El Enfoque de EficienciaEl Enfoque de EficienciaWatergyWatergy

LLLa Eficiencia Como Alternativa de Menor Costo

Para contribuir a resolver la problemática en el suministro de

agua y saneamiento

Los Gobiernos en Latinoamérica y alrededor del mundo enfrentan batalla cuesta arriba para proporcionar agua potable a las poblaciones urbanas

Sólo la mitad de la población urbana en países en vías de desarrollo tiene acceso al agua potable

Para el año 2020 más del 50% de la población en los países en desarrollo será urbana… el problema se tornara más severo.(1)

En Mexico, 202585 % de la población será

urbana (1) Fuente; Alliance to Save Energía. Manual Watergy 2003

Problemática en el abastecimiento de agua

Por otro lado Se utiliza una enorme cantidad de

energía para el abastecimiento y tratamiento de agua a nivel mundial.

7 % del consumo mundial total de electricidad ( 27 de 381.9 Quads )

El consumo de electricidad de los sectores de agua potable y aguas residuales en los próximos 20 años se incrementará un 33% en todo el mundo

En México será mas critico para elevar la baja cobertura de saneamiento del 35% actual

Fuente; Alliance to Save Energía. Manual Watergy 2003

Total 206 m3/seg

Población

Disponibilidad de agua

En general los organismos producen suficiente agua para todos sus usuarios, pero su distribución está desbalanceada

Desbalance en la distribución de caudales

• Asignación inadecuada por zonas de influencia

Problemas típicos de operación

Pozo

H

Q med

Línea piezométrica

Tanque regulador

Q med

Línea piezométrica

Desaprovechamiento de infraestructura existente

• Operación inadecuada de tanques de regulación

Mayores Fugas

No se utilizan adecuadamente las

tecnologías para controlar presiones

Adicionalmente

Falta de sistemas de control de xfugas CHQ

Donde; H = PresiónC y H ctes en función del sistema

Operación empírica de las redes !!!!!!

Ajuste dePresión

De la Fuente

Válvulas reguladoras de Válvulas reguladoras de presiónpresión

Variadores de frecuenciaVariadores de frecuencia

Consumo de Energía Eléctrica

6.55% 7.12% 7.64%5.26%

10.85%7.89%

24.18%

30.52%

65.56%

19.07%

7.71%

2.54% 2.42% 1.03% 1.23% 0.45%0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

Menor a 20 000

De 20 000 a50 000

De 50 000 a 100 000

De 100 000 a150 000

de 150 000 a 300 000

De 300 000 a500 000

De 500 000 a1 000 000

Mas de 1 000 000

% de consumo de energía % de Municipios

Se consumen 3’771,508 MWh en sistemas de

bombeo municipal.

• En municipios mayores a 50 000 habitantes se consume mas del 80% de la energía.

•66 municipios de mas de 300 000 hab, consumen el 62.59% del consumo nacional

Consumos de Energía AdicionalesDerivados de baja eficiencia en operación hidráulica

Energía de bombeo utilizada por el usuario final

El 35% de los 22’361,255 de viviendascuentan con sistema cisterna-tinaco

consumo de energia total a nivel nacional 117’396,588.75 kWh/año $164’355,224.25 / anuales

Consumo energético de combustible en distribución de agua por medio de pipas.

45’779,770.87

Consumo total a nivel nacional 403’031,551.95 kWh/año $389’128,052.42 / anuales

Consumo Total de Energía a Nivel Nacional

Resumen Energía consumida kWh/año

Costo de la Energía$/año

Bombeo Municipal 3,771,508,305 $ 5,280’111,626.77 Bombeo Cisternas domestico 117,396,589 $164’355,224.25Pipas 403,031,552 $389’128,052.42TOTAL 4,291,936,446 $5,833’594,903.44

Bombeo Municipal

88%

Bombeo cisternas

3%Pipas

9%

Consumo de Energía Global

En México, los costos energéticos representan una carga muy pesada para los sistemas municipales de agua

02000400060008000

1000012000140001600018000200002200024000

Ingresos Totalesde las Empresas Municipales

De Agua En México

CostosEnergéticos

globales

Millones de Pesos ( 2006)

21,900

9.700

(1) Fuente: CNA EAM 2007 y Estimación consumo global de energía de Watergy México A.C.

