“PROYECTO DE EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA, · PDF fileProyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua

JUNTA MUNICIPAL DE AGUA Y SANEAMIENTO PARRAL, CHIHUAHUA

“PROYECTO DE EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA, FÍSICA Y DE LA OPERACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED

DE AGUA POTABLE DE PARRAL, CHIHUAHUA”

Informe Final

Junio de 2007

DEPARTAMENTO DE ELECTRIFICACION

Y AHORRO DE ENERGÍA. DELAEDELAE

Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN i.1. Antecedentes

i.2. Objetivos

i.3. Recolección y análisis de información

i.4. Visita al sitio y recorrido de campo

1.- GENERACIÓN DE INFORMACIÓN BÁSICA 1.1. Descripción general del sistema de agua

1.2. Actualización del catastro de redes y levantamiento e inspección de cajas de

válvulas

1.3. Campañas de medición

1.4. Modelación de la red de distribución

2.- EFICIENCIA ENTRE LA PRODUCCIÓN Y ENTREGA DE AGUA 2.1. Volúmenes de agua producidos y suministrados

2.2. Volúmenes de agua consumidos

2.3. Volúmenes de agua identificados por errores de facturación

2.4. Volúmenes de fugas identificadas y reparadas

2.5. Estimación de pérdidas potenciales y recuperables

2.6. Acciones recomendadas para la reducción de fugas 3.- EFICIENCIA HIDRÁULICA 3.1. Consumos, dotaciones y balance volumétrico

3.2. Revisión hidráulica de la red de distribución

3.3. Revisión hidráulica de conducciones

4.- EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO 4.1. El consumo de energía eléctrica


3

4.2. Eficiencias de motores

4.3. Eficiencia electromecánica de equipos instalados

4.4. Medidas generales de ahorro de energía 4.5. Indicadores energéticos 5. INDICADORES DE EVALUACIÓN 6. CONCLUSIONES ANEXOS EN ARCHIVO ELECTRÓNICO

• A. Cuadro fotográfico del sistema y de las actividades realizadas

• B. Planos actualizados de la red de distribución en AutoCad

• C. Archivos de inspección de cajas de válvulas

• D. Campaña de medición

• E. Análisis de ahorro energético Parral

• F. Modelos de simulación

• G. Balance de agua de Parral

• H. Análisis de regularización hidráulica en tanques

• I. Modificaciones de proyecto a la red

• J. Análisis hidráulico de conducciones

• K. Características de bombas de proyecto

• L. Esquema de la cámara de aire


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INTRODUCCIÓN

i.1. ANTECEDENTES

La Junta Municipal de Agua y Saneamiento de la ciudad de Parral, Chihuahua, JMAS, se

ha propuesto mejorar la continuidad de servicio y el aprovechamiento de la infraestructura

existente, a través del aumento en los niveles de eficiencia electromecánica, física y de la

operación hidráulica de la red de agua potable. Por tal motivo, la JMAS realizó un

convenio de prestación de servicios con la Alliance to Save Energy (ASE), dentro del

marco del programa Watergy Efficiency patrocinado por la United States Agency

Internacional Development (USAID), para elaborar el presente Proyecto de eficiencia

electromecánica, física, comercial y de la operación hidráulica de la red de agua potable

de Parral, Chihuahua. El aprovechamiento de la infraestructura puede contribuir a reducir

necesidades de inversión y liberar recursos para usarlos en aumentar niveles de

cobertura, reducción de rezagos y con ello reducir problemas de salud en la población

En el proyecto de eficiencia se analiza la situación actual y se proponen soluciones

prácticas, económicas y de implantación a corto plazo, para el funcionamiento óptimo de

los equipos de bombeo, la reducción de fugas, la redistribución de caudales y presiones,

con un enfoque integral hacia el ahorro de energía eléctrica, el mejoramiento del servicio

de agua a los usuarios y el aprovechamiento de la infraestructura para mejorarla.

Los principales elementos en que se basa el proyecto de eficiencia son la integración de

la información existente, la generación de datos complementarios con mediciones de

campo, la actualización de los planos del sistema de distribución, la evaluación de las

eficiencia electromecánicas de los equipos de bombeo, la aplicación de un balance de

agua, la conformación de un modelo de simulación hidráulica de la red y el análisis de

medidas de ahorro de energía optimizando el funcionamiento hidráulico del sistema de

agua potable.


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En este informe final se describen los objetivos que se fijaron con la elaboración del

proyecto, se lista toda la información recopilada en JMAS Parral, se presenta una reseña

de la infraestructura revisada durante visitas de campo y una descripción detallada de los

componentes del sistema de agua potable. Se muestran los resultados de la campaña de

medición de presiones, caudales y exactitud de medidores realizada por la Alianza. Se

incluye también la evaluación de la eficiencia energética de los sistemas de bombeo y la

eficiencia física entre producción y entrega de agua que presenta en la actualidad JMAS

Parral. Se describe el modelo la red de distribución y se presentan además las

modificaciones propuestas para redistribuir caudales y presiones y mejorar su eficiencia

operativa. Se detallan los resultados del análisis de conducciones y tanques de

regularización. Este documento se complementa con una serie de archivos electrónicos

que se entregan en un disco compacto.

i.2. OBJETIVOS

Objetivo general

Realizar un Proyecto de Eficiencia del sistema de agua potable de Parral, 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, con enfoque hacia las tres áreas de

oportunidad siguientes:

a) Eficiencia Energética de los sistemas de bombeo involucrados en este sector. Esto

implica evaluar la factibilidad técnica y económica de medidas de reducción de consumo

y costo energético para proponer medidas de ahorro de ahorro económico en este rubro.

b) Eficiencia entre la producción y entrega de agua, para plantear la estrategia de

reducción de volúmenes de fugas, con el consecuente beneficio de mejorar el índice

energético de los sistemas de bombeo que alimentan al sector.


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c) Eficiencia hidráulica, para especificar los cambios en la operación de la red que

mejoren la distribución de caudales y presiones y contribuir a optimizar también el

consumo de energía de los sistemas de bombeo.

Objetivos específicos

El Proyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de

agua potable de Parral, Chihuahua, tiene como objetivos específicos los siguientes:

• Recopilar y analizar la información existente en la JMAS Parral, tales como planos y

estudios existentes, datos de equipos e infraestructura, datos estadísticos y de

facturación y cualquier información adicional que sea de utilidad para el Proyecto.

• Verificar el funcionamiento de elementos del sistema de agua potable con un

recorrido de campo, tales como pozos, rebombeos, conducciones, tanques de

regularización, red de distribución, etc.

• Actualizar el plano de la red de distribución con cotas, longitudes y diámetros y

presentarlo en formato digital en el programa AutoCad.

• Identificar los puntos de suministro de agua a la red de distribución y medir tanto los

caudales como las presiones en puntos de ingreso (potabilizadora, salida de pilas y

rebombeos) con el fin de verificar y complementar los datos del gasto y volumen

suministrados.

• Construir un modelo de simulación hidráulica de la red de distribución en el

programa Epanet versión en español 2.0, ajustado con mediciones de presión y

caudal, edad de tuberías y curvas de operación de equipos de bombeo.

• Estimar el índice energético, el costo promedio de energía, el índice de eficiencia

física, la dotación promedio por habitante, el índice de continuidad en el servicio, el


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índice de administración de demanda, el índice de reducción de emisiones e índice de

agotamiento de acuíferos, para las condiciones actuales y para aquellas que se espera

lograr.

• Realizar la revisión de los equipos de bombeo de los 12 pozos del sistema de

abastecimiento “El Verano” y los rebombeos existentes, a fin de evaluar la eficiencia

electromecánica.

• Realizar un balance de agua entre la que se produce en las captaciones (pozos,

minas, presa) y la que se entrega a los usuarios del sistema de agua potable, de

acuerdo con el esquema propuesto por la Alliance to Save Energy, en un período de

estudio de un año para determinar la eficiencia entre la producción y la entrega de

agua.

• Analizar el flujo transitorio de las conducciones mediante el modelo de simulación

Epanet V 2.0 y- Ariete y proponer medidas de protección contra este fenómeno

transitorio.

• Analizar el funcionamiento de la red de distribución de agua potable en flujo

permanente con el modelo de simulación y proponer cambios en su operación, para

redistribuir caudales y presiones sin realizar cambios estructurales significativos.

• Determinar la viabilidad técnica económica de algunas medidas de ahorro de

energía combinadas con la optimización hidráulica y física del sistema de agua

potable.

• Plantear las recomendaciones y conclusiones respectivas del proyecto.


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i.3. RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN

Para iniciar las actividades del estudio de eficiencia física e hidráulica, la Alliance to Save

Energy recolectó de los archivos de la JMAS Parral la información listada a continuación:

• Plano digital en planta de Líneas de Conducción y Distribución del Sistema de Agua

Potable de Hidalgo del Parral, Chih. elaborado por la JMAS, actualizado a junio de

2002 (escala 1:8000, incompletos, sin longitudes, con diámetros de tuberías y

elevaciones de tanques).

• Plano digital de la Red Hidráulica de Hidalgo de Parral, Chih. elaborado por la JMAS

sin indicar fecha de actualización (sin escala, con longitudes, con diámetros de

tuberías y elevaciones de pilas).

• Plano digital de la Región de Hidalgo del Parral, Chih. con vías de comunicación,

incluyendo curvas de nivel, ubicación de carreteras, ríos, poblados, pozos, etc. sin

indicar fecha de actualización (sin escala, sin longitudes, sin cotas).

• Dos planos digitales del Acueducto Valle del Verano elaborado por la JMAS,

actualizados a mayo de 1999 y octubre de 2001 (escala 1:25000, con longitudes,

diámetros de tuberías y sin cotas).

• Plano digital de Localización de Trampas Valle del Verano con datos de pozos

elaborado por la JMAS, actualizado a julio de 2006 (sin escala, con profundidades,

elevaciones de brocales, coordenadas y diámetros).

• Plano digital del Proyecto Paseos de Almanceña Etapa IV, Parral, Chih. elaborado

por la empresa DARCONS, actualizado a noviembre de 2006 (sin escala y con

diámetros de tuberías).


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• Plano digital del Proyecto de Agua Potable del Fraccionamiento Rinconada del Sol,

Parral, Chih., elaborado por la empresa Sierra Azul Constructora, S.A. de C. V.

(SACSA), actualizado a enero de 2004 (escala 1:750, con longitudes, sin cotas y con


• Plano digital del Proyecto de Agua Potable del Fraccionamiento Colinas del Parque,

Parral, Chih., elaborado por la empresa TECOMSA, actualizado a octubre de 2003

(escala 1:750, con longitudes, sin cotas y con diámetros de tuberías).

• Plano digital del Proyecto de Agua Potable del Fraccionamiento Minas del Real,

Parral, Chih., elaborado por la empresa TECOMSA, actualizado a mayo de 2004

(escala 1:100, con longitudes, sin cotas y con diámetros de tuberías).

• Plano digital de Tandeos por zonas de influencia en Hidalgo del Parral, Chih.,

elaborado por la JMAS, actualizado a 2006.

• Plano digital del Estudio y Proyecto Ejecutivo para la Rehabilitación, Ampliación y

Modernización de la Planta Potabilizadora de Hidalgo del Parral, Chih., elaborado

por la empresa Diseños Hidráulicos y Tecnología Ambiental, S.A. (DHTA) para la

Junta Central de Agua y Saneamiento del Gobierno del Estado de Chihuahua,

actualizado a diciembre de 1995 (escala 1:500, sin longitudes, con niveles y


• Plano digital del perfil sobre la Línea Nueva Altavista sin indicar fecha de

actualización (con escalas vertical y horizontal, con cadenamientos y elevaciones).

• Plano digital del perfil de la Mina Recompensa sin indicar fecha de actualización (con

escalas vertical y horizontal, con cadenamientos y elevaciones).

• Plano digital del perfil de la Mina Cabadeña sin indicar fecha de actualización (con

escalas vertical y horizontal, con cadenamientos y elevaciones).


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• Base de datos en formato Access de la Red de Distribución de Hidalgo del Parral,

Chih., elaborada por la JMAS.

• Resumen de Información Básica de JMAS de Hidalgo del Parral, Chih., recopilada

en visita del 27 de junio de 2006.

• Tablas de Volúmenes de Extracción de los años 2003 a 2006 de Hidalgo del Parral,

Chih. y diversas tablas de producción de las fuentes durante 2006, elaboradas por la

JMAS.

• Información sobre el suministro y bombeo de agua semanal en los Sectores J10, J36

y J44 de Hidalgo del Parral, Chih., efectuados por la JMAS.

• Base de datos del padrón de usuarios del Sistema de Agua Potable de Hidalgo del

Parral, Chih., elaborada por la JMAS.

• Diagramas del Sistema de Control Supervisorio para el Rebombeo Valle del Verano,

elaborado por la JMAS y el Gobierno del Estado de Chihuahua.

• Presentación en Power Point sobre el Abastecimiento de Agua Potable a la Cd. de

Hidalgo del Parral, Chih., elaborada por la Junta Central de Agua y Saneamiento del

Estado de Chihuahua y la JMAS.

Una vez recopilada la información anterior se procedió a revisarla y analizarla

minuciosamente, concluyendo que, si bien la información proporcionada por JMAS Parral

fue valiosa, no lo fue del todo completa para los fines del presente proyecto, como se

describe a continuación:

En algunos planos digitales faltaron varios datos sobre longitudes, diámetros y cotas

de cruceros. La mayoría de los planos no presentan referencias de elevaciones,

actualmente la JMAS está realizando los levantamientos de los perfiles longitudinales

de las principales líneas de conducción del Sistema de Agua Potable por parte de la


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JMAS. Los planos digitales se encontraron actualizados a junio de 2002 e incluyen

datos de cruceros, cotas, diámetros y longitudes de tuberías, pero en el momento de

revisarlos durante los recorridos efectuados y llevar a cabo los levantamientos

correspondientes se hallaron diferencias, por lo que se considera que requieren

actualización.

Se dispone de la base de datos proporcionada por la JMAS, de cuya información se

obtuvieron las estadísticas anuales de volúmenes entregados a la red de distribución

de Hidalgo del Parral, apoyándose además de los datos que se tienen a la llegada y a

la salida del Sistema de Rebombeo El Verano, ya que en los demás sistemas de

rebombeo y demás componentes de la red no se dispone de macromedidores.

En la base de datos proporcionada por la JMAS se obtuvieron algunas estadísticas de

consumos anuales desglosados en usuarios con y sin micromedidor, así como por

clases socioeconómicas; sin embargo, no hubo registros de pruebas de errores de

micromedición.

No se ha proporcionado copia de las estadísticas de detección y reparación de fugas

en la red de distribución por parte de la JMAS; sin embargo, se tiene conocimiento de

que la JMAS dispone de esta información quedando de enviarla a la brevedad posible.

No se tuvieron datos de las curvas de operación de los equipos de rebombeo de las

estaciones, ni de los pozos que suministran agua a la ciudad de Hidalgo del Parral,

Chih.

No se encontraron croquis o planos de detalle de las interconexiones de las pilas y

tanques de regularización, inclusive al efectuar los levantamientos físicos, algunos

datos de tuberías no coinciden con la información plasmada en los planos digitales

proporcionados por la JMAS.


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No se proporcionaron perfiles topográficos de todas las conducciones, sino

únicamente de 3 líneas principales (Cabadeña, Recompensa y Altavista, está última

para uso industrial).

Debido a lo anterior, se procedió por un lado a solicitar al personal de JMAS la

conformación de información faltante y, por otro lado, a generar información básica

complementaria con el apoyo del organismo operador, como lo fue la actualización de los

planos de la red de distribución, medición de caudales en puntos de suministro,

elaboración de croquis con detalles de interconexiones de pilas y tanques.

i.4. VISITA AL SITIO Y RECORRIDO DE CAMPO

Con el fin de recopilar la información necesaria para el proyecto de los archivos de JMAS

Parral, se realizó una visita a las oficinas del organismo operador para entrevistar al

personal de la Subdirección Técnica.

Los planos fueron facilitados por las áreas de proyectos y por la de operación, quienes

explicaron a detalle el funcionamiento actual del sistema de distribución, tanto de las pilas

y los tanques de regularización, como de los horarios de servicio a los distintos sectores

de la ciudad (Tandeos), proporcionando además información que respalda este

procedimiento de distribución y dotación de agua a la Ciudad.

Una vez recopilada la información en la JMAS, se realizó un recorrido de campo, con el

objetivo de identificar las estructuras principales del sistema de agua potable, observar su

funcionamiento hidráulico y detallar las zonas de operación de la red de distribución. La

visita fue efectuada durante los días 5 al 7 de diciembre de 2006, en compañía del

personal de la JMAS, particularmente del Ing. Jesús Manuel Cruz, jefe de operación del

sistema de agua.

Esta primera visita se enfocó a revisar y hacer un levantamiento físico de los detalles de

las interconexiones de las pilas, tanques de regularización, sistemas de rebombeo y


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algunos cruceros importantes de la red. Se visitaron las pilas, tanques y cárcamos

siguientes:

o Pila Bellavista

o Cárcamo de Rebombeo Altavista

o Pila Cerro Blanco

o Cárcamo de Rebombeo El Verano

o Tanque Juárez

o Pila Miguel Hidalgo

o Tanque Terres

o Tanque Progreso

o Tanque Almanceña

o Tanque elevado Gómez Morín

o Tanque elevado Paseos de Almanceña

o Tanque Montañas

o Mina Cabadeña

o Mina Recompensa (Fuente de abastecimiento)

o Presa Parral (Fuente de abastecimiento)

Adicionalmente, se revisaron los pozos Nos. 2 al 6 y 8 al 15 ubicados en el Valle El

Verano. En el Anexo A, se incluyen fotografías de cada uno de los sitios visitados y en la

figura i.1 se muestran los puntos de suministro más importantes del sistema.


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Tuberías de entrada y salida Pila Bellavista

Pila Cerro Blanco

Cárcamo de Rebombeo Altavista

Cárcamo de Rebombeo El Verano Figura i.1. Principales puntos de suministro a la red de distribución de agua potable

Como parte de la primera visita de campo, con apoyo del personal de la Jefatura de

operación, se verificaron algunos puntos de medición y se identificaron las zonas de

influencia de la red de distribución. En la figura i.2 se muestra el momento en que se está

verificando el valor de la medición de caudal en la llegada a la Pila Bellavista, con un valor

de 169.5 L/s.


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Figura i.2. Verificación de medición de caudal en Pila Bellavista

Durante este recorrido se verificaron algunos diámetros de conducciones, confirmándose

en algunos casos y corrigiéndose en otros en el plano proporcionado por la JMAS.

También, se revisó la distribución de la red que se alimenta del Cárcamo de Rebombeo

Altavista, donde se observó mucha complejidad en su funcionamiento hidráulico, ya que

existe diversidad de conducciones y conexiones de válvulas, además de estar ocultas

varias de ellas, ver figura i.3.

Figura i.3. Red de válvulas y conducciones compleja enfrente de Cárcamo de Rebombeo Altavista


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Otro de los problemas observados, fue que se tienen problemas de fugas en algunas

cajas de válvulas, así como falta de limpieza, lo cual representa para la JMAS una pérdida

para el suministro de agua y una falta de control sobre el mantenimiento del sistema, ver

figura i.4.

Figura i.4. Problemas de limpieza en la red de válvulas y conducciones cerca del Tanque Terres


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1. GENERACIÓN DE INFORMACIÓN BÁSICA

En este apartado se presenta todo el proceso que llevó a cabo la Alliance to Save Energy

para complementar la información de JMAS. Particularmente se describe el

funcionamiento general del sistema de abastecimiento y distribución de la Ciudad de

Parral, Chih., las labores y resultados de la actualización y conformación de planos

digitales necesarios para la construcción del modelo de simulación, la campaña de

mediciones de presiones, caudales, exactitud de medidores y eficiencia electromecánica,

realizada que permitió conocer las cantidades de agua actualmente suministradas a la

red, la presión media de la zona, el valor de rendimiento de cada equipo de bombeo, y la

conformación del modelo de simulación.

1.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE AGUA

1.1.1. Datos sobre la localidad de Parral, Chih.

La Ciudad de Parral se localiza en la región central sur del Estado de Chihuahua

aproximadamente a 210 Kilómetros de la Ciudad Capital, se ubica en las coordenadas 26°

56’ de latitud norte, al este 105° 40’ de longitud oeste y a una altura de 1,720 metros

sobre el nivel del mar1. Tiene una extensión territorial de 1,751 m² y limita al norte con el

municipio de San Antonio del Potrero; al sur colinda con el municipio de San Francisco del

Oro y Santa Bárbara; al oeste colinda con la Sierra Madre Occidental; al este colinda con

el Valle de Ignacio Allende.

La principal actividad económica es la minería (zinc, plomo y en menor grado cobre, plata

y oro), y en segundo término la ganadería (principalmente el bovino).

1 FUENTE: INEGI. Conjunto de Datos Geográficos de la Carta Topográfica, 1:50 000


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La actividad industrial corresponde a un parque industrial de aproximadamente 18

hectáreas construidas, en el que se cuenta con 5 empresas establecidas, según datos de

la Promotora de la Industria Chihuahuense.

1.1.2. Población actual y tomas domiciliarias

De acuerdo con el II Conteo de Población y Vivienda 2005, realizado por el INEGI, el

municipio de Hidalgo del Parral, Chih., tenía una población total de 103,521 habitantes. El

registro histórico del crecimiento de la ciudad se encuentra en el cuadro 1.1, y en la figura

1.1 se muestra una gráfica de este crecimiento.

Cuadro 1.1 Crecimiento de la población en Hidalgo del Parral

Año Población Tasa de

crecimiento1980 78,994 2.48% 1990 90,647 1.29% 1995 98,385 1.57%2000 100,821 0.48% 2005 103,521 0.52%

Población total en Hidalgo del Parral

60,000

65,000

70,000

75,000

80,000

85,000

90,000

95,000

100,000

105,000

110,000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010Año

Hab

itant

es

Figura 1.1 Crecimiento de la población en Hidalgo del Parral


19

De acuerdo con el mismo conteo, el municipio tenía 26,846 viviendas en el año 2005, por

lo que el índice de hacinamiento era de 3.86 habitantes/vivienda.

Respecto al número de contratos o tomas domiciliarias instaladas, en el cuadro 1.2 se

muestran las cantidades registradas en el padrón de usuarios de Parral, Chih., para

diciembre de 20062.

Cuadro 1.2 Usuarios del servicio de agua potable en Hidalgo del Parral

Tipo de usuario Servicio medido Cuota fija TotalDomestico 20,134 7,764 27,898Comercial 1,626 182 1,808Industrial 16 0 16Publico 102 18 120

Escuelas 81 35 116Suma 21,959 7,999 29,958

Por lo tanto, aplicando el índice de hacinamiento obtenido por INEGI, la población servida

será:

Población servida = [(3.86 habitantes/vivienda) x (27,898 tomas)] = 107, 686 habitantes

1.1.3. Descripción del abastecimiento y distribución

Sistema de abastecimiento

El abastecimiento de agua potable de Hidalgo del Parral se realiza a partir de la extracción

del agua subterránea, por medio de un sistema de pozos profundos, a través de la

captación de agua de minas, y con la explotación de agua superficial con una presa de

almacenamiento.

El sistema de agua subterránea se compone de un sistema de pozos profundos que

extraen agua del acuífero denominado “El Verano”, localizado a 17 kilómetros al sur de la

2 Obtenido de la base de datos contenida en el archivo Depuración 2006.dwg elaborado por JMAS


20

ciudad, el cual, de acuerdo a un estudio realizado por la Junta Central de agua y

saneamiento del Estado de Chihuahua en el 20063, se encuentra actualmente sobre

explotado, ya que recibe una recarga de 26.70 Mm3/año y una extracción de 31.50

Mm3/año. En total, en esta zona se han perforado 15 pozos, de los cuales, los pozos 1 y 7

se encuentran fuera de servicio pues dejaron de ser productivos.

El sistema de extracción de agua de las minas consta de cuatro minas denominadas

Cabadeña, Esmeralda, Vésper y Recompensa. El caudal que producen las primeras dos

minas, Cabadeñas y La Esmeralda, llega directamente a la planta potabilizadora, ubicada

al Este de la ciudad. La mina Vesper bombea su gasto al Tanque Vesper, de donde se

tienen tres derivaciones, dos de ellas de 4 pulgadas de diámetro que alimentan a un

pequeño poblado cercano, y la tercera de 12 pulgadas que 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.

La captación de agua de tipo superficial proviene de una presa llamada Presa Parral

ubicada a 4 kilómetros al suroeste de la ciudad, que de acuerdo al registro de producción

del 2006 la presa operó durante cuatro meses aportando un caudal de aproximadamente

de 45 L/s. 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, debido a que la mina

Esmeralda representa un mayor costo de producción de agua.

En la foto Satelital de Parral del programa Google Earth (ver figura 1.2) se puede observar

la ubicación de la planta potabilizadora, los tanques de regularización, el tanque

piezométrica, el tanque de oscilación 2, los cárcamos de bombeo, las minas y la presa

Parral.

3 ABASTECIMIENTO PARRAL.ppt elaborado por Ing. Luis Roberto Fernández Guillen, 2006.


21

Tanque de regularización; Cárcamo de bombeo; Fuente de abastecimiento; Planta potabilizadora

Figura 1.2. Ubicación de la infraestructura hidráulica de Parral

En figura 1.3 se puede observar la ubicación y el arreglo de los pozos El Verano, así como

la localización del tanque de oscilación 1 y el cárcamo de bombeo El Verano.


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Figura 1.3. Infraestructura correspondiente a los pozos el verano

En la figura 1.4 se muestra un esquema conjunto de la ubicación de las fuentes que

abastecen la ciudad de Hidalgo del Parral.


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Torre deoscilación 1

RebombeoEl Verano

Torre deoscilación 2

TanquePiezométrica

Mina Vesper

Tanque VesperMina y tanque

La Recompensa

MinaCabadeñas

Presa Parral

MinaLa esmeralda

HidalgoDel Parral

Zona deExtracciónEl Verano

TanqueMontaña

Figura 1.4 Diagrama general del sistema de abastecimiento de la ciudad de Hidalgo del Parral

Líneas de conducción

En total, se considera que los sistemas de abastecimiento de Parral cuentan con siete

líneas de conducción principales. La primera de ellas, la más importante debido al gasto

que aporta, es la de la zona de extracción de El Verano, la cual se considera a partir

desde el pozo más lejano (pozo 15) con un diámetro de 12 pulgadas la cual incrementa

gradualmente su diámetro mientras más pozos inyectan en ella, hasta alcanzar las 24

pulgadas de diámetro, pasando por una torre de oscilación para descargar finalmente al

tanque del rebombeo El Verano.


24

La línea de conducción existente a partir del rebombeo El Verano se considera la segunda

más importante, de 24 pulgadas de diámetro, la cual pasa por una torre de oscilación y

descarga en el tanque conocido como “Piezométrica”, para de ahí conducirse por

gravedad al tanque Cerro blanco, teniendo una derivación importante a la red conocida

como el Acuaférico.

La tercera línea de conducción se origina en la toma de la presa Parral, de 16 pulgadas de

diámetro, y se conduce sin derivaciones hasta la planta potabilizadora donde es tratada

para su inyección a la red.

De la mina Cabadeñas sale la cuarta línea de conducción de 12 pulgadas de diámetro y

en la mina la Esmeralda se origina la quinta línea de conducción de 10 pulgadas, la cual

aumenta después de un tramo a 12 pulgadas. Ambas líneas llegan sin derivaciones

intermedias hasta la planta potabilizadora.

En la mina Vesper se origina una sexta línea de conducción, la cual sube hasta el tanque

Vesper con una línea de 12 pulgadas, y de este tanque por gravedad se dirige con el

mismo diámetro hasta el tanque La Recompensa. A partir del rebombeo ubicado en el

tanque La Recompensa nace la séptima línea de conducción de 8 pulgadas, la cual tiene

una by-pass hacia el tanque Montaña, el cual le sirve como regulador ya que en general el

by-pass se encuentra abierto, y del tanque por gravedad se inyecta a la red.

Pozos, minas y presa

La Alianza realizó un levantamiento físico de cada uno de los pozos que suministran agua

a la ciudad, así como de los trenes de descarga de las minas y de la presa Parral. En el

Anexo A se encuentran fotografías de cada uno de los pozos que se tomaron durante el

levantamiento físico. En la figura 1.5 se muestran algunos de estos pozos. En la figura 1.6

se presentan los trenes de descarga de los pozos de la zona El Verano y en la figura 1.7

se presentan los trenes de descarga de los bombeos en las minas, así como la obra de

toma de la presa Parral.


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a) Pozo 15

b) Pozo 12

c) Pozo 9

d) Pozo 2

e) Pozo 4

f) Pozo 2

Figura 1.5 Pozos ubicados en la zona de extracción El Verano.

