PROYECTO DE EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA, FÍSICA, COMERCIAL Y DE LA OPERACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED DE AGUA POTABLE DE PARRAL, CHIHUAHUA Programa Watergy en México de la Alliance to Save Energy- USAID Temas Principales: Junta Municipal de Agua y Saneamiento de la Ciudad de Parral, Chih. (JMAS) • Redistribución de caudales y presiones en la red para incrementar la eficiencia hidráulica C.P. Luis Medina Loya, Presidente Ing. Ramón Ibarra, Director Técnico y energética Ing. Jesús M. Cruz, Director de Planeación y Op. • Suministrar el servicio de agua a los usuarios Teléfono: 01-62 75 22 08 44 y 62632-27485 95 el mayor tiempo posible en 24 horas y dar Ing. Arturo Pedraza M. cobertura a la mayor parte de la Ciudad Coordinador Watergy Mexico Tel. 222- 7567084 y 243- 2174273 • Sectorización de red de distribución Email: [email protected] • 35 % de Ahorro de Energía en base a la Dr. Leonel H. Ochoa Alejo Consultor Alliance to Save Energy metodología integral Watergy Tel. 777- 3 20 98 52 Email: [email protected]

Antecedentes La necesidad de incorporar fuentes alternas para garantizar la satisfacción de la demanda de agua potable, tanto actual como futura, ha motivado al organismo operador de la Junta Municipal de Agua y Saneamiento de la Ciudad de Parral, Chih. (JMAS), a plantear una serie de acciones encaminadas a resolver esta problemática; sin embargo, para los proyectos que han planeado llevar a cabo para mejorar el servicio, se requieren de inversiones elevadas, puesto que consideran la incorporación al sistema existente de nuevos pozos que requerirían perforarse, equiparse, y además, interconectarse para posteriormente conducir el agua hasta un nuevo tanque de entrega hacia la red existente en la Cd. de Parral. De esta manera, la Alianza para el Ahorro de Energía (Alliance to Save Energy) dentro de su Programa Watergy en México, financiado por la Agencia para el Desarrollo Internacional de los Estados Unidos (USAID, por sus siglas en inglés), ha planteado a la JMAS, otra alternativa de solución consistente en la elaboración del Proyecto de Eficiencia Electromecánica, Física y de la Operación Hidráulica de la Red de Parral, Chihuahua, con el que se pretende realizar un programa de acciones para redistribuir caudales y presiones e identificar medidas de ahorro de agua y energía eléctrica a un costo más accesible, a fin de mejorar el servicio de distribución de agua potable a la población, además de traer ahorros que permitan destinar recursos a otro tipo de proyectos de inversión que la JMAS requiera.

Meta Continuando con la experiencia lograda en otros proyectos desarrollados por la Alliance to Save Energy, en el sistema de abastecimiento de agua potable de la Ciudad de Parral, Chih., se tiene como meta lograr el suministro de agua a los usuarios el mayor tiempo posible en 24 horas y dar cobertura a la mayor parte de la Ciudad, y así beneficiar a la mayoría de los usuarios de la red de distribución de agua, con la menor inversión posible aplicable a corto plazo y generando ahorros de energía resultantes de la optimización en la operación hidráulica.

Metodología La metodología utilizada en el proyecto de eficiencia ha sido la desarrollada por el programa Watergy, consistente en la aplicación de medidas enfocadas a proporcionar al consumidor, con efectividad de costos, los servicios deseados relacionados con el agua, al mismo tiempo que se utiliza la menor cantidad posible de agua y energía. El programa Watergy propone realizar proyectos de agua potable para el incremento de eficiencia electromecánica, física e hidráulica que cumplan con las cinco condiciones siguientes: 1. 2. 3. 4. 5.

