icg-wc2007-06

ICG - Instituto de la Construcción y Gerencia / Av. Jorge Basadre 1199, San Isidro, LIMA, PERUTelefax: (51 - 1) 4217896 / Portal: www.construccion.org.pe / e-mail: [email protected]

MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE AGUA CON WATERCAD

Ing. Carlos Vidal ValenzuelaDISTANCIA – CLASE 06

INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA

ModelaciModelacióón y Disen y Diseñño o de Sistemas de de Sistemas de

DistribuciDistribucióón de Aguan de Agua

EXPOSITOR : ING. CARLOS VIDAL VALENZUELA

CLASE 06

I.

Experiencias en Sectorización Implantación de Sectores y

Control de Pérdidas




INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNEl crecimiento de la población originó la necesidad de un mayor desarrollo en el sistema de abastecimiento de la red de agua potable y por lo tanto la ejecución de nuevos sistemas de distribución, por lo que fue necesario el ordenamiento y la mejora de las condiciones del servicio con relación al caudal entregado y las presiones en la red.

Para un mejor control en el abastecimiento y bajo una nueva concepción nace la SECTORIZACIÓN . La sectorización para la ciudad de Lima y Callao se inicia con el estudio de sectorización Atarjea-Centro, cuyas obras empezaron el año 1997 en el distrito de Breña.

SECTORIZACIÓNSECTORIZACIÓNConsiste en la separación del sistema de distribución en zonas aisladas denominadas sectores, dentro de los cuales se puede controlar el caudal y las presiones de abastecimiento.

Cada sector se encuentra definido por uno o dos ingresos principales con sus respectivas cámaras de sector, entrada(s) de emergencia(s), con áreas en promedio de 2.5 Km2 y entre 2,000 – 5,000 conexiones domiciliarias.

Las cámaras de ingreso al Sector monitoreadas vía el Sistema de Control y Operación a Distancia - SCADA; con presiones en el sector con un mínimo de 15 a un máximo de 50 m.c.a.




ENTRADAS A LOS SECTORES

Las Entradas a los Sectores están conformadas mayormente por una batería de cuatro cámaras las cuales son:

•Cámara SCADA.•Cámara de Medición.•Cámara de Control.•Cámara de Aire.

En todos los sectores se han considerado una o más entradas de emergencia consistentes en válvulas de compuerta nuevas o existentes en buen estado.

ESQUEMA DE ENTRADA A SECTOR

CÁMARA DE CONTROL

VÁLVULA DE AIRECÁMARA SCADA

CÁMARA MEDICIÓN

TUB. MATRIZ

REDES SECUNDARIAS

Q




VISTA PANORÁMICA DEL INGRESO A UN SECTOR

ELEMENTOS DE ENTRADA AL SECTOR

Cámara de Válvula





Cámara de Macromedición


Cámara Scada -Tablero Eléctrico





Sensor de Inundación


Extractor de Aire





Sensor de intrusismo - alarma

OBJETIVOS DE LA SECTORIZACIÓN

1.- Controlar en un área definida, parámetros críticos para un adecuado funcionamiento del sistema de distribución:

- Presión en la red

- Caudal de ingreso

2.- Aplicación de planes equitativos de racionamiento en la distribución, en época de escasez, mediante la correcta utilización de la fuente superficial y subterránea (Uso Conjuntivo)




OBJETIVOS DE LA SECTORIZACIÓN

3.- Determinar la cantidad de agua no facturada (ANF) obtenida como la diferencia del volumen de agua que ingresa al sector (macromedición) y el volumen facturado, obtenido a través de la micromedición.

4.- Aislamiento de un sector con respecto al resto del sistema a fin de realizar trabajos de mantenimiento y reparación de problemas por emergencia en una zona definida de la red, pasando de una gran área del sistema de distribución afectada hacia un pequeño sector.