Todos los pozos cuentan con un tren de descarga de 8 pulgadas de diámetro, a excepción

del pozo 9 con 6 pulgadas de diámetro, con piezas de acero al carbón. Todos estos pozos

cuentan con un sistema de telemetría, también exceptuando al pozo 9, que se centraliza

en la estación ubicada en el rebombeo El Verano, por medio de la cual se conoce el


26

caudal de extracción de cada pozo (L/s), el estado de la bomba (on/off), y el estado de la

puerta de la caseta del tablero (abierta/cerrada).

Pozo 2

8"

Desfogue

Manómetro

VálvulaCompuerta

BombaSumergible

Check

VAEA

4"

6"

Pozo 3 (en rehabilitación)

8"

Desfogue

VálvulaCompuerta

BombaSumergible

Check

VAEA

4"

6"

8"

8x6"

8"

8x6"

VAEAVAEA

Pozo 4

8"

Desfogue

VálvulaCompuerta

BombaSumergible

CheckVAEA

1 1/2"6"

8"8x6" Manómetro

Pozo 5

6"

Desfogue Válvula

Compuerta

BombaSumergible

Check

4"

6"6"

F/S

Macro F/S

Pozo 6

8"

Desfogue VálvulaCompuerta

BombaSumergible

Check

6"

8"8x6" VAEA

Pozo 8

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

VAEA Macro F/SVAEA

Pozo 9

6"


BombaSumergible

Check

4"

6"

6x4"

MacroVAEA

Pozo sinTelemetría

Pozo 10

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

MacroVAEA

Pozo 11

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

MacroVAEA

Pozo 12

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

Macro F/SVAEA

Figura 1.6a Esquema de los trenes de descarga de pozos ubicados en El Verano.


27

Pozo 13

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

Macro F/SVAEA

Manómetro

Pozo 14

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

Macro F/SVAEA

Pozo 15

8"

Desfogue

VálvulaCompuerta

BombaSumergible

Check

6"

8" 8x6"

MacroVAEA

VAEAManómetro

Figura 1.6b Esquema de los trenes de descarga de pozos ubicados en El Verano.

Toma la Presa

24"

8"

24x16"

24"A planta

potabilizadoraØ 16"Desfogue

de la presaØ 24"

Toma dela presaØ 24"

Mina Cabadeñas

B

6" 8" 8"

8"6 a 8"8 a 12"

1"

Bombasumergible

A ranchoCabadeñaØ 1 1/4"

A plantapotabilizadora

Ø 12"

Mina La Esmeralda

6"Bombassumergibles 6"

10"

10"

4"

6"

A plantapotabilizadora

Ø 10"

6"

Mina Vesper

6"Motorsuperficial

6"

8"

A tanqueVesper

Ø 8"10"

6"

2"

Bombasumergible

Figura 1.7 Esquema de los trenes de descarga de las minas y obra de toma de la presa Parral.


28

La obra de toma de la presa parral se encuentra ubicada en el fondo de la cortina, y cerca

de la mitad del largo de la misma. Las piezas de la toma son de acero al carbón, y el

diámetro principal de la toma es de 24 pulgadas el cual se utiliza para desfogar la presa.

En esta toma existe una desviación de 16 pulgadas en la cual se origina la línea de

conducción hasta la planta potabilizadora (figura 1.8).

Figura 1.8 Obra de toma en presa Parral

La mina La Esmeralda cuenta con dos columnas de extracción de 6 pulgadas de

diámetro, cada una con una bomba sumergible independiente. El tren de descarga

muestra que ha sido modificado varias veces, estando en la actualidad conectado a una

línea de conducción de 10 pulgadas de diámetro, la cual llega hasta la planta

potabilizadora. Las piezas del tren son de acero al carbón (figura 1.9).

Figura 1.9 Tren de descarga mina La Esmeralda


29

La extracción de la mina Cabadeñas se realiza mediante una bomba sumergible y una

columna de 6 pulgadas de diámetro, la cual, tres metros después de salir a la superficie

se vuelve de 8 pulgadas de diámetro para continuar así por alrededor de 40 metros hasta

llegar a una segunda entrada a la mina por donde anteriormente se realizaba la extracción

para unirse al tren de descarga de esta extracción anterior (figura 1.10). En este punto el

tren de descarga tiene una derivación de 1 ¼ pulgadas de diámetro con rebombeo para

alimentar el rancho Cabadeñas. El tren de descarga principal continua aparte de 8

pulgadas de diámetro para dirigirse finalmente hasta la planta potabilizadora.

Figura 1.10 Tren de descarga mina Cabadeñas

La mina Vesper y la mina la Recompensa se encuentran a 6.5 kilómetros al norte de la

ciudad y ambas alimentan el tanque la Recompensa desde donde se rebombea el agua


30

hacia la red. En la mina Vesper se realiza la extracción utilizando dos columnas de 6

pulgadas de diámetro, la primera con un motor superficial y la segunda con uno

sumergible. Al igual que el resto de las minas, su tren de descarga ha sufrido varias

modificaciones, por lo que presenta varios diversos diámetros como se observa en el

diagrama de la figura 1.11, finalizando en una línea de 8 pulgadas de diámetro, la cual

continua hasta el tanque Vesper, ubicado en una loma a 200 m al norte.

Figura 1.11 Extracción en la Mina Vesper

La mina La Recompensa cuenta con una columna de 3 pulgadas de diámetro y descarga

directamente con un tubo de de PVC del mismo diámetro al tanque La Recompensa. Esta

extracción no tiene piezas especiales como se puede apreciar en la figura 1.12.

Figura 1.12 Extracción en la Mina La Recompensa


31

Tanques del sistema

El sistema de distribución agua de Parral cuenta con 12 tanques de regularización, los

cuales son: El tanque Cerro Blanco, Bellavista, Miguel Hidalgo, Juárez, Terres, Progreso,

Almanceña, Montañas, Vesper, La Recompensa, Gómez Morín y Paseo de Almanceña.

Actualmente solo 11 se encuentran en uso (Almaceña fuera de servicio).

En la figura 1.13 se presentan los croquis detallados de los tanques de regularización y en

la figura 1.14 se muestra la torre de Oscilación 1 y 2 y el tanque Piezométrica.

CanceladaØ 12"

DesfogueØ 8"

Valv. cerradaØ 24"

De TanquePiezométrica

Ø 14"A tanqueAltavista

Ø 18"

A la redØ 10" Desfogue

Ø 12"

1) Cerro Blanco

De tanqueAltavista

Ø 12"

Baja a tanqueAltavista

Ø 6"

A la redØ 6"

Ø 8"

A la redØ 8"

Ø 4"

Caseta

2) Bellavista

Cap. = 300 m3C.T. = 1801 msnm

Del rebombeode la calle Guamuchil

A col. M. Hidalgo

Ø 6"

Ø 6"

3) Miguel Hidalgo

Cap. = 1000 m3C.T. = 1786 msnm

Alimentación

8"

A Carta Blanca,

En situaciones

acerraderos, etc.

extraordinarias

12"

12"

4) Juárez

Figura 1.13a. Croquis de tanques de regularización de Parral


32

18"

De PlantaPotabilizadora

14"

14"

14"14"

5) Terres

Cap. = 1000 m3C.T. = 1823 msnm

10"

14"


A col. Progesoy Loma Linda

12" 10"

10"

6) Progreso

10"10"

10"


Cap. = 1000 m3C.T. = 1823 msnm

7) Almanceña

A la redØ 8"

De tanqueRecompensa

Ø 8"

DesfogueØ 8"

8) Montañas

Alimentacióna localidad

Ø 4"

A tanqueRecompensa

Ø 12"De minaVesper

Ø 8"

Alimentacióna localidad

Ø 4"

9) Vesper

A tanqueMontaña

Ø 8"

De tanqueVesperØ 12"

B

B

Desfoguede llenado

Ø 3"

Desfogue de Tanque

Ø 3"

Linea de PVC por aire

Ø 3"

6"Bomba

sumergible

8"

8"

8"

8"

3"

3"

10) La Recompensa

Figura 1.13b. Croquis de tanques de regularización de Parral


33

8"


6"

4"6x4"

A col.Gómez Morín

Cap. = 250 m3C.T. = 1773 msnm

11) Gómez Morín

8"


A col. Paseode Almanceña

Cap. = 250 m3C.T. = 1770 msnm8"

6"

6"

6"

12) Paseo de Almanceña

Figura 1.13c. Croquis de tanques de regularización de Parral

Hacia RebombeoØ 24"

De el VeranoØ 24"

CT 1782 msnmØ 6 mts

a) Torre de Oscilación 1

Hacia tanquepiezométrica

De RebombeoØ 24"

CT 1835 msnmØ 2.5 mts

Ø 20"

b) Torre de Oscilación 2

De torre deoscilación 2

Ø 20"

A tanqueCerro Blanco

Ø 18"

B

Suministro aPredioØ 3"

c) Tanque Piezométrica Figura 1.14. Torres de Oscilación y tanque Piezométrica

El Rebombeo el Verano (ver figura 1.15) cuenta con 6 equipos de bombeo, de los cuales

regularmente operan las 24 horas 2 equipos, el No. 1 y 3. Cuando el nivel de agua del


34

cárcamo sube a 2.5 metros de altura automáticamente se prende el equipo No. 4 para

disminuir el nivel, apagándose hasta la altura de 1.5 metros. Los equipos No. 2, 5 y 6

están para situaciones extraordinarias.

VAEA

12x8"

12"

8x12"

12"

B12x8"

12"

8x12"

12"

B8x6"

8"

6x8"

8"

B

12"

12x8"

12"

8x12"

12"

B12x8"

12"

8x12"

12"

B

6

20"

12"

VAEAVAEA

8x6"

8"

6x8"

8"

B

8"

VAEA

5 4 3 2 1

Ø 24"

A tanque24"Cerro Banco

De PozosVerano

20"

Figura 1.15. Rebombeo El Verano

Las capacidades de regularización de los tanques se muestran en el cuadro 1.3.

Cuadro 1.3. Capacidad de regularización de los tanques de Parral No. NOMBRE DEL TANQUE CAPACIDAD

(m3) TIPO MATERIAL

1 Cerro Blanco 2,000 Superficial Mampostería 2 Bellavista 1,000 Superficial Concreto Armado 3 Miguel Hidalgo 300 Superficial Mampostería 4 Juárez 1,000 Superficial Concreto Armado 5 Terres 1,786 Superficial Mampostería 6 Progreso 1,000 Superficial Concreto Armado 7 Montañas 1,000 Superficial Concreto Armado 8 Vésper 750 Superficial Concreto Armado 9 La Recompensa 350 Superficial Concreto Armado 10 Gómez Morín 250 Elevado Acero 11 Paseo de Almanceña 200 Elevado Acero

Capacidad en uso 9,636 12 Almanceña 1,000 Superficial Concreto Armado

Capacidad sin utilizar 1,000 Capacidad total instalada 10,636


35

Planta Potabilizadora

La planta Potabilizadora se alimenta de la producción de agua tanto de las minas

Cabadeñas y La Esmeralda como de la presa Parral. Los afluentes llegan con tres líneas

descargando a la planta, los cuales son monitoreadas a través de un sistema de

telemetría. Una vez potabilizada el agua se distribuye por medio de dos tuberías, la

primera se envía directamente al tanque Terres y la segunda distribuye hacia los tanques

Progreso, Gómez Morín y Paseos de Almanceña entregando agua en ruta hacia la red de

distribución.

BB

B

B

B

agua filtradaTanque de

Oficinas

CloraciónMina la Esmeralda

Viene de

Ø 12"

12"

12"x10"

10"

12"

16"

Ø 3"

8"

12"

Hacia la redØ 12"

TerresHacia tanque

Ø 12"

La presaViene de

Ø 16"

Mina CabadeñasViene de

Ø 12"

llenado de pipasA tanque de

A dosificadoresØ 2"

6"

12"10x8"

12x8"

8"

6"

8"

Retorno

VAEA Manómetro

al tanque

16"

10"

12"12"

16"

16"

12"

12"

FloculaciónSedimentadoresPre-sedimentación

Filtración

12" 12"

A retrolavado

Figura 1.16. Croquis detallado de la planta Potabilizadora

Distribución

El sistema de distribución de agua se divide en tres zonas de abastecimiento (ver figura

1.17). La distribución de la primera zona ZA-1 es considerada a partir del tanque Vesper

de donde se tienen tres derivaciones, dos de ellas de 4 pulgadas de diámetro que

alimentan a un pequeño poblado cercano, y la tercera, de 12 pulgadas que se conecta por


36

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 segunda zona ZA-2 se abastece a partir de la planta potabilizadora, ubicada al Este de

la ciudad. 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

Guamuchil). El rebombeo Guamuchil alimenta al tanque Miguel Hidalgo y el rebombeo

Altavista al tanque Bellavista.

ZA-1

ZA-2

ZA-3

11

17

Figura 1.17. Zonas de abastecimiento de Parral


37

Dentro del sistema de distribución se encuentran dos estaciones de rebombeo:

1. “Rebombeo Guamuchil” que abastece al tanque Miguel Hidalgo.

2. “Rebombeo Altavista” que abastece directamente a la red y al tanque Bellavista

En la figura 1.18 se muestran detalles de las conexiones de los rebombeos antes citados.

De línea de 12" Ødesde Cerro Blanco

A tanque

6"

B

4"

6"

Miguel Hidalgo

6" 6"

a) Rebombeo Guamuchil

Llenado depipas

Rebombeo a tanque Bellavista Caseta

BB

B

B

De la redØ 12"

De tanqueCerro Blanco

Ø 16"A red local

Ø 4"

A tanqueBellavista

Ø 8"

A tanqueJuarezØ 16"

A red localØ 4"

RebombeoAltavista

Llenado deTanque

Llenado deTanque

Auxiliar

10"10 a 8"

8"

8"

6"

6"

8"

4"

6"

4"

12"

8"

12"

6" 6"

4"

16"

4"

12"

12"

b) Rebombeo Altavista

Figura 1.18. Detalles de rebombeos dentro de la ciudad de Parral

En el plano digital de la red de distribución, proporcionado por la JMAS se muestran las

calles de la traza urbana, las líneas de conducción y de distribución existentes con sus

diámetros y longitudes, la ubicación de algunas válvulas de seccionamiento, tanques

regularización, cárcamos de bombeo y la planta potabilizadora. La red de distribución esta

integrada principalmente por tuberías de asbesto-cemento y PVC en diámetros de 16 a 3

pulgadas. En el Anexo B se incluye en archivo AutoCad el plano de la red actualizada por

la Alianza.


38

En la figura 1.19 se muestra un esquema de la red de distribución de la ciudad de Parral.

Figura 1.19. Esquema general de la red de distribución de agua de Parral

El abastecimiento de agua a los usuarios es por medio de un número excesivo de tandeos

a través de la red de distribución primaria y secundaria. En el cuadro 1.4 se muestran los

horarios de suministro de agua del 2006.

Cuadro 1.4. Horarios de suministro 2006

ZONA COLONIA HORARIO (hrs.) SUMINISTRO

ZA-1

El Preson 22:00-7:00 Diario Rastro 22:00-7:00 Diario Inf. Montañas 22:00-7:00 Diario Batalla del Carrizal 7:00-22:00 Diario Tomas Urbina 7:00-22:00 Diario Jesús Urueta 7:00-22:00 Diario Rinconada del sol 4:00-20:00 C/3er día


39

Conasupo 4:00-20:00 C/3er día Roque González 4:00-20:00 C/3er día Pascual Orozco 4:00-20:00 C/3er día Guillermo baca 4:00-20:00 C/3er día

ZA-2

Progreso 6:00-15:00 C/3er día Del sol 6:00-15:00 C/3er día San Rafael 6:00-15:00 C/3er día San Uriel 6:00-15:00 C/3er día El hormiguero 6:00-15:00 C/3er día Loma Linda 6:00-15:00 C/3er día López Portillo 6:00-15:00 C/3er día Inf. Estación 6:00-15:00 C/3er día Felipe pescador 6:00-15:00 C/3er día Fco. Villa 6:00-15:00 C/3er día Emiliano Zapata 6:00-15:00 C/3er día Morelos 6:00-15:00 C/3er día PRI 16:00-6:00 C/3er día Tierra y Libertad 16:00-6:00 C/3er día Gómez Morín 16:00-6:00 C/3er día Solidaridad 16:00-6:00 C/3er día Valle verde 16:00-6:00 C/3er día Che Guevara 16:00-6:00 C/3er día Amp. Che Guevara 16:00-6:00 C/3er día Almanceña 16:00-6:00 C/3er día Jorge Leyva 16:00-6:00 C/3er día Federico Piñón 16:00-6:00 C/3er día Paseos de Almanceña 17:00-20:00 C/3er día Frac. Sto Tomás 17:00-6:00 C/3er día Frac. El Milagro 17:00-6:00 C/3er día San A. de las huertas 17:00-6:00 C/3er día La huerta 17:00-6:00 C/3er día Potrero 17:00-6:00 C/3er día Barrio del Topochico 17:00-6:00 C/3er día Barrio de España 17:00-6:00 C/3er día Minera 4:00-20-00 C/3er día Las Quintas 15:00-11:00 Diario

ZA-3

Magisterial 15:00-11:00 Diario Las fuentes I y II etapa 0:00-9:00 Diario Kennedy 15:00-10:00 Diario Américas 15:00-10:00 Diario CNOP 0:00-9:00 Diario Alfareña 7:00-22:00 Diario Pirul 15:00-6:00 C/3er día Tascate 15:00-6:00 C/3er día Pinabete 15:00-6:00 C/3er día Carnero 15:00-6:00 C/3er día Encción 15:00-6:00 C/3er día Persimonios 15:00-6:00 C/3er día


40

Castaño 15:00-6:00 C/3er día Guamuchil 15:00-6:00 C/3er día Triplay 15:00-6:00 C/3er día Mezquite 15:00-6:00 C/3er día Inf. Bellavista I y II etapa 15:00-6:00 C/3er día Frac. Esmeralda 15:00-6:00 C/3er día Reforma 15:00-6:00 C/3er día La peña 15:00-6:00 C/3er día San A. de las huertas 15:00-6:00 C/3er día Méndez Rosas 15:00-6:00 C/3er día Juárez 6:00-15:00 C/3er día Bellavista 24 hrs Diario Miguel Hidalgo 19:00-6:00 C/3er día Frac. Cerro blanco 19:00-6:00 C/3er día

Macromedición

Un sistema de macromedición es esencial para las acciones de incremento y control de

eficiencia física e hidráulica, ya que permite conocer con exactitud los volúmenes de agua

que son suministrados a la red y la variación de la demanda de agua a los usuarios. De

esta manera se está en posibilidad de realizar balances de agua confiables, evaluar las

necesidades de reparación de fugas, realizar modelación hidráulica con mayor eficacia y

redistribuir presiones y caudales en la red.

Dentro del sistema de distribución de la ciudad de Parral no se dispone de un Sistema de

Macromedición completo, por lo menos en lo que se refiere a los pozos de El Verano, en

los rebombeos El Verano, Altavista, calle Guamuchil y en los principales puntos de

suministro, lo que genera una gran incertidumbre en los volúmenes entregados a la red.

No obstante, el organismo operador dispone de un Sistema de Telemetría, el cual se tomó

como base para efectuar mediciones de caudal en los puntos de suministro, a fin de

corroborar que los datos estadísticos que se tienen en la JMAS.

De acuerdo a los datos proporcionados por la JMAS, el funcionamiento hidráulico del

Sistema de agua potable se considera constante en el tiempo; es decir, el volumen que se

extrae de los pozos es el mismo mientras no se produzca algún error técnico en los

equipos de bombeo. Los pozos 1 y el 7 se encuentran secos y el 3 estuvo en reparación


41

parte del tiempo que abarcó el estudio; los pozos 9 y 10, aunque sí aportan caudales, no

están conectados al Sistema de Telemetría, ver Figura 1.20.

Figura 1.20. Distribución de Pozos de El Verano en el Sistema de Telemetría

Al llegar el agua al rebombeo El Verano, existen 6 equipos de bombeo numerados del 1 al

6, de los cuales el 1 y el 3 funcionan las 24 hrs. del día. Como se mencionó, el equipo 4

arranca automáticamente cuando el nivel del tanque de rebombeo alcanza el nivel de 2.50

metros y al descender el nivel a 1.50 metros se apaga automáticamente. Los equipos 2, 5

y 6, únicamente son de emergencia y se echan a funcionar cuando alguno de los

anteriores no están trabajando por alguna causa. En la figura 1.21 se muestra una

pantalla del sistema de telemetría del rebombeo El Verano.


42

Figura 1.21. Distribución de Equipos en el Rebombeo de El Verano (Sistema de Telemetría)

Además del sistema de telemetría, solamente nueve pozos tienen instalado un

macromedidor, y de esos únicamente están funcionando cuatro. En el cuadro 1.5 se

presenta una relación de los macromedidores existentes.

Cuadro 1.5. Relación de macromedidores existentes en el sistema de agua de Parral

Pozo Tipo de Macromedidor Marca y Modelo Diámetro (pulgadas)

11 Tipo Propela Bridado Hemet California 8.00 15 Tipo Propela Bridado Hemet California 8.00


43

Micromedición

La micromedición de un sistema de agua potable es esencial para evitar el desperdicio de

agua por parte de los usuarios. Con una cobranza efectiva se logran ahorros de agua

sustanciales, debido a que el usuario tendrá la responsabilidad de pagar por sus

derroches. Durante los recorridos de campo y la campaña de mediciones, se pudo

constatar que los usuarios de la red de agua potable, desperdician agua en actividades de

lavado de calles, riego de jardines, descuidos, entre otros. Por esa razón, la red no se

logra saturar de agua en sus partes altas, y obliga a los operadores del sistema a realizar

movimientos de válvulas, con el fin de restringir el servicio a estos usuarios y enviar el

agua a dichas zonas elevadas.

Hasta Diciembre del 2006, de un total de 28,273 contratos de tomas domiciliarias

registradas en la ciudad, se tenía un total de 19,843 micromedidores instalados4, que

equivalen a una cobertura de micromedición del 70.18% del total de contratos. Los

contratos con cuota fija a la misma fecha son 8,430 (29.82%) (Ver figura 1.22). A la fecha

no se tienen datos para clasificar los micromedidores instalados por tipo, marca y modelo.

COBERTURA DE MICROMEDICIÓN

29,958 Tomas activas

Cuota fija 26.70%

Servicio medido 73.30%

Figura 1.22. Porcentajes de micromedición domiciliaria

Es así como se ha ido creando el tandeo o servicio discontinuo, que con el tiempo se ha

agudizado porque ahora los usuarios deben almacenar agua para las horas en las que no Obtenido de la base de datos contenida en el archivo Depuración 2006.dwg elaborado por JMAS.


44

les llega el agua a su toma domiciliaria. De esta manera se ha generado un círculo

vicioso, que aunado a la existencia de fugas, resulta muy difícil equilibrar nuevamente la

operación de la red con servicio las 24 horas del día.

Por lo tanto, es importante señalar que debe implantarse un programa de ajuste o

sustitución de micromedidores, asegurar la lectura y facturación adecuada y regularizar

los cobros respectivos, para garantizar que con el diseño operacional propuesto en el

presente proyecto, se logre la continuidad y estabilidad del servicio de agua potable a los

habitantes de Hidalgo del Parral.

1.2. ACTUALIZACIÓN DEL CATASTRO DE REDES Y LEVANTAMIENTO E INSPECCIÓN DE VÁLVULAS

1.2.1. Actualización del catastro de redes

La actualización de los planos de la red del sistema de agua potable de Parral se está

realizando con el análisis de los planos digitales proporcionados por JMAS, con las

entrevistas con el Director de Planeación y Operación el Ing. Jesús Manuel Cruz García y

su personal de operación, y con una inspección física de cajas de válvulas.

Primeramente, se han revisado las líneas de interconexión entre los tanques de

regularización y cárcamos de bombeo, mediante recorridos de campo por cada uno de

ellos, revisando los diámetros cada tubería que llega y sale de ellos.

También, se ha entrevistado al personal de operación, para que señalen sobre el plano

las tuberías principales de la red, tramos faltantes y las válvulas que cierran o abren para

realizar los tandeos del servicio de agua a los usuarios.

Paralelamente, se inspeccionaron 46 cajas de válvulas aleatoriamente, para observar el

estado físico de ellas y todas aquellas que se cierran o abren para realizar los tandeos del

servicio de agua a los usuarios. Con los resultados de la inspección se han revisado y


45

verificado los cruceros importantes de la red de distribución, con la intención de ajustar el

plano definitivo actualizado.

Una de los problemas encontrados en la actualización de los planos de la red, ha sido la

gran cantidad de “Layers” (capas) que se han integrado en el plano digital de AutoCad,

que proporcionó la JMAS Parral. Esto se debió a que, conforme se incluían zonas nuevas

de redes, se generaba una nueva capa en el archivo AutoCad. Por esta razón, una de las

tareas iniciales que se decidió realizar fue la disminución de los “Layers”, para facilitar la

consulta y manejo del plano digital. En la figura 1.23 se muestran el plano antes y

después de ordenar los “Layers”

Plano original proporcionado por JMAS Plano modificado por Watergy

Figura 1.23. Planos antes y después de ser modificadas las Layers en AutoCad

Una vez, realizada esta optimización de “Layers”, se procedió a capturar nuevamente

todas las tuberías de la red con su simbología, datos, elevaciones y longitudes a escala,

observando las adecuaciones señaladas por el personal de JMAS, las revisiones de

planos existentes y los resultados del levantamiento de cajas de válvulas. El plano

modificado y actualizado por la Alianza se presenta en el Anexo B, en archivo electrónico

y el software AutoCad 2004.


46

1.2.2. Levantamiento e inspección física de cajas de válvulas

Durante la segunda visita a la ciudad de Hidalgo de Parral llevó a cabo el levantamiento e

inspección de 46 cajas de válvulas. Esta labor se llevó a cabo en dos días con la ayuda

del personal de mantenimiento y operación que trabaja para el sistema operador. El

primer día de trabajo se recorrió la parte sur de la ciudad haciendo el levantamiento e

inspección de 22 cajas de válvulas, cubriendo por completo este sector, al día posterior,

de la misma forma se cubrió la zona norte inspeccionando 24 cajas de válvulas, haciendo

un total de 46 cajas de válvulas inspeccionadas.

La elección de las cajas de válvulas inspeccionadas fue con base en los movimientos que

se realizan en ellas para dar suministro a las distintas colonias y zonas de tandeo en la

ciudad, así como para la actualización y revisión de puntos de interés en cruceros

importantes.

En cada caja inspeccionada se anotaron sus características principales y luego fueron

capturadas en archivo electrónico Word. Los datos registrados de las cajas fueron: la

ubicación, tipo y número de válvulas, el estado general en que se encuentran, referencias,

comentarios y observaciones generales. También se tomaron fotografías de cada una de

ellas.

En el cuadro 1.6 se muestra un cuadro con los principales resultados de la inspección y

en el Anexo C, se encuentran los archivos electrónicos detallados del levantamiento e

inspección de cada una de las 46 cajas de válvulas.


47

Cuadro 1.6. Resumen de inspección de cajas de válvulas

Condición Cantidad PorcentajeTierra 33 72%Basura 2 4.3%Inundada 10 21.7%Buen estado 1 2.2%TOTAL 46 100.0%

Resumen de condición del interior de las cajas de válvulas

Condición Cantidad Porcentaje

Daño en losa 1 2.2%Sin losa 0 0.0%Sin tapa 1 2.2%Tapa soldada 0 0.0%Tapa sin fijación 4 8.7%Buen estado 40 87.0%TOTAL 46 100.0%

Resumen de condición de las losas y las tapas en las cajas de válvulas

Los resultados indican que en la mayoría de las cajas inspeccionadas existe asolvamiento

por tierra, basura y algunas de ellas inundadas por presencia de alguna fuga. Por el otra

parte, es importante decir que las cajas inspeccionadas en su totalidad cuentan con tapa y

en buenas condiciones.

1.3. CAMPAÑAS DE MEDICIÓN

1.3.1. Medición de presiones en tomas domiciliarias

En los términos del proyecto se estableció realizar medición de presiones en 30 tomas

domiciliarias para evaluar la efectividad actual de las presiones entregadas en la red de

distribución de Parral. Esta campaña se realizó junto con la campaña de determinación de

exactitud de micromedidores, por lo cual se obtuvieron 38 mediciones distribuidas en toda

la red.

Para la medición de las presiones se utilizó un manómetro comercial tipo Bourdon con

carátula de glicerina, el cual se colocó en las llaves para jardín de cada toma domiciliaria.

En el cuadro 1.7 se presenta el resultado de las mediciones realizadas y en la figura 1.24

se presenta la ubicación de los puntos de registro de presión.


