UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA.

“DIAGNÓSTICO Y SECTORIZACIÓN DEL SISTEMA DE

AGUA POTABLE DE CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA

UNAM. PUMAGUA”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

I N G E N I E R O C I V I L

P R E S E N T A

JOSÉ DANIEL ROCHA GUZMÁN

DIRECTOR DE TESIS

DR. FERNANDO J. GONZÁLEZ VILLARREAL

21 DE ABRIL DE 2010

I. Antecedentes y Metas.

• IV Foro Mundial del Agua: Idea de celebrar unencuentro Universitario.

• Primer Encuentro Universitario del Agua:Programa específico de uso eficiente del aguapara la UNAM.

• En 2007, el Consejo Universitario: medidasconcretas para el uso eficiente del agua.

Metas PUMAGUA...

En 2008, se puso en marcha el “Programa de Manejo, Uso y Reuso del Agua

en la UNAM” (PUMAGUA).

Ejes Estratégicos...

Infraestructura Hidráulica de Ciudad

Universitaria

Sistema de Drenaje

Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales

Sistema de Riego

Infraestructura

Hidráulica

CU Sistema de Aguas Pluviales

Sistema de Recarga al Acuífero

Sistema de Agua Potable

Diagnóstico. Drenaje, Riego y Tratamiento

de Aguas

Sistema de Drenaje

40 Km de red de drenaje

400 Pozos de visita

18 Fosas de descarga a grietas.

Dos Plantas de Tratamiento de

Aguas Residuales:

PTAR. Cerro del Agua.

Se estiman que llegan 80 l/s

Capacidad de Diseño: 40 l/s

Capacidad actual: 18 l/s

PTAR. Ciencias Políticas.

Capacidad de Diseño: 7 l/s

Capacidad actual: hasta 0.8 l/s

PTAR Cerro

del Agua

PTAR

Ciencias

Políticas

Diagnóstico. Drenaje, Riego y Tratamiento

de Aguas

Red de riego y áreas verdes regadas con agua

tratada y agua potable

Ciudad Universitaria: 740 Ha

•16 Pozos de Absorción.

•Lavaderos sobre vialidades

Diagnóstico. Agua Potable

El sistema de Agua Potable Integra a los siguientes elementos:

A) - Tres Pozos profundos

•Pozo I. Química. 31 l/s. 125 HP. 132 m•Pozo II. Multifamiliar. 91 l/s. 250 HP. 193 m

•Pozo III. Vivero Alto. 48 l/s. 250 HP. 157 m

En promedio, se extraen 100 l/s (8640 m3 por día) ymáximo 170 l/s (14688 m3 por día). Anualmente seextrae, en promedio: 2,783, 185.4 m3

B) - Tres Tanques de Regulación.

• Tanque Bajo. 2000 m3 de capacidad.• Tanque Alto. 4000 m3 de capacidad.

• Tanque de Vivero Alto. 6000 m3 de capacidad.

15%

59%

26%

Extracción de agua de Pozos

Química

Multifamiliar

Vivero Alto

Pozo III Tanque Vivero Alto

Diagnóstico. Agua Potable

C) – 54 Km de Red de Distribución de Agua

47.81%

22.00%

17.96%

1.40%

10.83%

Materiales de la Red de Distribución

Acero Asbesto Fierro Fundido PEAD PVC

Distribución mixtaRed de tipo combinada300 Tomas de Agua Potable.300 Cruceros800 Válvulas.45 Manómetros35 Medidores de agua de los que

sólo 3 Funcionan.Diámetros de 4 a 20 pulgadas

Funcionamiento del sistema. Esquema general

Pozo Química

Tanque Bajo

Pozo Multifamiliar

Pozo Vivero Alto

Tanque Vivero Alto

Tanque Alto

Diagnóstico. Agua Potable

Fugas de agua

Reportes:

2007: 236 reportes.