ImplementadosPor RecepcionarSin Obras de Refuerzo yhermetizacionStudio de Factibilidad

LEYENDA

SECTORIZACION DEL SISTEMA DEDISTRIBUCION DE AGUA POTABLEDE LIMA Y CALLAO




SITUACIÓN ACTUAL DE LA SECTORIZACIÓN

SITUACIÓN ACTUAL DE LA SECTORIZACIÓN




Estados de Sectores (SEDAPAL)

En Ejecución: Con Obras en Ejecución

Recepcionado: Con obras culminadas y oficialmente recibidas por la Empresa

Hermético: Con pruebas de hermeticidad positivas, comprobándose que no hay mezcla de agua con otro sector colindante

Funcionan: Que siendo herméticos, funcionan en condiciones adecuadas de presion y abastecimiento

Implantados: Hermetizados y Reciclados

BENEFICIOS DE LA SECTORIZACIÓN




• Identifica la cantidad de usuarios que abastece el sector.• Permite programar las presiones de ingreso a sector de acuerdo a horarios de máxima o mínima demanda.• Se puede establecer el volumen facturado y volumen producido (entregado).• Permite desarrollar acciones operativas identificando los problemas que puede presentarse.• Permite optimizar los horarios de abastecimiento• Permite ampliar el servicio de agua a zonas que no lo tienen, sin ampliar la fuente.

Beneficios de la Sectorización

ACCIONES PARA DISMINUIR PÉRDIDAS EN EL SECTOR

• Caracterizar el sector• Hermetización de sectores• Disminución de presiones en horas de mínimo consumo.• Variación de consignas a través del SCADA• Identificación de puntos más desfavorables en cada sector • Verificación en zonas más desfavorables de las variables de presión




SECTOR 304

Hospital María

Auxiliadora

150 mm

350 mm

100 mm

Sector 304

120

140135

Ingreso al sector 304350 mm

Av. Pachacutec

Av. M

igue

l Igl

esia

s

Av. Billingurts

Sect

or 3

05

Av. Víctor castro Iglesias

Av. S

a n J

uan

110

PROGRAMACIPROGRAMACIÓÓN DEL ABASTECIMIENTO DIARIO N DEL ABASTECIMIENTO DIARIO DEL DISTRITO DE SAN ISIDRODEL DISTRITO DE SAN ISIDRO




PROGRAMACIPROGRAMACIÓÓN DEL ABASTECIMIENTO POR N DEL ABASTECIMIENTO POR TEMPORADAS VERANO/INVIERNOTEMPORADAS VERANO/INVIERNO

ANF A NIVEL GERENCIA DE SERVICIOS

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D

2004 - 2005 - 2006 - 2007

% ANF

NORTE

CENTRO

SUR




ANF por CS - 2007

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

ENE FEB MAR ABR MAY

% ANF

CS Comas CS Callao CS Breña Cs Ate

CS SJL CS VES CS Surquillo




PROBLEMAS OPERATIVOS PRESENTADOS

Sector 318

• Problemas de operación debido a que el sector se encontraba con un menor % de población en relación a la población proyectada; las válvulas de control por su gran diámetro, operaban con apertura mínima y fallaban continuamente. Se tuvo que realizar trabajos operativos para dar solución a dicho problema




Sector 319

• El diseño proyectaba su operación con obras del Ramal Sur que estaba proyectada para su ejecución dentro de 10 años, por lo que el volumen de regulación asignada al sector era insuficiente en las condiciones actuales, se tuvo que realizar trabajos internos operativos para dar solución a dicho problema

SECTOR 319

319320 324

321

R-19

Problema:

Sectores diseñados condicionados a obras futuras

Reservorio no soporta las variaciones de consumo

CR331

Obra futura - Ramal Sur

Sector 321 debe apoyar al 320 por necesidad operativa




EN ESTA OPORTUNIDAD SE HA ELEGIDO EL SECTOR 44 DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DEL CENTRO DE SERVICIOS BREÑA DE LA GERENCIA DE SERVICIOS CENTRO

CASO MODELO

EJEMPLO DE UN SECTOR HERMETIZADOY EN FUNCIONAMIENTO

L I M AL I M A

S A N M I G U E LS A N M I G U E L

L A V I C T O R I AL A V I C T O R I A

B R E Ñ AB R E Ñ A

P U E B L O L I B R EP U E B L O L I B R E

J E S U S M A R I AJ E S U S M A R I A

M A G D A L E N A D E L M A RM A G D A L E N A D E L M A R

7

6

9

46

8

30

32

48

25

31

44

26

45

0

29

17

12

33

47

36

1541

35

43

13

1014

34

4211

18

19

16

SECTORIZACIÓN EN EL CENTRO DESERVICIOS BREÑA

32 SECTORES EN 7 DISTRITOS




Objetivos del Plan Piloto - Sector 44

A. Reducción del Agua No Contabilizada

B. Modelo de Gestión para futuras sectorizaciones

PARTICIPANTES :