Basados en información y datos disponibles generando la información complementaria mínima Que aprovechen al máximo la infraestructura hidráulica existente Con soluciones prácticas, económicas y de implantación en el corto plazo Que garanticen mejor calidad del servicio de agua a los usuarios (cero tandeos) Que reduzcan sustancialmente el costo energético

Las herramientas básicas para la aplicación del programa Watergy son las que se muestran en la figura siguiente:

El consumo energético en los sistemas de agua potable está estrechamente ligado con la distribución hidráulica de las conducciones y redes, el volumen de agua que se pierde por fugas y el bajo rendimiento de los equipos de bombeo. El programa Watergy Efficiency tiene su enfoque técnico en las siguientes ecuaciones de potencia de los equipos de bombeo y costo de energía eléctrica: Potencia =

9.8 γ QH b

η

Costo de Bombeo anual = C kw x Potencia x No. horas anuales

(1) (2)

Donde γ es el peso específico del agua en kg/m3, Q el gasto en m3/s, Hb es la carga dinámica de la bomba en metros y η es la eficiencia de la potencia entregada al fluido y la potencia del motor, Ckw es el costo del kilowatt-hora; en este caso la potencia está dada en kilowatt-hora.

De las ecuaciones (1) y (2) se deduce que un sistema de agua potable o saneamiento consume energía eléctrica en primer lugar por la utilización de equipos de bombeo. Cuando estos equipos se desgastan por el uso continuo, disminuyen su rendimiento η y, por lo tanto, aumentan la potencia y el consumo de energía. Se puede observar en la ecuación (1), que los factores que impactan directamente en el consumo de energía eléctrica son: la carga dinámica de bombeo Hb y el caudal Q. La carga dinámica Hb, depende de cada sistema hidráulico y de las condiciones particulares, como la profundidad del acuífero, desniveles topográficos y capacidad de conducción de las tuberías. El exceso de la carga dinámica puede ser provocado directamente por el deterioro interno de las tuberías por donde es conducida el agua bombeada. El envejecimiento de las tuberías, la calidad del agua y el funcionamiento en condiciones cambiantes de presión y caudal, aumentan su rugosidad interna y con ello sus coeficientes hidráulicos de cortante (Darcy-Weisbach o Hazen Williams), trayendo como consecuencia este aumento de la carga dinámica de operación de las bombas y entonces el incremento de consumo de energía eléctrica. Sumado a lo anterior, si el diseño del sistema hidráulico es deficiente o si se presentan obstrucciones como válvulas parcialmente cerradas, aire atrapado, o si hay fugas en las tuberías, se tendrán enormes pérdidas de carga hidráulica con el consecuente incremento de la carga dinámica del bombeo y el alto consumo de energía eléctrica. Por último, el caudal bombeado, Q, es el otro factor que es susceptible a generar desperdicio de energía eléctrica. Cada litro de agua potable o residual bombeada hacia las tuberías ha requerido de un consumo de energía y, por ende, representa un costo para el organismo operador. Si después de ser bombeada el agua se pierde en la fugas o es derrochada por los usuarios, entonces también la energía eléctrica utilizada es desperdiciada. Las fugas incrementan la demanda de agua potable, lo que se refleja en un mayor caudal de bombeo y, por lo tanto, en un mayor consumo de la energía eléctrica. Por lo general, nadie utiliza el agua de las fugas, lo que significa una pérdida de dinero para la empresa de agua y escasez para los pobladores de la localidad. De esta manera, con el análisis Watergy se hacen viables otras medidas de ahorro en los sistemas de bombeo como: • Operar los sistemas en su zona de Medidas operativas máxima eficiencia (Baja inversión) • Evitar tener en operación bombas no indispensables Medidas de • Control de demanda en hora punta reducción de costo apoyados en el análisis hidráulico energético de la red para asegurar el servicio El análisis de la capacidad de regulación de cada tanque para diferentes horarios de operación realizados bajo la metodología Watergy hacen viable estas medidas.

Acciones realizadas El proyecto se desarrolló con base en una recopilación y análisis de datos estadísticos del organismo operador y con la generación de información complementaria siguiente: a) Descripción del funcionamiento general del sistema, b) Actualización de los planos de la red y conducciones, c) Campaña de mediciones de caudal y presión, y d) Elaboración de un modelo de simulación hidráulica en el programa de cómputo Epanet V 2.0 en español. Uno de los principales problemas que no permiten una distribución continua en el servicio, es que existen muchas zonas de tandeo a través de la red primaria y secundaria de las tres zonas existentes que maneja JMAS (ver figura 2). Únicamente la colonia Bellavista ubicada en la zona denominada ZA-3, dispone de servicio continuo las 24 hrs., por lo prácticamente la totalidad de las colonias tienen servicio tandeado.