•• La facturación de La facturación de energenergíía eléctrica a eléctrica impacta un 40 % de impacta un 40 % de sus ingresos totalessus ingresos totales

Ante este reto, la Politica Tradicional se ha enfocado a construir nueva infraestructura

Ejemplos de grandes proyectos en desarrollo

Megaproyectos de Abastecimiento

CostoMillones USD

CaudalM3/seg

Presa ArcedianoAbastecimiento a Cd. de Guad.

3,700 10.6

Zapotillo, JaliscoAltos de Jalisco y León

7,470 3.8

Presa ExtoraxAbastecimiento Querétaro

3,500 2.5

Ampliación Acueducto a Tijuana

1,200 1.3

Totales 1,400 MUSD

18.2 m3/seg

Se han gastado millones de

USD en nueva infraestructura

en lugar de eficientar la

existente

La Nueva Infraestructura Implica otros problemas

1. Equipos de bombeoy costos energéticos

adicionales

2. Efecto domino por inversiones adicionales en tratamiento y plantas de generación eléctrica

3. Degradación ambiental y Agotamiento de acuíferos

Sobreexplotación de Acuíferos

Año AcuíferosAgotados

1975 321981 361985 802001 972003 1022006 104

4. Crecimiento de la deuda pública y

5. en algunas ocasiones mayor desperdicio de parte de los usuarios

Los proyectos de eficiencia En cambio

Son más rentables y fáciles de implementar que los tradicionales proyectos de aumento de la capacidad de suministro

Se pagan solos con los beneficios enreducción de costosmejora en el servicio y aprovechamiento de la

infraestructura.

Que propone Watergy ?

El Uso Eficiente de Energía en conjunto con la Eficiencia en la

Operación Hidráulica

Watergy ®Water and Energy

Efficiency

Una componente fundamental para resolver el problema

Oportunidades

Fuentes Demanda

Sistema de distribución

Optimizar el uso de energía para satisfacer las necesidades de suministro de agua al menor costo

Optimización de las perdidas en la

transformación energética en los

sistemas de bombeo

Promover la reducción de la demanda en los

consumidores , reducirá las

necesidades de agua y energía en todo el

sistemaRecuperación de caudales y

optimización del control

operacional.

Metodología Watergy

Enfoque Técnico WatergyEl Objetivo es optimizar todas las variables que impactan

El consumo y costo energético.

Energía = Potencia * Horas ( kWh)de servicio

Potencia = ( Q) ( Hb)µ

Potencia = ( K ) ( kW) µ

Q = Gasto de aguaHb = Carga Hidráulica o Altura Total

Variables, sobre las que podemos influirVariables, sobre las que podemos influir

Q = Gasto de agua

µ = Eficiencia electromecánica

Variables, sobre las que podemos influirVariables, sobre las que podemos influir

K, = Constantes, dependiendo del fluido ylas unidades

del Sistema de Bombeo

MODELACION HIDRAULICA DE REDES

Validar esquemas de redistribución

de caudal y control de presiones

PROYECTO DE EFICIENCIA

ENERGETICA

Medidas de ahorro de energía

convencionales( Corto Plazo)

BALANCE VOLUMETRICO

Análisis y propuesta de optimización de la

distribución de caudales

BALANCE DE AGUA (FUGAS)