2008: 250 reportes

2009: 128 reportes

hasta Junio

41 % de las fugas se

presentan en Acero

Galvanizado

Principales causas de fugas:•Variación de presiones.

•Calidad de los materiales

•Excedencia de la vida útil de los materiales

Diagnóstico. Balance Hidráulico

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10

20

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40

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110

120

130

ENERO FEB MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGO SEPT OCT NOV DIC

GA

ST

O l

ps

"ESTIMACIÓN" DEL BALANCE 2008

RIEGO AGUA TRATADA= 6 lps

RIEGO AGUA POTABLE= 18.8 lps

CONSUMOS= 21.2 lps

FUGAS= 52.5 lps

Diagnóstico. Balance Hidráulico

Estrategias de recuperación de

caudales

Sectorización y control de presiones.

Instrumentar programas de detección, localización y reparación de fugas.

Montar un Sistema Integral de Medición y monitoreo: Macro y micro medición

Instrumentar programas de uso eficiente de agua en las entidades

universitarias.

Intercambiar agua potable por agua tratada

Hacer uso de la vegetación de la REPSA.

Llevar a cabo un programa de comunicación y Participación

Sectorización y control de presiones

Objetivo

Ejercer un mayor control operativo de la presión, la cantidad de agua,

detección de fugas, así como la calidad del agua.

Disminuir pérdidas de agua en la red.

Metodología

Etapa I. Diagnóstico del sistema.

Etapa II. Elaboración de un modelo de simulación hidráulica de

la red

Etapa III. Análisis y diseño de sectores.

Etapa IV. Ejecución en campo del proyecto de sectorización.

1.- Diagnóstico del sistema

Sectorización y control de presiones

2.- Elaboración de un modelo de simulación hidráulica de la red (Modelación Dinámica,

flujo no permanente o periodo extendido)

Modelo de periodos extendidos

Nodos:

• Elevación

• Demanda

• Ubicación

• Variación de

la demanda

Propiedades

Tuberías:

• Diámetro

• Longitud

• Rugosidad

Tanques:

• Nivel de agua

• Elevación

• Ubicación

• Dimensiones

Válvulas:

• Tipo de función

• Diámetro

• Estado

Bombas:

• Curva Q-H-n

• Nivel dinámico

• Ubicación

Resultados para cada hora del día

Nodos:

• Presiones

Tuberías:

• Gastos

• Velocidades

m

j

iij niqQ1

,2,10 g

V

D

Lfhf

2

2

Pérdidas

por fricción

Ecuación de continuidad

Sectorización del Sistema de Agua

Potable

3.- Análisis y diseño de sectores

Modelación matemática:

Cinco Sectores Hidráulicos (SH).

Dos Sectores Hidráulicos con

Control de Presiones

Sin control

de Presiones

Con control

de Presiones

Reportes de Fugas

Sectores Hidráulicos

20 l/s

5 l/s

1.6 l/s

11 l/s

13 l/s

4.- Ejecución en campo

Medición de Pérdidas en la red y Relación

Gasto - Fugas

GASTOS SEMANALES (30 MAY-5 JUN) EN SECTOR BAJO CU

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GA

ST

OS

EN

lp

s

CONSUMO=6.1 lpsSUMINISTRO=25 lps

SABADO DOMINGO LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES

FUGAS=18.9 LPS 75%

MEDICIONES EN EL SECTOR 5 (VIERNES 14-LUNES 17 AG 09)

0

2

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16

18

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:30

GA

ST

O lp

s

CONSUMO=1.9 lps

FUGAS=12.8 lps

VIE SABAD DOMINGO LUNE

2.- Sectores Hidráulicos. Cuadro resumen

Sector

HidráulicoUsuarios Tendencia

Longitud de

tubería (m)

Demanda media

estimada (lps)

Pérdidas

(l/s)

Presiones medias en

la red (mca)