ZA-1

ZA-2

11

17

ZA-3

Figura 2 Zonas de abastecimiento de Parral

Cabe señalar, que otro de los problemas que existen, es que las pérdidas potenciales generadas por fugas es del orden del 48%. Para dar solución a toda esta problemática, se consideraron para el análisis 60 sectores que corresponden a las zonas de facturación existentes, las cuales se encuentran bien definidas y aisladas unas de las otras, como se puede ver en la figura 3. A estos sectores, se les asignó un caudal medio requerido, en función de una dotación media (incluidas las pérdidas) que requería la población y de la disponibilidad del agua suministrada para cada Sector Hidráulico.

Figura 3 Distribución de usuarios de acuerdo al número de cuenta

Del balance volumétrico realizado, se consideró una dotación de proyecto de 235L/hab/día, la cual implica realizar, además, un programa de reducción de fugas para llevarlas a un 28% de la producción.

Las tres zonas de estudio, básicamente se abastecen de 13 pozos ubicados en la zona denominada “El Verano”, de la extracción de agua de 4 minas denominadas Cabadeña, Esmeralda, Vesper y Recompensa, así como de la captación de agua de tipo superficial proveniente de la Presa Parral ubicada a 4 kilómetros al suroeste de la Ciudad. El acuífero que alimenta los pozos de El Verano actualmente se encuentra sobreexplotado, ya que recibe una recarga de 26.70 Mm3/año y una extracción de 31.50 Mm3/año. Por otra parte, el caudal que producen las minas Cabadeña y La Esmeralda, llega directamente a la Planta Potabilizadora, ubicada al Este de la ciudad, monitoreándose a través de un sistema de telemetría. De igual manera, el agua de la presa también se conduce a la Planta Potabilizadora para su acondicionamiento. Cuando se tiene suficiente agua de la presa para satisfacer la necesidad de abastecimiento y la demanda de agua de la población disminuye (en periodo de invierno), se deja de operar la mina Esmeralda. A través de 7 líneas de conducción se abastece a las tres zonas de la Ciudad de Parral. La distribución de la zona ZA-1 es considerada a partir del tanque Vesper de donde una de las tres derivaciones se conecta por gravedad al tanque La Recompensa. Este tanque recibe también el gasto que se extrae de la mina La Recompensa, y de él se realiza un rebombeo, el cual se inyecta directamente a la red de distribución de una zona al norte de la ciudad y alimenta al tanque Montañas. La zona ZA-2 se abastece a partir de la planta potabilizadora. El agua se bombea por dos líneas de distribución, la primera llega al tanque Terres y de ahí hacia la red de la parte baja del tanque. En la segunda línea se bombea el agua hacia los tanques Progreso, Gómez Morín y Paseo de Almanceña entregando agua en ruta a la red de distribución. El sistema de distribución de la zona ZA-3 es considerado a partir del tanque Piezométrica, por ser desde donde se abastece por gravedad a la red de distribución, a tanques de regularización (Cerro Blanco y Juárez), y a rebombeos (Altavista y Guamúchil). El rebombeo Guamúchil alimenta al tanque Miguel Hidalgo y el rebombeo Altavista al tanque Bellavista. Tanque Vesper Mina y tanque La Recompensa

Mina Cabadeñas

Mina Vesper

Tanque Montaña

Hidalgo Del Parral Tanque Piezométrica

Mina La esmeralda

Torre de oscilación 2

Presa Parral

Rebombeo El Verano Torre de oscilación 1

Zona de Extracción El Verano

Figura 4 Diagrama general del sistema de abastecimiento de la ciudad de Hidalgo del Parral

En cuanto a la definición de sectores, ésta se basó en tres tipos de modificaciones a la red. El primero fue aislar las líneas de conducción, de tal forma que no existiera ninguna inyección directa a la red para que el gasto producido por los pozos llegue íntegro hasta los tanques de regularización. El siguiente trabajo fue aislar los sectores hidráulicos propuestos para que estos fueran alimentados únicamente desde los tanques de regularización correspondientes. El tercer trabajo fue realizar cambios en la red, principalmente proponiendo líneas nuevas de la menor longitud posible para que la distribución del agua interna tuviera las menores pérdidas por cortante posibles.

