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MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DEDISTRIBUCION DE AGUA CON WATERCAD

Ing. Carlos Vidal ValenzuelaDI STANCI A –CLASE 06

INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA

Modelaciodelaci ón y Dise y Dise ñode Sistemas dee Sistemas de

Distribuciistribuci ón de gua de gua

EXPOSITOR : ING. CARLOS VIDAL VALENZUELA

CLASE 06

I.Experiencias en Sectorización

Implantación de Sectores y

Control de Pérdidas

INTRODUCCIÓN El crecimiento de la población originó la necesidad deun mayo r desarrollo en el sistema de abastecimientode la red de agua potable y por lo tanto la ejecución denuevos sistemas de distribución, por lo que fuenecesario el ordenamiento y la mejora de lascondiciones del servicio con relación al caudalentregado y las presiones en la red.

Para un mejor con trol en el abastecimiento y bajo unanuev a con cepc ión nace la SECTORIZACIÓN . Lasectorización para la ciudad de Lim a y Callao se iniciacon el estudio de sectorización Atarjea-Centro, cuyasob ras em pezar on el año 1997 en el di str ito de B reña.

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SECTORIZA CIÓN Consiste en la separación del sistema de distribuciónen zonas aisladas denom inadas sectores, dentro delos cuales se puede contr olar el caudal y las presionesde abastecimiento.

Cada sector se encuentra definido por uno o dosingresos principales con sus respectivas cámaras d esecto r, entrada(s) d e emerg encia(s), con áreas enprom edio de 2.5 Km2 y entre 2,000 –5,000 conexionesdomiciliarias.

Las c ámaras de ing reso al Secto r m onito readas vía elSis tema de Control y Operación a Dis tancia - SCADA;con p resiones en el sector c on un mínimo de 15 a unmáxim o d e 50 m.c .a.

ENTRADAS A LOS SECTORES

Las Entradas a los Sectores están c onform adasmay orm ente po r un a batería de cu atro c ámaras lascuales son:

•Cám ara SCA DA .•Cámar a de Med ición .•Cámar a de Con tro l.•Cámar a d e A ire.

En todos los sectores se han con siderado una o másentradas de emergencia co nsistentes en válvulas decom puerta nuevas o existentes en buen estado.

ESQUEMA DE ENTRADA A SECTOR

CÁMARA DE CONTROL

VÁLVULA DE AIRE CÁMARA SCADA

CÁMARA MEDICIÓN

TUB. MATRIZ

REDES SECUNDARIAS

Q

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VISTAPANORÁMICADEL INGRESOA UN SECTOR

ELEMENTOS DE ENTRADA A L SECTOR

Cám ar a de Válv ula


Cámar a de Macr om edic ión

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Cám ara Sc ada -Tab lero Eléct ric o


Sensor de Inund ación


Extractor de Aire

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Sensor de in t rus ismo - a larma

OBJ ETIVOS DE L A SECTORIZACIÓN

1.- Controlar en u n área definida, parámetroscríticos para un adecuado f uncion amiento d elsistema de distribución:

- Presión en la red

- Caudal de ingreso

2 .- A p li ca ci ón d e p l an es e q u it at iv o s d eracion amien to en la dist ribu ción, en époc a deescasez, mediante la correcta u til ización de la f uentesup erficial y subter ránea (Uso Con junt ivo)

OB JETIVOS DE L A SECTORIZACIÓN 3.- Determinar la cantidad de agua no facturada (ANF)obtenida como la diferencia del volum en de agua queingresa al sector (macrom edición) y el volum enfactu rado , obtenid o a través de la mic rom edición.

4 .- Ais lamiento de un sector con respecto a l res to delsistema a fin de realizar trabajos de mantenimiento yreparación de problemas por emergencia en una zonadefinid a de la red, pasand o de un a gran área delsist ema de dis trib ución afec tada hacia u n peq ueñosector.

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ImplementadosPor Recepcionar Sin Obras de Refuerzo yhermetizacionStudio de Factibilidad

LEYENDA

SECTORIZACION DEL SISTEMA DEDISTRIBUCION DE AGUA POTABLEDE LIMA Y CALLAO

SITUAC IÓN AC TUA L DE L A SECTO RIZACIÓN

SITUACIÓN AC TUAL DE LA SECTORIZA CIÓN

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Estados d e 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 mezclade agua con otro sector colindante

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

Impla ntados: Hermetiza dos y Reciclado s

BENEFICIOS DE LASEC TOR IZACIÓN

• Identifica la cantidad de us uarios que abastece el sector.• Permite programar las presiones de ingreso a sector deacuerd o a h orario s d e máxim a o m ínim a dem anda.• Se puede establecer el volum en facturado y volum enprodu cido (entregado).• Permite desarrollar acciones o perativas identificando losproblemas qu e puede presentarse.• Permite optimizar los horarios de abastecimiento • Permite ampliar el servicio de agua a zonas que no lotienen, sin ampliar la fuente.