48

Cuadro 1.7. Campaña de medición de presiones en tomas domiciliarias

No. De prueba Colonia Dirección presión

(Kg/cm2) 1 Las fuentes 2da

etapa Pedregal # 9 4.4

2 Pedregal # 4 4.0 3 Residencial

Tecnológico Privada del valle # 33 3.5

4 Privada del valle # 43 3.1 5 Fovisste Las

Fuentes Pino alto # 24 5.0

6 Valle verde # 204 4.3 7 Fuentes 1ra

etapa De la cascada # 1 4.0

8 Villa Matamoros # 4 4.0 9 Fraccionamiento

Baca Jesús Lozoya # 35 4.2

10 Jesús Lozoya # 46 4.4 11 CNOP Pedro de Lille # 159 4.6 12 Jesús Ma. Gómez # 21 3.8 13 Infonavit Cerro

Blanco Cerro de la Calera # 115 2.5

14 Cerro de la Calera # 118 2.5 15 Che Guevara Concordia # 16 2.4 16 Concordia # 1 3.3 17 Heroes de la

Revolución Batalla de Celaya # 61 2.9

18 Batalla de Celaya # 47 2.9 19 Preson Plan de San Luis # 88 6.5 20 Plan de San Luis # 79 6.5 21 López Portillo Calle del Maiz # 105 4.0 22 Lenteja # 1 4.3 23 Loma Linda Suiza # 7 6.5 24 Suiza # 14 6.0 25 El potrero Llanos de aredanes # 14 3.5 26 Llanos de aredanes # 8 3.6 27 Progreso Frontera Matamoros # 4 > 7 28 Frontera Matamoros # 8 > 7 29 Topochico Matamoros # 50 4.9 30 Privada Matamoros # 46 4.7 31 Infonavit

Praderas Av. Praderas # 66 2.9

32 Av. Praderas # 60 2.6 33 Del Parque Jacarandas # 5 4.0 34 Jacarandas # 14 3.9 35 Talleres Acapulco # 41 2.8 36 Acapulco # 24 2.8 37 Centro Pensador mexicano # 12 3.7 38 Pensador mexicano # 7 3.7

Al analizar los datos obtenidos en esta campaña se observa que, en general, el manejo de

las presiones dentro de la red es de medio a alto (presión máxima recomendable 5

kg/cm2) de acuerdo con las especificaciones de la CONAGUA.


49

Figura 1.23. Distribución de los puntos de medición de presiones en la red de Parral

De los resultados mostrados en el cuadro 1.7, también se deduce que la presión media en

la red alcanza los 3.8 Kg/cm2 .El manejo de presiones muy elevadas dentro de la red

implica un alto volumen de pérdidas debido tanto a fugas en las líneas de distribución,

como dentro de las casas, ya que presiones mayores a 3 kg/cm2 generan problemas en

los mecanismos de los sanitarios y válvulas, por lo cual es de gran importancia controlar

estas presiones elevadas.

1.3.2 Medición de caudales en puntos de suministro a la red

Con el fin de conocer y/o verificar los caudales de agua entregada a la ciudad de Parral,

en los bombeos y rebombeos se llevó a cabo una campaña de mediciones durante los

LA ESMERALDARESIDENCIAL

BELLA VISTA 11INFONAVIT

J. M. A . S.J. M. A . S.T ANQU E

CERRO BLANCOTECNOLOGICO

FUENTES 2DA ETAPA

FOVISSTE LAS FUENTES

LAS FUENTES

CNOP

CENTRO

TALLERES

DEL PARQUE

TOPOCHICO

PROGRESO

LOMA LINDA

HEROES DE LA REVOLUCION

CHE GUEVARA

BACA

PRESON

LOPEZ PORTILLO

EL POTREROINFONAVIT PRADERAS


50

días 22 al 26 de Enero de 2007, pero debido a algunas incertidumbres se programó otra

campaña de medición complementaria del 26 al 29 de Marzo de 2007.

Las mediciones de caudal se realizaron con un medidor portátil ultrasónico marca Vantage

serie 6000, propiedad de la Alliance to Save Energy, el cual fue programado en cada uno

de los puntos de medición seleccionados en función del diámetro, espesor y tipo de

material de la tubería donde fue colocado.

Los puntos de medición se ubicaron básicamente en pozos y rebombeos del sistema. De

esta manera, dentro de la campaña de medición se identificaron los 22 puntos

estratégicos señalados en las figuras 1.24. En el Anexo D se incluye el detalle de cada

una de las actividades, con los puntos de aforo y sus resultados respectivos.

Punto de Medición 1Punto de Medición 1Punto de Medición 1



Pozo 2

8"

Desfogue

VálvulaCompuerta

BombaSumergible

Check

VAEA

4"

6"

8"

8x6"

VAEA

Punto deMedición


51


Pozo 9

6"


BombaSumergible

Check

4"

6"

6x4"

MacroVAEA

Pozo sinTelemetría

Punto deMedición

Pozo 10

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

MacroVAEA

Punto deMedición Punto de

Medición 5Punto de Medición 5Punto de Medición 5

Pozo 12

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

Macro F/SVAEA

Punto deMedición

Pozo 13

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

Macro F/SVAEA

Manómetro

Punto deMedición

Pozo 14

8"


BombaSumergible

Check

6"

8"

8x6"

Macro F/SVAEA

Punto deMedición


Figura 1.24.a. Puntos de medición de caudal en pozos


52

VAEA

12x8"

12"

8x12"

12"

B12x8"

12"

8x12"

12"

B8x6"

8"

6x8"

8"

B

12"

12x8"

12"

8x12"

12"

B12x8"

12"

8x12"

12"

B

6

20"

12"

VAEAVAEA

8x6"

8"

6x8"

8"

B

8"

VAEA

5 4 3 2 1

Ø 24"

A tanque24"Cerro Banco

De PozosVerano

20"Puntos de Medición 7, 8, 9 y 10

Puntos de Medición 7, 8, 9 y 10

Figura 1.24.b. Puntos de medición de caudal en Rebombeo El Verano

Puntos de Medición 13 y 14

M1M2


M1M2


M3

M4Puntos de Medición 11 y 12

M3

M4

Figura 1.24.c. Puntos de medición de caudal en Tanque Altavista


53

En la figura 1.25 se muestran algunas fotografías en donde se realizaron mediciones con

el equipo antes mencionado.

Medición en el Pozo No. 4 de El Verano



Toma de lectura Pozo No. 4 de El Verano


54

Medición Equipo No. 2 del Rebombeo Altavista

Medición Equipo No. 4 Rebombeo Altavista

Figura 1.25. Fotos de mediciones con el equipo ultrasónico serie 6000 en pozos y rebombeos

En el cuadro 1.7 se presenta un resumen de los resultados obtenidos de las mediciones

efectuadas en los rebombeos El Verano y Altavista. Desafortunadamente, en esta etapa

de la medición no se pudieron realizar mediciones de 24 horas, debido principalmente a

los tandeos que se efectúan en los distintos sectores de la Ciudad.

Cuadro 1.7.a Caudales de operación en los puntos de medición Pozos El Verano

No. de PozoDiámetro de

tuberíaMaterial en el

puntoCaudal medio

(L/s)2 8” Acero 12.43 8” Acero 12.84 8” Acero 9.95 6” Acero 15.56 8” Acero 22.38 8” Acero 10.79 6" Acero 5.1

10 8” Acero 13.511 8” Acero 31.512 8” Acero 28.313 8” Acero 17.014 8” Acero 20.215 8” Acero 23.3


55

Cuadro 1.7.b Caudales de operación en los puntos de medición Rebombeo El Verano

No. de Equipo

Diámetro de tubería

Material en el punto

Caudal medio (L/s)

1 12" Acero 122.30 2 25.80 3 12" Acero 97.60 4 8" Acero 78.30 5 22.00 6 12" Acero 56.40

Cuadro 1.7.c Caudales de operación en los puntos de medición Rebombeo Altavista

No. de Equipo



Caudal medio (L/s)

M1 6" Acero 42.60 M2 6" Acero 49.70 M3 6" Acero 72.70 M4 6" Acero 83.10

1.3.3. Medición de exactitud en macromedidores y sistema de telemetría

Como parte de las actividades del proyecto de eficiencia, se procedió a efectuar una

campaña de medición de los caudales de agua en los pozos de El Verano, con el fin de

comparar los registros obtenidos con el Sistema de Telemetría y verificar su exactitud. No

obstante, se decidió realizar una medición posterior los días 26 al 29 de marzo, dadas las

incertidumbres detectadas en la primera campaña. Ambas mediciones se realizaron con

un medidor portátil ultrasónico marca Vantage serie 6000. En el Anexo D se describe a

detalle las actividades y resultados de la medición realizada aquí.

Cabe recordar (inciso 1.1.3), que en los únicos pozos en donde se tienen macromedidores

instalados en funcionamiento es en los números 9, 10,11 y el 15. En los pozos 5, 8, 12,

13 y 14 existen macromedidores, pero no se encuentran en funcionamiento. Además, en

algunos pozos del Valle del Verano no estaba funcionando la telemetría, debido a daños

en los sensores.


56

En la figura 1.26 se muestran algunas fotos de la campaña de medición del 26 al 29 de

Marzo.

Figura 1.26. Fotos de mediciones con el equipo ultrasónico en pozos Valle del Verano


57

Los datos que se obtuvieron del suministro de agua por el Sistema de Telemetría son los

que se muestran en el cuadro 1.8.

Cuadro 1.8. Caudales registrados en los pozos de El Verano con el Sistema de Telemetría de JMAS

No. de Pozo en El Verano

Gasto del Sistema (L/s)

1 Seco 2 10.70 3 17.53 4 11.59 5 13.79 6 28.02 7 Seco 8 13.64 9 6.32 10 13.30 11 30.37 12 27.24 13 20.10 14 23.87 15 21.66

TOTAL 238.14

En el cuadro 1.9, se presentan los resultados de las pruebas de exactitud de los

macromedidores y la telemetría.

Cuadro 1.9. Caudales medidos y errores de exactitud en algunos pozos de El Verano

No. de Pozo



Caudal medio (L/s)

Caudal medio

Telemetría (L/s)

Error de exactitud telemetría

(%)

Caudal medio macromedidores instalados (L/s)

Error de exactitud

macromedidores instalados (%)

2 12.43 10.70 -13.92 Sin macro 3 12.78 17.53 37.17 Sin Macro 4 8” Acero 9.90 11.59 17.08 Sin macro - 5 6” Acero 15.50 13.79 -11.01 No funciona - 6 8” Acero 22.30 28.02 25.63 Sin macro - 8 8” Acero 10.66 13.64 27.98 No funciona - 9 5.1 6.32 23.98 Sin dato 10 13.5 13.30 -1.45 Sin dato 11 8” Acero 31.48 30.37 -3.53 33.0 34.7 12 28.28 27.24 -3.68 No funciona 13 17 20.10 18.23 No funciona 14 20.21 23.87 18.11 No funciona 15 8” Acero 23.27 21.66 -6.92 19.5 -3.0


58

Se puede observar que al comparar los resultados obtenidos del Sistema de Telemetría

con los obtenidos en la campaña de medición, existen variaciones en los caudales que se

suministran por los pozos de El Verano, registrándose errores de exactitud que van desde

+17.08% hasta +37.17%, y de -1.45% hasta -13.92%.

Con base a los resultados obtenidos y comparados, es importante considerar estos

ajustes en el caudal suministrado a la ciudad de Parral. También, es recomendable, la

instalación o reparación de macromedidores en los equipos de bombeo de las fuentes de

suministro, específicamente en todos los pozos de El Verano y en las minas (Cabadeñas,

Recompensa, etc.) que se encuentran funcionando, así como en los rebombeos de El

Verano, Altavista, Calle Guamuchil, etc.

Con estos macromedidores la JMAS estará en posibilidad de controlar y medir el volumen

que ingresa al sistema de distribución en todo el tiempo. Es importante colocar medidores

con error en exactitud al menos del 0.5%, que realice medición continua de gasto y

volumen acumulado y que pueda efectuar guardado de datos con un datalogger.

1.3.4. Pruebas de error de exactitud en micromedidores

Durante la visita de campo realizada en enero del 2007 se llevó a cabo, con apoyo de

personal de JMAS, una campaña para determinar la exactitud de los micromedidores

domésticos instalados en la ciudad de Hidalgo del Parral. Para este efecto se tomó una

muestra aleatoria de 64 micromedidores distribuidos de tal manera que fueran

representativos de las zonas de distribución que existen en la red.

La prueba de exactitud se basa en la comparación del volumen de agua registrado por el

micromedidor al llenar un recipiente de acero inoxidable calibrado, marca Volumex, de 20

litros con una graduación de ± 300 mililitros. En la figura 1.27 se presentan fotografías de

la realización de la campaña de exactitud de micromedidores. En el cuadro 1.10 se

encuentran los resultados de la misma campaña. En el Anexo D se muestra en archivo

electrónico el detalle de las pruebas de exactitud de micromedidores.


59

Figura 1.27. Campaña de exactitud de micromedidores

Cuadro 1.10. Resumen de la campaña de exactitud de micromedidores

No. De prueba Dirección lectura 1

micro (m3) lectura 2

micro (m3) volumen micro (l)

volumen tanque (l)

Error (%) (-) (+)

1 Pedregal # 9 1339.0140 1339.0340 20.00 20.08 -0.40 2 Pedregal # 7 1256.7880 1256.8085 20.50 20.09 2.043 Pedregal # 13 2224.0070 2224.0275 20.50 19.85 3.274 Pedregal # 4 2.1900 2.2105 20.50 19.94 2.815 Privada del valle # 33 729.2340 729.2540 20.00 20.01 -0.05 6 Privada del valle # 28 607.1430 607.1630 20.00 19.76 1.217 Privada del valle # 35 896.7640 896.7845 20.50 19.76 3.748 Privada del valle # 43 386.7560 386.7760 20.00 19.82 0.919 Pino alto # 24 1879.7660 1879.7865 20.50 19.80 3.5410 Pino alto # 26 4048.6870 4048.7070 20.00 20.07 -0.35 11 Pino alto # 38 2279.0660 2279.0860 20.00 19.96 0.2012 Valle verde # 204 1182.1180 1182.1390 21.00 19.95 5.2613 De la cascada # 1 4823.9400 4823.9605 20.50 20.03 2.3514 Villa Matamoros # 2 1424.1060 1424.1265 20.50 19.70 4.0615 De la cascada # 6 4461.7540 4461.7740 20.00 20.10 -0.50 16 Villa Matamoros # 4 1129.1250 1129.1435 18.50 20.00 -7.50 17 Jesús Lozoya # 35 1616.9290 1616.9490 20.00 19.80 1.01


60

18 Jesús Lozoya # 47 2817.3520 2817.3713 19.30 20.00 -3.50 19 Jesús Lozoya # 45 415.9940 416.0145 20.50 19.93 2.8620 Jesús Lozoya # 46 2788.8910 2788.9104 19.40 20.00 -3.00 21 Pedro de Lille # 159 1215.2810 1215.3010 20.00 19.90 0.5022 Jesús Ma. Gómez # 21 97.7310 97.7520 21.00 20.12 4.3723 Pedro de Lille # 172 3002.3740 3002.3936 19.60 20.07 -2.34 24 Pedro de Lille # 167 2387.3500 2387.3710 21.00 19.93 5.3725 Cerro de la Calera # 115 385.6670 385.6875 20.50 19.74 3.8526 Cerro de la Calera # 114 1334.8970 1334.9175 20.50 20.09 2.0427 Cerro de la Calera # 107 221.6770 221.6970 20.00 19.92 0.4028 Cerro de la Calera # 118 1554.0980 1554.1190 21.00 20.08 4.5829 Concordia # 16 45.2800 45.3000 20.00 19.91 0.4530 Concordia # 10 37.6670 37.6875 20.50 20.17 1.6431 Concordia # 11 6.6690 6.6895 20.50 20.02 2.4032 Concordia # 1 914.7980 914.8180 20.00 19.88 0.6033 Batalla de Celaya # 61 684.4770 684.4975 20.50 19.80 3.5434 Batalla de Celaya # 96 604.8450 604.8655 20.50 20.05 2.2435 Batalla de Celaya # 47 94.5870 94.6070 20.00 20.02 -0.10 36 Plan de San Luis # 88 633.3580 633.3790 21.00 19.96 5.2137 Plan de San Luis # 84 467.2120 467.2330 21.00 20.13 4.3238 Plan de San Luis # 79 1307.9250 1307.9445 19.50 19.89 -1.96 39 Calle del Maiz # 105 569.7190 569.7395 20.50 19.79 3.5940 Calle del Maiz # 107 1114.4360 1114.4570 21.00 20.06 4.6941 Lenteja # 1 174.4200 174.4405 20.50 19.97 2.6542 Suiza # 7 515.8220 515.8425 20.50 19.88 3.1243 Suiza # 8 179.2000 179.2205 20.50 19.93 2.8644 Suiza # 14 313.7970 313.8175 20.50 19.73 3.9045 Llanos de aredanes # 14 235.2070 235.2270 20.00 19.72 1.4246 Llanos de aredanes # 10 576.5500 576.5705 20.50 19.98 2.6047 Llanos de aredanes # 8 446.0280 446.0480 20.00 19.75 1.2748 Frontera Matamoros # 4 980.4970 980.5175 20.50 19.85 3.2749 Frontera Matamoros # 6 915.7580 915.7783 20.30 19.82 2.4250 Frontera Matamoros # 8 222.2630 222.2840 21.00 19.83 5.9051 Matamoros # 50 1093.8340 1093.8540 20.00 19.92 0.4052 Privada Matamoros # 49 273.5120 273.5325 20.50 19.97 2.6553 Privada Matamoros # 46 2614.5390 2614.5595 20.50 20.06 2.1954 Av. Praderas # 66 1639.1540 1639.1745 20.50 19.69 4.1155 Av. Praderas # 69 2356.0990 2356.1195 20.50 19.97 2.6556 Av. Praderas # 60 1334.1770 1334.1970 20.00 20.02 -0.10 57 Jacarandas # 5 1702.8430 1702.8630 20.00 19.93 0.3558 Jacarandas # 12 3066.4100 3066.4285 18.50 20.00 -7.50 59 Jacarandas # 14 9966.1080 9966.1275 19.50 19.99 -2.45 60 Acapulco # 41 327.2010 327.2210 20.00 19.92 0.4061 Acapulco # 24 162.8270 162.8470 20.00 19.81 0.9662 Pensador mexicano # 12 969.4290 969.4490 20.00 20.50 -2.44 63 Pensador mexicano # 13 1387.4890 1387.5085 19.50 20.12 -3.08 64 Pensador mexicano # 7 1071.8990 1071.9180 19.00 20.03 -5.14 Promedio -2.53 2.63


61

Como se observa en el cuadro 1.10, los errores de micromedición son de

aproximadamente +/- 2.5 % en promedio, lo cual indica que los aparatos en general miden

adecuadamente en el sistema de agua potable de Parral.

1.3.5. Medición de parámetros electromecánicos e hidráulicos en bombeos instalados A. Metodología utilizada

La medición parámetros electromecánicos e hidráulicos de los sistemas de bombeo

actuales, que alimentan al sistema de agua potable de Parral, está basada en el siguiente

principio:

Potencia Manométrica de Salida (Ps) G ρ gH (kW)

EE = --------------------------------------------------- x 100 = = ----------------------------- Potencia Eléctrica de Entrada (Pe) Pe

Donde:

EE = Eficiencia Electromecánica del conjunto bomba – motor, en %

Pe = Potencia Eléctrica de Entrada al sistema, en kW

Q = Caudal, en m3/s

ρ = Densidad del agua bombeada en kg/m3

g = Aceleración de la gravedad en m/s2

H = Carga dinámica total de bombeo, en m.

Un aspecto clave para asegurar la confiabilidad de la evaluación de la eficiencia

electromecánica es medir adecuadamente todos y cada uno de los parámetros

involucrados en este método. La evaluación de cada una de las variables necesarias para

la construcción de las curvas H – Q - η, se utiliza el siguiente método:


62

Caudal ( Q )

Para evaluar esta variable se utilizo un medidor de flujo portátil de tipo ultrasónico como

se muestra en la muestra fotográfica de la figura 1.28.

Figura 1.28. Medición de caudal en tubería de descarga de pozos y rebombeos

Potencia Eléctrica Pe

Se midieron todos los parámetros eléctricos de cada uno de los motores como son

Voltaje, Corriente, factor de Potencia, Potencia Reactiva y Potencia Activa (que es el valor


63

utilizado para el cálculo de eficiencia electromecánica). Para esto se utilizaron un

analizador de redes Marca FLUKE y un analizador de redes Marca Circutor Mod AR5

como se muestra en la muestra fotográfica de la figura 1.29.

Figura 1.29. Medición de parámetros para cálculo de potencia eléctrica

Carga Dinámica Total

Para calcular este parámetro se midieron los siguientes parámetros:

Presión en la descarga.- Para esto se utilizó el manómetro existente verificando

que estuviera calibrado de acuerdo a información de los técnicos del organismo

como se muestra en la figura 1.30.

Figura 1.30. Medición de presión


64

Nivel Dinámico.- Para esto se utilizó una sonda eléctrica como la que se

muestra en la figura 1.31, a reserva de los sistemas de rebombeo donde se

midió la distancia entre el nivel del agua en el tanque de succión y la línea de

succión de la bomba.

Figura 1.31. Medición del nivel dinámico

Adicionalmente, se calculó la carga de velocidad y las perdidas por fricción en la columna

de los pozos.

B. Curvas de operación de los equipos de bombeo

Con los datos registrados en las mediciones de campo, antes descritas, se realizaron

mediciones de carga H, gasto Q y potencia eléctrica, cinco veces para cada equipo de

bombeo. Estos parámetros se registraron variando la válvula de descarga de agua, desde

100 % abierta, hasta totalmente cerrada. Con los datos obtenidos se calcularon las curvas

características de operación de los equipos de bombeo y la eficiencia electromecánica

con la cual están operando actualmente estos equipos. Los resultados se muestran en el


65

cuadro 1.11 y en el Anexo E se incluyen las gráficas de cada una de las curvas H – Q –

η, con su respectiva memoria de cálculo.

Cuadro 1.11.a. Resumen de valores para el cálculo de curvas de bombas Pr Q Pe Nd Carga Efic

kg/cm2 l/s kW m mca %17 22.15 93.5 -1.4 168.60 39.1%16 24.00 113.5 -1.4 158.60 32.9%

7.5 4.12 19.2 0.5 75.50 15.9%6.6 11.8 23 0.5 66.50 33.4%

6 15.7 24.5 0.5 60.50 38.0%5.3 20 26.4 0.5 53.50 39.7%

4.0 12.7 108.5 164.7 204.7 23.5%3.5 14.8 109.5 164.7 84.3 54.2%3.4 15.6 110.0 164.7 84.3 54.2%3.3 20.8 110.0 164.7 84.3 54.2%3.2 24.0 110.5 164.7 84.3 54.2%3.1 26.3 111.0 164.7 84.3 54.2%3.0 36.0 111.0 162.9 192.9 61.3%

5 8.8 71.5 115.25 165.25 19.9%4 18.7 78 115.25 155.25 36.5%3 26.5 88 115.25 145.25 42.9%

0.3 42 104 115.25 118.25 46.8%9 25.3 144 150 240.00 41.3%8 27.5 146 150 230.00 42.5%6 30.6 146 150 210.00 43.1%2 35 145 150 170.00 40.2%5 4.7 153 150 200 6.0%4 6.2 152 150 190 7.6%3 8.5 151 150 180 9.9%2 10.2 150 150 170 11.3%0 19.9 146.5 150 150 20.0%

2.3 25.4 37.5 -0.5 22.50 14.9%2.2 49.3 41.6 -0.5 21.50 25.0%

2.15 58.5 42.8 -0.5 21.00 28.1%2.05 77.9 44 -0.5 20.00 34.7%2.11 10.7 20.8 -0.5 20.60 10.4%

2.1 24 21.9 -0.5 20.50 22.0%2 29.5 22.5 -0.5 19.50 25.1%7 81 102.5 -0.5 69.50 53.8%6 92 105 -0.5 59.50 51.1%

5.6 96 107 -0.5 55.50 48.8%5 101 108 -0.5 49.50 45.4%4 104 101 -0.5 39.50 39.9%

2.5 105 91 -0.5 24.50 27.7%

Guamuchil

Cabadeña 1

Potabilizadora Bba.5

Vesper

Potabilizadora Bba.1

Potabilizadora Bba. 2

Recompensa Bba 1

La Esmeralda Bba 1

La Esmeralda Bba 2

Equipo

Cuadro 1.11.b. Resumen de valores para el cálculo de curvas de bombas


66

Pr Q Pe Nd Carga Efickg/cm2 l/s kW m mca %

8.0 6.3 40.10 125.0 205 31.6%7.6 7.0 40.80 128.0 204 34.3%6.0 7.3 40.85 142.5 202.5 35.2%5.2 10.3 45.80 146.5 198.5 43.5%4.7 11.5 47.60 147.4 194.38 46.0%5.4 12.5 50.40 133.0 187 45.5%

6.00 9.90 46.00 145.50 205.5 43.3%6.80 9.00 46.00 144.30 212.3 40.7%7.70 7.31 42.00 141.20 218.2 37.2%8.60 6.50 38.00 134.00 220 36.9%9.20 5.42 37.00 130.40 222.4 31.9%

10.40 4.45 34.00 120.00 224 28.7%6.00 15.50 67.00 135.12 195.12 44.2%7.00 14.00 65.74 132.00 202 42.2%8.00 11.50 56.18 130.50 210.5 42.2%9.90 7.30 49.70 123.50 222.5 32.0%

11.20 3.10 44.10 118.50 230.5 15.9%5.90 22.30 96.00 137.50 196.5 44.7%7.90 21.10 95.00 135.00 214 46.6%9.20 20.10 95.52 133.50 225.5 46.5%

10.00 20.00 95.06 126.90 226.9 46.8%11.40 19.10 93.46 121.50 235.5 47.2%

5.50 10.66 45.00 137.50 192.50 44.7%7.80 9.06 45.00 132.50 210.50 41.5%

10.30 6.80 38.00 124.00 227.00 39.8%12.10 4.00 33.00 115.50 236.50 28.1%8 4.05 22.60 108.62 188.62 33.1%

7.8 4.35 22.70 109.61 187.61 35.2%7 4.85 23.40 110.3 180.3 36.6%

6.5 5.1 23.90 111.9 176.9 37.0%13 9.55 45.5 70 200.00 41.1%12 10.4 46 70.5 190.50 42.2%11 11.75 47 73 183.00 44.8%10 12.2 48 75.5 175.50 43.7%

9 12.8 48 76.7 166.70 43.6%8 13.4 49 78 158.00 42.3%

7.2 13.5 48 79.12 151.12 41.7%5.70 25.00 112.00 133.75 190.75 41.7%7.00 22.89 109.00 130.18 200.18 41.2%8.00 20.81 106.00 127.00 207 39.8%9.00 18.22 101.00 122.60 212.6 37.6%

10.10 15.25 93.00 118.00 219 35.2%11.00 11.50 90.46 114.50 224.5 28.0%

8.23 12.5 70.00 107.13 189.43 33.2%8 14.6 72.00 109.3 189.30 37.6%

7.25 18.6 76.00 112.22 184.72 44.3%6.85 20.2 77.00 113.4 181.90 46.8%6.45 21.7 79.00 115 179.50 48.3%

6 23.4 81.00 117 177.00 50.1%5.8 25 82.50 118 176.00 52.3%10 15.2 65.40 130.5 230.50 52.5%9 15.6 65.90 131 221.00 51.3%8 16.2 66.20 132 212.00 50.8%

6.1 17 66.50 133.27 194.27 48.7%9.4 17.8 84.00 132.5 226.50 47.0%8.8 20.1 89.00 135.25 223.25 49.4%7.9 22.8 94.00 141.72 220.72 52.5%7.2 24.5 98.00 145 217.00 53.2%6.6 25.8 100.00 146.2 212.20 53.7%5.6 28.7 105.00 147.5 203.50 54.5%

4.10 19.70 67.00 150.50 191.5 55.2%5.00 17.50 64.00 150.50 200.5 53.7%6.90 14.00 57.00 139.50 208.5 50.2%8.60 10.50 51.68 127.50 213.5 42.5%

10.00 4.80 43.15 117.50 217.5 23.7%

Pozo 10 El Verano

Pozo 11 El Verano

Pozo 12

Pozo 13

Equipo

Pozo 2

Pozo 14

Pozo 4 El Verano

Pozo 15 El Verano

Pozo 5 El Verano

Pozo 6 El Verano

Pozo 8 El Verano

Pozo 9


67

Cuadro 1.11.c. Resumen de valores para el cálculo de curvas de bombas Pr Q Pe Nd Carga Efic

kg/cm2 l/s kW m mca %7.00 123.00 110.00 -1.85 68.15 74.7%7.60 112.00 103.00 -1.85 74.15 79.0%8.40 85.00 92.00 -1.85 82.15 74.4%8.70 82.00 86.79 -1.85 85.15 78.8%9.00 65.00 80.34 -1.85 88.15 69.9%

8.4 25.8 53.00 -1.3 82.7 39.5%8.2 35 63.00 -1.3 80.7 43.9%8 43 68.00 -1.3 78.7 48.8%

7.8 51 73.00 -1.3 76.7 52.5%7.4 61.6 78.00 -1.3 72.7 56.3%7 70.8 81.50 -1.3 68.7 58.5%7.00 111.00 174.00 -1.85 68.15 42.6%8.00 89.00 164.00 -1.85 78.15 41.6%8.60 58.00 149.00 -1.85 84.15 32.1%9.00 39.50 137.00 -1.85 88.15 24.9%9.00 15.00 122.00 -1.85 88.15 10.6%7.00 67.80 77.00 -1.85 68.15 58.8%8.00 56.70 71.00 -1.85 78.15 61.2%8.60 34.50 60.00 -1.85 84.15 47.4%8.90 24.30 52.00 -1.85 87.15 39.9%9.00 21.30 49.00 -1.85 88.15 37.6%

9.1 22 49 -1.25 89.75 39.5%8.5 56 66 -1.25 83.75 69.6%

7 77.5 87 -1.25 68.75 60.0%7.00 56.00 79.00 -1.85 68.15 47.3%7.60 30.00 76.00 -1.85 74.15 28.7%8.20 20.00 70.00 -1.85 80.15 22.4%8.70 14.00 64.00 -1.85 85.15 18.3%8.90 7.00 57.00 -1.85 87.15 10.5%0.00 44.00 46.00 3.00 3 2.8%1.60 23.00 38.00 3.00 19 11.3%2.20 7.90 37.00 3.00 25 5.2%0.00 60.00 25.00 3.00 3 7.1%0.75 30.00 25.00 3.00 10.5 12.3%8.00 81.00 94.00 -1.70 78.3 66.1%9.00 51.00 77.00 -1.70 88.3 57.3%9.40 17.00 46.00 -1.70 92.3 33.4%7.80 86.00 101.00 -1.70 76.3 63.7%8.60 52.50 80.00 -1.70 84.3 54.2%9.00 20.20 59.00 -1.70 88.3 29.6%

Bpmba 1 Altavista

Bpmba 2 Altavista

Bpmba 3 Altavista

Bpmba 4 Altavista

Bomba 2 El Verano

Bba 5 El Verano

Equipo

Bomba 6 El Verano

Bomba 1 El Verano

Bomba 3 El Verano

Bomba 4 El Verano


68

1.4. MODELACION DE LA RED DE DISTRIBUCION

Una vez actualizado el plano de la red de distribución de agua potable de Hidalgo del

Parral, se procedió a construir su modelo de simulación hidráulica, utilizando el programa

EPANET 2.0 en español.