¯ Equipo Comercial Breña- Equipo Operación y Mantenimiento Redes Breña- Equipo de Control y Reducción de Fugas- Equipo de Gestión Comercial- Equipo Micromedición y Registros

Sector 44

El Sector 44 está conformado por los itinerarios del 1 al 26; inicialmente se instaló la Cámara de Ingreso al Sector, conformada a su vez por Cámara de Medición, Control y Scada, y un Macromedidor para la medición del abastecimiento de agua al Sector ubicada en la Av. Del Parque de las Leyendas., y otro Macromedidor para medir la salida de agua que abastece a una parte del Callao.

Geográficamente está delimitado por:- El Norte : Av. Venezuela y calle Estocolmo- El Este : Av. Del Parque de las Leyendas- El Sur : Av. La Marina- El Oeste : Av. De Los Insurgentes




VÁLVULAS DE CONTROL PARA HERMETIZAR EL SECTOR

VÁLVULAS DE SALIDA PARA ABASTECIMIENTO AL DISTRITO DEL CALLAO

Ingreso al Ingreso al SectorSector

Mapa del Sector 44

SECTOR 44Posterior a las obras de Sectorización, fuenecesario crear procedimientos para lograr que el sector funcione adecuadamente, siendo los mismos:

•• PROCEDIMIENTO PARA IMPLANTACIPROCEDIMIENTO PARA IMPLANTACIÓÓN DEL SECTORN DEL SECTOR

• Verificación de Hermeticidad• Verificación de Precisión de Macromedidores• Verificación de Funcionabilidad• Adecuación para el Control del Sector 44

Identificación de las conexiones en el SectorReciclaje de las conexiones en el SectorCatastro de conexionesInstalación de Medidores




•• PROCEDIMIENTO PARA EL CONTROL DEL SECTORPROCEDIMIENTO PARA EL CONTROL DEL SECTOR

. Lectura de Macromedidor

. Verificación de Presión en Micromedidores

. Lecturas de Micromedidores

SECTOR 44

Procedimientos para la implantacióndel Sector 44

Verificación de hermeticidad.

- Análisis de planos, esquineros- Análisis en campo de los limites de Sector , ubicación y estado de Válvulas.- Prueba de Hermeticidad.- Verificar la hermeticidad de las válvulas para asegurar que no exista flujo de agua hacia fuera o hacia adentro del Sector. - En la interconexión al Sector del Callao se ha instalado un Macromedidor para un balance real.




Verificación de precisión de Macromedidores.

El Equipo de Control y Reducción de Fugas ha realizado las pruebas necesarias para asegurar la exactitud de la macromedición.

Verificación de Funcionabilidad.

Una vez definida la Hermeticidad del Sector, se realiza la Prueba de Funcionabilidad, para asegurar que dicho sector opere a las presiones mínimas y máximas establecidas.


Adecuaciones Necesarias para el control del SectorAdecuaciones Necesarias para el control del SectorIdentificacion de las conexiones en el Sector:

Mediante el apoyo cartográfico del sistema SICAT y la inspección en campo en los limites de los sectores, se definieron las conexiones que pertenecían a dicho sector incluyendo las conexiones de Grandes Clientes que al mes de octubre - 2001 fue de 5,654 conexiones.Reciclaje de las conexiones en el Sector:Debiendo tomarse las lecturas en las conexiones del sector en un mismo día y encontrándose éstas en ciclos de lecturas diferentes se realizó el reciclaje que consistió en ubicarlos en un solo ciclo de lectura (Ciclo 3 del Cronograma comercial).





Catastro de conexiones en el sector:

Para poder tener mayor precisión en la medición de los consumos de los clientes de acuerdo al uso de agua y la cantidad de unidades de uso se realizo el catastro comercial que permitió actualizar dicha información. Instalación de Medidores

Se instalaron Nº 93 y se cambiaron 101 medidores

Adecuaciones Necesarias para el control del SectorAdecuaciones Necesarias para el control del Sector


Verificación del Estado de Válvulas del SectorSe efectuará quincenalmente, lo que garantizara que las válvulas del sector estén cerradas y selladas.