Una vez establecidas las áreas de influencia de cada fuente de abastecimiento, fue necesario construir el modelo de simulación, a fin de reproducir el funcionamiento de la red en condiciones actuales, y posteriormente proponer modificaciones para la redistribución de caudales y control de presiones en la red y de las líneas de conducción. De esta manera, se construyó el modelo de simulación para analizar los resultados con el programa Epanet 2.0, tal como se puede observar en la figura 5.

Figura 5. Modelo de la red de agua potable de Parral en Epanet

Debido a que en este modelo se simulan todos los tramos de la red, se logra un óptimo funcionamiento hidráulico de los sectores, interconectando algunos tramos, cerrando o abriendo válvulas, sustituyendo tramos cortos y regulando presiones con válvulas automáticas. Las adecuaciones al sistema fueron entregados en un plano digital al personal de mantenimiento y operación de JMAS, el cual está entrenado en el uso del programa Epanet; explicándoles a detalle, el nuevo esquema propuesto de la red por sectores, así como las interconexiones propuestas en la red. De los resultados de la modelación de la red de distribución en las horas de máxima demanda se pudo identificar una distribución ineficiente del agua con la siguiente problemática: o

La planta potabilizadora no tiene la capacidad para proporcionar el caudal máximo requerido a su área de influencia, motivo por el cual utilizan sistemas de tandeo.

o

La plata potabilizadora sólo tiene capacidad para alimentar de forma continua a los sectores de facturación 19, 29, 36, 40, 41, 42, 47, 51, 52 y 59, dejando sin suministro los sectores 11, 14, 27, 35, 38, 43, 44, 58 y parte del 02 y 03.

o

En la zona de influencia del valle de El Verano se presentan zonas sin agua en las partes altas de los sectores de facturación 05, 16, 26, 33 y 50.

El gasto disponible total es mayor al requerido para que el 100% de la población disponga del servicio de agua potable durante las 24 horas del día, pero el desequilibrio en la distribución ha originado la necesidad de los tandeos en la ciudad. Es evidente que la población servida por la planta potabilizadora excede en un 35% la capacidad de producción de la misma, además se infiere que el 31% del agua extraída de los pozos de El Verano se está desperdiciando probablemente en fugas físicas, siendo estos dos los principales problemas de la distribución ineficiente.

Con la redistribución de caudales y presiones del proyecto hidráulico es posible sacar de operación tres equipos del rebombeo Altavista y el rebombeo Guamúchil, obteniendo ahorros en energía eléctrica de $245,000.00 pesos anuales. En general, el trabajo realizado resultó eficaz y eficiente y ha sido muy positivo, porque en breve tiempo se mejorará la distribución del servicio de agua, beneficiando a la mayoría de la población de la Ciudad de Parral, Chih., al tener una distribución de presiones más homogénea y con un control operacional optimizado con mínimos movimientos de válvulas.

Ahorro de Energía Logrado Uno de los grandes beneficios de aplicar la metodología Integral Watergy es maximizar el potencial de ahorro de energía alcanzable. Muchas medidas de ahorro, que no son viables sin hacer el análisis integral, así como mejorar la operación hidráulica, se hacen posibles si se adopta esta visión. De esta manera, con el proyecto de eficiencia de la Ciudad de Parral, Chih. se lograron diversos ahorros de energía convencionales como las siguientes: •

Eficiencia Electromecánica.