El EPANET es un programa que realiza simulaciones del comportamiento hidráulico en

redes de distribución de agua a presión con el modelo cuasi-estático o de períodos

extendidos. El programa proporciona un entorno integrado bajo Windows para la edición

de los datos de entrada a la red y la visualización de resultados en una amplia variedad de

formatos. Entre estos se incluyen mapas de la red codificados por colores, tablas

numéricas, gráficas de evolución, mapas de isolíneas, entre otros. Tiene amplia

compatibilidad con el AutoCad para el manejo de fondos a escala.

Para la construcción del modelo hidráulico de la red de distribución, se introdujeron en el

programa Epanet al menos los siguientes elementos:

• Nodos (ubicación, elevación, demanda de agua)

• Tuberías o tramos de red (topología, diámetro, longitud, rugosidad)

• Válvulas

• Bombas (curvas gasto-carga)

• Tanques de regularización (cota de terreno, nivel de agua)

Después del armado de la red en el modelo se procedió a introducir las propiedades

correspondientes de los elementos mencionados anteriormente, para el cual fue necesario

los datos proporcionados por la JMAS y aquellos generados durante la campaña de

medición de caudales y los recorridos de campo.


69

A) Propiedades de Nodos

Para la ubicación de los nodos se utilizó el plano actualizado de la red de agua potable de

Parral, ver Anexo B, y con el apoyo de las curvas de nivel señaladas en un plano

proporcionado por la JMAS, se obtuvieron las elevaciones de terreno de cada nodo.

Para conocer la distribución de caudales en la red y asignar las demandas de agua en los

nodos fue necesario utilizar la información entregada por personal de la JMAS, en la que

se especifica la ubicación física de cada uno de los usuarios dentro de un plano de

acuerdo a los dos primeros dígitos de la clave de siete dígitos asignados a cada usuario

por la Junta para cuestiones de facturación y cobro.

En total, la ciudad de Hidalgo del Parral se encuentra dividida en 60 zonas de facturación,

las cuales se encuentran bien definidas y aisladas unas de las otras, a excepción de las

zonas siete y 60, las cuales son tipos de usuarios específicos que se encuentran

distribuidos en toda la ciudad. En la figura 1.32 se presentan las zonas de cobro de

acuerdo a su ubicación geográfica.


70

Figura 1.32. Distribución de usuarios de acuerdo al número de cuenta

En el cuadro 1.12 se presenta la distribución de usuarios por sector de facturación, así

como los gastos obtenidos de acuerdo con el índice de hacinamiento y la dotación de 235

L/hab/día, calculados en el inciso 3.1.1 (según especificación de CONAGUA),

respectivamente. Los gastos máximo diario, Qmáx.diario, y máximo horario, Qmáx.horario, se

obtuvieron aplicando los coeficientes de variación de 1.4 y 1.55 recomendados también

por la CONAGUA, respectivamente.

Cuadro 1.12. Gastos obtenidos por sector de facturación

Sector de facturación Usuario Población Qmed

(L/s) Qmáx.diario

(L/s) Qmáx.horario

(L/s) 1 1,451 5601 15.23 21.33 33.06 2 2,164 8353 22.72 31.81 49.30 3 1,069 4126 11.22 15.71 24.35 4 1,180 4555 12.39 17.34 26.88 5 764 2949 8.02 11.23 17.41 6 640 2470 6.72 9.41 14.58


71

7 123 475 1.29 1.81 2.80 8 1,455 5616 15.28 21.39 33.15 9 597 2304 6.27 8.77 13.60 10 515 1988 5.41 7.57 11.73 11 853 3293 8.96 12.54 19.43 12 337 1301 3.54 4.95 7.68 13 141 544 1.48 2.07 3.21 14 161 621 1.69 2.37 3.67 15 210 811 2.20 3.09 4.78 16 1,353 5223 14.20 19.89 30.82 17 387 1494 4.06 5.69 8.82 18 182 703 1.91 2.68 4.15 19 248 957 2.60 3.65 5.65 20 280 1081 2.94 4.12 6.38 21 120 463 1.26 1.76 2.73 22 171 660 1.80 2.51 3.90 23 333 1285 3.50 4.89 7.59 24 279 1077 2.93 4.10 6.36 25 207 799 2.17 3.04 4.72 26 148 571 1.55 2.18 3.37 27 476 1837 5.00 7.00 10.84 28 207 799 2.17 3.04 4.72 29 627 2420 6.58 9.22 14.28 30 153 591 1.61 2.25 3.49 31 146 564 1.53 2.15 3.33 32 130 502 1.36 1.91 2.96 33 538 2077 5.65 7.91 12.26 34 1,117 4312 11.73 16.42 25.45 35 309 1193 3.24 4.54 7.04 36 54 208 0.57 0.79 1.23 37 201 776 2.11 2.95 4.58 38 1,686 6508 17.70 24.78 38.41 39 705 2721 7.40 10.36 16.06 40 860 3320 9.03 12.64 19.59 41 613 2366 6.44 9.01 13.97 42 430 1660 4.51 6.32 9.80 43 744 2872 7.81 10.94 16.95 44 725 2799 7.61 10.66 16.52 45 324 1251 3.40 4.76 7.38 46 629 2428 6.60 9.25 14.33 47 1,460 5636 15.33 21.46 33.26 48 210 811 2.20 3.09 4.78 49 399 1540 4.19 5.86 9.09 50 257 992 2.70 3.78 5.86 51 189 730 1.98 2.78 4.31 52 173 668 1.82 2.54 3.94 53 30 116 0.31 0.44 0.68 54 244 942 2.56 3.59 5.56


72

55 209 807 2.19 3.07 4.76 56 2 8 0.02 0.03 0.05 57 195 753 2.05 2.87 4.44 58 174 672 1.83 2.56 3.96 59 212 818 2.23 3.12 4.83 60 162 625 1.70 2.38 3.69

Total = 314.52 440.33 682.52

Como se puede verificar, la suma de estos usuarios es de 29,958, y el gasto medio

requerido por ellos es de 314.52 L/s.

Propiedades de Tuberías. Durante el proceso de captura de los tramos de red en el

modelo de simulación se fueron asignando las propiedades de los elementos como son la

topología de la red, diámetros, longitudes y rugosidades, utilizando el plano actualizado de

la red de agua potable.

Propiedades de Válvulas. Con la inspección de las cajas de válvulas se localizaron las

ubicaciones de las válvulas, así como el estado en el cual se encuentran y operan

actualmente (Anexo C).

Propiedades de Bombas. Las curvas de las bombas se obtuvieron con mediciones en

campo. En el cuadro 1.11 del inciso 1.3.5 de este documento, se presenta el resumen de

los valores medidos de las curvas de las bombas.

Propiedades de Tanques. Para la asignación de las cotas de terreno de los tanques se

utilizó las curvas de nivel entregadas por la JMAS y con recorridos de campo las

elevaciones de agua en los tanques.

Una vez introducidos todos los elementos y las propiedades de los mismos en el modelo

hidráulico se realizó la simulación del funcionamiento actual de la red de distribución,

denominada Escenario_1-Parral.


73

El modelo de simulación de la red de distribución actual se conformó por 2,287 nodos y

2,621 tramos de tubería. En la figura 1.33 se muestra el modelo de la red de agua potable

de Parral capturada en Epanet y en el Anexo F se incluye el archivo electrónico del

mismo.

Figura 1.33. Modelo de la red de agua potable de Parral en Epanet

En la figura 1.34 se muestran los resultados del comportamiento de las presiones mínimas

con las máximas demandas (Qmáx.horario).


74

Figura 1.34. Distribución de presiones en Parral en condiciones actuales de demanda máxima

De los resultados de la modelación de la red de distribución en las horas de máxima

demanda se puede identificar una distribución ineficiente del agua con la siguiente

problemática:

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.

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

las sectores de facturación 11, 14, 27, 35, 38, 43, 44, 58 y parte del 02 y 03.

En la zona de influencia del valle del Verano se presentan presiones negativas en las

partes altas de los sectores de facturación 05, 16, 26, 33 y 50.


75

2. EFICIENCIA ENTRE LA PRODUCCIÓN Y ENTREGA DE AGUA

En este capitulo se realiza un balance de agua entre el volumen que se produce en los

pozos y los demás sitios de abastecimiento con que cuenta la ciudad de Hidalgo del

Parral y el que es entregado a los usuarios para un periodo igual a un año. Este análisis

en particular y de acuerdo con la información proporcionada por la JMAS el año de

estudio será de Enero del 2006 a Diciembre del mismo año.

El método empleado para realizar el balance, es el desarrollado por el Instituto Mexicano

de Tecnología del Agua, IMTA y modificado por la Alliance to Save Energy, ASE, mismo

que consiste en determinar los siguientes parámetros mostrados en la figura 2.1

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

Figura 2.1. Esquema del balance de agua potable, según estándar AWWA - IWA


76

El cálculo detallado del balance de agua para Parral se presenta en un archivo en Excel

en el Anexo F.

2.1. VOLÚMENES DE AGUA PRODUCIDOS Y SUMINISTRADOS

Como se mencionó en el inciso 1.1.3 de este documento, el suministro de agua potable de

la ciudad proviene de la zona de captación Valle del Verano contando con un total de 15

pozos; de esos 15, los pozos 1 y 7 están fuera de servicio ya que se encuentran secos y

el pozo 3 solo tuvo producción en el mes de Enero del 2006 debido a reparación. Esta

ciudad también se abastece de las minas Cabadeñas, Esmeralda, Vésper y la

Recompensa, además de la Presa Parral.

En general, estos pozos funcionaron las 24 horas durante todo el año de estudio, no así

las minas y la Presa Parral. Los meses en los que la mina Esmeralda no tuvo producción

fueron Enero, Febrero, Noviembre y Diciembre. La mina Cabadeñas, por su parte no

produjo en los meses de Noviembre y Diciembre, mientras que la Presa Parral en los

meses de Abril, Junio y Julio. La mina Vésper tuvo producción en todo el periodo, esto de

acuerdo con los datos de producción proporcionados por la JMAS y de la mina la

recompensa no proporcionó registros de volúmenes de agua producidos.

2.1.1. Volúmenes de producción registrados por JMAS (sin corregir)

En los cuadros 2.1, 2.2 y 2.3 se presenta un resumen de los registros que proporcionó el

personal de la JMAS, sobre los volúmenes producidos por todas las captaciones durante

el periodo de estudio (excepto el de la mina la Recompensa). Es importante señalar que

los datos de los volúmenes de agua producidos por los pozos fueron tomados a partir de

la telemetría. Por su parte, los datos del agua suministrada por las minas y la presa Parral

son estimaciones basadas en mediciones puntuales tomadas a lo largo del año por la

JMAS.


77

Cuadro 2.1. Volúmenes producidos en Parral en los pozos Valle del Verano, reportados por la JMAS 2006.

Pozos Valle del Verano

Mes 1 2 3 4 5 6 7 8

Ene-06 0.00 36086.40 31590.00 30456.00 37497.60 74793.60 0.00 41554.80 Feb-06 0.00 33768.00 0.00 29030.40 33868.80 64411.20 0.00 32104.80 Mar-06 0.00 36540.00 0.00 31276.80 36136.80 67024.80 0.00 33163.20 Abr-06 0.00 31060.80 0.00 28472.40 36237.60 74854.80 0.00 36136.80 May-06 0.00 31968.00 0.00 32097.60 37447.20 77464.80 0.00 32205.60 Jun-06 0.00 30974.40 0.00 30974.40 36237.60 75063.60 0.00 36237.60 Jul-06 0.00 30888.00 0.00 32140.80 37396.80 76838.40 0.00 37094.40 Ago-06 0.00 31492.80 0.00 31579.20 35632.80 74332.80 0.00 36590.40 Sep-06 0.00 31060.80 0.00 25884.00 36237.60 69886.80 0.00 36237.60 Oct-06 0.00 31968.00 0.00 31924.80 37396.80 77360.40 0.00 37144.80 Nov-06 0.00 31060.80 0.00 31060.80 36237.60 74750.40 0.00 36237.60 Dic-06 0.00 31795.20 0.00 31622.40 35834.40 79135.20 0.00 36691.20 Total 0.00 388663.20 31590.00 366519.60 436161.60 885916.80 0.00 431398.80

Q medio calculado (lps) 0.00 12.29 11.99 11.59 13.79 28.02 0.00 13.64

Pozos Valle del Verano

Mes 9 10 11 12 13 14 15 Producción (m3)

Ene-06 3477.60 34819.20 80352.00 72316.80 58924.80 80352.00 74995.20 657216.00 Feb-06 14515.20 31449.60 72576.00 67536.00 48628.80 70156.80 67536.00 565581.60 Mar-06 15638.40 31276.80 73080.00 72979.20 54658.80 78300.00 47174.40 577249.20 Abr-06 23295.60 31060.80 71769.60 69692.40 51624.00 82828.80 54356.40 591390.00 May-06 21340.80 31968.00 79704.00 71733.60 58449.60 79812.00 51559.20 605750.40 Jun-06 20649.60 31060.80 72475.20 72475.20 56944.80 77652.00 61948.80 602694.00 Jul-06 21398.40 32054.40 74894.40 74793.60 56095.20 77673.60 60825.60 612093.60 Ago-06 20073.60 31233.60 81468.00 73382.40 55756.80 73281.60 60609.60 605433.60 Sep-06 13478.40 41472.00 80017.20 74854.80 56311.20 77652.00 59284.80 602377.20 Oct-06 21312.00 42508.80 78840.00 73483.20 23266.80 78840.00 58608.00 592653.60 Nov-06 12924.00 41356.80 55306.80 72374.40 56944.80 77652.00 56944.80 582850.80 Dic-06 11844.00 40435.20 70664.40 73684.80 57974.40 38416.00 57024.00 565121.20 Total 199947.60 420696.00 891147.60 869306.40 635580.00 892616.80 710866.80 7160411.20

Q medio calculado

(lps) 6.32 13.30 28.18 27.49 20.10 28.23 22.48 237.42


78

Cuadro 2.2. Volúmenes producidos en minas, reportado por JMAS 2006.

Mes Mina Cabadeña Mina Esmeralda Mina Vésper Producción (m3)

Ene-06 92826.57 0.00 49967.00 142793.57 Feb-06 83792.10 0.00 51644.00 135436.10 Mar-06 92683.50 18241.20 43926.00 154850.70 Abr-06 90636.00 127233.00 57833.00 275702.00 May-06 93244.20 125613.90 61103.00 279961.10 Jun-06 84499.80 130482.00 59550.00 274531.80 Jul-06 93744.00 119750.40 57891.00 271385.40 Ago-06 89313.00 147914.64 63186.00 300413.64 Sep-06 90720.00 48123.54 60185.00 199028.54 Oct-06 30555.00 63316.80 57238.00 151109.80 Nov-06 0.00 0.00 54701.00 54701.00 Dic-06 0.00 0.00 45277.00 45277.00 Total 842014.17 780675.48 662501.00 2285190.65

Q medio calculado (lps) 31.95 37.03 20.95 89.93

Cuadro 2.3. Volúmenes producidos en la Presa Parral, reportado por JMAS 2006.

Mes Producción (m3)

Ene-06 161231.40 Feb-06 142884.00 Mar-06 115110.00 Abr-06 0.00 May-06 1897.20 Jun-06 0.00 Jul-06 0.00 Ago-06 5994.00 Sep-06 79718.40 Oct-06 141955.20 Nov-06 203040.00 Dic-06 208915.20 Total 1060745.40

Q medio calculado (lps) 44.73

De los cuadros anteriores, se determina que el volumen producido total sin corregir en el

año 2006, para la ciudad de Parral, fue de 10’506,347 metros cúbicos. Falta sumar el

volumen de la Mina La Recompensa.


79

2.1.2. Ajuste de volumen producido por exactitud de macromedición

Como ya se ha mencionado, el sistema de distribución de este ciudad no cuenta con un

sistema de macromedición en los puntos de suministro de agua a la red, por lo que, en la

campaña de medición de caudales se hicieron pruebas de exactitud de la telemetría y de

dos macromedidores en los pozos de la zona Valle del Verano (ver inciso 1.3.2 de este

documento). En el cuadro 2.4 se reproducen los errores encontrados entre la medición

realizada por la Alianza y lo registros de telemetría y de los macromedidores funcionando.

Cuadro 2.4. Errores de exactitud en los pozos de El Verano

CARACTERISTICAS 2 3 4 5 6 8 9Unidad de Medida l/s l/s l/s l/s l/s l/s l/sFecha de Instalación 27-Mar-07 27-Mar-07 23-Ene-07 23-Ene-07 24-Ene-07 24-Ene-07 24-Ene-07Diámetro del tubo 8" 8" 8" 6" 8" 8" 8"Porcentaje de error promedio (+/-) -13.92 37.17 17.08 -11.01 25.63 27.98 23.98

POZOS

CARACTERISTICAS 10 11 12 13 14 15Unidad de Medida l/s l/s l/s l/s l/s l/sFecha de Instalación 25-Ene-07 27-Mar-07 27-Mar-07 25-Ene-07 27-Mar-07 27-Mar-07Diámetro del tubo 8" 8" 8" 8" 8" 8"Porcentaje de error promedio (+/-) -1.45 -3.53 -3.68 18.23 18.11 -6.92

POZOS

Como se puede apreciar, en siete pozos la JMAS está registrando un gasto mayor al que

mide el equipo ultrasónico de la Alianza, y en seis contabilizan caudales menores. Por

esta razón, se ajustó el volumen producido por estos pozos en el año de estudio. En el

cuadro 2.5 se presenta el volumen corregido por error de exactitud en los puntos de

suministro antes mencionados.

Cuadro 2.5. Ajuste por error en medición de agua producida (año de estudio) Pozos 2 3 4 5 6 8 9

Porcentaje de error promedio (+/-) -13.92 37.17 17.08 -11.01 25.63 27.98 23.98Volumen total de agua producida sin corregir (m3) 388663.2 31590 366519.6 436161.6 885916.8 431398.8 199947.6Volumen de agua producido, errado por inexactitud de medidor ( m3) 62,840 -8,560 -53,458 53,986 -180,737 -94,304 -38,673

Pozos 10 11 12 13 14 15 MInaVesper TOTALPorcentaje de error promedio (+/-) -1.45 -3.53 -3.68 18.23 18.11 -6.92 42.41Volumen total de agua producida sin corregir (m3) 420,696 891,148 869,306 635,580 892,617 710,867 662,501Volumen de agua producido, errado por inexactitud de medidor ( m3) 6,206 32,571 33,189 -97,999 -136,865 52,839 -197,289 -566,255


80

Por lo tanto, la producción anual será:

Volumen anual corregido = (10´506,347 m3 – 566,255 m3) = 9’940,092 m3/año

2.2. VOLÚMENES DE AGUA CONSUMIDOS

De la información de facturación entregada por la JMAS del mes de enero del 2006 a

diciembre del 2006 se presentan dos cuadros con los consumos medidos autorizados y

los consumos de usuarios con cuota fija (cuadros 2.6 y 2.7). Lo anterior se hizo, debido a

que tanto los usuarios medidos autorizados como los de cuota fija no tienen la misma

clasificación por tipo de usuario. Al final de este apartado se muestra un resumen de los

consumos medidos autorizados y los usuarios con cuota fija (ver cuadro 2.8).

Cuadro 2.6. Consumos medidos autorizados para el periodo Ene 06 – Dic 06 en m3

MES Domestico Comercial Industrial Publico Escuelas TOTALEne-06 250,582 21,206 12,488 4,405 4,815 293,496Feb-06 273,296 33,053 13,077 6,421 8,936 334,783Mar-06 257,833 30,293 14,049 6,527 6,585 315,287Abr-06 249,247 28,814 12,515 5,395 6,686 302,657May-06 280,135 33,748 13,534 6,318 6,388 340,123Jun-06 273,760 35,036 16,272 7,400 7,205 339,673Jul-06 276,931 37,965 15,475 8,005 5,160 343,536Ago-06 259,025 37,583 13,351 5,991 4,610 320,560Sep-06 253,305 33,193 15,536 5,101 7,596 314,731Oct-06 252,405 32,006 14,453 6,338 7,598 312,800Nov-06 246,214 31,762 15,868 7,205 7,062 308,111Dic-06 249,671 33,962 14,215 6,577 6,998 311,423TOTAL 3,122,404 388,621 170,833 75,683 79,639 3,837,180

TIPO DE USO


81

Cuadro 2.7. Consumos de usuarios con cuota fija para el periodo Ene 06 – Dic 06 en m3

MES Domestico Comercial Industrial Publico Escuelas TOTALEne-06 212,842 8,659 - 1,187 1,174 223,862Feb-06 209,352 8,267 - 1,180 1,174 219,973Mar-06 205,963 7,800 - 1,180 1,174 216,117Abr-06 202,473 7,679 - 1,180 1,264 212,596May-06 201,356 7,499 - 1,135 1,174 211,164Jun-06 200,238 7,317 - 1,135 1,174 209,864Jul-06 199,121 7,272 - 1,033 1,264 208,690Ago-06 198,003 7,252 - 1,033 1,264 207,552Sep-06 196,886 7,122 - 948 1,174 206,130Oct-06 195,768 7,149 - 717 1,174 204,808Nov-06 194,651 7,149 - 717 1,174 203,691Dic-06 193,761 7,217 - 717 1,174 202,869TOTAL 2,410,412 90,382 12,162 14,358 2,527,314

TIPO DE USO

2.8. Resumen de consumos medidos autorizados y usuarios de cuota fija para el periodo Ene 06 – Dic 06

en m3

Servicio medido Cuota fija Total No. Usuarios Consumo Facturado (l/toma/día)

Domestico 3,122,404 2,410,412 5,532,816 27,898 543.35Comercial 388,621 90,382 479,003 1,808 725.85Industrial 170,833 0 170,833 16 29252.23Publico 75,683 12,162 87,845 120 2005.59

Escuelas 79,639 14,358 93,997 116 2220.05Suma 3,837,180 2,527,314 6,364,494 29,958

Tipo de usuario

Tipo de facturación

El total del volumen de consumo por los usuarios es de 6’364,494 metros cúbicos durante

el año 2006, incluyendo a usuarios medidos y no medidos (cuota fija).

2.3. VOLUMENES DE AGUA IDENTIFICADOS POR ERRORES DE FACTURACIÓN

Los errores de facturación más relevantes pueden ser de dos tipos; a) error por exactitud

de micromedidores y b) error por estimación de cuota fija.


82

a) Corrección de consumos medidos por error de exactitud de micromedidores domésticos

Observando los resultados obtenidos con las pruebas de campo a 64 micromedidores

seleccionados aleatoriamente, resultó que el 25% de ellos miden de menos con un error

de exactitud promedio de -2.53%; y que el 75% están midiendo un volumen de más, con

un error de +2.63%.

Entonces, calculando un promedio pesado de los errores de exactitud antes mencionados,

se obtiene un error global de:

Error de exactitud en micromedidores = (-2.53% x 0.25 + 0.75 x 2.63%) = +1.34

Por lo que el ajuste en el consumo doméstico será de -41,615 m3/año

b) Corrección de consumos no medidos por estimación de cuota fija

Este tipo de error es debido a una consideración errónea de la cuota fija cobrada a los

distintos tipos de usuarios. Se realizó una comparación entre el consumo mensual

promedio de los usuarios con servicio medido y el que la JMAS asigna a los usuarios con

cuota fija. Los resultados obtenidos se presentan en el cuadro 2.9.

2.9. Errores en consumos de cuota fija (m3)

Domestico Comercial Industrial Público Escuelas TOTALConsumo unitario Asignado (m3/mes) 25.87 41.38 56.31 34.19Consumo unitario valorado (m3/mes) 12.92 19.92 889.76 61.83 81.93Porcentaje de error de consumo unitario (+/-) (%) 100.19 107.78 -100.00 -8.94 -58.28Volumen anual de cuota fija SIN corregir (m3) 2,410,412 90,382 12,162 14,358 2,527,314Error en Volumen anual de cuota fija (m3) -1,206,362 -46,883 1,194 20,054 -1,231,997

TIPO DE USO


83

2.4. VOLÚMENES DE FUGAS IDENTIFICADAS Y REPARADAS

La JMAS proporcionó las estadísticas de fugas reparadas en la Ciudad de Parral en el

periodo Enero – Diciembre 2006 el cual se resume en el cuadro 2.10 y figura 2.2

Cuadro 2.10 Fugas reparadas en la Ciudad de Hidalgo del Parral

Mes Tomas Tuberias Cajas de válvulas TotalEnero 46 33 2 81Febrero 46 44 1 91Marzo 65 25 4 94Abril 46 29 1 76Mayo 45 49 2 96Junio 38 37 1 76Julio 49 39 2 90Agosto 53 29 0 82Septiembre 45 44 0 89Octubre 1 33 2 36Noviembre 34 45 0 79Diciembre 11 21 0 32Total 479 428 15 922

FUGAS

Figura 2.2. Reporte de fugas

En el balance de agua de esta Ciudad (Anexo G) se presenta en forma detallada el

volumen anual de pérdidas recuperadas por fugas en tomas, tuberías y caja de válvulas

para el periodo Enero – Diciembre 2006, el cual es de 6,412 m3.


84

2.5. ESTIMACIÓN DE PÉRDIDAS POTENCIALES Y RECUPERABLES

En la línea 25 del cuadro 2.11, se presentan las pérdidas potenciales que resultan del

balance de agua realizado para el organismo operador de Parral.

Las pérdidas potenciales se obtienen restando del volumen suministrado al sistema

(9´940,092 m3), el volumen consumido medido (3’837,180 m3), menos el volumen

consumido no-medido (2’527,314 m3) y menos el total de las pérdidas identificadas y

eliminadas (-1’266,872 m3). Las pérdidas potenciales que resultan son de 4’842,471

metros cúbicos de agua, equivalentes al 48.7 % del volumen suministrado a la red de

distribución.

Desafortunadamente, por la falta de información estadística, no se puede determinar

cuánta de esta agua de pérdida potencial, se pierde por fugas en tomas domiciliarias,

tuberías, cajas de válvulas y usos clandestinos y fraudulentos. No obstante, debido al

control que ejerce el JMAS Parral a los usuarios a través de su actualización del padrón

de usuarios, se consideró que los usos no autorizados son mínimos y, por lo tanto, para

efectos del proyecto se estableció que las pérdidas potenciales del 48.7% son fugas.