Monitoreo de Volumen de Agua No Medida.Estadística de las roturas de tubería, incendios, etc. Que puedan variar la medición mensual.

Verificación de Infraestructura SanitariaVerificación de los grifos contra incendio, válvulas de aire, válvulas de sub sectores, etc., en forma periódica para realizar el adecuado mantenimiento.





Lectura de macromedidoresSe efectuará el mismo día de la lectura de los micromedidores para obtener un balance correcto.

Verificación de precisión de Micromedidores.Verificar el correcto funcionamiento de los medidores a través de pruebas de aferición de oficio.

Lecturas de micromedidoresLos suministros de este Sector se encuentran en el Ciclo 03 de lectura, y se efectúa en un tiempo estimado de 4 horas.


REDUCCIÓN DEL ANF

En Octubre 2001 el Sector 44, mostraba un índice de ANF del 31%, posterior a la implantación del Sector de Enero 2002 a Octubre 2003 el promedio del índice de ANF fue de 21.62%.Actualmente, a Mayo del 2007 el ANF es de:

Cumplimiento de Objetivos

16.56%




CONSULTA de AUDITORIO

¿Y cuánto les costó hacer eso?Se piensa hacer exclusiva a lo que es SedapalSi pero hay una cosa, el costo que tú tienes dentro de las pérdidas. Si ahora, antes tenías treinta y uno, ahora tienes dieciséis, estamos hablando del quince por ciento, ese quince por ciento te lo has ahorrado Insisto en el punto. Cuando uno propone un sistema eficiente, más les interesa, a los organismos regionales, el balance. Y si tu proyecto es bueno y requieres que se te pague, seas tú o el que te sigue, no sé; para qué, para que la población sea más beneficiada mejor que hoy en día, tienes que convencerlos con los costos

CONSULTA de AUDITORIOEn el largo plazo, ingeniero, ahorrar agua es lejos, lejos, lejos más beneficioso, si tengo una relación beneficio costo; porque el agua es un bien finito, en algún momento se va acabar. Es verdad, si tú te das cuenta, de acá a millones y millones de años, las guerras que se van a suscitar van a ser por agua, aunque tú no lo creas, es así. Yo te entiendo, porque tú quieres llegar al beneficio costo, si es rentable hacer esa sectorización, tú quieres llegar a eso, pero ahorita no se puede medir; pero uno sabe, en su criterio, que eso en algún momento siempre va ser medibleLo que pasa es que en provincia, te sobra el agua a diferencia que acá en Lima




CONSULTA de AUDITORIOHablando de ello, no sobra en provincia, no depende de eso, la deforestación es terrible por el sistema de los migrantes; por ejemplo, estudiando la Selva, en sí hay bastante migración de parte de Cajamarca y Amazonas y los migrantes se meten como topos se meten a los muros, se talan así, están dos tres años, deforestan el bosque y s van a otro lado. Es una población flotante que va, te destruyen, siembran café, cosechan, venden y cuando la tierra ya no empieza a producir se van a otro lado y hacen la misma operación. Por ejemplo Tarapoto, Juanjui, Moyobamba, están sufriendo de agua, pero ahorita la situación está más peor en Juanjui; entonces el Estado recién sacó un proyecto de 16 millones de soles, porque quieren ellos, están con agua y tienen solamente dos horas al día. Y han presentado un proyecto con depósitos tubulares todavía y está en observación, porque no han pasado la evaluación económica. Entonces a se nivel estamos ahorita en la selva; no porque es allá van a pensar que hay agua a toda costa

Aplicaciones del Modelo

Planificación Maestra y expansionesDiseño preliminar y detalladoSectorizaciónCaudales de incendioSelección de bombas

• Rehabilitación• Planificación de emergencias• Estudios de calidad de agua• Estudios operacionales• Ahorro de energía




Planificación Maestra

¿Dónde ocurrirá el crecimiento?Magnitud del crecimiento¿Qué infraestructura es necesaria?¿Cuándo invertir en mantenimiento?