Beneficio s de la Sector ización

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AC CIONES PARA DISMINUIRPÉRDIDA S EN EL SECTO R

• C aracterizar el s ector • Hermetización de sectores • Disminuc ión de presion es en h oras de mínimoconsumo.• Variación d e co nsig nas a través d el SCADA• Identific ación de punt os m ás desfav orables encada sector• Verificac ión en zonas m ás desf avorab les delas variables de p resión

SECTOR 304

HospitalMaría

Auxiliadora

150 mm

350 mm

100 mm

Sector 304

120

140135

Ingreso al sector 304350 mm

Av. Pachacutec

A v .

M i g u e

l I g l e s i a s

Av. Billingurts

S e c

t o r

3 0 5

Av. Víctor castro Iglesias

.

110

PROGRAMACIPROGRAMACI ÓÓN DEL ABASTECIMIENTO DIARION DEL ABASTECIMIENTO DIARIODEL DISTRITO DE SAN ISIDRODEL DISTRITO DE SAN ISIDRO

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PROGRAMACIPROGRAMACI ÓÓN DEL ABASTECIMIENTO PORN DEL ABASTECIMIENTO PORTEMPORADAS 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

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PROBLEMA S OPERATIVOSPRESENTADOS

Sector 318 • Problemas de operación debido a que el sector se

encontraba con un m enor % de población en

relación a la población pr oyec tada; las válvulas d e

contro l por su g ran diámetro, operaban c on apertura

mínim a y fallaban con tinu ament e. Se tuv o que

realizar trabajos operativos para dar solución a

dicho problema

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Sector 319

• El diseño proy ectaba s u operación conobras del Ramal Sur que estabaproyectada para su ejecución dentro de10 años , por lo qu e el vol um en d eregulación asign ada al sector erainsuficiente en las co ndiciones actuales,se tuvo qu e realizar trabajos intern osoperat ivos para dar solución a dichoproblema

SECTOR 319

319 320

324

321

R-19

Problema:

Sect ore s d iseñado scondicionados aobras futuras

Reservorio nosopo rta lasvariaciones deconsumo

CR331

Obra futura - Ramal Sur

Sector 321 debeapoyar al 320 pornecesidadoperativa

EN ESTA OPORTUNIDAD SE HA ELEGIDO ELSECTOR 44 DEL DISTRITO DE SAN MIGUELDEL CENTRO DE SERVICIOS BREÑA DE LAGERENCIA DE SERVICIOS CENTRO

CASO MODELO

EJEMPLO DE UN SECTOR HERMETIZADO Y EN FUNCIONAMIENTO

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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

SECTORIZA CIÓN EN EL CENTRO D E SERVICIOS BREÑA

32 SECTORES EN 7 DISTRITOS

Objetivos del Plan Piloto - Sector 44

A. Reduc ción del Agua No Contabilizada

B. Modelo de Gestión para futuras sec torizacion es

PARTICIPANTES :

¯ Equ ipo Com ercial Breña - Equipo Operación y Man tenimiento Redes Breña - Equipo de Control y Reducción de Fugas - Equipo de Gestión Comercial - Equipo Micromedic ión y Regis t ros

Sector 44

El Sector 44 estáconfo rmado p or los it inerarios del 1 al26; inicialmente se instaló la Cámara de Ingreso alSector , confo rm ada a su vez por Cámara de Med ición,Control y Scada, y un Macromedidor para la medición delabastecimiento de agu a al Sector ubicada en la Av. DelParque de las Leyendas ., y o t ro Macromedidor para medirla salida de agua que abastece a un a parte del Callao.

Geog ráficam ente estádelimitado por : - El Norte : Av. Venezuela y calle Estocolm o - El Este : Av. Del Parque de las Leyendas - El Sur : Av. La Marina - El Oeste : Av. De Los Insurgentes

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VÁLVULAS DE CONTROL PARA HERMETIZAR EL SECTOR

VÁLVULAS DE SALIDA PARA ABASTECIMIENTO AL DISTRITO DEL CALLAO

Ingreso alIngreso alSector Sector

Mapa del Sector 44

SECTOR 44 Posterior a las obras de Sectorización, fue necesario crear procedimientos para lograr queel sector funcion e adecuadamente, siendo losmismos :

•• PROCEDIMIENTO PARA IMPLANTA CI PROCEDIMIENTO PARA IMPLANTA CI ÓÓN DEL SECTOR N DEL SECTOR

• Verificación de Hermeticidad • Verificación de Precisión de Macrom edidores • Verificación d e Funcion abilidad • Adecuación para el Control del Sector 44

Identificación de las con exiones en el Sector Reciclaje de las co nexiones en el Sector Catastro de conexiones Instalación d e Medidores

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

. Lectura de Macromedidor

. Verificación de Presión en Micromed idores

. Lecturas de Micromedidores

SECTOR 44

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Procedimientos para la implantación del Sector 44

Verificación de h ermeticidad.

- An álisis d e planos , esquin eros - Análisis en cam po d e los lim ites de Sector , ubicacióny estad o de Válvu las.- Prueba de Hermeticidad.- Verificar la herm eticidad d e las válvulas p ara asegurarque no exista flujo de agua hacia fuera o hacia adentrodel Sector.- En la interconexión al Sector d el Callao se ha in stalado

un Macromedidor para un balance real .