Este porcentaje es considerado un valor de fugas alto, ya que el estándar mínimo nacional

es del orden del 20%. Esto implica realizar un programa de localización y reparación de

fugas para Parral del orden de los 28.7 puntos porcentuales.


85

Cuadro 2.11 Balance de agua para la ciudad de Hidalgo del Parral

Período de análisis (días) = 365Lugar: Hidalgo del Parral Unidad: m3

CANTIDAD m3

1 Suministro total de agua SIN corregir 10,506,3472A Error en exactitud de medidores de la fuente de abastecimiento (+ó-) -566,2552B Cambio en reservas y tanques de almacenamiento (+ó-) 02C Otras contribuciones o pérdidas (+ó-)3 Total de ajustes en el suministro total de agua (sumar líneas 2A. 2B y 2C) -566,2554 SUMINISTRO TOTAL DE AGUA CORREGIDO (sumar líneas 1 y 3) 9,940,092

5 CONSUMO MEDIDO TOTAL DE AGUA AUTORIZADO SIN CORREGIR 3,837,180

6 Usuarios con cuota fija 2,527,3147 Reparación de tuberías 08 Proceso de plantas de tratamiento y potabilizadoras 09 Escuelas 0

10 Parques públicos 011 Agua para incendio 012 Otros servicios 013 CONSUMO TOTAL NO MEDIDO AUTORIZADO (sumar líneas 6 a 12) 2,527,314

TAREA 1. Cuantificación del suministro de agua

TAREA 2. Estimación de consumos medidos autorizados

TAREA 3. Estimación de consumos No medidos autorizados

BALANCE DE AGUA POTABLE

LÍNEA CONCEPTO

14 Error en medidores residenciales (+ó-) -41,28715 Error en medidores comerciales, industriales y especiales (+ó-) 016 Error de desfase en período de lectura del medidor (+ó-) 017 Usos clandestinos regularizados 018 Fugas reparadas (eliminadas) 6,41219 Errores en cuota fija (+ó-) -1,231,99720 Derrames en tanques y cárcamos de bombeo 021 Evaporación en depósitos abiertos 022 Errores descubiertos en el proceso contable 023 Otras pérdidas 0

24 PÉRDIDAS TOTALES IDENTIFICADAS Y ELIMINADAS (Sumar líneas sumar líneas 14 a 23) -1,266,872

25 PÉRDIDAS POTENCIALES DE AGUA POTABLE (restar líneas 5, 13 y 24 de 4) 4,842,471

26 Usos clandestinos27 Fraudes

28 PÉRDIDAS APARENTES TOTALES POTENCIALES 0

29 Fugas en tomas domiciliarias 030 Fugas en tuberías 031 Fugas en cajas de válvulas 032 Otras fugas 0

33 PÉRDIDAS REALES POTENCIALES (TOTALES POR FUGAS) 4,842,471

TAREA 4. Pérdidas identificadas y eliminadas

TAREA 5. Estimación de pérdidas potenciales totales

TAREA 6. Estimación de pérdidas aparentes potenciales

TAREA 7. Estimación de pérdidas reales potenciales


86

La eficiencia física del sistema se refiere a la conservación del agua en el sistema de

abastecimiento y se calcula en porcentaje, dividiendo el volumen consumido entre el

volumen suministrado. El volumen consumido es la cantidad de agua, medida o no (cuota

fija), que reciben los usuarios en sus tomas, registradas o no. Es decir, incluye la

corrección por error en cuotas fijas, el error en exactitud de micomedidores y el volumen

recuperado por fugas reparadas. El volumen suministrado es la cantidad de agua real

producida e introducida a la red. Entonces, para el sistema de Parral, la eficiencia física

resultante es:

%.,'

,',',' 28511000929409

872266131452721808373=

−+= xfísicaEficiencia

Este nivel se encuentra fuera de los niveles aceptables, por lo que es recomendable

realizar urgentemente un programa de reducción de fugas a fin de que el organismo

operador incremente su nivel de eficiencia física eliminando y controlando las fugas de

agua.

2.6. ACCIONES RECOMENDADAS PARA LA REDUCCIÓN DE FUGAS

Para determinar las acciones correctivas que se deben implantar con el fin de reducir el

volumen de fugas, es conveniente evaluar por un lado, los beneficios que se tendrían si se

redujeran dichas fugas y, por otro, el costo de inversión para realizar dicha reducción.

No todas las fugas se pueden detectar y reducir, pues siempre existirá un grupo de fugas

(llamadas fugas latentes) imperceptibles a los aparatos de detección o bien, porque su

localización no es rentable. En México este porcentaje límite es considerado del orden de

15% del volumen de agua total producido (corregido).

No obstante, con base en las condiciones actuales de los sistemas de agua potable y en

la experiencia de organismos operadores que han realizado acciones de reducción de

fugas, lo factible será suponer que un porcentaje del 20% es viable para Parral en


87

condiciones de máxima inversión, considerando esta situación como viable. Esto equivale

a una reducción del volumen de fugas calculado como sigue:

corregido dosuministraactual20%actual20% al reducible .2 - FF - F F ∀∀=∀∀=∀ 0

O sea:

VFreducible al 20% = VFactual-0.2(VSactual)= 4’842,471 - 0.2(9’940,092)= 2’854,452 m3

Según los datos, una fuga en ocurrida en tubería (0.977 L/s) equivale a 27 fugas de toma

domiciliaria (q= 0.0367 L/s). Además, en el sistema de Parral la ocurrencia de fugas es del

48% en tubos (incluidas las de cajas de válvulas), mientras que en toma domiciliaria es

del 52%; se tendrá entonces que el número de fugas por reparar en cada caso es de:

NF80%= (VFreducible 20%/VFunitario)= 2’854,452 m3 / (.0367*86.4*365) = 2,466 fugas en tomas

NFtomas domicliarias = 0.52(2,466)=1,282 fugas de tomas

NFtubos-equivalente =0.48(2,466)≈ 1,184 fugas de tomas

NFtubos=(1,184 fugas de toma)/(27 fugas de toma/fuga en tubo)≈ 44 fugas en tubos

Y el costo de la detección y reparación estimado será el que se muestra en el cuadro

2.12.

Cuadro 2.9. Costo de la detección y reparación de fugas en Parral para lograr el 20% de fugas)

Toma 1,282 926 1,187,132Tubería 44 2,914 128,216

Costo total 1,315,348

Tipo de fuga Número de fugas potenciales

Costo unitario de detección y reparación de fugas ($/fuga) Costo total ($)

Los beneficios directos al reducir las fugas son aquellos costos ahorrados en la

producción y distribución de agua, principalmente los de energía eléctrica y potabilización.


88

Los beneficios indirectos al reducir fugas son aquellos costos ahorrados por:

• Construcción diferida de nueva infraestructura de agua y energía eléctrica

• Deterioro de infraestructura existente

• Mantenimiento excesivo

Existen otros beneficios que impactan en la eficiencia del servicio de agua, como la

conservación de fuentes de abastecimiento locales, menores emisiones de CO2, mejor

imagen institucional, incremento en la continuidad y cobertura del servicio, aumento de la

calidad del agua entregada a usuarios, y más disponibilidad en cantidad y presión.


89

3. EFICIENCIA HIDRAÚLICA

En esta sección del informe se presenta la propuesta de operación hidráulica de la red y

del sistema de suministro de agua, así como las actividades que se realizaron y los

resultados obtenidos mediante la simulación hidráulica del esquema propuesto.

3.1. CONSUMOS, DOTACIONES Y BALANCE VOLUMÉTRICO

Con este volumen anual corregido entregado a la red, la dotación media disponible es:

310́ 342,902 mDotación *1000 263.14 l/hab/día

365dias*107,686 habitantes= =

Para determinar la dotación de diseño fue necesario caracterizar a los usuarios

domésticos, tanto de cuota fija como medidos, por clases socioeconómicas como lo

establece el manual de la Comisión Nacional del Agua. La JMAS solo tiene una

clasificación por tarifas (A, B, C, D, E, F y G) de los usuarios de cuota fija en la cual se

define el tipo de casa y los horarios de suministro de agua que tiene esta, mientras que de

los usuarios medidos no se tiene ninguna clasificación.

La clasificación de los usuarios por clases socioeconómicas se realizó con base en los

consumos promedio mensuales de cada usuario reportados por el organismo operador,

de esta manera se pudieron catalogar en dichas clases popular, media y residencial.

De acuerdo con los datos reportados por INEGI, la Ciudad de Hidalgo del Parral tiene una

temperatura media anual que varía entre 12° y 18°C, por lo que esta ciudad se encuentra

clasificada en clima templado, según el manual de la CONAGUA. La recomendación de

consumos unitarios emitida por la CONAGUA, basada en una distribución de clases

socioeconómicas, establece que para un clima templado el consumo popular es de 100


90

l/hab/día, el consumo medio de 195 l/hab/día y de 250 l/hab/día para el consumo tipo

residencial.

En el cuadro 3.1 se presenta el consumo doméstico requerido por los usuarios domésticos

de la ciudad de Parral, aplicando este criterio de CONAGUA.

Cuadro 3.1. Cálculo del consumo unitario doméstico en Parral

Tipo de usuario Usuarios % C. recomendado (l/hab/dia) C. requerido (l/hab/dia)Popular 11544 41.38% 100 41.38Medio 10551 37.82% 195 73.75

Residencial 5803 20.80% 250 52.00Suma 27898 100.00% 167.13

El cálculo del consumo unitario no-doméstico se realizó de la suma de los volúmenes

anuales registrados por la JMAS en los usos comercial, industrial, público y de escuelas,

dividido entre el número de habitantes de Parral; es decir:

365servidosx habitantes de NúmerodomésticoNo unitarioescuelaspúblicoindustrialcomercial CCCC

C+++

=−

Con los datos de la facturación proporcionada por el organismo de Parral resultó lo

siguiente:

díahabL)) ((

C //57.20365686,107

997,93845,87833,170003,479=

+++=−domésticoNo unitario

De esta manera, la dotación de diseño para el sistema de agua potable de Parral, será la

suma de los consumos unitarios doméstico y No-domésticos, más las pérdidas, que en

este caso se consideraron del 20%, como nivel a alcanzar en el corto plazo, resultando lo

siguiente: díahabLpérdidasDotación //63.234%2057.207.167 =++=

Por lo tanto, la dotación para la Ciudad de Hidalgo del Parral será de 235 l/hab/día.


91

3.2 REVISIÓN HIDRÁULICA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

3.2.1. Balance volumétrico actual

Como se presentó en el primer capítulo, la ciudad se divide en tres zonas de influencia de

las fuentes de suministro, las cuales se reordenaron de tal forma que la primera es

alimentada por la planta potabilizadora (ZA-1), la segunda por los pozos ubicados en el

valle El Verano (ZA-2) y la tercera por el rebombeo La Recompensa (ZA-3). Al comparar

estas zonas de influencia con las áreas de facturación de la JMAS, se tiene el esquema

mostrado en la figura 3.1.

Figura 3.1 Zonas con base en el suministro y zonas con base en la facturación

El resultado de esta combinación, arroja el número de usuarios servido que corresponden

a cada zona de influencia de las fuentes, la cual se presenta en el cuadro 3.2.


92

Al aplicar la dotación de 235 L/hab/día y el índice de hacinamiento de 3.86 hab/vivienda

obtenidos anteriormente, a los resultados de el cuadro 3.2, se determina el caudal medio

requerido en cada zona de influencia (ver cuadro 3.3).

Cuadro 3.2 Distribución de la población de acuerdo a las zonas de distribución

a) ZA-2 Valle del Verano b) ZA-1 Planta Potabilizadora Sector de facturación Lotes Sector de facturación Lotes

1 1,451.00 2b 1,352.00 2a 812 3b 949 3a 120 7 123 4 1,180.00 8b 150 5 764 11 853 6 640 14 161 8a 1,305.00 19 248 9 597 27 476 10 515 29 627 12 337 35 309 13 141 36 54 15 210 38 476 16 1,353.00 40 860 17 387 41 613 18 182 42 430 20 280 43 744 21 120 44 725 22 171 47 1,460.00 23 333 51 189 24 279 52 173 25 207 55 209 26 148 56 2 28 207 58 174 30 153 59 212 31 146 60 46 32 130 Usuarios 11,615.00 33 538 37 201 39 705 45 324 c) ZA-3 Rebombeo La Recompensa 46 629 Sector de facturación Lotes 48 210 34 1,117.00 49 399 38 1,210.00 50 257 53 30 57 195 54 244 60 108 60 8

Usuarios 15,734.00 Usuarios 2,609.00


93

Cuadro 3.3 Características principales de las zonas de distribución Planta potabilizadora Verano Recompensa Suma Usuarios 11,615.00 15,734.00 2,609.00 29,958.00 Población 44,833.90 60,733.24 10,070.74 115,637.88 Q medio (L/s) 121.94 165.19 27.39 314.52

Fuentes de suministro Presa Parral, minas

Cabadeñas y Esmeralda

Pozos el Verano

Mina Vesper y la Recompensa

Producción promedio disponible (L/s) 90.00 240.00 44.00 374.00

Diferencia Q (L/s) - 31.94 74.81 16.61 59.48

En el cuadro 3.3 se presenta también la capacidad actual de producción disponible en

cada una de las fuentes de suministro respectivas. La obtención de estas se justifican a

continuación:

• De acuerdo con información proporcionada por la JMAS, en la actualidad la planta

potabilizadora tiene una capacidad de producción de 100 L/s, y para el presente

proyecto se propone que ésta trabaje al 90% de su capacidad, es decir, que

suministro 90 L/s durante las 24 hrs.

• De acuerdo con la campaña de medición de caudales que se presentó en el primer

capítulo, el caudal que ingresa al tanque piezométrica es de 240 L/s, lo cual se

considera como la producción efectiva de la fuente de extracción El Verano que

ingresa a la zona urbana de Parral.

• De acuerdo con la campaña de medición y de exactitud de macromedidores, la

producción de la Mina Vesper es de 36 L/s, y de la Mina La Recompensa es de 8

L/s, por lo que la disponibilidad total de estas dos extracciones es de 44 L/s.

Como se puede observar en el mismo cuadro 3.3, 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. También, es evidente que la población servida por la planta

potabilizadora excede en un 35% la capacidad de producción de la misma.


94

Sobre la zona de El Verano se infiere que el 31% que llega al tanque piezométrica, se

está desperdiciando probablemente en fugas físicas o en tomas clandestinas.

Del 37% de la extracción de las minas Vesper y Recompensa que sobra en el balance

volumétrico, una parte se deriva a las rancherías cercanas y otra parte se pierde en fugas

dentro de la red de distribución.

Una vez que se determinó el estado actual del balance volumétrico y de acuerdo con los

resultados antes mencionados, fue necesario realizar una redistribución de caudales en la

red, de tal forma que las nuevas zonas de distribución no sobrepasen tres factores

primordiales: la capacidad de producción media de cada fuente de abastecimiento, la

capacidad de regulación disponible en la actualidad de cada zona y la capacidad de la red

de distribución para distribuir el caudal sin generar zonas de baja presión. Este último

punto se revisa por medio del modelo de simulación desarrollado en el capítulo 1.4 de

este documento. En esta redistribución se toman en cuenta también factores geográficos,

como lo son divisiones causadas por ríos, lomas o cerros, factores demográficos y

comerciales, como son límites de colonias y de zonas de facturación, y en algunos casos

factores sociales, cuando estos tienen un peso considerable.

Para el presente proyecto se realizaron varias alternativas tomando en cuenta los factores

mencionados, llegando a la conclusión de que la que se presenta a continuación cubre los

tres puntos principales, y además requiere de cambios mínimos en la red y que se pueden

implementar a corto plazo.

3.2.2. Redistribución de Caudales Zonas de distribución de acuerdo a la capacidad de las fuentes de abastecimiento

Tomando en cuenta que la capacidad disponible que tiene cada fuente de abastecimiento

de acuerdo al inciso anterior, y basados en la cantidad de usuarios que existen por


95

sectores de facturación, estos fueron redistribuidos como se presenta en los cuadros 3.4,

3.5 y 3.6; en el cuadro 3.7 se presenta el resumen correspondiente.

Cuadro 3.4. Sectores de facturación y usuarios correspondientes a la zona Potabilizadora

Zona de Suministro

Sector de Facturación Usuarios Q med

(L/s) Potabilizadora 7 123.00 1.29 Potabilizadora 11 853.00 8.96 Potabilizadora 14 161.00 1.69 Potabilizadora 29 627.00 6.58 Potabilizadora 35 309.00 3.24 Potabilizadora 38a 1,052.00 11.04 Potabilizadora 40 860.00 9.03 Potabilizadora 41 613.00 6.44 Potabilizadora 42 430.00 4.51 Potabilizadora 43 744.00 7.81 Potabilizadora 44 725.00 7.61 Potabilizadora 47 1,460.00 15.33 Potabilizadora 52 173.00 1.82 Potabilizadora 56 2.00 0.02 Potabilizadora 59 212.00 2.23 Potabilizadora 60a 46.00 0.48

Usuarios en Zona Potabilizadora 8,390.00 88.09

Cuadro 3.5. Sectores de facturación y usuarios correspondientes a la zona El Verano Zona de

Suministro Sector de

Facturación Usuarios Q med (L/s)

Verano 1 1451 15.23 Verano 2 2164 22.72 Verano 3 1069 11.22 Verano 4 1180 12.39 Verano 5 764 8.02 Verano 6 640 6.72 Verano 8 1455 15.28 Verano 9 597 6.27 Verano 10 515 5.41 Verano 12 337 3.54 Verano 13 141 1.48 Verano 15 210 2.20 Verano 16 1353 14.20 Verano 17 387 4.06 Verano 18 182 1.91 Verano 19 248 2.60 Verano 20 280 2.94 Verano 21 120 1.26 Verano 22 171 1.80


96

Verano 23 333 3.50 Verano 24 279 2.93 Verano 25 207 2.17 Verano 26 148 1.55 Verano 28 207 2.17 Verano 30 153 1.61 Verano 31 146 1.53 Verano 32 130 1.36 Verano 33 538 5.65 Verano 36 54 0.57 Verano 37 201 2.11 Verano 39 705 7.40 Verano 45 324 3.40 Verano 46 629 6.60 Verano 48 210 2.20 Verano 49 399 4.19 Verano 50 257 2.70 Verano 51 189 1.98 Verano 55 209 2.19 Verano 57 195 2.05 Verano 60b 108 1.13

Usuarios en Zona El Verano 18,885.00 198.27

Cuadro 3.6. Sectores de facturación y usuarios correspondientes a la zona La Recompensa Zona de

Suministro Sector de

Facturación Usuarios Q med (L/s)

Recompensa 27 476.00 5.00 Recompensa 34 1,117.00 11.73 Recompensa 38b 634.00 6.66 Recompensa 53 30.00 0.31 Recompensa 54 244.00 2.56 Recompensa 58 174.00 1.83 Recompensa 60c 8.00 0.08

Usuarios en Zona Recompensa 2,683.00 28.17

Cuadro 3.7. Resumen de redistribución de población de acuerdo a la fuente de suministro

ZA-1

Potabilizadora ZA-2

El Verano ZA-3

Recompensa Suma Usuarios 8,390.00 18,885.00 2,683.00 29,958.00 Población 32,385.00 72,896.00 10,356.00 115,637.00 Q medio (L/s) 88.08 198.27 28.17 314.52

Fuente de suministro Presa Parral,

minas Cabadeñas y La Esmeralda

Pozos el Verano

Mina Vesper y la Recompensa

Producción disponible L/s 90.00 240.00 44.00 374.00 Diferencia Q (L/s) 1.92 41.73 15.83 59.48


97

Como se puede observar, al reubicar las zonas de abastecimiento de los sectores

resaltados en los cuadros anteriores, la producción promedio de cada fuente de suministro

es suficiente para abastecer el gasto medio requerido por la población, e incluso es 20%

mayor en la zona El Verano y 36% mayor en la zona de La Recompensa.

En la figura 3.2 se muestran las nuevas zonas de abastecimiento. En esta misma figura,

con una línea punteada de color magenta se señalan las áreas de influencia actuales. En

el anexo B se encuentran planos con detalles de las nuevas zonas de influencia, las

zonas de influencia anteriores y los sectores de cobro incluidos en cada una de estas

zonas.

Figura 3.2 Nuevas zonas de distribución con base en el suministro

Revisión de la capacidad de regularización para la nueva redistribución de caudales

Una vez establecidas las nuevas áreas de influencia de cada fuente de abastecimiento,

fue necesario revisar la capacidad de regularización que se encuentra instalada en cada

una de ellas. El resultado de esta revisión se encuentra en el cuadro 3.8.


98

Cuadro 3.8. Capacidad de regularización instalada en las zonas de la nueva redistribución Zona de

abastecimiento Nombre del Tanque Capacidad (m3)

P. Potabilizadora Terres 1,786.00 P. Potabilizadora Progreso 1,000.00 P. Potabilizadora Gómez Morín 250.00 P. Potabilizadora Paseo de Almanceña 200.00 P. Potabilizadora Almanceña (F. de servicio) 1,000.00

Capacidad de regularización total 4,236.00 El Verano Cerro Blanco 2,000.00 El Verano Bellavista 1,000.00 El Verano Miguel Hidalgo 300.00 El Verano Juárez 1,000.00

Capacidad de regularización total 4,300.00 La recompensa Montañas 1,000.00 La recompensa Vésper 750.00 La recompensa La Recompensa 350.00

Capacidad de regularización total 2,100.00

A partir de los datos anteriores, a cada uno de estos tanques se les asignó un área de

influencia de distribución tomando en cuenta las colonias cercanas a ellos; también se

consideró su cota de desplante con respecto al nivel del mar y la capacidad de la red para

distribuir a estas colonias sin generar pérdidas excesivas por cortante hidráulico.

La asignación de áreas de influencia de los tanques reguladores existentes, se combinó

con las zonas de facturación para obtener las poblaciones que se alimentarán de cada

uno de ellos; el resultado se presenta en los cuadros 3.9, 3.10 y 3.11.

Cuadro 3.9. Poblaciones que se alimentarán de los tanques reguladores existentes en la zona de la

potabilizadora T. Regulador Sector de Facturación Usuarios Gasto (L/s) Almanceña 7 123.00 1.29 Almanceña 40 860.00 9.03 Almanceña 41 613.00 6.44 Almanceña 42 430.00 4.51 Almanceña 47 1,460.00 15.33 Almanceña 52 173.00 1.82 Almanceña 56 2.00 0.02 Almanceña 60a 46.00 0.48

Suma T. Almanceña (P-1) 3,707.00 38.92 Progreso 11 853.00 8.96 Progreso 14 161.00 1.69 Progreso 35 309.00 3.24


99

Progreso 38a 1,052.00 11.04 Progreso 43 744.00 7.81 Progreso 44 725.00 7.61

Suma T. Progreso (P-2) 3,844.00 40.36 Goméz Morín 59 212.00 2.23

Suma T. Gómez Morín (P-3) 212.00 2.23 P. de Almanceña 29 627.00 6.58

Suma T. Paseo de Almanceña (P-4) 627.00 6.58 Total de usuarios en Zona Potabilizadora (ZA-1) 8,390.00 88.09

Cuadro 3.10. Poblaciones que se alimentarán de los tanques reguladores existentes en la zona El Verano

T. Regulador Sector de Facturación Usuarios Gasto (L/s) Cerro Blanco 1 1451 15.23 Cerro Blanco 2a 1320 13.86 Cerro Blanco 3 1069 11.22 Cerro Blanco 4 1180 12.39 Cerro Blanco 5 764 8.02 Cerro Blanco 6 640 6.72 Cerro Blanco 8 1455 15.28 Cerro Blanco 9 597 6.27 Cerro Blanco 15 210 2.20 Cerro Blanco 17 387 4.06 Cerro Blanco 19 248 2.60 Cerro Blanco 20 280 2.94 Cerro Blanco 21 120 1.26 Cerro Blanco 22 171 1.80 Cerro Blanco 23 333 3.50 Cerro Blanco 24 279 2.93 Cerro Blanco 25 207 2.17 Cerro Blanco 28 207 2.17 Cerro Blanco 30 153 1.61 Cerro Blanco 31 146 1.53 Cerro Blanco 32 130 1.36 Cerro Blanco 37 201 2.11 Cerro Blanco 39 705 7.40 Cerro Blanco 46 629 6.60 Cerro Blanco 48 210 2.20 Cerro Blanco 57 195 2.05 Cerro Blanco 60b 108 1.13 Cerro Blanco 51 189 1.98 Cerro Blanco 55 209 2.19

Suma T. Cerro Blanco (V-1) 13,793.00 144.81 Bellavista 16 1353 14.20 Bellavista 18 182 1.91 Bellavista 26 148 1.55 Bellavista 33 538 5.65 Bellavista 49 399 4.19


100

Bellavista 50 257 2.70 Suma T. Bellavista (V-2) 2,877.00 30.21

Juarez 2b 844 8.86 Juarez 10 515 5.41 Juarez 12 337 3.54 Juarez 13 141 1.48 Juarez 36 54 0.57

Suma T. Juarez (V-3) 1,891.00 19.85 Miguel Hidalgo 45 324 3.40

Suma T. Miguel Hidalgo (V-4) 324.00 3.40 Total de usuarios en Zona El Verano 18,885.00 198.27

Cuadro 3.11. Poblaciones que se alimentarán de los tanques reguladores existentes en la zona de La

Recompensa T. Regulador Sector de Facturación Usuarios Gasto (L/s)

Montaña 27 476.00 5.00 Montaña 34 1,117.00 11.73 Montaña 38 634.00 6.66 Montaña 54 244.00 2.56 Montaña 58 174.00 1.83 Montaña 60c 8.00 0.08

Suma T. Montaña (R-1) 2,653.00 27.85 Recompensa 53 30.00 0.31

Suma T. Recompensa (R-2) 30.00 0.31 Total de usuarios en Zona Recompensa 2,683.00 28.17

En la figura 3.3 se presentan las zonas de influencia de cada uno de los tanques de

acuerdo con los cuadros anteriores.


101

Figura 3.3 Zonas de influencia de cada tanque de regularización

Para calcular la capacidad de regulación necesaria para satisfacer la demanda de la

población asignada a cada tanque, fue necesario considerar una curva de variación del

consumo horario durante un día por los usuarios. Debido a que en la ciudad de Parral no

se cuenta con esta curva de variación horaria del consumo, se utilizó la curva propuesta

por la CONAGUA, la cual se presenta en la figura 3.4.

Figura 3.4 Curva diaria de variación de la demanda


102

El análisis de cada uno de los tanques disponibles se encuentra en un archivo de Excel en

el Anexo H. El resumen de este análisis para cada zona de distribución se presenta en

los cuadros 3.12, 3.13 y 3.14.

Cuadro 3.12. Resumen de la capacidad de regularización para la zona Potabilizadora (ZA-1)

Clave Tanque Regulador Capacidad (m3)

Bombeo 24hrs Bombeo 20hrs Capacidad requerida

(m3) Qmed (L/s)

Capacidad excedente

(m3) Capacidad

(m3) Qmed (L/s)

Capacidad excedente

(m3) P-1 Tanque Almanceña 1,000.00 597.28 38.92 402.72 888.68 46.70 111.32 P-2 Tanque Progreso 1,000.00 619.32 40.36 380.68 921.47 48.43 78.53 P-3 Tanque Gómez Morín 250.00 34.19 2.23 215.81 50.87 2.67 199.13 P-4 Tanque P. de Almanceña 200.00 101.02 6.58 98.98 150.30 7.90 49.70

Sumas Z. Potabilizadora 2,450.00 1,351.81 88.09 1,098.19 2,011.31 105.70 438.69

Al realizar el análisis de regularización a la zona Potabilizadora (ZA-1) se concluye que:

• Se propone poner en funcionamiento el tanque Almanceña, el cual se encuentra en

la actualidad fuera de servicio.

• El tanque Terres se saca de operación debido a que su zona de influencia será

absorbida por el tanque Cerro Blanco ubicado en la zona de El Verano.

• La opción de bombear sólo por 20 horas se descarta debido a que se requiere un

gasto medio de 105 L/s, mayor al que puede producir la planta potabilizadora.

Por lo tanto la opción seleccionada para la zona Potabilizadora será el bombeo del caudal

medio, directamente a los tanques de regularización y durante 24 horas continuas.

