Análisis hidráulico de la red de distribución y de líneas de coducción, de la ciudad de Matamoros, Tamps.

Abstract

En el Capítulo 2 y 3 se toca el tema referente a la construcción del modelo de simulación y Su Calibración. Se construyó el modelo de simulación completo de la red de distribución para esto se introdujo el total de la planimetría (nodos y tramos) dentro del modelo en formato InfoWorks WS®. La red de agua se conformó por 11463 tramos y 8885 nodos, 157,737 usuarios (customer points). En cada tramo se tiene el diámetro, longitud y coeficiente de rugosidad. Además se construyó el modelo digital de elevaciones (MDE), lo que permite contar con la topografía con isolíneas a cada 50 centímetros. Con el MDE se incorporan las elevaciones sobre el nivel del mar en cada nodo del modelo de manera automática, lo que permite un ahorro en el tiempo en la captura del mismo. En el proceso de construcción del modelo se detectaron y corrigieron 1250 inconsistencias tanto en la primera y como en la segunda etapa de revisión del catastro de la red de distribución de agua de la ciudad de Matamoros, por lo que esta actividad sirvió para actualizarlo Se cuenta con el modelo de simulación de la red de distribución completo y calibrado, incluye la totalidad de: tramos y nodos de la red, tanques elevados, equipos de bombeo de las cuatro plantas potabilizadoras con sus curvas características de operación, horarios de operación de los equipos de bombeo, zonas de tandeo, llenado y vaciado de tanques, localización y operación de rebombeos en diversas zonas de la ciudad. El modelo de simulación se tiene en dos plataformas de simulación: Infoworks WS y EPANET, lo que facilita la utilización del modelo para todo el personal de la JAD que así lo deseé. Es importante mencionar que dentro del modelo de simulación ya se incluyó la conducción de agua hacia el Mezquital, misma que será puesta en marcha este año 2009 y que ya esta contemplada tanto en el modelo de Infowork WS como EPANET. En el Capítulo 4 se toca el tema de la revisión hidráulica de la conducción al Mezquital: • Es necesario considerar la incorporación de válvulas eliminadoras de aire instalada sobre la válvula de admisión y expulsión. Lo anterior obligará la salida del aire atrapado durante la operación normal del acueducto, permitiendo obtener una mayor eficiencia en la conducción. De lo contrario se reducirá la capacidad de transporte del conducto. • De acuerdo con la normatividad local emitida por la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), específicamente en su Norma Técnica NT-012-CNA-2001, se establece la instalación de válvula mixta en tramos largos con pendiente uniforme (sea paralela, ascendiendo o descendiendo respecto al gradiente hidráulico) en intervalos de entre 500 a 1000 metros. • Asimismo la American Water Works Association (AWWA) establece instalar una válvula combinada (admisión, expulsión y eliminadora) en el inicio y final de la sección horizontal, asimismo para aquellos que la tubería presenta la longitud elevada, es recomendable considerar estas válvulas en intervalos de 400 a 800 metros. Lo anterior se debe a la complicada evacuación del aire a través de una tubería horizontal o de pendiente muy suave, dado que se presentan velocidades muy bajas. • La tubería de cuatro pulgadas ubicada al final de la conducción repercute de forma significativa en la presión de llegada y operación del tanque “Las Higuerillas”. • Considerando un caudal de salida de 16 L/s (máximo horario) producto de dos bombas operando en el cárcamo y 105 metros de columna de agua en el mismo sitio, se asegura el suministro de agua hasta la última localidad que suministra el acueducto, sin embargo se tiene la restricción de la clase de la tubería, en el tramo ubicado entre San Lorenzo y el kilómetro 60+000. • Se realizaron diferentes escenarios considerando las condiciones hidráulicas del punto anterior, destacan aquellos que involucran la incorporación de tomas adicionales (registradas y clandestinas). Para el caso de extraer un caudal mayor a 8 L/s adicional, los tanques “Higuerillas” y “El Mezquital” sufrirían las consecuencias. Esto resulta de relevancia si consideramos que la población ubicada en la localidad de “Higuerillas”, representa el 55% del total de la población beneficiada por el proyecto. • La infraestructura instalada actualmente (tubería, tanques, etc) producto del proyecto, permite un suministro mayor a los 80 litros por segundo. En el Capítulo 5 se diseñaron 19 reforzamientos en las zonas de la ciudad que presentan baja presión, esto con ayuda del modelo de simulación de la red de distribución. Estos reforzamientos son acciones inmediatas que puede implementar la JAD para mejorar el