Como se puede observar en el cuadro 1, en el caso de los Pozos El Verano existe un potencial importante para ahorrar de 1’643,555 kWh, que equivalen a $1’879,956.00 pesos anuales, lo cual representa el 11 % del consumo global en la JMAS de Parral. Las potencias promedios bajarían de 860 kW actuales a 652 kW lo que implica 208 kW de ahorro en potencia demandada. Cuadro 1 Análisis costo-beneficio por optimización de eficiencia electromecánica en Pozos de El Verano vía sustitución de equipos en Parral Operación Actual Sitio

Zona de Pozos El Verano

•

Equipo

Eficiencia Potencia Electro- eléctrica Mecánica kW

Facturacion CFE kWh/año

$/año

Eficiencia ElectroMecánica

Potencia Eléctrica kW

Pozo 2

31.6%

50

398,000

464,504

62.3%

37

Pozo 3 Pozo 4 Pozo 5 Pozo 6 Pozo 8 Pozo 9 Pozo 10 pozo 11 pozo 12 pozo 13 Pozo 14 Pozo 15

43.2% 43.4% 64.5% 44.8% 44.7% 33.2% 41.2% 41.8% 33.2% 52.6% 47.1% 55.2%

51 46 67 96 45 24 48 112 83 67 105 67

329,717 398,000 564,000 865,361 574,799 185,542 562,000 945,264 711,258 602,939 895,179 600,881

386,098 461,563 655,504 936,905 641,334 216,180 652,036 1,073,937 789,675 675,825 1,002,414 748,671

60.8% 63.9% 65.5% 65.6% 63.9% 60.8% 63.1% 66.5% 66.2% 65.9% 66.4% 64.7%

41 31 46 66 32 21 32 88 65 49 86 57

44.3%

860

8,704,646

64.3%

652

Evaluación Económica Inversión Pay-Back

Ahorros

Equipo Propuesto

kW 13.37 9.77 14.85 21.26 30.27 12.74 2.96 16.30 23.74 17.25 17.34 18.71 9.83 208

kWh/año

$

$/año

años

106,395 $124,589.10

$

79,596

0.64

63,186 113,642 171,282 236,043 97,666 22,908 129,006 198,624 146,056 135,767 150,911 72,068

$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $

87,285 86,064 100,133 165,671 83,886 69,949 83,886 189,948 141,482 101,343 190,619 141,482

1.18 0.64 0.50 0.64 0.77 2.44 0.55 0.84 0.87 0.67 1.13 1.59

1,879,956 $ 1,521,344

0.93

1,643,555

$ 73,990.74 $134,552.71 $201,427.11 $258,467.58 $109,483.72 $ 28,635.07 $151,452.94 $225,835.22 $161,829.83 $151,516.10 $169,171.58 $ 89,003.99

Control de demanda en Hora Punta.

Para determinar los ahorros de energía en el caso de los rebombeos y minas, se consideraron las cargas y gastos óptimos, determinados a través del proyecto de redistribución de la operación hidráulica de la red. Las acciones propuestas en cada caso se presentan en resumen en el cuadro 2.

Cuadro 2 Acciones propuestas para evaluar el ahorro de energía con distintas condiciones de operación de las minas y rebombeos Sitio

Equipo

Rebombeo El Verano

Rebombeo Altavista

Condiciones ActualesEspecificacion fina Explicacion de la nueva operacion y Gasto Carga el cambio que implico individual mca

l/s

Bomba 1

68

123.00

Bomba 2

83

25.8

Bomba 3

68

111.00

Bomba 4

68

67.80

Bomba 5

90

22

Bomba 6

68

56.00

Bomba 1

3

44.00

Bomba 2

3

60.00

Bomba 3

78

81.00

Bomba 4

76

86.00

Bomba 1

Rebombeo Recompensa

159

24.00

mca

l/s

68

210

Trabajaria suministrando un gasto promedio de 195 lps y un gasto maximo de 215 lps para poder parar el pozo 6 en Hora Punta , divididos entre el Tanque Cerro Blanco y los tanques Miguel Hidalgo , Juarez y el carcamo del rebombeo Altavista alimentados via el tanque piezometrica que recibe de este rebombeo del verano

36

Opera solo un equipo en lugar de las bombas 3 y 4 dando el gasto total alimentando al tanque bellavista . las bombas 1 y 2 salen de operacion porque su area de influencia ahora esta alimentada desde otro tanque por gravedad