Cuantificar los niveles reales de fuga y las

acciones de recuperación

PROYECTO DE EFICIENCIA ENERGETICA INTEGRALPrincipales Componentes

Medidas de ahorro

que resultan de la optimización

hidráulica

PROYECTO DE EFICIENCIAHIDRAULICA

ANALISIS DE DISPONIBILIDAD

DE AGUA

Determinar los gastos aprovechables de las fuentes

disponibles

DIAGNOSTICOENERGETICO

PROYECTO DE EFICIENCIA

ENERGETICA

Determinar las componentes de mayor consumo de energía y por ende las

áreas de oportunidad

Energía eléctrica suministrada por la Compañía de Electricidad

Energía eléctrica suministrada al motorPérdidas Eléctricas

Pérdidas del Motor

Energía mecánica transferida a la bomba

Pérdidas en la

Bomba

Energía hidráulica suministrada por la bomba

Perdidas de Carga

Fugas Trabajo útil

Energía hidráulica disponible en la red

Sistema Eléctrico

Balance de EnergíaTrabajo de Bombeo necesario para llevar el agua al usuario final

Q x Hb

Energía Perdida en Conductores

Eléctricos1.5%

Energía perdida en el Motor

12.4%

Energía perdida en la Bomba

32.4%

Energía perdida en la Succión y

Descarga0.6%

Energía perdida en Conducción y

Carga4.3%

Energía perdida en Fugas de agua

5.9%

Trabajo Útil42.9%

Balance de Energía Suministrada, Actual.

Ejemplo de balance en 108 Sistemas de bombeo del Estado de México

Ventajas de usar Modelos de Simulación Hidráulica (1)

Mejor distribución de caudales y control de presiones, que induzca a:

• Mayor continuidad y nivel de servicio

• Menores pérdidas de agua y mayor disponibilidad de agua en las redes.

• Optimización del personal que actualmente esta operando válvulas para realizar labores mas productivas

Demanda minima(altas presiones)

Demanda máxima(bajas presiones)

Válvulas automáticas

El control de presiones en la red apoya a la disminución del

volumen de fugas

Ventajas de usar Modelos de Simulación

Hidráulica (1)

1. Reducir el flujo de agua al mínimo en consecuencia la demanda eléctrica.

2. Optimizar el numero de equipos de bombeo al mínimo estrictamente necesario

3. Reducir la carga de bombeo optimizando los esquemas de distribución.

• Ahorros de energía adicionales por :

• Determinar medidas para optimizar la distribución de caudales y presiones con la

menor inversión posible

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

40.00%

45.00%

50.00%

2.59%0.89%

2.44% 1.22% 1.85%4.49%

1.48%

5.02%2.05%

10.05%

3.03% 3.48%

18.15%

7.74%

12.50%

17.20%

24.04%27.27%

18.57%

30.35%

21.46%

36.71%38.25%

23.78%

27.63%30.11%

39.77%

28.10% 28.42%

32.86%

26.63%

38.48%

32.39%

41.56%

47.40%

33.64%

% de ahorro potencial por tipo de medida.

Corto plazo baja inversión Corto plazo mediana inversión Mediano plazo

Con mejoras en la operación hidráulica (cambio de operación), el potencial de ahorro de energía alcanzaria un 33.64%

Proyecto Piloto Edomex

Resumen de resultadosDel DEN

• Potencial de ahorro por acciones de corto plazo y bajo costo 3.48%, si solo se realizan las recomendaciones de mantenimiento

• Cambio de equipo conjunto motor-bomba 23.78%

http://www.ase.org/

Misión Misión PProveerroveer a a los organismos los organismos

municipales de agua y municipales de agua y saneamiento saneamiento herramientasherramientas paraparaadministrar conjuntamente los administrar conjuntamente los

recursos de Agua y Energíarecursos de Agua y Energía

Misión Misión PProveerroveer a a los organismos los organismos

municipales de agua y municipales de agua y saneamiento saneamiento herramientasherramientas paraparaadministrar conjuntamente los administrar conjuntamente los

recursos de Agua y Energíarecursos de Agua y Energía

Watergy ® es un Programa Watergy ® es un Programa creado por :creado por :