Cuadro 3.13. Resumen de la capacidad de regularización para la zona El Verano (ZA-2)



(m3) Qmed (L/s)

Capacidad excedente

(m3) Capacidad

(m3) Qmed (L/s)

Capacidad excedente

(m3) V-1 Tanque Cerro Blanco 2,000.00 1,930.44 144.81 69.56 3,306.61 173.77 - 1,306.61 V-2 Tanque Bellavista 1,000.00 463.59 30.21 536.41 689.75 36.25 310.25 V-3 Tanque Juárez 1,000.00 304.72 19.85 695.28 453.38 23.83 546.62 V-4 Tanque Miguel Hidalgo 300.00 52.22 3.40 247.78 77.70 4.08 222.30

Sumas Zona El Verano 4,300.00 2,750.96 198.27 1,549.04 4,527.43 237.93 - 227.43


103

Al realizar el análisis de regularización a la zona El Verano (ZA-2) se concluye que:

• Las áreas de influencia de los tanques Juárez y Bellavista son limitadas debido a

que el agua no satura la red de distribución, por las pérdidas de cortante hidráulico.

Estas limitaciones en las áreas de influencia de los tanques Juárez y Bellavista

implican que se sub-utilicen las capacidad de los mismos.

• Aún cuando el gasto producido de la zona el Verano de 240 L/s es suficiente para

apagar los equipos durante horas punta, no se cuenta con la capacidad de

regularización en el tanque Cerro blanco.

Por lo tanto, para la zona El Verano (ZA-2) la opción seleccionada será suministrar a partir

del tanque piezométrica el gasto medio de 198.27 L/s, 24 horas continuas.

Cuadro 3.14. Resumen de la capacidad de regularización para la zona La Recompensa (ZA-3)



(m3) Qmed (L/s)

Capacidad excedente

(m3) Capacidad

(m3) Qmed (L/s)

Capacidad excedente

(m3) R-1 Tanque Montaña 1,000.00 427.48 27.85 572.52 636.03 33.43 363.97

Sumas Zona Recompensa 1,000.00 427.48 27.85 572.52 636.03 33.43 363.97

Al realizar el análisis de regularización a la zona La Recompensa (ZA-3) se concluye que:

• En esta zona de distribución es posible apagar los equipos del rebombeo La

Recompensa en hora punta, debido a que se tiene la capacidad de regulación

necesaria y la producción suficiente en las minas que suministran a esta zona.

• Se debe asegurar, en cualquiera de las opciones, que el gasto que ingresa al

tanque Montaña sea constante, ya que entre este tanque y la zona de extracción

de las minas existen rancherías y usuarios a los que se les suministra el servicio,

pero no se tiene control de cuanto caudal se les provee.


104

Simulación hidráulica de las zonas de distribución

Basados en las zonas y sub-zonas de distribución propuestas anteriormente, se ajustó el

modelo generado en el primer capítulo de tal manera que represente esta alternativa de

solución. Para este efecto, se realizaron varias pruebas y movimientos para encontrar el

mejor funcionamiento hidráulico de la red, con los menos cambios posibles en la misma.

La red fue modelada bajo dos escenarios, el primero considerando que en cada nodo se

consume el gasto medio de diseño para ubicar zonas de altas presiones en la red, y de

esta manera poder proponer válvulas reguladoras de presión colocadas en puntos

específicos de tal manera que con el mínimo de válvulas se eliminen el mayor número de

presiones superiores a los 5 kg/cm2. El modelo resultante que incluye ya la instalación y

funcionamiento de las válvulas reguladoras de presión se encuentra en el anexo F, y su

resultado gráfico se presenta en la figura 3.5.

Figura 3.5 Resultado gráfico del modelo de simulación del escenario 1 con gasto medio (Qmed)


105

Uno de los resultados interesantes que se obtienen de este modelo es que con la carga

disponible del tanque piezométrica es posible alimentar tanto al tanque Juárez, como al

Miguel Hidalgo sin necesidad del rebombeo Guamuchil, lo cual se convierte directamente

en un ahorro de energía considerable.

El segundo escenario considera la condición más crítica, es decir cuando los usuarios

demandan el gasto máximo horario. Debido a que en esta condición el gasto que fluye por

las tuberías es mayor se generan también mayores pérdidas por fricción, y las presiones

en general disminuyen en la red, por lo que es necesario abrir algunas de las válvulas

reguladoras de presión para evitar que se generen presiones negativas en puntos críticos.

En el modelo correspondiente que se encuentra en el anexo F, se indican las válvulas

reguladoras de presión que se deben de operar para lograr este escenario. En la figura

3.6 se presenta el resultado gráfico de este escenario.

Figura 3.6 Resultado gráfico del modelo de simulación del escenario 2 con gasto máximo horario (Qmh)


106

Es importante señalar que las condiciones de carga y gasto en las conducciones

principales que alimentan a los tanques de regulación son las mismas en ambos

escenarios, ya que se considera que suministran constantemente el gasto medio.

Todos los cambios en la red necesarios que funcione de acuerdo al modelo presentado,

como son cortes de tubería para aislar zonas, instalación de líneas nuevas y de válvulas

reguladores de presión y reguladoras de caudal, se presentan en el cuadro 3.15.

Cuadro 3.15 Resumen de modificaciones realizadas en el modelo hiráulico

Tipo de modificación φ Cantidad Unidad

Corte de tubería 3" 26.00 pza







Desunión de cruces 3" 1.00 pza



Cambio de 3" a 6" 322.00 mts

Cambio de 4" a 6" 110.00 mts

Tubería Nueva 3" 416.00 mts




Válvula limitadora de Caudal 6" 3.00 pza



Válvula reg. de presión 3" 1.00 pza





Válvula reg. de presión a 2 tiempos 6" 1.00 pza




107

Respecto a las válvulas reguladoras de presión a 2 tiempos, se refiere a que estas

deberán de ser operadas de forma regulada durante la mayor parte del día, y

completamente abiertas durante las horas de máxima demanda horaria. Se recomienda

utilizar algún modelo del mercado que tenga la capacidad de realizar esta operación de

forma automática y sin necesidad de dispositivos electrónicos.

Las modificaciones realizadas se encuentran señaladas en los archivos de los modelos

hidráulicos, y las características detalladas de las válvulas a instalar en un archivo de

Excel en el anexo I. De igual manera se incluye un plano con detalles de las

modificaciones en el mismo anexo I.

3.3. REVISIÓN HIDRÁULICA DE CONDUCCIONES

En este apartado se presenta la revisión hidráulica en flujo permanente de las principales

conducciones que van de las zonas de suministro a los tanques. Estas líneas de

conducción son las siguientes: a) Mina Vesper - Tanque Vesper, b) Mina Cabadeña -

Planta Potabilizadora, c) Mina Esmeralda - Planta Potabilizadora, d) Rebombeo

Recompensa - Tanque Montaña, e) Pozos Valle del Verano - Rebombeo el Verano y, f)

Rebombeo el Verano - Tanque Piezométrica. Como primera parte, se presenta la revisión

de las conducciones que se encuentran dentro de la Ciudad de Parral y posteriormente

las correspondientes a la zona del Verano.

3.3.1. Características de las conducciones ubicadas dentro de la ciudad

En los cuadros 3.16 al 3.19 se presentan los datos de elevaciones y longitudes de cada

tramo que componen las conducciones dentro de la ciudad de Parral. Y en las figuras 3.7

a 3.10 las gráficas de los perfiles correspondientes.


108

Cuadro 3.16. Datos de perfil de la línea de conducción Mina Cabadeña - Planta Potabilizadora

Nodo inicial Nodo finalMC - 0.00 1793.32

MC 1 305 AC 65.09 65.09 1791.061 2 305 AC 488.88 553.97 1782.802 3 305 AC 450.15 1004.12 1778.393 4 305 AC 198.57 1202.69 1774.964 5 305 AC 425.63 1628.32 1769.445 6 305 AC 493.02 2121.34 1771.256 7 305 AC 178.66 2300.00 1766.437 8 305 AC 234.10 2534.10 1775.158 9 305 AC 166.40 2700.50 1772.909 10 305 AC 231.55 2932.05 1768.5010 11 305 AC 441.52 3373.57 1760.2311 12 305 AC 195.92 3569.49 1764.8512 13 305 AC 290.51 3860.00 1773.1613 14 305 AC 340.00 4200.00 1753.6414 15 305 AC 313.57 4513.57 1756.3315 PP 305 AC 25.93 4539.50 1765.00

Cadenamiento ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud

MC: Mina Cabadeña PP: Planta Potabilizadora

PERFIL LINEA DE CONDUCCIÓN MINA CABADEÑA A P. POTABILIZADORA

1,750

1,755

1,760

1,765

1,770

1,775

1,780

1,785

1,790

1,795

1,800

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000

Cadeneamiento

Elev

ació

n (m

s.n.

m.)

P. Potabilizadora

Mina Cabadeña

3.7. Perfil de la línea de conducción Mina Cabadeña - Planta Potabilizadora


109

Cuadro 3.17. Datos del perfil de la línea de conducción Mina Esmeralda a Planta Potabilizadora

Nodo incial Nodo finalME - 0.00 1780.74

ME 1 305 AC 95.03 95.03 1778.681 2 305 AC 238.42 333.45 1760.772 3 305 AC 62.73 396.18 1762.183 4 305 AC 103.82 500.00 1762.384 5 305 AC 195.54 695.54 1756.735 6 305 AC 333.42 1028.96 1758.566 7 305 AC 475.78 1504.74 1764.147 8 305 AC 380.30 1885.04 1754.818 9 305 AC 111.37 1996.41 1752.709 10 305 AC 205.62 2202.03 1742.6510 11 305 AC 369.21 2571.24 1753.5611 12 305 AC 321.50 2892.74 1773.2912 PP 305 AC 61.29 2954.03 1765.00


MC: Mina Esmeralda PP: Planta Potabilizadora

PERFIL MINA ESMERALDA A P. POTABILIZADORA

1,740

1,745

1,750

1,755

1,760

1,765

1,770

1,775

1,780

1,785

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500Cadenamiento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

Mina Esmeralda

P. Potabilizadora

Figura 3.8. Perfil de la línea de conducción Mina Cabadeña a Planta Potabilizadora

Cuadro 3.18. Datos de perfil de la línea de conducción Mina Vesper a Tanque Vesper

Nodo inicial Nodo finalMV - - 1,696.00

MV 1 8" AC 67.60 67.60 1,698.00 1 2 8" AC 68.58 136.18 1,703.00 2 TV 8" AC 53.35 189.53 1726.00


MV: Mina Vesper TV: Tanque Vesper


110

PERFIL MINA VESPER A TANQUE VESPER

1,690

1,695

1,700

1,705

1,710

1,715

1,720

1,725

1,730

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Cadenamiento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

Mina Vesper

Tanque Vesper

Figura 3.9. Perfil de la línea de Mina Vesper a Tanque Vesper

El perfil de la línea de conducción de la Mina Veper - Tanque Vesper fue reconstruido

utilizando el programa Google Herat, debido a que se detectaron algunos errores con las

curvas de nivel en las que se encontraba esta línea de conducción.


111

Cuadro 3.19. Datos de perfil de la línea de conducción Rebombeo La Recompensa a Tanque Montaña

Nodo inicial Nodo finalRR 0.00 1,700.00

RR 1 8" AC 274.49 274.49 1,701.681 2 8" AC 431.48 705.97 1,712.932 3 8" AC 823.10 1,529.07 1,720.003 4 8" AC 547.87 2,076.94 1,720.004 5 8" AC 311.52 2,388.46 1,720.005 6 8" AC 162.83 2,551.29 1,725.776 7 8" AC 305.85 2,857.14 1,739.007 8 8" AC 173.07 3,030.21 1,760.008 9 8" AC 285.47 3,315.68 1,754.479 10 8" AC 90.01 3,405.69 1,740.77

10 11 8" AC 167.80 3,573.49 1,765.0011 12 8" AC 164.07 3,737.56 1,760.0012 TM 8" AC 316.00 4,053.56 1,813.00


RR: Rebombeo La Recompensa TM: Tanque Montaña

PERFIL DE LA RECOMPENSA A TANQUE MONTAÑA

1680

1700

1720

1740

1760

1780

1800

1820

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500Cadenamiento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

R. La Recompensa

T. Montaña

Figura 3.10. Perfil de la línea de conducción del Rebombeo La Recompensa a Tanque Montaña

El análisis hidráulico se basó en los gastos necesarios para dar suministro a la población

de acuerdo a la distribución de caudales realizada en el inciso 3.2.2 de este documento.

Los gastos necesarios para dar servicio a la población se presentan en la figura 3.11.


112

Figura 3.11. Caudales en para líneas de conducción, basados en el suministro a la población

3.3.2 Análisis hidráulico en flujo permanente de conducciones dentro de la ciudad

El análisis hidráulico de las líneas de conducción que se encuentran dentro de la ciudad,

bajo condiciones de flujo permanente, fue realizado mediante el programa Epanet versión

2.0 en español. Estas conducciones fueron analizadas en un solo modelo, donde

primeramente se armo el esqueleto para después capturar los datos necesarios a los

nodos, tramos, atendiendo a las longitudes con diámetros de la tubería y materiales

específicos, así como al desarrollo topográfico de las conducciones. En las figuras 3.12 a

3.14 se presentan los esquemas de dichos modelos de simulación para las conducciones

antes mencionadas. El modelo de simulación hidráulica de las conducciones se incluye en

el ANEXO F con el nombre “Conducciones Parral.net”.


113

Figura 3.12. Esquema de simulación en flujo permanente de la Mina Vesper a Tanque Vesper

Figura 3.13. Esquema de simulación en Mina Esmeralda y Cabadeña a Planta Potabilizadora


114

Figura 3.14. Esquema de simulación a flujo permanente en Rebombeo La Recompensa a Tanque Montaña

Una ves hecho lo anterior, el siguiente paso fue analizar los resultados y proponer

mejoras a la operación de los equipos de acuerdo a las necesidades establecidas en el

modelo de la red de esta Ciudad. De tal manera, en los cuadros 3.20 a 3.22 se indican las

propuestas a los equipos analizados en flujo permanente de dichas conducciones.

Cuadro 3.20. Condiciones actuales y propuestas en el equipo de la Mina La recompensa

Parametro Cond. Actual PropuestaGasto de operación ( 24 29Carga Total (m) 158.60 132

Bomba Recompensa

Cuadro 3.21. Condiciones actuales y propuestas en el equipo de la Mina Vesper

Parametro Cond. Actual PropuestaGasto de operación ( 36 36Carga Total (m) 192.9 195

Bomba Vesper


115

Cuadro 3.22. Condiciones actuales y propuestas de los equipos en Mina La Esmeralda

Parametro Cond. Actual Propuesta Cond. Actual PropuestaGasto de operación ( 35 27 20 27Carga Total (m) 170 155 150 155

Bomba Esmeralda 2Bomba Esmeralda 1

3.3.3. Características de las conducciones El Verano (Zona de Pozos - Rebombeo)

El análisis de estas conducciones se dividió en dos partes; la primera de ellas se refiere a

las conducciones que van desde los pozos hasta el Rebombeo El Verano y la segunda

parte, desde el Rebombeo El Verano hasta el Tanque Piezométrica.

En la redistribución de caudales expuesta en el inciso 3.2 se estableció suministrar un

gasto medio de 198.27 L/s de la zona de pozos El Verano, mismo que se deberá reenviar

por el Rebombeo El Verano. No obstante, el sistema de pozos tiene la capacidad de

proporcionar hasta 219 L/s.

En la figura 3.15 se presenta un esquema de la zona de interconexión de pozos EL

Verano, indicando la ubicación del Rebombeo y la torre de oscilación No. 1.


116

Pozo 1 5

PER F IL 2

PE R F IL 1

PER F IL 3

PE R F IL 1T O R R E D E O S C ILA C IÓ N 1

R EB O M B E O EL V ER A N O

Pozo 1 4

Po zo 1

Po zo 8Po zo 1 1

Po zo 1 2

Po zo 2

Fu e ra d e op e ra c ión Po zo 6

Po zo 1 3

Po zo 3

Po zo 7Po zo 4

Fue ra d e o p e ra c ión

Po zo 5

Po zo 9

Po zo 1 0

PER F IL 4

Figura 3.15. Esquema de la conducción de los pozos al rebombeo El Verano

Como se puede apreciar en la figura 3.15, dentro de estas interconexiones de pozos se

puede identificar como línea de conducción principal, la que va desde el pozo No. 15

hasta el rebombeo El Verano. A ella se interconectan las conducciones que parten del

pozo No. 12, la que inicia en el pozo No. 5 y la que se origina en los pozos No. 11 y 8.

En los cuadros 3.23 a 3.26 se muestran los perfiles con los datos de elevaciones y

longitudes de cada tramo que componen las cuatro conducciones señaladas en el párrafo

anterior. Estos perfiles fueron creados con el programa Google Earth y en campo con un

GPS portátil, debido a que los planos de topografía proporcionados por la JMAS no fueron

suficientes para tal efecto y presentaron datos no confiables. En las figuras 3.16 a 3.19 se

muestran las gráficas respectivas.


117

Cuadro 3.23. Datos del perfil 1 desde el pozo 15 hasta el Rebombeo El Verano

Tramo Nodo inicial Nodo finalP15 - 0.00 1,762.00

1 P15 1 254 678.58 678.58 1,756.002 1 2 254 390.12 1,068.70 1,754.003 2 3 305 626.9 1,695.60 1,750.004 3 4 305 619.27 2,314.87 1,745.005 4 5 305 48.53 2,363.40 1,745.006 5 6 406 773.68 3,137.08 1,738.007 6 7 508 836.90 3,973.98 1,731.008 7 8 610 73.92 4,047.90 1,732.009 8 9 610 954.37 5,002.27 1,722.0010 9 10 610 1,119.89 6,122.16 1,723.0011 10 11 610 1,261.07 7,383.23 1,739.0012 11 12 610 2,070.28 9,453.51 1,738.0013 T1 13 610 738.21 10,191.72 1,738.0014 13 T1 610 1,411.01 11,602.73 1,788.0015 T1 15 610 292.81 11,895.54 1,779.0016 15 16 610 1,202.91 13,098.45 1,767.0017 16 RV 610 476.67 13,575.12 1,780.00

ElevaciónReferenciaφ mm Longitud Cadenamiento

P15: Pozo 15 T1: Torre de oscilación 1 RV: Rebombeo El Verano

PERFIL 1

1,710

1,720

1,730

1,740

1,750

1,760

1,770

1,780

1,790

1,800

0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000Cadenamiento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

Pozo

Torre Oscilación R. EL Verano

Figura 3.16. Perfil de la línea de conducción del pozo 15 a Rebombeo El Verano


118

Cuadro 3.24. Datos del Perfil 2 desde el pozo 14 hasta unirse con el Perfil 1

Nodo inicial Nodo finalP12 - 0.00 1,752.00

P12 17 254 95.88 95.88 1,751.0017 18 254 902.67 998.55 1,745.0018 19 254 863.30 1,861.85 1,740.0019 8 254 1,767.37 3,629.22 1,732.00

ElevaciónReferencia φ mm Longitud Cadenamiento

P12: Pozo 12

PERFIL 2

1,730

1,735

1,740

1,745

1,750

1,755

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000

Cadenamiento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

Pozo 12

Unión con Perfil 1

Figura 3.17. Perfil de la línea de conducción del pozo 12 al perfil 1

Cuadro 3.25. Datos del Perfil 3, desde el pozo 8 y hasta la unión con el Perfil 1

Nodo inicial Nodo finalP8 0.00 1,751.00

P8 20 254 AC 320.44 809.42 1,745.0020 21 254 AC 75.36 272.96 1,745.0021 22 254 AC 96.66 512.38 1,744.0022 23 254 AC 169.51 373.96 1,744.0023 4 254 AC 123.66 97.52 1,745.00

ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud Cadenamiento

P8: Pozo 8


119

PERFIL 3

1,743

1,744

1,745

1,746

1,747

1,748

1,749

1,750

1,751

1,752

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500

Cadenamento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

Pozo 8

Unión con Perfil 1

Figura 3.18. Perfil de la línea de conducción del pozo 8 hasta unión con Perfil 1

Cuadro 3.26. Datos del Perfil 4, desde el pozo 5 y hasta la unión con el Perfil 1

Nodo inicial Nodo finalP5 0.00 1,739.00

P5 24 305 AC 59.29 59.29 1,739.0024 25 305 AC 1078.89 1,138.18 1,732.0025 7 305 AC 215.11 1,353.29 1,731.00

ElevaciónReferencia φ mm Material Longitud Cadenamiento

PERFIL 4

1,730

1,731

1,732

1,733

1,734

1,735

1,736

1,737

1,738

1,739

1,740

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600

Cadenamiento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

Pozo 5

Unión con Perfil 1

Figura 3.19. Perfil de la línea de conducción del pozo 5 hasta unión con Perfil 1


120

3.3.4. Análisis hidráulico en flujo permanente de las conducciones El Verano (Zona de pozos – rebombeo)

El modelo de las conducciones que van desde los pozos el Verano hasta el rebombeo, fue

hecho también en el Programa Epanet Versión 2, en español. Los datos de gastos y

cargas de las bombas en lo pozos quedaron establecidos con los mismos valores de

carga y caudal, en que se encuentran funcionando actualmente, puesto que el trazo de las

líneas de conducción está restringido y no puede modificarse.

En la figura 3.20 se muestra el esquema del modelo de simulación de estas líneas de

conducción de la zona de pozos El Verano. Este modelo puede ser visto en el ANEXO F

con el nombre de “Conducciones El Verano.NET”.

Figura 3.20. Esquema del modelo de simulación de los pozos El Verano al Rebombeo El Verano

Los resultados del análisis hidráulico indican que el sistema de interconexión de pozos

funciona adecuadamente; los valores de cargas y gastos en los pozos se muestran en el

cuadro 3.27.


121

Cuadro 3.27. Valores de gastos y cargas de operación de los pozos del Verano

Pozo Gasto operación (L/s) Carga (m)2 12.50 187.003 13.60 165.004 9.90 205.505 15.50 195.126 22.30 196.508 10.66 192.509 5.10 176.9010 13.50 151.1211 25.00 190.7512 25.00 176.0013 17.00 194.2714 28.70 203.5015 19.70 191.50

3.3.5. Características de la conducción Rebombeo El Verano - Tanque Piezométrica Como se mencionó antes, en el Rebombeo El Verano existen seis equipos de bombeo

numerados del 1 al 6 de los cuales solo dos de ellos trabajan las 24 horas, estos equipos

son el 1 y el 3. El equipo 4 funciona solo cuando el nivel del tanque llega 2.50 m y se

apaga cuando dicho nivel desciende a 1.50 m. Los equipos restantes (2, 5 y 6) trabajan

cuando se presenta alguna emergencia, por lo que el análisis se realizó solo para los

equipos 1, 3 y 4 operando simultáneamente.

En el cuadro 3.28 se presentan los datos de elevaciones y longitudes de cada tramo que

componen la línea de conducción del Rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica. Para

determinar el perfil de esta conducción fue necesario utilizar el programa Google Earth y

hacer un recorrido de campo con un GPS portátil, ya que ya que la topografía

proporcionada por la JMAS no fue suficiente y confiable. En la figura 3.21se muestra el

gráfico del perfil respectivo.


122

Cuadro 3.28. Datos de perfil de la línea de conducción Rebombeo El Verano a Tanque Piezométrica

Nodo inicial Nodo finalRV 0.00 1,780.00

RV 1 610 AC 627.79 627.79 1,796.001 T2 610 AC 571.84 1,199.63 1,831.00

T2 2 508 AC 366.38 1,566.01 1,819.002 3 508 AC 791.96 2,357.97 1,827.003 4 508 AC 569.67 2,927.64 1,845.004 TP 508 AC 201.50 3,129.14 1,843.00


RV: Rebombeo El Verano T2: Torre de Oscilación 2 TP: Tanque Piezométrica

Perfil Rebombeo El Verano - Tanque Piezométrica

1,770

1,780

1,790

1,800

1,810

1,820

1,830

1,840

1,850

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500

Cadenamiento

Elev

ació

n (m

.s.n

.m.)

Rebombeo El verano

Tanque Piezométrica

Torre de oscilación

Figura 3.21. Perfil de la línea de conducción Rebombeo El Verano – T. Piezométrica

3.3.6. Análisis hidráulico en flujo permanente de la conducción Rebombeo El Verano - Tanque Piezométrica

El cálculo hidráulico de esta conducción bajo condiciones de flujo permanente se hizo con

el programa Epanet versión 2.0 en español.

Es importante menciona que la JMAS Parral adquirió recientemente dos equipos de

bombeo nuevos para ser reemplazados por los equipos 1 y 3 del Rebombeo El Verano.

Los valores nominales de carga y gasto de estos equipos se muestran en el cuadro 3.29.


123

Cuadro 3.29. Valores nominales de los equipos de bombeo adquiridos para el Rebombeo El Verano Equipo Gasto (L/s) Carga (m)

1 100 803 100 80

Para garantizar el rebombeo de 219 L/s que están disponibles en de la zona de pozos, es

necesario que el equipo No. 4 del Rebombeo tenga las especificaciones señaladas en el

cuadro 3.30.

Cuadro 3.30. Especificaciones del equipo No. 4 del Rebombeo El Verano Equipo Gasto (L/s) Carga (m)

4 20 80

Así, los equipos de bombeo No. 1, 3, 4 del Rebombeo El Verano serán suficientes para

suministrar el caudal necesario a la población de Parral.

Las características de estos equipos fueron introducidos en el programa Epanet para su

simulación hidráulica. En la figura 3.22 se muestra un esquema el modelo de simulación

de la línea de conducción del rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica. El archivo de

simulación de esta conducción puede ser visto en el ANEXO F con el nombre

“Conducciones El Verano.NET”.


124

Figura 3.22. Esquema de la conducción en el programa Epanet del Rebombeo El Verano a Tanque

Piezométrica

Los resultados del análisis hidráulico indican que la conducción funciona adecuadamente.

Los valores de cargas y gastos en los equipos de bombeo corresponden con los indicados

en los cuadros 3.29 y 3.30.

3.3.7. Análisis hidráulico con flujo transitorio de las conducciones El Verano

El análisis hidráulico en estado transitorio se llevó a cabo para las conducciones situadas

en la zona El Verano, es decir, las conducciones de los pozos al Rebombeo El Verano y

de este último al Tanque Piezométrica. Este análisis se realizó con ayuda del programa

ARIETE (IMTA), considerando los datos de los tramos y los nodos iguales a los usados en

el análisis hidráulico en estado permanente.

Todas las condiciones mencionadas se modelan ante el fallo total de energía eléctrica, es

decir el paro accidental de los equipos de bombeo. En primer lugar se calculó la velocidad

de la onda de presión, “a”, que se muestra en el cuadro 3.31.


125

Cuadro 3.31. Datos para el cálculo del flujo transitorio en conducciones

Tipo de tubería Espesor(mm)

Diámetro (mm)

Módulo E(kg/cm2)

Celeridad (m/s)

AC 10 254 245,000 1,070.14AC 20 305 245,000 1,189.48AC 20 406 245,000 1,125.09AC 30 508 245,000 1,166.81AC 30 610 245,000 1,125.09

El módulo de compresibilidad volumétrica y densidad del agua, a 20 oC de temperatura,

son 2.23x108 Kg/m2 y 101.9 Kg-s2/m4, respectivamente.

Conducción Pozos – rebombeo El Verano

En esta línea de conducción existen instalados actualmente dos elementos de protección

contra el efecto del flujo transitorio; una cámara de aire situada en el pozo No.3 y una

torre de oscilación ubicada antes de llegar al Rebombeo El Verano.

Tomando en cuenta estos dos elementos de protección, se realizó la simulación hidráulica

en flujo transitorio ante un paro total de los equipos de los pozos para las condiciones

actuales de operación. Los resultados se presentan en los cuadros 3.32 a 3.38, donde se

indican los datos de las envolventes de presiones máximas y mínimas ocurridas durante

el evento. Así mismo, en las figuras 3.23 a 3.29 se aprecia de manera grafica los

resultados respectivos.


126

Cuadro 3.32. Presiones máximas y mínimas en el Perfil 1 del pozo No. 15 al Rebombeo El Verano

Nodo Cadenamiento Cota Terreno

Presiónmáxima(m.c.a.)

Cota máxima

Presiónmínima(m.c.a.)

Cota mínima

P15 0.00 1,762.00 107.76 1869.76 -8.00 1754.001 678.58 1,756.00 99.70 1855.70 -8.00 1748.002 1,068.70 1,754.00 107.42 1861.42 -8.00 1746.003 1,695.60 1,750.00 106.88 1856.88 -8.00 1742.004 2,314.87 1,745.00 104.70 1849.70 -3.17 1741.835 2,363.40 1,745.00 106.17 1851.17 -2.59 1742.416 3,137.08 1,738.00 100.64 1838.64 6.19 1744.197 3,973.98 1,731.00 104.81 1835.81 23.95 1754.958 4,047.90 1,732.00 100.27 1832.27 22.56 1754.569 5,002.27 1,722.00 106.12 1828.12 35.13 1757.1310 6,122.16 1,723.00 99.47 1822.47 37.74 1760.7411 7,383.23 1,739.00 79.66 1818.66 21.13 1760.1312 9,453.51 1,738.00 76.50 1814.50 28.52 1766.5213 10,191.72 1,738.00 69.35 1807.35 29.00 1767.00T1 11,602.73 1,788.00 3.68 1791.68 0.00 1788.0014 11,895.54 1,779.00 12.48 1791.48 8.14 1787.1415 13,098.45 1,767.00 23.64 1790.64 19.34 1786.34

15A 13,098.45 1,767.00 17.64 1784.64 13.74 1780.74RV 13,575.12 1,780.00 3.66 1783.66 3.66 1783.66

Línea Pozo 15 - Rebombeo El Verano

1,700

1,720

1,740

1,760

1,780

1,800

1,820

1,840

1,860

1,880

0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000

Cadenamiento

Cot

a (m

.s.n

.m.)