SH1 41,500.00 Investigación 14,110.00 9.61 20.00 55

SH2 38,650.00 Académico 8,884.00 8.95 5.00 40

SH3 35,000.00 Administrativo 10,545.00 8.10 11.00 45

SH4 3,780.00 Administrativo 4,510.00 0.88 1.60 30

SH5 13,750.00 Cultural/Administrativo 15,446.00 3.18 13.00 20

132,680.00 53,495.00 30.71 50.60

Tipos de usuario

Académico (Usuario tipo A),

Investigación (Usuario tipo B),

Cultural (Por medir) (Usuario tipo C),

Administrativo (Usuario tipo D) y

Servicios (Usuario tipo E).

Un edificio de investigación consume

hasta 3 veces más agua que un

edificio administrativo y 5 veces más

que uno de servicios.0

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Ga

sto

(l/s

)

Hora

Patrón de suministro para diferentes tipos de usuario en CU. UNAM

Investigación Administrativo Académico Servicios

Sistema Integral de Medición Automatizado

300

Medidores volumétricos.

(34 % de avance)

10 Medidores

Electromagnéticos

(50 % avance)

3Sensores de Nivel

(30 % de avance)

7 Concentradores de

datos (Gateway)

(28 % de avance)

Sistema Integral de Medición

Objetivo del sistema.

Monitoreo continuo del suministro y consumo de agua por radiofrecuencia.

Sistema Integral de Medición

Estación

central

Usuarios

Concentrador

Lectura por Radiofrecuencia.

Recuperación de Caudales en edificios.

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Lit

ros p

or

se

gu

nd

o (

l/s

)

PUMAGUASuministro Horario Enero-Febrero

Edificio 10. FMVZ.

Fuga reparada

Vol. Fuga por día = 13 m3

Con la

Instalación de

los medidores en

las tomas de

agua de los

edificios se han

logrado

recuperar 83.5

m3 de agua por

día.

En la red de

distribución se

han recuperado

1000 m3 de agua

por día.

Resultados del programa de uso eficiente de agua

en edificio 5 del Instituto de Ingeniería de la UNAM

Edificio 5. Subdirección de Hidráulica y

Ambiental

•225 personas•625 m2

•Tipo B. (Investigación)•34 Puntos de Consumo de agua.

Suministro (S) = Consumo (c) + Perdidas (P)

Balance Hidráulico

Características

Sustitución de muebles de baño

Resultado: 40 % de ahorro.

Conclusiones

La problemática del uso y reuso del agua en la UNAM es semejante a la de otras congregaciones humanas-

La infraestructura hidráulica en CU harebasado su vida útil.

Menos del 10% del agua extraída de los pozosse reutiliza para el riego de áreas verdes.

En Ciudad Universitaria se pierde en fugas50.0 % del agua extraída: Se estima que 60%de las fugas no son visibles.

De acuerdo al balance hidráulico elaborado,se destina una cantidad de agua similar alriego de áreas verdes y la que se consume.

Conclusiones

De acuerdo a las primeras mediciones, alinterior de las entidades se pierde del ordendel 21% del suministro. (Después del medidor)

El modelo matemático de la red mostró laconveniencia de segmentarla en cincosectores hidráulicos. Dos de ellos con controlde Presiones.

Durante el diseño de los sectores se estimóque en las zonas donde se controlará presiónnocturna se podrán ahorrar hasta 17 l/s enlos sectores con control de presiones.

Una vez sectorizada la red, se implementaráun programa de detección y reparación defugas lo cual permitirá recuperar un caudalaproximado de 8 l/s.

Conclusiones

Se han establecido recomendaciones paraasegurar muebles de bajo consumo de agua enlas entidades de la Universidad.

La sustitución de muebles de baño estágenerando que los suministros de agua sereduzcan hasta en un 40 %.

Se está iniciando a sensibilizar a lasentidades en el asunto del agua.

¡Muchas Gracias!