•ONG sin fines de lucro, fundada en 1977

• Base principal Washington DC y con presencia en 23 países del mundo

Actividades representativas de Watergy México

Creación de Cultura y Políticas Publicas

90 Talleres de Capacitación 2003 – 2010

7 Seminarios Nacionales (Colaborando

con ANEAS y CONAGUA)

2 Watergy Border Forum

WatergyWatergy en la en la fronterafrontera Mexico EU:Mexico EU:•• Baja CaliforniaBaja California (Tijuana)(Tijuana)•• SonoraSonora ((GuaymasGuaymas))•• ChihuahuaChihuahua (Hidalgo de (Hidalgo de ParralParral))•• CoahuilaCoahuila (Monclova(Monclova--FronteraFrontera))•• Nuevo LeonNuevo Leon (Monterrey)(Monterrey)•• Tamaulipas Tamaulipas (Matamoros, Tampico)(Matamoros, Tampico)

Asistencia TécnicaDesarrollo de casos de

éxito

Casos de éxito ( 2003 a 2009):

Otras regiones:Otras regiones:•• VeracruzVeracruz•• OaxacaOaxaca•• ZihuatanejoZihuatanejo•• Quintana RooQuintana Roo•• DurangoDurango•• Edo. de MéxicoEdo. de México

SIMAS SIMAS Monclova, Monclova, CoahuilaCoahuila

Caso de Caso de ExitoExito

PROBLEMATICA ( 1 )

Servicio discontinuo de agua

• 10 horas/dia promedio

Tomas comunitarias y tambos a la espera de recibir agua de pipas

Baja eficiencia Electromecánica de losSistemas de bombeo

Impacto de costos energéticos

32 % promedio 35 %

C a rg a d e E fic

%2 3 .8 32 3 .0 82 4 .8 66 1 .8 55 5 .3 25 1 .5 95 0 .2 94 6 .7 04 8 .6 20 .0 0

3 8 .0 24 4 .8 94 5 .9 90 .0 0

3 9 .0 33 6 .6 33 6 .5 84 1 .4 6

P re s ió n D e s c a rg a C a u d a l P o te n c ia

E lé c .

k g /c m 2 l/s k W3 .8 7 .7 1 9 .04 .6 6 .7 1 9 .05 .7 5 .3 1 6 .00 .0 4 3 .0 9 2 .01 .0 3 6 .0 9 1 .02 .3 3 0 .0 8 6 .04 .4 2 4 .0 7 4 .05 .0 2 0 .0 6 8 .0

P la c e ta s 1 .7 8 1 .0 1 1 9 .00 6 0 .6 2 3 6 .43 4 5 .4 1 3 5 .1

4 .2 3 7 .0 8 3 4 .06 2 4 .1 2 3 0 .90 4 8 .5 1 3 1 .7

3 .5 3 4 .1 1 3 0 .05 .5 1 8 .5 4 2 7 .3

R . L a E rm ita 5 3 .6 4 6 .0 5 0 .0R . L a E rm ita 7 3 .6 7 0 .8 6 8 .0

E q u ip o

2 0 d e N o v .

E l C a rn e ro

R . L a E rm ita 1

R . L a E rm ita 2

PROBLEMATICA ( 2 )

Tanque Borjas

RebombeoBorjas

RebombeoPYTCO

Tanque de Cloración

RebombeoEstadio Rebombeo

Guadalupe

Tanque Bartola

Tanque Guerrero

Tanque Ermita

Tanque Loma Alta

Tanque la Loma

Tanque Oscar Flotes T.

Pozo 20 de Noviembre

Pozo Carnero

Pozo Placetas

Pozo Matilde Barrera

Pozos San José 1 y 3

Tanque Buenos Aires

RebombeoSan Fco.