Terreno

Presión máximaPresión mínima

Figura 3.23. Envolventes de presiones máximas y mínimas del pozo No. 15 al Rebombeo El Verano


127

Cuadro 3.33. Presiones máximas y mínimas del Perfil 2. Línea del pozo No. 12 a la unión con el Perfil 1



Cota máxima


Cota mínima

P12 0.00 1,752.00 134 1,886.00 -8.00 1,744.0016 95.88 1,751.00 118 1,869.00 -8.00 1,743.0017 998.55 1,745.00 128.18 1,873.18 -8.00 1,737.0018 1861.85 1,740.00 117.86 1,857.86 -8.00 1,732.008 3629.22 1,732.00 100.27 1,832.27 22.56 1,754.56

Perfil 2. Línea del Pozo 12 - Perfil 1

1,720

1,740

1,760

1,780

1,800

1,820

1,840

1,860

1,880

1,900

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000Cadenamiento

Cot

a

TerrenoPresión máximaPresión mínima

Figura 3.24. Envolventes de presiones máximas y mínimas del Perfil 2. Línea del pozo No. 12 a la unión con

el Perfil 1




Cota máxima


Cota mínima

P8 0.00 1751 129.63 1880.63 -8.00 1743.0019 809.42 1745 114.54 1859.54 -8.00 1737.0020 1082.38 1745 122.53 1867.53 -8.00 1737.0021 1594.76 1744 128.7 1872.7 -8.00 1736.0022 1968.72 1744 124.24 1868.24 -8.00 1736.004 2066.24 1745 104.7 1849.7 -3.17 1741.83


128

Perfil 3. Línea del pozo No. 8 a Perfil 1

1,720

1,740

1,760

1,780

1,800

1,820

1,840

1,860

1,880

1,900

0 500 1,000 1,500 2,000 2,500

Ca de na mi e nt o

Terreno Presión máxima Presión mínima


el Perfil 1




Cota máxima


Cota mínima

P5 0.00 1,739.00 129.27 1,868.27 -8.00 1,731.0023 59.29 1,739.00 110.95 1,849.95 -5.46 1,733.5424 1,138.18 1,732.00 112.39 1,844.39 -12.38 1,719.627 1,353.29 1,731.00 104.81 1,835.81 23.95 1,754.95

Perfil 4. Línea del pozo No. 5 al Perfil 1

1,7001,7201,7401,7601,7801,8001,8201,8401,8601,880

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600

Cadenamiento

Cot

a

Terreno Presión máxima Presión mínima


el Perfil 1


129

Cuadro 3.36. Presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No. 10 al Perfil 1


Presiónmáxima (m.c.a)

Cota máxima

Presiónmínima (m.c.a.)

Cota mínima

P10 0 1724 109.39 1833.39 30.90 1754.909 50 1722 106.12 1828.12 35.13 1757.13

Perfil del pozo 10 al Perfil 1

1700

1720

1740

1760

1780

1800

1820

1840

0 10 20 30 40 50 60C ad enamient o

Cot

a


Figura 3.27. Envolventes de presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No.10 al Perfil 1




Cota máxima


Cota mínima

P11 0.00 1750 134.12 1884.12 -8.00 1742.0019 808.48 1745 114.54 1859.54 -8.00 1737.00


130

Perfil del pozo No. 11 al Perfil 3

1,720

1,740

1,760

1,780

1,800

1,820

1,840

1,860

1,880

1,900

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Cadenamiento

Cot

a


Figura 3.28. Envolventes de presiones máximas y mínimas del perfil del pozo No.10 al Perfil 1




Cota máxima


Cota mínima

P9 0.00 1733 173.58 1906.58 -8.00 1725.0024 256.83 1732 112.39 1844.39 12.38 1744.38

Perfil del pozo No. 9 al Perfíl 4

1,7001,7201,7401,7601,7801,8001,8201,8401,8601,8801,9001,920

0 50 100 150 200 250 300

Cadenamiento

Cot

a

Terreno

Presión máxima

Presión mínima

Figura 3.29. Envolventes de presiones máximas y mínimas del perfil de pozo No. 9 al Perfil 4


131

Los resultados anteriores indican que ante un paro total de los equipos de bombeo, se

producirán cargas hidráulicas superiores a las de operación normal y también inferiores a

la atmosférica en algunos tramos de las conducciones, situación que pone en riesgo

continuo a las tuberías.

Por tal razón se propone la instalación de un dispositivo protector contra los efectos del

golpe de ariete, denominados cámaras de aire, que son recipientes metálicos herméticos

con un volumen de agua y un espacio lleno de aire a presión (alimentado con un

compresor) que se conectan en paralelo a la conducción (ver esquema en Anexo L).

Estas cámaras de aire fueron modeladas en los pozos No. 5, 8, 11, 12,14 y 15.

En las figuras 3.30 a 3.36 se muestran las envolventes de presión máxima y mínima

ocurrida durante el paro total de los equipos de bombeo, con las cámaras de aire en cada

conducción. En los cuadros 3.39 al 3.45 se muestran los valores respectivos de cada

envolvente.

Cuadro 3.39. Presiones máximas y mínimas del Perfil 1, del pozo 15 al Rebombeo El Verano



Cota máxima


Cota mínima

P15 0.00 1,762.00 60.56 1822.56 0.12 1762.121 678.58 1,756.00 58.48 1814.48 7.39 1763.392 1,068.70 1,754.00 66.37 1820.37 8 1762.003 1,695.60 1,750.00 71.12 1821.12 14.66 1764.664 2,314.87 1,745.00 68.75 1813.75 18.85 1763.855 2,363.40 1,745.00 65.46 1810.46 17.86 1762.866 3,137.08 1,738.00 61.64 1799.64 30.79 1768.797 3,973.98 1,731.00 65.3 1796.30 40.54 1771.548 4,047.90 1,732.00 64.27 1796.27 40.26 1772.269 5,002.27 1,722.00 73.68 1795.68 52.82 1774.8210 6,122.16 1,723.00 71.9 1794.90 52.71 1775.7111 7,383.23 1,739.00 55.13 1794.13 37.78 1776.7812 9,453.51 1,738.00 58.8 1796.80 39.81 1777.8113 10,191.72 1,738.00 59.42 1797.42 39.4 1777.40T1 11,602.73 1,788.00 3.69 1791.69 0 1788.0014 11,895.54 1,779.00 12.48 1791.48 8.23 1787.2315 13,098.45 1,767.00 23.65 1790.65 19.35 1786.35

15A 13,098.45 1,767.00 17.51 1784.51 13.75 1780.75RV 13,575.12 1,780.00 3.66 1783.66 3.66 1783.66


132

Perfil 1. Pozo 15 a Rebombeo El Verano

1,700

1,720

1,740

1,760

1,780

1,800

1,820

1,840

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

Cadenamento

Cot

aTerrenoPresión máximaPresión mínima

R. El Verano

Pozo 15

Figura 3.30. Envolventes máximas y mínimas del perfil 1, del pozo 15 al Rebombeo El Verano

Cuadro 3.40. Presiones máximas y mínimas del Perfil 2, del pozo 12 al Perfil 1



Cota máxima


Cota mínima

P12 0.00 1,752.00 68.56 1,820.56 3.84 1,755.8416 95.88 1,751.00 70.17 1,821.17 -1.99 1,749.0117 998.55 1,745.00 76.53 1,821.53 6.01 1,751.0118 1861.85 1,740.00 82.22 1,822.22 12.98 1,752.988 3629.22 1,732.00 64.27 1,796.27 40.26 1,772.26

Perfil 2. Del pozo 12 al Perfl 1

1,720

1,7301,740

1,750

1,760

1,7701,780

1,790

1,800

1,8101,820

1,830

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Cadenamento

Cot

a

TerrenoPresión máxmaPresión mínima

Pozo 12

Figura 3.31. Envolventes máximas y mínimas del perfil 2, del pozo 12 al Perfil 1


133




Cota máxima


Cota mínima

P8 0.00 1751 72.91 1823.91 10.07 1761.0719 809.42 1745 83.44 1828.44 4.36 1749.3620 1082.38 1745 88.88 1833.88 8.69 1753.6921 1594.76 1744 92.41 1836.41 12.86 1756.8622 1968.72 1744 79.53 1823.53 12.68 1756.684 2066.24 1745 68.75 1813.75 18.85 1763.85

Perfil 3. Del pozo 8 al Perfil 1

1720

1740

1760

1780

1800

1820

1840

1860

0 500 1000 1500 2000 2500

Cadenamiento

Cot

a


Pozo 8

Figura 3.32. Envolventes máximas y mínimas del Perfil 3, del pozo 8 al Perfil 1

Cuadro 3.42. Presiones máximas y mínimas de la línea del pozo 11 al Perfil 3



Cota máxima


Cota mínima

P11 0.00 1750 72.02 1822.02 10.72 1760.7219 808.48 1745 83.44 1828.44 4.36 1749.36

Perfil 3. Del pozo 8 al Perfil 1

17401750176017701780179018001810182018301840

0 200 400 600 800 1000Cadenamiento

Cot

a


Pozo 11

Figura 3.33. Envolventes máximas y mínimas de la línea del pozo 11 al Perfil 3


134



Presiónmáxima(m.c.a)

Cota máxima


Cota mínima

P5 0.00 1,739.00 69.38 1,808.38 27.66 1,766.6623 59.29 1,739.00 67.91 1,806.91 23.73 1,762.7324 1,138.18 1,732.00 71.33 1,803.33 34.88 1,766.887 1,353.29 1,731.00 65.3 1,796.30 40.54 1,771.54

Perfil 4. Del pozo 5 a Perfil 1

1,720

1,7301,740

1,750

1,7601,770

1,780

1,790

1,8001,810

1,820

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600

Cadenamiento

Cot

a

Terreno Presiones máximas Presiones mínimas

Pozo 5

Figura 3.34. Envolventes máximas y mínimas del Perfil 4, del pozo 5 al Perfil 1

Cuadro 3.44. Presiones máximas y mínimas del pozo 9 al Perfil 4



Cota máxima


Cota mínima

P9 0.00 1733 104.73 1837.73 7.18 1740.1824 256.83 1732 71.33 1803.33 34.88 1766.88


135

Línea del pozo 9 al Perfil 4

1720

1740

1760

1780

1800

1820

1840

1860

0 50 100 150 200 250 300

Cadenamiento

Cot

a

TerrenoPresiones máximasPresiones mínimas

Pozo 9

Figura 3.35. Envolventes máximas y mínimas del pozo 9 al Perfil 4

Cuadro 3.45. Presiones máximas y mínimas de la línea del pozo 10 al Perfil 1


Presiónmáxima (m.c.a)

Cota máxima

Presiónmínima (m.c.a.)

Cota mínima

P10 0 1724 74.02 1798.02 46.58 1770.589 50 1722 73.68 1795.68 52.82 1774.82

Línea del pozo 10 al Perfil 1

17101720173017401750176017701780179018001810

0 10 20 30 40 50 60Cadenamiento

Cot

a

Terreno

PresionesmáximasPresiones mínimas

Pozo 10

Figura 3.36. Envolventes máximas y mínimas del pozo 10 al Perfil 1

En el cuadro 3.46 se presenta un resumen de los resultados obtenidos en la simulación de

flujo transitorio en las conducciones con y sin protección antiariete en lo pozos en los que

fueron modeladas las cámaras de aire.


136

Cuadro 3.46. Resultados principales del análisis transitorio en pozos con cámara de aire

Pozo Protección H máx (m) H mín (m) Número de cámaras

h de la cámara (m)

φ de la cámara (m)

φ cámara-conducción

(in)

H del agua en la cámara (m)

Ninguna 129.27 -8 - - - - -Cámara de aire 69.38 27.66 1 3 1.5 6 2.6



Ninguna 134 -8 - - - - -Cámara de aire 68.56 3.84 3 3 1.5 8 2.6



14

15

5

8

11

12

Conducción Rebombeo El Verano a Tanque Piezométrica Esta línea de conducción, al igual que la anterior, tiene una torre de oscilación como

elemento de protección. En el cuadro 3.47 se presentan los resultados de la simulación en

el programa ARIETE (IMTA) y en la figura 3.37 se observan las envolventes de presión

máximas y mínimas frente al paro repentino del equipo de bombeo por falla eléctrica a lo

largo de esta conducción.

Cuadro 3.47. Presiones máximas y mínimas de la línea del Rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica



Cota máxima


Cota mínima

RB1-3 0.00 1780 90.89 1870.89 47.84 1827.841A 6.00 1780 90.52 1870.52 47.60 1827.61 7.00 1780 90.52 1870.52 47.62 1827.622 633.79 1796 64.85 1860.85 41.73 1837.73

T2 1205.63 1831 19.72 1850.72 17.79 1848.793 1572.01 1819 31.11 1850.11 28.24 1847.244 2363.97 1827 21.76 1848.76 18.85 1845.855 2933.64 1845 2.78 1847.78 -0.15 1844.85

TP 3135.14 1843 3.00 1846.00 3.00 1846.00


137

Línea de conduccion del Rebombeo El Verano a Tanque Piezométrica

17701780

1790180018101820183018401850186018701880

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Cadenamiento

Cot

a

Terreno

PresionesmáximasP i í i

Rebombeo El Verano

T. Piezométrica

Figura 3.37. Envolventes máximas y mínimas de la línea del Rebombeo El Verano al Tanque Piezométrica

Los resultados indican que frente al paro de los equipos de bombeo se producirán cargas

hidráulicas aceptables, similares a las de operación normal, por lo que la conducción no

tendrá problemas de sobrepresiones y tampoco habrá presiones menores a la atmosférica

eliminando el riesgo de cavitación dentro de ellas.


138

4. EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO

Como parte del proyecto de eficiencia Watergy, contratado por la JCAS Chihuahua y la

JMAS de Hidalgo del Parral a la Alianza para el Ahorro de Energía, (ASE, Alliance to

Save Energy, www.ase.org ), se realizó el análisis de oportunidades de ahorro de energía

eléctrica en conjunto con el análisis para optimizar la operación hidráulica de acuerdo a la

metodología Watergy. Los resultados de esta evaluación se explican enseguida.

4.1 EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Como primera acción se realizó la captura y el análisis de la información estadística de

consumos de energía de todo el año 2006. El volumen y distribución del consumo y

facturación de energía por áreas de proceso se muestran en el cuadro 4.1.

Cuadro 4.1 Volumen y Distribución del Consumo de energía por áreas de proceso en JMAS Parral

AREA Facturación Mensual $

Facturación Anual $ %

2006 2006 2006FUENTES 1,016,455$ 12,177,807$ 10,570,185 75%

POZOS DEL VERANO 705,154$ 8,442,193$ 7,412,640 53% MINAS 311,301$ 3,735,614$ 3,157,546 22%

REBOMBEOS 258,768$ 3,089,819$ 2,620,508 19%PLANTA POTAB. 100,791$ 1,209,487$ 890,087 6%

TOTALES 1,376,013$ 16,477,113$ 14,080,780

Consumo anual kWh

Se puede observar que el volumen mas importante esta centrado en las fuentes y

fundamentalmente en los pozos del verano que concentran el 53 % del consumo, si

sumamos a eso el 15 % del rebombeo el Verano, concluimos que esta línea de

producción y envió consume el 68 % de la energía eléctrica en el sistema de agua potable

de Parral, por lo que es muy importante su impacto en las oportunidades de ahorro de

energía vislumbradas.


139

En lo que respecta a las tarifas, la distribución se muestra en la Figura 4.1.

06 2 % OM 16 %

HM 84%

Figura 4.1 Distribución de consumo energético por tipo de tarifa eléctrica

En el caso de los pozos del verano, la tarifa HM también predomina como se muestra en

la Figura 4.2.

OM 28%

HM 72%

Figura 4.2. Distribución de consumos de Pozos del Verano por tipo de tarifa

Como se puede observar, la tarifa Horaria (HM) predomina en un 84 % a nivel global y un

72 % en los pozos El Verano. En el caso de las otras fuentes, que son las minas

Esmeralda , Cabadeña , Vesper y su rebombeo asociado Recompensa, el 100 % de ellas

se encuentran en esta tarifa HM, por lo que es importante evaluar la factibilidad de

administrar su operación en hora punta , lo cual se presenta más adelante en conjunto

con los análisis de operación hidráulica.

4.2. EFICIENCIAS DE MOTORES

Se realizó el cálculo de eficiencias de motores de acuerdo a la siguiente metodología. Para cada motor, se obtuvo la información de datos nominales, indicada en el Cuadro 4.2


140

Cuadro 4.2 Datos de Placa de Motores

Marca HP V RPM F.S.

Pozo 2 85 440 3500 1.15Pozo 4 Bamsa 60 440 3500 1.15Pozo 5 KSB 85 440 3500 1.15Pozo 6 KSB 125 440 3500 1.15Pozo 8 Bamsa 85 440 3500 1.15Pozo 9 60 440 3500 1.15Pozo 10 KSB 85 440 3500 1.15pozo 11 175 440 3500 1.15Pozo 12 125 440 3500 1.15Pozo 13 85 440 3500 1.15Pozo 14 150 440 3500 1.15Pozo 15 Bamsa 75 440 3500 1.15Bomba 1 US 125

Bomba 2 US 75 460 1780 1.15Bomba 3 SIEMENS 150 460 1700Bomba 4 US 75 460 1780 1.15Bomba 5 SIEMENS 150 460 1700Bomba 6 US 125 460 1775 1.15Bomba 1 SIEMENS 50 440 3500 1.15Bomba 2 SIEMENS 75 440 3500 1.15Bomba 3 US 150 440 3500 1.15Bomba 4 EMERSON 150 440 3500 1.15Bomba 1 US 150 440 3500 1.15Bomba 2 BALDOR 200 440 3500 1.15Vesper KSB 150 440 3500 1.15

Cabadeña KSB 150 440 3500 1.15La Prieta 175 440 3500 1.15Bomba 1 Bamsa 200 440 3500 1.15Bomba 2 Bamsa 200 440 3500 1.15Bomba 1 60 440 3500 1.15Bomba 2 60 440 3500 1.15Bomba 3 60 440 3500 1.15Bomba 4 75 440 3500 1.15Bomba 5 75 440 3500 1.15

Datos de Placa

MOTOR

Zona de Pozos El Verano

Rebombeo El Verano

Rebombeo Altavista

Sitio Equipo


Rebombeo Recompensa

Minas

Mina Esmeralda

Después, para cada motor, se midieron los parámetros eléctricos que se muestran en el

cuadro 4.3.


141

Cuadro 4.3 Resultados de medición de parámetros eléctricos

A-B B-C C-A Trifási A B C Prom. A B C Prom. A B C TrifásiPozo 2 451 447 444 447 60.4 64.5 66.3 63.7 0.86 0.91 0.86 0.88 40.7 45.5 44.0 43.4Pozo 4 452 450 459 454 77.0 72.0 78.0 75.7 0.81 0.79 0.78 0.79 16.0 14.0 16.0 46.0Pozo 5 454 447 449 450 108.0 98.0 111.0 105.7 0.80 0.81 0.86 0.82 23.0 20.0 24.0 67.0Pozo 6 459 452 456 456 139.0 136.0 150.0 141.7 0.85 0.88 0.88 0.87 31.0 31.0 34.0 96.0Pozo 8 461 456 454 457 78.0 73.0 72.0 74.3 0.80 0.83 0.79 0.81 16.0 15.0 14.0 45.0Pozo 9 454 445 448 449 41 47 46 44.5 0.71 0.65 0.78 0.71 23 24 28 24.8

Pozo 10 457 449 454 453 70 77 72 73.2 0.79 0.81 0.85 0.82 44.0 48.0 48.7 46.9pozo 11 447 449 456 450 137.0 157.0 152.0 148.7 0.98 0.98 0.95 0.97 34.0 40.0 38.0 112.0Pozo 12 452 446 442 447 117 122 117 118.7 0.90 0.90 0.88 0.89 82 85 79 81.8Pozo 13 454 444 449 449 100 104 103 102.2 0.86 0.83 0.86 0.85 67 67 70 68.0Pozo 14 442 439 446 442 161 177 162 166.7 0.88 0.84 0.81 0.84 108 114 101 107.5Pozo 15 452 459 454 455 98.0 103.0 104.0 101.7 0.86 0.81 0.86 0.84 22.0 22.0 23.0 67.0Bomba 1 435 449 436 440 144.0 174.0 172.0 163.3 0.88 0.88 0.90 0.89 32.0 39.0 39.0 110.0Bomba 2 443 447 440 443 129 122 129 126.8 0.86 0.84 0.83 0.84 86 81 82 82.8Bomba 3 443 431 433 436 273.0 262.0 251.0 262.0 0.86 0.90 0.87 0.88 61.0 59.0 54.0 174.0Bomba 4 435 450 436 441 121.0 126.0 113.0 120.0 0.88 0.84 0.84 0.85 26.0 27.0 24.0 77.0Bomba 5 450 447 439 445 118.5 132.8 136.0 129.1 0.86 0.91 0.84 0.87 79.0 94.0 87.0 86.7Bomba 6 440 452 440 444 123.0 127.0 108.0 119.3 0.91 0.82 0.88 0.87 28.0 27.0 24.0 79.0Bomba 1 452 450 459 454 77.0 72.0 78.0 75.7 0.81 0.79 0.78 0.79 16.0 14.0 16.0 46.0Bomba 2 447 461 447 451 42.0 58.0 51.0 50.3 0.58 0.62 0.78 0.66 6.0 9.0 10.0 25.0Bomba 3 447 459 447 451 129.0 157.0 161.0 149.0 0.81 0.77 0.88 0.82 27.0 31.0 36.0 94.0Bomba 4 449 461 450 453 131.0 151.0 158.0 146.7 0.89 0.85 0.92 0.89 30.0 34.0 37.0 101.0Bomba 1 452 447 453 451 175.0 171.0 161.5 169.2 0.91 0.85 0.89 0.88 124.0 113.5 113.0 116.8Bomba 2 441 448 445 445 174.5 162.5 183.0 173.3 0.87 0.91 0.92 0.90 116.5 115.5 130.0 120.7

Rebombeo Guamuchil Bomba 1 453 445 456

45139.4 41.6 35.1 38.7 0.91 0.82 0.84 0.86 28.1 26.4 23.3 25.9

Vesper 447 455 451 451 163 161 166 163.3 0.86 0.88 0.89 0.88 110 111 115 111.8Cabadeña 447 486 488 474 150.0 137.4 119.4 135.6 0.84 0.93 0.83 0.87 104.0 107.0 83.0 98.0Bomba 1 443 454 452 450 215.0 193.0 200.0 202.7 0.88 0.86 0.92 0.89 145.0 131.0 145.0 140.3Bomba 2 442 452 450 448 223.0 203.0 219.0 215.0 0.88 0.89 0.92 0.90 150.0 141.0 158.0 149.7

Bomba 1 451 448 440 446 63.4 68.8 64.3 65.5 0.86 0.88 0.9 0.88 43 47 44 44.7Bomba 2 449 437 436 441 31 39.4 32.6 34.3 0.96 0.93 0.83 0.91 22.5 28 20.4 23.6Bomba 3 444 435 435 438 35.5 41.3 35.8 37.5 0.95 0.93 0.87 0.92 25.8 28.6 23.8 26.1Bomba 4 439 453 445 446 180 147 172 166.3 0.82 0.82 0.92 0.85 111.5 94.5 125.6 110.5Bomba 5 439 438 438 438 124 127 142 131.0 0.88 0.87 0.87 0.87 82 84 91 85.7

Sitio Equipo

Rebombeo Recompensa


Rebombeo El Verano

Rebombeo Altavista

Planta Potab

Potencia kWVoltaje entre Fases.Volt Corriente por Fase Amp. Factor de Potencia

Mina Esmeralda

Minas

A partir de las características nominales del motor (HP, RPM y V) y de las mediciones de

potencias eléctricas reales demandadas por los motores (medición efectuada), se calculó

el factor de carga nominal mediante la siguiente ecuación:

0.746*HPηPF.C.

nom

me ∗=

Donde: F.C. = factor de carga de operación del motor

Pe = potencia eléctrica demandada por el motor


142

ηm = eficiencia de operación del motor

HPnom = potencia nominal del motor

Una vez calculado el factor de carga de operación del motor, se verificó la eficiencia

nominal calculada, que sirve para identificar la eficiencia real basada en la curva de

motores estándar mostrada en la gráfica de la figura 4.3

Figura 4.3 Eficiencia de Motores Estándar en función de la Potencia Nominal y el Factor de Carga

Una vez determinada la eficiencia y factor de carga nominal, la eficiencia se depreció de

acuerdo al siguiente criterio:

• En motores con más de 5 años de antigüedad, se depreció un punto

• Si el motor ha sido rebobinado, se depreció dos puntos

• Si el voltaje de alimentación es diferente al de placa, se aplicó el ajuste a la

eficiencia indicado en la curva de la figura 4.4


143

Figura 4.4 Depreciación de la eficiencia por desbalance de voltaje

Los resultados finales del cálculo de la eficiencia de los motores instalados en los equipos

de bombeo y pozos del sistema de agua potable de Parral se muestran en el cuadro 4.4.

En el Anexo E se detalla en una hoja de Excel todo el cálculo respectivo.

Cuadro 4.4. Calculo de Eficiencia Real de Motores

MedicionesPot. F.P.

Prom. (V) Desb. (%) Dif (%) Prom (A) Desb (%) kW %

Pozo 2 10 0 447 0.82% 1.7% 63.7 5.2% 43 0.88 62% 0.82% 83.2 Corriente desbalanceada





Pozo 9 10 1 449 1.11% 2.0% 44.5 8.8% 25 0.71 50% 2.11% 81.9Corriente desbalanceada. Motor Sobredimensonado


pozo 11 10 0 450 1.15% 2.3% 148.7 7.8% 112 0.97 77% 1.15% 82.8 Corriente desbalanceada

pozo 12 10 0 447 1.19% 1.5% 118.7 2.8% 82 0.89 79% 1.19% 82.8pozo 13 10 0 449 1.11% 2.0% 102.2 2.4% 68 0.85 97% 1.61% 82.4Pozo 14 10 0 442 0.83% 0.5% 166.7 6.2% 108 0.84 86% 0.83% 83.2 Corriente desbalanceada

Pozo 15 10 0 455 0.89% 3.4% 101.7 3.6% 67 0.84 108% 1.39% 82.6Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado

Bomba 1 10 1 440 1.97% -4.4% 163.3 11.8% 110 0.89 106% 3.34% 88.4Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado




Bomba 5 10 2 445 1.42% -3.2% 129.1 8.2% 87 0.87 70% 2.06% 89.9 Corriente desbalanceada


Bomba 1 10 1 454 1.15% 3.1% 75.7 4.8% 46 0.79 111% 1.65% 89.8Corriente desbalanceada. Motor Subdimensionado

Bomba 2 10 2 451 2.05% 2.6% 50.3 16.6% 25 0.66 40% 3.05% 89.0Corriente desbalanceada. Motor Sobredimensonado

Bomba 3 10 1 451 1.79% 2.5% 149.0 13.4% 94 0.82 76% 1.79% 90.2 Corriente desbalanceada



Bomba 2 10 0 445 0.82% 1.1% 173.3 6.3% 121 0.90 73% 0.82% 92.3 Corriente desbalanceadaRebombeo Guamuchil Bomba 1 10 1 451 1.40% 2.6% 38.7 9.3% 26 0.86 21% 3.40% 88.6

Corriente desbalanceada. Motor Sobredimensonado

Vesper 10 1 451 0.89% 2.5% 163.3 1.6% 112 0.88 90% 0.89% 83.1

Cabadeña 10 0 474 5.63% 7.7% 135.6 11.9% 98 0.87 68% 5.63% 78.4 Corriente desbalanceada






Bomba 4 0 0 446 1.65% 1.3% 166.3 11.6% 111 0.85 178% 1.34% 90.7 Corriente desbalanceadaBomba 5 0 0 438 0.15% -0.4% 131.0 8.4% 86 0.87 138% 1.34% 90.7 Corriente desbalanceada

Rebombeo Recompensa

Minas

Mina Esmeralda


Equipo Antigüe-

dad (años)

Núm de Rebobi-nados


Rebombeo El Verano

Rebombeo Altavista

Sitio Observaciones

CálculosVoltaje Corriente

Factor de Carga

Deprec de la Efic.