servicio de las zonas en que se recomienda su instalación con un costo mínimo. En total se recomienda la instalación de 4881 metros de tubería de diverso diámetro. Además se recomienda continuar con las acciones de sectorización de la red de distribución que en el capítulo 6 se comentan con más detalle. En el Capítulo 6 que trata de la sectorización de la red: Como primera acción se recomienda a la JAD iniciar los trabajos en la delimitación de las zonas de influencia de los 4 tanques elevados, esto con la finalidad de garantizar un buen funcionamiento de los mismos y que cumplan con su tarea de regular las variaciones de la demanda de agua. De acuerdo al caudal que se puede suministrar desde las diversas plantas potabilizadoras a cada uno de los Tanques se definió la zona de influencia de los mismos cuidando de no rebasar la capacidad de regulación de los mismos. El tanque que se aproxima a la capacidad de regulación de acuerdo con su zona de influencia es el Tanque 3; éste oscila los 4007 m3 que demanda su zona de influencia con respecto a los 3800 m3 de capacidad del tanque. Los otros tres tanques su capacidad de almacenamiento es mayor que la capacidad de regulación de las zonas de influencia asignada. Para aprovechar en mayor medida la ubicación de las plantas potabilizadoras se decidió dividir la ciudad en 61 sectores en función de la zona de influencia de cada planta. De esta manera se recomienda la ampliación de la Planta Paquete 2 hasta un caudal de 317.4 l/s y que de esta manera suministre agua a la parte sur oriente de la ciudad dividida en 6 sectores. En la Planta potabilizadora 1 se recomienda la instalación de un nuevo rebombeo en la Lauro Villar para que alcance a suministrar con buena presión las zonas de influencia de PP1 Sectores 2, 3 y 4. En los otros sectores de esta zona de influencia se requerirán de trabajos menores para su aislamiento. En cuanto a la Planta Potabilizadora 2, es la zona de influencia que contará con la mayor cantidad de sectores en total son 37. De ésta en el bombeo hacia el Cefereso, son necesarias dos acciones: la primera, desincorporar algunos de las zonas de la ciudad que actualmente se suministran con la conducción de este rebombeo y la segunda, es la instalación de un rebombeo nuevo antes de la colonia Fidel Velásquez con la finalidad de garantizar las presiones de suministro mínimas en las zonas de influencia de los sectores localizados al poniente de la ciudad. El bombeo directo a red desde la planta potabilizadora 2, su zona de influencia requerirá de adecuaciones importantes ya que se concentra la mayor cantidad de sectores, además de la instalación de un rebombeo que suministre agua la zona del PP2 sector 19. Se recomienda que el caudal producido en la Planta Paquete 1 se envíe directamente al Tanque 1 y de ahí se suministre a la red de distribución asignada a dicho tanque. De la sectorización el costo total es de $127,600,637 pesos para las cuatro zonas de influencia: Plantas Potabilizadoras1 y 2 y Plantas Paquetes 1 y 2. Los costos de inversión de la sectorización a corto plazo son de $31,026,707 en el que se consideran los cuatro tanques elevados; a mediano plazo es de $54,350,392, que toma en cuenta las zonas de influencia de la Planta Paquete 2 y la línea de suministro al Cefereso; y por último a la inversión a largo plazo que es de $42,223,538 que es el resto de la red de distribución. Para una inversión anual de 5 millones de pesos la sectorización se llevaría a cabo en un plazo de casi 26 años, las acciones a corto plazo se cumplirían en un tiempo de 6 años aproximadamente, las de mediano plazo en un lapso de 18 años y las de largo plazo hasta los 26 años. Si se invierten 10 millones de pesos al año, la sectorización total de la red sería de 13 años, donde las acciones a corto plazo se cumplirían en 3 años aproximadamente y las de mediano plazo en un poco más de 8 años. El Capítulo 7 sobre la verificación de micromedidores, es posible concluir lo siguiente: • De acuerdo con la NOM-012-SCFI-1994 se establece que los micromedidores ubicados dentro de la red de distribución de la ciudad de Matamoros, presentan generalmente errores por encima de los límites máximos permisibles en el caudal mínimo. • Con base en el resumen de errores es posible determinar que los micromedidores de las marcas CICASA, RECORDALL y SCANCODER resultaron mayores deficientes en el rango de caudal. • Asimismo el promedio global de la muestra de 402 micromedidores presenta un error global en Qmín de -7.40% y -1.52%, lo que se traduce en tres situaciones que inciden directamente en el Organismo Operador: 1) Los micromedidores están sometidos a una operación hidráulica deficiente proveniente de la red de distribución, 