- El futuro es desconocido –Utilice las mejores estimaciones


En algunos lugares se hizo una proyección acerca de un desarrollo urbano que apoyó las municipalidades para estudio hecho. Ellos todavía, proyectaron las zonas que iban a ser comercial, industrial, todo: zonificación. Pero qué pasa, se produjeron invasiones y malogró todito el esquema. Lo que pasa es que esas invasiones han afectado parte de la filial a una de las transfusiones principales y no tenemos aguaTambién está el planeamiento a nivel que avanzamos




Aspectos para planificación maestra

Modelos macro y microPerfil del sistemaNiveles de simplificaciónModelos regionalesModelos estáticos multi-anualesConfiabilidad de infraestructuraEvitar sobre-diseños

Perfil del sistema




Planificación de expansiones

Diseño interno detalladoConexiones al sistema existenteFuturo desarrollo aguas abajoConsidere flujos de incendioAlmacenamiento vs. Tuberías amplias

Conexión a un sistema existente

Nueva Subdivisión

?

6”16”




Expansión futura del sistema

Nueva Subdivisión

?

6”

16”

Propuesta: principal de 24”

Diseñando cerca de área de servicio

24”

12”

16” 12”

12”

Sin servicio futuro

Limite Área de Servicio

24”

12”

24” 24”

12”

Con servicio futuro

Limite Área de Servicio




Diseñando zonas de presión

Decisiones con impacto a largo plazoProcurar facilitar la operaciónDefinir rangos de presión adecuadosPerfil de sistema para entender problemaNo desperdicie energía de bombeo


¿La zona influye en los costos? En La Molina el agua cuesta más que en, por ejemplo, en Villa El Salvador

No hablamos del método que en ley han tratado, porque no lo han armado




Perfil del sistema1000 m

700 m800 m

920 m300 m

150 m50 m

Coloque el limite de la zona de presión y una VRP

Coloque el limite de la zona de presión y una Bomba


Si hacemos una observación, cuando vas a Sedapalte dicen que para que tú pongas una tubería de bombeo, la tienes que probar con el doble de la presión que trabaja. En este caso, si estamos hablando de poner una cota de presión a la cota en el punto medio de ciento cincuenta metros de columna de agua, estamos hablando que la vamos a probar a doscientos, a probar, no que funciona así, sino se prueba; entonces vendría a ser casi lo mismo que ponerla en el otro ladoUna prueba para que funcione en la obra




Definiendo zonas

Zona Aumentada

Zona Principal

Zona Reducida

Tanque elevado

Tanque enterrado

Estación de Bombeo

VRP

Estudios de Rehabilitación

Mejorar sistema actualModelos detallados necesariosEntender condición existentePruebas de caudal para incendioExámenes de tuberíasPruebas de rugosidadHistoria de roturas vs. PérdidasHablar con los operadores




Selección de bombas

Caudal de diseñoCurva del sistemaPuntos operativosCombinaciones de bombasOperación de estacionesControl automático

PumpMaster:Selección automática de bombas

Versión Web gratis en:www.pumpmaster.com

Detección de problemas

Compare observaciones con el modeloEncuentre válvulas parcialmente cerradasVálvulas de control no calibradasLa bomba no opera según su curva




Estudios operacionales

Cambios en la operación de bombasEsquemas de control de válvulas Cambios en los límites de las zonasPreparación para cierresEntrenamiento de operadoresOptimización de SCADA

Vulnerabilidad y confiabilidad

Simular cortes de EnergíaRoturas de tuberías Eventos de terrorismoContaminación accidentalRobustez del sistema




Administrador de costos

Integre costos con el diseñoEl usuario debe proveer precios unitarios Incluya sólo elementos especificados

$/m

Diámetro

Usando el Administrador de costos

Nivel de detalle Artículos a ser incluidos

Diseñar el sistema

Unidades y funciones de costos

Ingresar cantidades

Calcule Costos

Observe los reportes




Darwin®Designer

Optimización con GADiseño

Total Restricciones

ParcialPresiónVelocidad

InfraestructuraRedes nuevasRehabilitación

Escenarios de diseño

Optimización multiobjetivo

Económica

Hidráulica

Multiobjetivo

icg-wc2007-06

Documents

diseo de sistemas

san isidro

jorge basadre

distribucion de agua

carlos vidal valenzuelaclase

sistema de control

ciudad de lima

nuevos sistemas de distribucin