88

Analisis Paro en Hora Punta si/no

explicacion

si

la capacidad de regulacion sumada del cerro blanco y el propio tanque del rebombeo el verano alcanzarian para parar 1 pozo HM cuyo gasto no rebase los 20 lps que es el 10 % de los 200 lps que se requiere producir y rebombear. Se propone el pozo 6 en tarifa HM

si

el tanque de regulacion es de 1000 m3 y requiere solo 643 m3 parando 4 horas,el gasto medio requerido trabajando 24 horas es de 30.21 lps pero trabajando 20 horas debe ser de 36 lps para asegurar llenar el tanque

165

33

Se amplio un poco su area de influencia por lo que requiere un gasto mayor

si

el tanque de regulacion es de 1000 m3 y requiere solo 636 m3 parando 4 horas,el gasto medio requerido trabajando 24 horas es de 27 lps pero trabajando 20 horas debe ser de 33 lps para asegurar llenar el tanque

195

36

Continua operando igual alimentando al tanque vesper que a su vez envia por gravedad al carcamo del rebombeo recompensa

si

El tanque vesper esta conectado con el rebombeo recompensa y tambien tiene la capacidad de regulacion necesaria

119.00

42

Bomba 2

Vesper

Minas

Cabadeña

Vesper

193

36

Cabadeña

118

42

Esmeralda Esmeralda Bomba 1 Bomba 1 Esmeralda Esmeralda Bomba 2 Bomba 2

170

35

150

19.9

Bomba 1

23

25.4

Bomba 2

21

10.7

Planta Potabilizadora

Continua operando igual descargando a la potabilizadora

no no

155

27

Continua operando igual descargando a la potabilizadora

155

27

Continua operando igual descargando a la potabilizadora

90

Las bombas 1,2 y 3 salen de servicio porque alimentaban al tanque terres que tambien sale de servicio dado que su area de influencia paso al sector hidraulico "el Verano" , por ende operaria un solo bombeo alimentando 90 lps con una carga de 75 mca a los 4 tanques de regulacion del area para alimentar por gravedad cada uno a su zona de influencia . Las bombas 1 a 3 solo se mantienen para la operacion de retrolavado

81 Bomba 3 Bomba 4 Bomba 5

70

81

no

no

Aunque tienen capacidad de regularizacion los tanques de llegada, la capacidad de la plnta potabilizadora limita el gasto maximo

Como se puede observar en el cuadro 3, se pueden lograr ahorros de 1’591,728 kWh, equivalentes a $1’852,503.00 anuales que representan el 11 % del costo global pagado por Parral actualmente, con un mejoramiento de la eficiencia electromecánica en promedio de 38.5 % a 70 %, la cual es alcanzable con equipos de mayores eficiencias como los seleccionados o equivalentes. La inversión estimada para hacer este sustitución y lograr los ahorros mencionados es de 1’594,560 que se pagaría en 0.9 años. Cabe aclarar que este cálculo incluye el ahorro a lograr en el rebombeo el Verano con los dos nuevos equipos ya adquiridos por la JMAS Parral, cuya especificación coincide con la determinada en el análisis hidráulico realizado (2 equipos de 100 L/s con 77 metros de carga de bombeo), a un costo aproximado de dichos equipos que tendrá que ajustarse con el costo real del equipo adquirido. Cuadro 3 Ahorros alcanzables por optimización de eficiencia electromecánica en rebombeos y minas y redistribución de caudales y presiones en la red de Parral, con su análisis costo-beneficio Operación Actual Sitio

Equipo

Eficiencia Potencia Electro- eléctrica Mecánica kW 74.8% 110.0 39.5% 53.0 42.6% 174.0 58.9% 77.0 39.5% 49.0 47.4% 79.0

kWh/año

$/año

2,090,749

2,399,232

Eficiencia ElectroMecánica

Potencia Eléctrica kW

kW

kWh/año

73%

207

95

281,579

$

Rebombeo El Verano

Bomba 1 Bomba 2 Bomba 3 Bomba 4 Bomba 5 Bomba 6

Rebombeo Recompensa

Bomba 1

39.2%

93.5

602,940

770,977

65%

82

11

73,086

Vesper

23.5%

108.5

560,474

683,609

68%

101

Cabadeña Esmerald a Bomba 1 Esmerald a Bomba

46.8%

104.0

978,092

1,062,768

68%

72

8 32

50,311 545,852

41.4%

146.0

6.1%

153.0

Bomba 1

15.0% 10.4%

37.5 20.8

Minas

Planta Bomba 2 Potabilizadora Bomba 5

TOTAL:

53.9%

102.5

38.5% 1308

933,552

1,014,418

205,004

322,805

685,084

Evaluación Económica Inversión Pay-Back

Ahorros

Equipo Propuesto

Facturacion CFE

67%

123

70%

118

76%

94

886,682

70%

796

23

$

319,096

$/año

$

años

323,252

$

528,000

1.6

$

52,242

$

256,300

4.9

$ $

61,364 665,776

$ $

201,597 144,441

3.3 0.2

$

381,639

$

620,708

412,260

$

229,922

0.6

337,609

$

234,300

0.7

1,852,503 $

1,594,560

155

344,699

$

109

296,201

$

409

1,591,728

$

1.6

0.9

Uno de los beneficios que se busca con la aplicación de la metodología integral Watergy es lograr ahorros adicionales a los “convencionales” por el efecto de evitar operación innecesaria de equipos de bombeo o mejoramiento de cargas dinámicas en los mismos. En el caso de Parral, este tipo de ahorros se pueden lograr en el rebombeo Alta vista y el Guamúchil. El detalle incluyendo la razón por la que se logra el ahorro y el volumen del mismo se presenta en el cuadro 4, con un ahorro total de $245,000.00 pesos anuales. Cuadro 4 Ahorros de energía alcanzables como resultado de la optimización de la operación hidráulica Equipo

Condición Actual Demanda (Kw)

Sistema y operacion Actual

Rebombeo Altavista

Se tienen instalados 4 equipos de bombeo y operan dos simultaneamente suministrando a distintas zonas de influencia

Rebombeo Guamuchil

Opera un sistema de bombeo alimentando al Tanque Miguel Hidalgo

GLOBAL

Condición Esperada Operacion

Demanda (Kw)

110

3 equipos salen de operacion porque su area de influencia ahora esta alimentada desde otro tanque por gravedad y solo se propone un equipo alimentando 36 lps al tanque bellavista

44

26

Saldra de servicio porque su tanque de descarga ( Miguel Hidalgo) sera alimentado por gravedad directamente del cerro blanco

0

136

Ahorros Energía (kWh/año)

185,627

43.53

Facturación Demanda Energía ($/año) (Kw) (kWh/año)

Facturación ($/año)

$ 211,577

0

0.00

0.00

0.00

66

257955

$

184,386

26

47540

$

60,752

93

305,495

$

245,138

Una vez analizadas todas las posibilidades en conjunto con las capacidades de regulación de los tanques disponibles, se determinó que sólo puede pararse en hora punta en los siguientes sistemas: a) Un pozo en tarifa HM de la zona del verano que no rebase 20 L/s; el más conveniente y que cumple esta condición es el pozo No. 6; b) El rebombeo Altavista y el rebombeo Recompensa en conjunto con la mina Vesper, cuyos tanques tienen la capacidad de regulación necesaria. Los ahorros en el costo energético se muestran en el cuadro 5. Cuadro 5 Ahorros por paro en hora punta alcanzables en Parral Ahorros Económico

Sitio

Carga que Energía que Disminución se dejará de se de la demanda disminuirá consumir en facturable punta en punta

Demanda Facturable

Energía

Total

$/año

$/año

$/año

kW

kWh

kW

1 Pozo del Verano ( Recomendable el Pozo No. 6)

66

50,682

46

$

64,347 $ 112,397 $

Rebombeo Altavista

46

16706

32.2

$

45,035 $

Rebombeo Recompensa

82

47036

58

$

80,627 $ 104,312

45467

71

Mina Vesper Totales

101 295

159,891

$ 136

$

37,050 $

$ 354,591

82,085

184,939

98,701 $ 100,832 $ 288,709

176,744

$

199,532 643,301

Como conclusión final, se puede decir que con el proyecto de eficiencia física, de la operación hidráulica y electromecánica, se pueden lograr ahorros globales por $4’596,120.00 y 3’648,842 kWh anualmente como se muestra en el cuadro 6, lo cual se logrará con una inversión solo en equipos electromecánicos de $3’120,053.00 que se pagaría en 0.68 años. Por lo tanto, se considera una inversión sumamente rentable, que además podría considerarse como una alternativa para pagar las inversiones hidráulicas necesarias de rehabilitación de la red y reparación de fugas.