Efic Real


144

La conclusión de este análisis arroja que en prácticamente en todos los motores es

mejorable la eficiencia, particularmente en los motores externos tipo vertical u horizontal

cuya eficiencia promedio es del 90 %, a través del uso de motores de alta eficiencia

(Premium), cuyas eficiencias pueden llegar a 95 %, sin embargo, las propuestas finales de

optimización para ahorrar energía consideran la solución integralmente con las propuestas

de ahorro para los equipos de bombeo asociados y atendiendo las recomendaciones del

análisis hidráulico.

4.3. EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA DE EQUIPOS INSTALADOS

En el cuadro 4.5 se muestran los cálculos finales de las eficiencias electromecánicas de

los equipos instalados y operando en condiciones actuales. Los valores resultantes están

basados en las mediciones de campo tanto hidráulicas como eléctricas y desglosando la

eficiencia del motor y la eficiencia de la bomba calculada al despejar el valor de la fórmula

siguiente:

EE = Eme * Eb

Donde:

EE = Eficiencia Electromecánica del conjunto bomba – motor, en %

Eme = Eficiencia Real del Motor Eléctrico Potencia Eléctrica, en %

Eb = Eficiencia de la Bomba actual Caudal, en %

En el Anexo E se presenta en archivo electrónico Excel el detalle del cálculo de las

eficiencias electromecánicas de los equipos de bombeo señalados antes.


145

Cuadro 4.5. Eficiencias electromecánicas de equipos de bombeo instalados en Parral

Carga Gasto Pot. Eléc.

mca l/s kW kWPozo 2 205 6.30 40.10 12.67 31.6% 83.2% 38.0%Pozo 4 205.5 9.90 46.00 19.96 43.4% 82.9% 52.4%Pozo 5 195.12 15.50 46.00 29.67 64.5% 82.6% 78.1%Pozo 6 196.50 22.30 96.00 42.99 44.8% 83.2% 53.8%Pozo 8 192.50 10.66 45.00 20.13 44.7% 83.1% 53.8%Pozo 9 188.62 4.05 22.6 7.49 33.2% 81.9% 40.5%Pozo 10 200.00 9.55 45.5 18.74 41.2% 83.0% 49.6%pozo 11 190.75 25.00 112.00 46.78 41.8% 82.8% 50.4%pozo 12 189.43 12.5 70 23.23 33.2% 82.8% 40.1%pozo 13 230.50 15.2 65.4 34.37 52.6% 82.4% 63.8%Pozo 14 226.50 17.8 84 39.55 47.1% 83.2% 56.6%Pozo 15 191.5 19.70 67.00 37.01 55.2% 82.6% 66.9%

44.4% 82.8% 53.7%Bomba 1 68.15 123.00 110.00 82.23 74.8% 88.4% 84.6%Bomba 2 82.7 25.8 53 20.93 39.5% 90.9% 43.4%Bomba 3 68.15 111.00 174.00 74.21 42.6% 88.7% 48.1%Bomba 4 68.15 67.80 77.00 45.33 58.9% 88.0% 66.9%Bomba 5 89.75 22 49 19.37 39.5% 89.9% 44.0%Bomba 6 68.15 56.00 79.00 37.44 47.4% 91.1% 52.0%

PROMEDIO 50.4% 89.5% 56.5%Bomba 1 3 44.00 46.00 1.29 2.8% 89.8% 3.1%Bomba 2 3 60.00 25.00 1.77 7.1% 89.0% 7.9%Bomba 3 78.3 81.00 94.00 62.22 66.2% 90.2% 73.4%Bomba 4 76.3 86.00 101.00 64.37 63.7% 90.3% 70.5%Bomba 1 168.60 22.15 93.50 36.64 39.2% 91.2% 43.0%Bomba 2

Rebombeo Guamuchil Bomba 1 75.50 4.12 19.2 3.05 15.9% 88.6% 17.9%

Vesper 204.7 12.7 108.5 25.50 23.5% 83.1% 28.3%Cabadeña 165.25 8.8 71.5 14.27 20.0% 78.4% 25.5%Bomba 1 240.00 25.3 144 59.57 41.4% 82.5% 50.1%Bomba 2 200 4.7 153 9.22 6.0% 82.7% 7.3%

PROMEDIO 28.6% 86.6% 32.7%Bomba 1 22.50 25.4 37.5 5.61 15.0% 90.7% 16.5%Bomba 2 20.60 10.7 20.8 2.16 10.4% 90.7% 11.5%Bomba 3Bomba 4Bomba 5 69.50 81 102.5 55.23 53.9% 90.7% 59.4%

PROMEDIO 26.4% 90.7% 29.1%

PROMEDIO POZOS


Equipo

Rebombeo Recompensa

Minas

Mina Esmeralda


Rebombeo El Verano

Rebombeo Altavista

SitioEficiencia

BombaMediciones Potencia

ManométricaEficiencia

Electromec. Eficiencia Motor


146

4.4. MEDIDAS GENERALES DE AHORRO DE ENERGÍA

4.4.1. Ahorro de Energía por Optimización de la Eficiencia Electromecánica Potencial de ahorro de acuerdo con la NOM 006 1995 ENER Desde el primer análisis de los resultados de eficiencia electromecánica obtenidos para

los equipos actuales funcionando en condiciones actuales (cuadro 4.5), se observó un

potencial mínimo de ahorro de energía interesante al compararlos con los valores

recomendados por la norma NOM 006 1995 ENER. Que pide un mínimo de entre 60 y 64

% para los tamaños nominales de los equipos de Parral.

En el cuadro 4.5 se puede ver que las eficiencias electromecánicas se encuentran debajo

de los valores recomendados, los potenciales de ahorro son de 20 % para pozos y de 25

% para rebombeos de acuerdo con la norma mencionada. Los ahorros basados en

eficiencias reales de equipos seleccionados se muestran en el inciso 4.4.2.

4.4.2 Ahorro de Energía por Optimización de la Eficiencia Electromecánica Potencial con equipos de alta eficiencia y análisis costo – beneficio

Una vez determinadas las necesidades hidráulicas y confirmando las especificaciones

correctas de los sistemas de bombeo, se procedió a realizar el calculo exacto de ahorros

con su respectivo análisis costo beneficio.

Para fines de evaluación económica se seleccionaron bombas de una marca comercial de

la cual se anexan la cotización y las curvas de diseño con todas las especificaciones

necesarias (Ver Anexo K). El resumen de los modelos y datos de diseño para el caso de

los pozos del verano se muestran en el cuadro 4.6.


147

Cuadro 4.6 Datos de diseño y valores nominales de los equipos de bombeo seleccionados para la

evaluación costo - beneficio de los pozos El Verano

Como se ve, todos los equipos seleccionados cumplen la Eficiencia Electromecánica

mínima que exige la NOM 006-1995-ENE y se procuró que los factores de carga de los

motores estuvieran entre 70 y 90 %, que es donde se concentra la máxima eficiencia.

Los resultados de ahorro y de la relación costo – beneficio, para el caso de los pozos del

verano, se muestran en el cuadro 4.7 siguiente

Cuadro 4.7 análisis costo- beneficio por optimización de eficiencia electromecánica en Pozos del Verano

vía sustitución de equipos en Parral

Inversión Pay-BackPotencia eléctrica

Potencia Eléctrica

kW kWh/año $/año kWPozo 2 31.6% 50 398,000 464,504 62.3% 37 13.37 106,395 124,589.10$ 79,596$ 0.64Pozo 3 43.2% 51 329,717 386,098 60.8% 41 9.77 63,186 73,990.74$ 87,285$ 1.18Pozo 4 43.4% 46 398,000 461,563 63.9% 31 14.85 113,642 134,552.71$ 86,064$ 0.64Pozo 5 64.5% 67 564,000 655,504 65.5% 46 21.26 171,282 201,427.11$ 100,133$ 0.50Pozo 6 44.8% 96 865,361 936,905 65.6% 66 30.27 236,043 258,467.58$ 165,671$ 0.64Pozo 8 44.7% 45 574,799 641,334 63.9% 32 12.74 97,666 109,483.72$ 83,886$ 0.77Pozo 9 33.2% 24 185,542 216,180 60.8% 21 2.96 22,908 28,635.07$ 69,949$ 2.44

Pozo 10 41.2% 48 562,000 652,036 63.1% 32 16.30 129,006 151,452.94$ 83,886$ 0.55pozo 11 41.8% 112 945,264 1,073,937 66.5% 88 23.74 198,624 225,835.22$ 189,948$ 0.84pozo 12 33.2% 83 711,258 789,675 66.2% 65 17.25 146,056 161,829.83$ 141,482$ 0.87pozo 13 52.6% 67 602,939 675,825 65.9% 49 17.34 135,767 151,516.10$ 101,343$ 0.67Pozo 14 47.1% 105 895,179 1,002,414 66.4% 86 18.71 150,911 169,171.58$ 190,619$ 1.13Pozo 15 55.2% 67 600,881 748,671 64.7% 57 9.83 72,068 89,003.99$ 141,482$ 1.59

44.3% 860 8,704,646 64.3% 652 208 1,643,555 1,879,956 1,521,344$ 0.93

$ añosSitio Equipo

Operación Actual Equipo Propuesto Ahorros Evaluación Económica

Eficiencia Electro-

Mecánica

Facturacion CFE Eficiencia Electro-

MecánicakW kWh/año $/año



148

Como se puede observar, en caso de los Pozos El Verano existe un potencial importante

para ahorrar de 1’643,555 kWh, que equivalen a $ 1’879,956 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.

Para determinar el valor de la inversión se solicitó la cotización de equipos de la marca

Goulds, cuyo costo total fue de $ 1’521,344 pesos. Esta inversión se pagará en 0.93 años

sin considerar costos de instalación y mantenimiento que podrían optimizarse si la propia

gente del organismo realiza estas maniobras.

Nota. Esta selección se hizo solo con fines de evaluación, no existe compromiso alguno

con esta marca comercial y la única recomendación es que la marca que se seleccione

finalmente cumpla al menos los valores de eficiencia para lograr los ahorros calculados.

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, descrito en el capítulo tres de este

documento. Las acciones propuestas en cada caso se presentan en resumen en el cuadro

4.8.


149

Cuadro 4.8 Acciones propuestas para evaluar el ahorro de energía con distintas condiciones de operación

de las minas y rebombeos

CargaGasto

individual

mca l/s mca l/s si/no explicacion

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 1 159 24.00

Bomba 2

Vesper

Vesper 193 36

195 36 si

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

necesaria

Cabadeña Cabadeña 118 42 119.00 42 noEsmeralda Bomba 1

Esmeralda Bomba 1 170 35

155 27no

Esmeralda Bomba 2

Esmeralda Bomba 2 150 19.9

155 27no

Bomba 1 23 25.4

Bomba 2 21 10.7

Bomba 3

Bomba 4

Bomba 5 70 81

Continua operando igual descargando a la potabilizadora


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

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

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

recompensa



Rebombeo El Verano

Rebombeo Altavista

Rebombeo Recompensa

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

si

Especificacion fina

88 36

Explicacion de la nueva operacion y el cambio que implico

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

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

Sitio Equipo

Condiciones Actuales

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

21068

Analisis Paro en Hora Punta

si

Minas

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

33

81 90 no

Aunque tienen capacidad de regularizacion los tanques de

llegada, la capacidad de la plnta potabilizadora limita el

gasto maximo

Entonces, se procedió a evaluar los ahorros potenciales en estos sistemas en cada

situación. Como primer paso, se seleccionaron equipos con una mayor eficiencia para

efectos de análisis. Los resultados de esta selección se muestran en el cuadro 4.9 y en el

Anexo K se incluyen las características de los equipos seleccionados.


150

Cuadro 4.9 Datos de diseño y valores nominales de los equipos de bombeo seleccionados para la

evaluación costo - beneficio de rebombeos y minas

Vesper GOULDS 10WALC-4S 36 195 0.83 0.823 0.683 101 150 74.8%

Cabadeña GOULDS 10WAHC-2S 42 119 0.83 0.82 0.681 72 100 80.2%

Esmeralda Bomba 1

GOULDS 7CHC-5S 27 155 0.83 0.805 0.668 61 100 68.4%

Esmeralda Bomba 2

GOULDS 9RCLC-3S 54 155 0.83 0.84 0.697 118 150 87.4%

0.8 0.76 94.1 15090 81 0.95 80%Fairbanks Morse 2800-HSC 4"

83%0.6486 82 1250.94 0.69

MARCA Y MODELO

Fairbanks Morse HSC2STG 3 " 33 165

75 74%

EFICIENCIAS NOMINALES POTENCIAS

0.722 4436 89 0.95 0.76

103 150 88%0.77 0.7315Fairbanks Morse2800-HSC 6"

Fairbanks Morse Modelo 1500-

END_SUCC 3"


Rebombeo El Verano

Rebombeo Altavista

Rebombeo Recompensa

Sitio FC del Motor

EF ELECTROME

C

ELECTRICA OPERATIVA

KW

Carga mca

POTENCIA NOMINAL

HP MOTOR BOMBALPS

100 77 0.95

Minas


151

Una vez seleccionados los equipos de bombeo nuevos, se realizó la evaluación de

ahorros potenciales cuyos resultados se muestran en el cuadro 4.10. En el Anexo E se

muestra el detalle del cálculo en archivo electrónico.

Cuadro 4.10 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

Inversión Pay-BackPotencia eléctrica

Potencia Eléctrica

kW kWh/año $/año kWBomba 1 74.8% 110.0Bomba 2 39.5% 53.0Bomba 3 42.6% 174.0Bomba 4 58.9% 77.0Bomba 5 39.5% 49.0Bomba 6 47.4% 79.0

Rebombeo Recompensa Bomba 1 39.2% 93.5 602,940 770,977 65% 82 11 73,086 52,242$ 256,300$ 4.9

Vesper 23.5% 108.5 560,474 683,609 68% 101 8 50,311 61,364$ 201,597$ 3.3Cabadeña 46.8% 104.0 978,092 1,062,768 68% 72 32 545,852 665,776$ 144,441$ 0.2Esmeralda Bomba

1 41.4% 146.0Esmeralda Bomba 6.1% 153.0

70% 118 155 344,699 412,260$ 229,922$ 0.6Bomba 1 15.0% 37.5Bomba 2 10.4% 20.8Bomba 5 53.9% 102.5 685,084 886,682 109 296,201 $ 337,609 $ 234,300 0.7

38.5% 1308 70% 796 409 1,591,728 1,852,503$ 1,594,560$ 0.9

$ añosSitio Equipo

Operación Actual Equipo Propuesto Ahorros Evaluación Económica

Eficiencia Electro-

Mecánica

Facturacion CFE Eficiencia Electro-

MecánicakW kWh/año $/año

Rebombeo El Verano

2,090,749 2,399,232

381,639$ 1.6

281,579 323,252$ 1.6

TOTAL:

205,004Planta Potabilizadora

76%

Minas1,014,418

528,000$

67% 123 23 319,096$ 620,708$

73% 207 95

322,805

933,552

94

Como se observa, se pueden lograr ahorros de 1’591,728 kWh, equivalentes a

$1’852,503 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.


152

4.4.3 Ahorro de Energía por Optimización del factor de potencia

En el caso de esta medida, los únicos equipos que se optimizaron por estar debajo del

90% fueron los mostrados en el cuadro 4.11 siguiente:

Cuadro 4.11 Equipos para optimizar el factor de Potencia

realizado por realizarse realizado

Pozo 11 Mina Prieta Potabilizadora

Tarifa HM HM HM

Factor de Potancia 89.44 91.45 85.52

Factor de Carga 90.67 11.00 62.33

Importe de la factura eléctica ($/mes) 92,076.17 21,223.67 82,451.44

Cargo por bajo F.P. 346.67 2,510.67

Bonificación por FP 83.99

Energía consumida (kWh/mes) 57,869 8,867 58,048

Reactivos consumidos (kVArh/mes) 28,944 3,922 35,175Demanda máxima (kW/mes) 114 136 126

Factor de Potencia Propuesto 96 96 96

Requerimiento de reactivos (kVArh/mes) 12,066 1,336 18,245

Capacidad del Capacitor (kVA) 18.2 16.6 40.1

Capacidad Comercial (kVA) 20 15 40

Reacivos generados (kVArh/mes) 13,237 1,205 18,201

Factor de Potencia Esperado 96.51 95.61 95.98

Bonificación por FP 1,526.60 306.87 1,264.73

Ahorro del Proyecto ($/mes) 1,873.27 222.88 3,775.40

Inversión ($) * 4,701.00 4,149.20 7,934.08Pay-Back (meses) 2.51 18.62 2.10

* El costo de inversión incluye IVA, materiales y mano de obra para la instalación.

Parámetro:

CA

LCU

LOS

Servicio

DA

TOS

Como puede verse, dos de los equipos que se recomendaron desde el inicio del proyecto

ya se encuentran optimizados y solo falta realizar el proyecto en la Mina Prieta.


153

4.4.4 Ahorro de Energía por Optimización de la operación hidráulica

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 (capítulo tres). El detalle incluyendo la razón por la que se logra el ahorro y el

volumen del mismo se presenta en el cuadro 4.12, con un ahorro total de $ 245,000 pesos

anuales. En el Anexo E se muestra el detalle del cálculo respectivo.

Cuadro 4.12 Ahorros de energía alcanzables como resultado de la optimización de la operación hidráulica

Demanda (Kw) Operacion Demanda

(Kw)Energía

(kWh/año)Facturación

($/año)Demanda

(Kw)Energía

(kWh/año)Facturación

($/año)

Rebombeo Guamuchil

Opera un sistema de bombeo alimentando al Tanque Miguel Hidalgo

26

Saldra de servicio porque su tanque de descarga ( Miguel

Hidalgo) sera alimentado por gravedad directamente del

cerro blanco

0

0 0.00

26 47540 $ 60,752

GLOBAL 136 43.53 0.00 0.00 93 305,495 245,138$

Se tienen instalados 4 equipos de bombeo y

operan dos simultaneamente

suministrando a distintas zonas de influencia

EquipoCondición Esperada

Sistema y operacion Actual

Condición Actual

257955 $ 184,386 110

Ahorros

Rebombeo Altavista

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

185,627 $ 211,577 6644

4.4.5 Ahorro de Energía por control de demanda en Hora Punta

Una vez analizadas todas las posibilidades en conjunto con las capacidades de regulación

de los tanques disponibles (inciso 3.2), se determinó que solo 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 # 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 4.13 y el detalle del cálculo se encuentra en el anexo E.


154

Cuadro 4.13 Ahorros por paro en hora punta alcanzables en Parral

Demanda Facturable Energía Total

kW kWh kW $/año $/año $/año 1 Pozo del Verano (

Recomendable el Pozo No. 6)

66 50,682 46 $ 64,347 $ 112,397 $ 176,744

Mina Vesper 101 45467 71 $ 98,701 $ 100,832 $ 199,532

Totales 295 159,891 136 288,709$ 354,591$ 643,301$

Ahorros Económico

82

Energía que se dejará de consumir en

punta

Disminución de la demanda

facturableSitio

Rebombeo Altavista

Rebombeo Recompensa 47036 58 $ 80,627 $ 104,312 184,939

46 16706 32.2 $ 37,050 $ 82,085 $ 45,035

Carga que se

disminuirá en punta

4.4.5 Resumen de ahorro de energía eléctrica en Parral

Con base en todas las medidas de ahorro determinadas anteriormente, se puede obtener

un resumen global de los kilowats-hora ahorrados y los montos que representan, como se

muestra en el cuadro 4.14.

Como conclusión final, se puede decir que con el proyecto de eficiencia física, de la

operación hidráulica y electromecánica desarrollado aquí, se pueden lograr ahorros

globales por $ 4’596,120 y 3’648,842 kWh anualmente, lo cual se logrará con una

inversión solo en equipos electromecánicos de $ 3’120,053 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.


155

Cuadro 4.14 Resumen de Ahorros de Energía y análisis costo – beneficio Para Parral

Demanda Consumo Inversión Estimada

Pay back

kW kWh /año $/año % $ años Optimización del FP En

Mina la Prieta 0 0 $2,675 0.0% $4,149 1.55

Optimización de Eficiencias

Electromecánicas Pozos el Verano

208 1,591,728 $1,852,503 10.9% $1,521,344 0.82

Optimización de Eficiencias

Electromecánicas Rebombeos y Minas.

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

Globales 846 3,648,842 $ 4,596,120 25.1% $ 3,120,053 0.68

Medida de AhorroAhorro de Energía Análisis económico

Ahorro económico

Ahorro de Energia con Medidas

Convencionales

Ahorro de Energia por Optimizacion de la Operacion

Hidraulica ( Watergy)

4.5 INDICADORES ENERGÉTICOS

Los principales indicadores energéticos dentro del programa Watergy son los siguientes:

Índice Energético.- Indica el contenido energético de cada unidad volumétrica de

agua producida y distribuida. Es útil entre otras cosas para determinar el potencial

de ahorro de energía por reducción de perdidas físicas. Se calcula dividiendo el

consumo de energía entre la producción en m3 en la misma base de tiempo y se

expresa en kWh/m3.

Índice de Costo de Energía.- Indica el costo promedio de cada unidad de energía

que se factura y es el resultado de la estructura tarifaria y de la manera como se

consume la energía. Dicho valor puede ser optimizado con medidas que no

necesariamente reducen el consumo pero si el costo tarifario como el control en

hora punta. Se calcula dividiendo la facturación global de energía entre el consumo

global en la misma base de tiempo y cambia dependiendo el valor unitario del kWh.


156

Basado en el balance de agua, en los consumos y costos actuales de energía, y en los

ahorros proyectados, se realizó el análisis de los índices energéticos principales como se

muestra se muestra en el cuadro 4.15; en el anexo E se describe el detalle de su cálculo.

Cuadro 4.15 Resumen Comparativo de Indicadores Energéticos en Parral con el Proyecto de Eficiencia

9,940,092

14,550,499

1.464

2,921,484

11,629,016 9940092

1.170

0.29420%

16,584,582$

1.1404,266,863$

12,317,719$

1.06

0.0817%

Indice Energetico Eficiente kWh/m3

Costo energetico Actual $/añoIndice de Costo Energetico actual $/kWh

Ahorro Economico $/año

Mejora en el Indice Energetico kWh/m3%

Indice de Costo Energetico eficiente $/kWhCosto con medidas de eficiencia $/año

Mejora en el Indice de Costo Energetico $/kWh

%

Volumen de Produccion Corregido m3/añoCuadro Resumen de Indices Energeticos

Consumo actual KWh / año

Indice Energetico Actual kWh/m3

Ahorro de Energia kWh/año

Consumo eficiente KWh / año

Volumen esperado m3/año

Se puede observar que con la ejecución e implantación del proyecto de eficiencia

desarrollado aquí, se lograría una reducción del 20 % en el Índice Energético y del 7% en

el Índice de Costo Energético.


157

5. INDICADORES DE EVALUACIÓN

Los indicadores de gestión son medidas de la eficiencia y eficacia de los abastecimientos

de agua con respecto a la actividad de ahorro de agua y energía y del servicio de agua.

La eficiencia es la medida de hasta que punto los recursos del abastecimiento se utilizan

de manera óptima para dar el servicio, mientras que la eficacia es la medida de en que

grado se han cumplido los objetivos marcados (definidos de manera específica y realista).

En la literatura técnica se encuentran reportados varios modelos de indicadores de

gestión que han sido estructurados e implantados con diferentes fines. Al respecto, se

mencionan enseguida las experiencias de la Oficina de los Servicios de Agua (OFWAT)

en Inglaterra y Gales, las iniciativas de la American Water Works Association (AWWA), las

del Banco Mundial, las del Banco de Desarrollo Asiático, las de Holanda, el esquema de

Portugal, y por último las de México.

Con base en su propia experiencia y en lo anteriormente mencionado, en el programa

Watergy se han definido los siguientes Indicadores de Gestión, para evaluar los ahorros

de agua y energía en los sistemas de agua potable y saneamiento:

• Índice Energético IE.- Kwh/m³

• Índice de Costo 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).- %


158

De los resultados del proyecto de eficiencia, descritos en los capítulos anteriores, los

indicadores de gestión Watergy que se esperan alcanzar en el sistema de agua potable

de la ciudad de Hidalgo del Parral se muestran en el cuadro 5.1.

Cuadro 5.1. Índices de Gestión Watergy del proyecto de eficiencia en Hidalgo del Parral

ÍNDICE WATERGY VALOR ACTUAL VALOR DE PROYECTO

Índice Energético IE.- Kwh/m³ 1.46 1.17

Costo Promedio de Energía CPE.- $/kWh 1.14 1.06

Índice de Eficiencia Física (IEF).- % 51.3 80

Dotación Promedio por Habitante.- Lt/hab-día 263.1 235

Índice de Continuidad en el Servicio (ICS).- % 8.9 24

Índice de Administración de Demanda (IAD).- % Sin datos Sin datos

Índice de Reducción de Emisiones (IRE).- Ton CO2 Sin datos Sin datos

Índice de Agotamiento de Acuíferos (IAA).- % Sin datos Sin datos

Se observa que 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

por el ahorro de energía eléctrica por metro cúbico producido, del orden del 20%. En

cuanto a la eficiencia física se observa que el índice se incrementará hasta el 80%.


159

6. CONCLUSIONES

Derivado de las actividades y resultados del avance del presente proyecto, se enuncian

las siguientes conclusiones:

Ha sido fundamental la información proporcionada por la JMAS para la realización del

proyecto. No obstante, ha sido necesario generar datos adicionales con mediciones y

levantamientos físicos de campo. Se recomienda que JMAS continúe obteniendo esta

información como parte de sus actividades cotidianas.

El sistema de telemetría tiene errores de exactitud del orden del 47% de más, lo que

implica sobre – estimación de los registros de la JMAS en el volumen suministrado al

sistema de distribución. Es importante notar que en las minas y la presa no hay

medidores fijos, los registros son obtenidos con mediciones puntuales, lo cual puede

causar errores sustanciales en la estimación de los volúmenes suministrados; por lo

tanto se recomienda completar el sistema de macromedición en todos los puntos de

suministro de agua.

El 29.82% de las 28,273 tomas domiciliarias tienen servicio sin medidor (cuota fija), lo

cual puede ser una causa de error en la evaluación de los volúmenes de agua

consumidos por estos usuarios. En cambio, con las pruebas de exactitud de

micromedidores, se ha encontrado que el servicio medido es bastante eficiente con

errores de +/- 2.5%.

Al analizar los planos digitales del sistema de distribución de agua de Parral, se ha

observado que se han incluido muchas plataformas o Layers, cada vez que se

incorpora un nuevo fraccionamiento o se realiza alguna modificación. Esto provoca

que el manejo del plano sea deficiente, por lo que la Alianza realizó una readecuación

de estas plataformas, reduciéndolas y optimizándolas, para facilitar también el armado

del modelo de simulación hidráulica de la red.


160

De la revisión de 46 cajas de válvulas, se deduce que el 72% de ellas se encuentran

azolvadas con tierra y el 10% inundadas; por el contrario, el 87% presentan tapas en

buen estado, por lo que se recomienda llevar a cabo una campaña de desazolve

únicamente.

En general, existe en la red una operación hidráulica con presión promedio de 3.8

Kg/cm2, valor considerado alto, puesto que se generan problemas intra - domiciliarios

en los mecanismos de muebles hidráulicos y las fugas se incrementan notablemente.

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

bajo 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 pesos aproximadamente.

Del análisis de campo, prácticamente en todos los motores es mejorable la eficiencia,

particularmente en los motores externos tipo vertical u horizontal cuya eficiencia

promedio es del 90 %, a través del uso de motores de alta eficiencia (Premium), cuyas

eficiencias pueden llegar a 95 %.

De los resultados de la modelación de la red de distribución en las horas de máxima

demanda se puede identificar una distribución ineficiente del agua con la siguiente

problemática:


161

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 las sectores de facturación 11, 14, 27, 35, 38, 43, 44, 58 y parte del

02 y 03.

o En la zona de influencia del valle del 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.

Al reemplazar equipos nuevos de alta eficiencia en los pozos y rebombeos se obtienen

ahorros del orden de $ 1’850,500 al año por reducción de consumo de energía

eléctrica. La inversión por la compra de los equipos de $1’600,000 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 el Guamúchil,

obteniendo ahorros en energía eléctrica de $245,000 pesos anuales.

Se determinó que solo 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


162

que cumple esta condición es el pozo # 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 por este rubro ascienden a $ 643,000 pesos al año.

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 pesos anuales, que se pagarán en 0.68 años.

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“PROYECTO DE EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA, · PDF fileProyecto de eficiencia electromecánica, física y de la operación hidráulica de la red de agua potable de Parral, Chihuahua