2) Mala selección del tipo de micromedidor, 3) Pérdidas en términos de facturación y con ello de cobranza en el departamento comercial, producto de la submedición que presentan los micromedidores. • Es necesario en el futuro establecer un programa de instalación de micromedidores en lugares donde el Organismo Operador obtenga mayores consumos en términos de facturación. Lo anterior es posible a través del Sistema de Información Geográfica que el personal del IMTA realiza para la Junta de Aguas y Drenaje de Matamoros, Tamaulipas. • Además de coordinar los esfuerzos de las Gerencias Técnica y Comercial de la JAD en la instalación futura de los micromedidores, y conociendo las deficiencias en el gasto mínimo, es posible subsanar esta situación considerando instalar en el futuro micromedidores con Clase Metrológica C. • El medidor Clase “C” abarca un rango mayor de qmín comparado al Clase “B”. Por ejemplo, si consideramos un caudal similar a los 1500 l/hora (N≥1.5), la NOM-012-SCFI- 1994 establece lo siguiente: Tabla 1.1. Clasificación de los medidores de acuerdo a los valores de qmín y qt Clase A qmín Para n<1,5 0,04N Para n≥1,5 0,08N qt Para n<1,5 0,10N Para n≥1,5 0,30N Clase B qmín Para n<1,5 0,02N Para n≥1,5 0,03N qt Para n<1,5 0,08N Para n≥1,5 0,20N Clase C qmín Para n<1,5 0,01N Para n≥1,5 0,006N qt Para n<1,5 0,015N Para n≥1,5 0,015N De la tabla anterior se obtiene que, el caudal mínimo (qmín) para medidor Clase C (n≥1,5) será igual a 9 L/hora (0.006 x 1500). Este valor resulta de un orden de magnitud menor comparado con 45 L/hora (0.03 x 1500) de aquellos medidores Clase B (n≥1,5). Por tanto, en caso de seguir con la política de operación actual en la red de distribución de la ciudad de Matamoros (baja presión) y la promoción de instalación de medidores, se recomienda instalar aquellos con mayor rango en el caudal mínimo, esto es, medidores con clase metrológica “C”. Lo anterior disminuirá la submedición reportada en este estudio por el IMTA. • Asimismo es necesario incrementar y/o mejorar las condiciones hidráulicas de la red de distribución de agua de la ciudad, a través del mantenimiento preventivo o correctivo en los equipos de bombeo de las plantas de bombeo, con el objetivo de incrementar la presión en el sistema. • Los tanques 2, 3 y 4 deberán operar de forma eficiente, garantizando una presión constante a la red de distribución, aunado a un programa de definición de sus respectivas áreas de influencia. Esto contribuirá el incremento de los caudales mínimos que se presentan actualmente en los micromedidores de los usuarios. • Finalmente existen dentro del sistema de la red de distribución, circuitos hidráulicos de tubería principal que no han sido cerrados, razón por la cual es necesaria la inversión y diseño de tuberías de reforzamiento. En el capítulo siguiente se detallará este diseño con base en el modelo de simulación hidráulica abordado previamente en el capítulo uno, del presente documento. En cuanto a la Evaluación de Macromedidores en el Capítulo 8 se muestra que el comportamiento de consumo varía de una empresa a otra, esto depende del giro de la empresa y de la forma de consumo; estén las empresas no sigue un patrón de consumo, incluso en mediciones de la misma empresa y se evalúan por más de un día. Esto nos lleva a concluir que el consumo de una empresa varía día a día, por tal motivo el consumo de un día no debe tomarse como referencia para extrapolar el consumo semanal, mensual o anual. Sin embargo, es evidente que dos empresas registran un volumen menor al facturado por la JAD: Holiday Inn y Stepan. Por esta razón, requieren de una medición con mayor duración con el objetivo de precisar el volumen que la JAD deja de facturar y por tal motivo representa una pérdida económica. En el Capítulo 9 de la evaluación de fugas en el parque industrial se puede concluir lo siguiente: • La sumatoria del caudal en los puntos que sale agua fuera del Parque Industrial (de muestreo #7, #3 y #4) asciende a 23 litros por segundo. Cabe recordar que la producción e agua en la Planta Paquete 2 hacia la Zona Industrial resulta de 43 litros por segundo. • Al comparar el caudal suministrado y la sumatoria de gasto en los puntos de muestreo #7, #3 y #4, resulta una diferencia de 20 Litros por segundo. • Ello significa que el caudal consumido por el Parque Industrial incluido fugas son 20 litros por segundo. Ello difiere únicamente en 5 litros por segundo aproximadamente al compararse con el caudal facturado por el Departamento de Facturación de la JAD. • Por lo que es evidente, que el 41% del caudal suministrado al Parque Industrial es enviado a los Fraccionamientos Las Gaviotas, Fuentes del Valle, Moreno, Marcelino Miranda, Bagdad, entre otros.