientos • Pérdidas en las tuberías de conducción • Perdidas en las tuberías de distribución • Pérdidas en las acometidas hasta el punto de los medidores Durante una auditoria del agua, se calculan volúmenes y valores de las pérdidas y se establecen metas realistas a cumplir. El avalúo de las pérdidas aparentes es casi siempre considerando algún valor promedio de ventas, mientras que las pérdidas reales se las avalúa en rangos que van desde costos marginales de producción hasta varias veces estos costos de producción, cuando una planta puede diferir un proyecto de construcción importante, o una nueva fuente de captación al reducir las pérdidas reales, y adquirir un mayor caudal de esta manera. Es importante notar que el recuperar pérdidas aparentes incrementa el flujo de caja de la planta pero no va a incrementar el recurso agua, tan valioso, mientras que al reducir las pérdidas reales, efectivamente se recupera el recurso agua. Recuperar el recurso mediante el control de pérdidas reales es casi siempre la manera más barata de encontrar un nuevo abastecimiento de agua, que no tiene que ser construido y que tampoco reduce los caudales sanitarios de los ríos. Una vez que se ha identificado el volumen y el valor de las pérdidas , una empresa debe identificar las maneras más efectivas de reducir las pérdidas. Existen cuatro maneras para reducir las pérdidas reales en una planta • Manejo adecuado de presiones • Manejo de la infraestructura • Detección de fugas • Mejoramiento del tiempo de reparación de fugas

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1.- Manejo adecuado de presiones

Pérdida real inevitable

Pérdida real recuperable económicamente

3.- Detección de fugas 4.- Mejoramiento del tiempo de reparación de fugas

2.- Manejo de la infraestructura Pérdida real anual

Las cuatro claves usadas en el manejo del control de pérdidas reales

El círculo mayor representa el volumen de las pérdidas reales. A medida que las presiones (estáticas) del sistema se reducen (manejo adecuado de presiones estáticas), el volumen anual de pérdidas baja, llevando el volumen anual de pérdidas reales (círculo mayor) al volumen de pérdidas reales económicamente factible (círculo en rojo). De la experiencia con los sistemas ecuatorianos, el volumen de las pérdidas reales bordea el 60-70 % mientras que el de pérdida real inevitable estaría por un 30-40 %. En países con sistemas de mejor calidad será posible bajar el nivel de pérdidas reales hasta cerca de un 15 -20 %. En este punto cabe ponernos a pensar, si es conveniente iniciar programas de control de pérdidas sin que previamente se haya realizado un adecuado programa de manejo de presiones. La respuesta es obviamente NO, debido a que ocurre el equivalente de cerrar la válvula en el primer esquema del modelo, lo que eleva la piezométrica y si ésta es excesiva, las tuberías comienzan a romperse en otras partes y se vuelve a lo mismo que al principio. Se puede decir que un programa de control de fugas soluciona el efecto de las fugas, mientras que el control adecuado de presiones soluciona la causa de las mismas Desde este punto de vista los programas de control de fugas, por si solos, no son sustentables. Por lo tanto se debe establecer las prioridades en un manejo sustentable de control de pérdidas reales, y lo primero es:

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• El Manejo adecuado de presiones. En este punto cabe preguntarse cuáles deben ser las presiones adecuadas. Al respecto es lógico pensar que no podemos poner presiones en la red que los accesorios no resistan. Al respecto, hemos acudido a la página Web de Franz Viegener, fabricante nacional de accesorios que literalmente establece que por ejemplo en el caso de fluxómetros que son aparatos que se basan en la presión para su funcionamiento, no se debe sobrepasar los 45 metros, como se ve en la copia siguiente.

MODELOS Fluxómetro para Urinario (365.01)

PRESIÓN DE FUNCIONAMIENTO: • Máxima 45 m de columna de agua. • Mínima 4,5 m de columna de agua medida desde la base del tanque. • Optima 7 m de columna de agua. (70 m col./agua = 7 kg/cm2 =100 lbs/pulg.2). • La presión DINAMICA OPTIMA es de 0,70 kg/cm2 (10 lbs./pulg.2) y no debe ser inferior a 0,45 kg/cm2. • La presión estática debería exceder estos valores lo suficiente como para compensar las pérdidas de carga ocasionadas por fricción, cambios de dirección, derivaciones, etc

Fluxómetro para Inodoro (365.02)

Por otro lado los libros de instalaciones en edificios altos aconsejan dividirlos en zonas de presión de 10 pisos, lo que significa presiones de alrededor de alrededor de 30 mca. El Ex -IEOS en sus normas, que son las que utiliza actualmente el MIDUVI, fue cambiando con el tiempo la presión máxima aceptable en las distribuciones de los proyectos de agua potable desde 60-70 mca. hasta la última correspondiente al programa WASHED de la USAID en que establece un máximo de 40 mca.(Esto significa que la máxima diferencia de presión entre tanques rompe presión debe estar en 30 m ya que se debe considerar que el segundo tanque solo puede servir a las casas que están a unos 10 m de altura por debajo del mismo, lo que podría producir presiones de 40 mca en las casas ubicadas a 10 m más abajo del segundo tanque.) Es obvio, que un tanque rompe presión no es la única manera de reducir las presiones, existen válvulas reductoras de presión en el mercado que cumplen esta función, pero su uso dependerá de la experiencia del personal del sistema con ellas y de la comprensión que tengan de su funcionamiento, el mayor peligro con el uso de este tipo de válvulas sería que en un caso de reparación y mientras se provee una nueva válvula se les ocurra el “lógico” Bypass, que acabaría con todo el sistema. Esto es especialmente cierto con aguas corrosivas como las que tenemos que dañan las válvulas con relativa frecuencia.

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Si se realiza un manejo adecuado de presiones el programa de manejo de pérdidas reales es sustentable ya que puede reducir los volúmenes de pérdidas reales de todos los componentes de las mismas, como almacenamientos, tuberías de conducción tuberías de distribución y acometidas hasta el punto de los medidores así como los componentes de robos de las pérdidas aparentes, de manera permanente sin que se produzcan problemas de aumento de la piezométrica , donde el remedio es peor que la enfermedad. El manejo de presiones adecuadas no solamente reduce los volúmenes de pérdidas reales sino que puede también reducir la frecuencia de nuevas fugas solucionando no solamente el efecto de las fugas sino también su causa. Una vez realizado un adecuado manejo de presiones, viene el resto de maneras de controlar las pérdidas reales como: • Implementación de programas sustentables de detección de fugas • Manejo de la infraestructura • Mejoramiento del tiempo de reparación Establecidas de esta manera las prioridades se podrá llegar a tener un programa sustentable de control de fugas. Los organismos de préstamo deberían obligar a las Municipalidades prestatarias a desarrollar sus programas en este orden, por que de otra manera es una pérdida de recursos para las Municipalidades y para el país. Por otro lado, si hablamos de la ecología, existen dos efectos de daño potencial por las fugas. 1. En zonas arcillosas como las del sur del país, las fugas alimentan el nivel freático y son causa colaborante de deslaves que a menudo conllevan víctimas fatales. 2. Al evitar tener que recurrir a nuevas captaciones para alimentar las plantas de tratamiento, los cursos de agua pueden fluir llenos con el consiguiente mejoramiento del paisaje y las condiciones sanitarias de los ríos, y no como se observa en la imagen siguiente en que se presenta el lecho del Río Tomebamba en sequía, con el cauce reducido a piedras con olores nauseabundos y proliferación de vectores que causan enfermedades a la población.

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