RebombeoLos Bosques

Tanque Los Bosques

De Pozos Pozuelos y Viborillas

De Pozos Monclova 1 y 2

Válvula Cerrada

Combinación de alimentación directa e inadecuado uso de los tanques de regulación existentes

Inadecuado esquema de distribución de agua y nulo control de presiones

• Baja presión en las redes 0.5 kg/cm2

• Excesivo movimiento manual de válvulas para el tandeo

PROPUESTA WATERGYRest of CitySouthern Sector

• 3 Sectores hidráulicos en el sector sur y 9 en el resto de la ciudad

•25 válvulas automáticas para regular el caudal y presión

• Modificación de acueductos principales para eliminar la inyección directa y aprovechar los tanques de regulación al máximo

- Modelación hidráulica para validar el desempeño hidráulico de la nueva propuesta

Southern Area modelRest of the city model

Year 2004 2005 2006 2007 2008 2009Connections 67,826 69,035 71,607 74,52 76,768 78,647WaterProduced(m3/year)

35,613 34,731 33,868 33,552 33,388 33,667

Year 2006 2007 2008 2009Energy ( MWh/year) 17,451 14,192 12,889 12,697

RESULTADOS ( 1 )Ahorro de energíaAhorro de energía

27 % 27 % Menos agua producida y 40,000 Menos agua producida y 40,000

nuevos usuariosnuevos usuarios

10.000.000

11.000.000

12.000.000

13.000.000

14.000.000

15.000.000

16.000.000

17.000.000

18.000.000

2006 2007 2008 2009

CONSUMO DE ENERGÍA

KW/HR

Mejora en el servicioMejora en el servicio

24 horas/día de suministro24 horas/día de suministro

RESULTADOS ( 2 )

Toma comunitaria cancelada

No mas tambos azules

Antes

Después

De números rojos a negros De números rojos a negros positivos $$$positivos $$$

Mejora sustancial en las Mejora sustancial en las finanzasfinanzas

La La FilosofiaFilosofia WaterWatergygy propone …Realizar proyectos de agua potable para el

incremento de eficiencia que cumplan con las 5condiciones siguientes:

1. BASADOS EN INFORMACIÓN Y DATOS DISPONIBLES (GENERAR INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA MÍNIMA)

4. QUE GARANTICEN MEJOR CALIDAD DEL SERVICIO DE AGUA A LOS USUARIOS (CERO TANDEOS)

2. QUE AYUDEN A APROVECHAR AL MÁXIMO LA INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA EXISTENTE

3. CON SOLUCIONES PRÁCTICAS, ECONÓMICAS Y DE IMPLANTACIÓN EN EL CORTO PLAZO

5. QUE REDUZCAN COSTOS OPERATIVOS Y ENERGETICOS

Tecnologías claves para proyectos de eficiencia

•• Sistemas de Macro y Micro medición Sistemas de Macro y Micro medición ConfiablesConfiables

•• Variadores de FrecuenciaVariadores de Frecuencia•• Sistemas de Bombeo de Alta EficienciaSistemas de Bombeo de Alta Eficiencia

•• Sistemas de Calidad de la Sistemas de Calidad de la Energía, Capacitores, etcEnergía, Capacitores, etc

•• Válvulas reguladoras automáticas Válvulas reguladoras automáticas

•• Tecnologías de Ahorro de Agua UsuariosTecnologías de Ahorro de Agua Usuarios

•• Tecnologías de Detección de Fugas Tecnologías de Detección de Fugas

•• Sistemas de Telemetría y AutomatizaciónSistemas de Telemetría y Automatización•• Tecnologías para Tecnologías para eficientareficientar PTARPTAR

•• Sistemas de información y comercialesSistemas de información y comerciales

J. Arturo Pedraza Martínez

Email: apedraza@ase.org

Teléfonos: (222) 7-56-7084

(Alliance to Save Energy, México)