Cuadro 6 Resumen de Ahorros de Energía y análisis costo–beneficio para Parral Medida de Ahorro

Análisis económico Inversión Ahorro económico Estimada $/año % $

Pay back

kW

kWh /año

0

0

$2,675

0.0%

$4,149

1.55

208

1,591,728

$1,852,503

10.9%

$1,521,344

0.82

409

1591728

$1,852,503

10.9%

$1,594,560

0.86

Control de Demanda en Hora Punta

136

159891

$643,301

1.1%

$0

Paro de equipo no necesario

93

305,495

$245,138

2.1%

$0

Optimización del FP En Mina la Prieta Optimización de Eficiencias Ahorro de Energia Electromecánicas Pozos el con Medidas Verano Convencionales Optimización de Eficiencias Electromecánicas Rebombeos y Minas. Ahorro de Energia por Optimizacion de la Operacion Hidraulica ( Watergy)

Ahorro de Energía Demanda Consumo

Globales

846

3,648,842 $

4,596,120

25.1%

$

3,120,053

años

0.68

Conclusiones Según las mediciones, actualmente se suministra a la red de distribución de la ciudad de Hidalgo del Parral, un caudal medio total del orden de los 374 L/s, con lo cual se obtiene una dotación de aproximadamente 263 L/hab/día, bastante adecuada y suficiente para la región y de acuerdo con los estándares de la CONAGUA. Con el análisis del balance de agua se ha detectado que en el sector existe un nivel de pérdidas de agua, del orden del 48.72%, lo que confirma que el problema del servicio de agua en sector se debe tanto a la deficiente redistribución, como a la existencia de fugas. El costo de la reducción de fugas a un nivel del 20% del volumen suministrado asciende a $1’315,000.00 pesos aproximadamente. El gasto disponible total es mayor al requerido para que el 100% de la población disponga del servicio de agua potable durante las 24 horas del día, pero el desequilibrio en la distribución ha originado la necesidad de los tandeos en la ciudad. Es evidente que la población servida por la planta potabilizadora excede en un 35% la capacidad de producción de la misma, además se infiere que el 31% del agua extraída de los pozos de El Verano se está desperdiciando probablemente en fugas físicas, siendo estos dos los principales problemas de la distribución ineficiente. Al reemplazar equipos nuevos de alta eficiencia en los pozos y rebombeos se obtienen ahorros del orden de $1’850,500.00 al año por reducción de consumo de energía eléctrica. La inversión por la compra de los equipos de $1’600,000.00 se logra pagar 0.9 años. Con la redistribución de caudales y presiones del proyecto hidráulico es posible sacar de operación tres equipos del rebombeo Altavista y el rebombeo Guamúchil, obteniendo ahorros en energía eléctrica de $245,000.00 pesos anuales. Con la ejecución del proyecto de eficiencia presentado aquí, es posible mejorar el servicio de agua hacia los usuarios, lo cual se refleja en un incremento del 63% en la continuidad del servicio. Por su parte, la JMAS Parral tendrá beneficios económicos totales por el ahorro de energía eléctrica por metro cúbico producido, del orden de $4’600,000.00 pesos anuales, que se pagarán en 0.68 años. Agradecimientos El personal de JMAS hace un agradecimiento a la Alianza para el Ahorro de Energía, a la USAID y la ANEAS por el apoyo técnico al proyecto de eficiencia para mejorar el servicio de abastecimiento de agua a los usuarios con reducción de costos energéticos. Estratégicamente, es un procedimiento que puede ser fácilmente transferido a otros sistemas del país, como se ha podido demostrar en Monclova, Coah., donde se está replicado el caso del proyecto de eficiencia de Zihuatanejo con bastante éxito.