Verificación de precisión de Macromedido res.

El Equipo de Contro l y Reducción de Fugas ha realizadolaspruebas n ecesarias para asegurar la exactitud d e lamacromedición.

Verificación de Funcionabilidad.Una vez definida la Herm eticidad del Sector, se realizala Prueba de Funcionabilidad, para asegurar quedicho sector o pere a las presion es m ínimas ymáxim as es tablecid as.


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

Identificacion de las conexiones en el Sector:

Mediante el apoyo cartográfico del sistema SICAT y lainspección en campo en los limites de los sectores, sedefinieron las conexiones que pertenecían a dicho sectorincluyendo las conexiones de Grandes Clientes que al mesde octubre - 2001 fue de 5,654 conexiones.

Reciclaje de las conexiones en el Sector:

Debiendo tomarse las lecturas en las conexiones del sectoren un mismo día y encontrándose éstas en ciclos delecturas diferentes se realizó el reciclaje que consistió enubicarlos en un solo ciclo de lectura (Ciclo 3 del Cronogramacomercial).

Procedimientos para la implantación

del Sector 44

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Catastro de conexiones en el sector:

Para poder tener mayor pr ecisión en la medición de loscons umo s de los clientes de acuerdo al uso de agua y lacantidad de unidades de uso se realizo el catastrocom ercial q ue permitió actualizar dicha inform ación.Instalación d e Medidores

Se instalaron Nº 93 y se cambiaron 101 medidores

Adecuacion es Necesarias para el contro l del Sector Adecuacion es Necesarias para el contro l del Sector


Verificación del Estad o de Válvulas d el Sector Se efectuaráquincenalm ente, lo qu e garantizara que lasválvu las d el sec to r est én c errad as y s ellad as.

Monitoreo de Volumen de Ag ua No Medida.Estadístic a de las r otu ras de tub ería, inc endio s, etc .Que puedan variar la medición mensual.

Verificación d e Infraestructura Sanitaria Verificación d e los grifos contra incendio, válvulasde aire, válvulas de sub sectores, etc. , en formaperiódica para realizar el adecuado mantenim iento.


Lectura de macrom edidores Se efectuar áel mis mo día de la lect ura d e losmicromedidores para obtener un balance correcto .

Verificación de precisión de Microm edidores.Verificar el correcto funcion amiento de los medidoresa trav és d e pru ebas de aferic ión d e ofic io.

Lecturas de m icromedidores

Los sum inistros de este Sector se encuentran en elCiclo 03 de lectura, y se efectúa en un tiempoestimado de 4 horas.


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REDUCCIÓN DEL A NF

En Oc tub re 2001 el Sector 44, mo strab a un índic e de ANFdel 31%, posterior a la imp lantación del Sector de Enero2002 a Octub re 2003 el prom edio d el índic e de ANF fue d e21.62%.Actualm ente, a Mayo del 2007 el ANF es de:

Cump limiento de Objetivos

16.56%

CONSULTA de A UDITORIO

¿Y cuánto les cos tó hac er eso ? Se piensa hacer exclusiva a lo que es Sedapal Si pero hay una cosa, el costo q ue tú tienes dentro delas p érdi das . Si aho ra, ant es t enías tr eint a y u no ,ahora tien es diecis éis, estamo s hab lando del quin cepor ciento, ese quince por ciento te lo has ahorradoInsisto en el punto. Cuando uno pro pone un sistemaeficiente, más les inter esa, a los organis mo sregionales, el balance. Y si tu proyecto es bueno yrequieres que se te pague, seas tú o el que te sigue,no sé; p ara qu é, par a qu e la p ob lac ión se a m ásbenefic iada mejo r que h oy en d ía, tienes queconvencer los con los costos

CONSULTA de A UDITORIO En el largo plazo, ingeniero, ahorrar agua es lejos,lejos, lejos más beneficioso, si tengo una relaciónbeneficio costo; porqu e el agua es un b ien finito, enalgún mo mento se va acabar. Es verdad, si tú te dascuen ta, de acá a millo nes y millo nes d e años, lasguerras que se van a suscitar van a ser por agu a,aunque tú no lo creas, es así. Yo te entiendo , porquetú quieres llegar al beneficio costo, si es rentablehacer esa sectorización, tú quieres llegar a eso, peroahor i ta no se puede medir ; pero uno sabe, en sucriterio, que eso en algún m omento siempre va sermedible Lo que pasa es qu e en provincia, te sobra el agua adiferencia que acáen Lim a

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CONSULTA de A UDITORIO Hablando de ello, no sobra en provin cia, no depende de eso,la deforestación es terrible por el sistema de los migrantes;por ejemplo, estudiando la Selva, en sí hay bastantemigración de parte de Cajamarca y Amazonas y losmigrantes se meten como topos se meten a los muros, setalan así, están d os tres años, defo rest an el bos que y s van aotro lado. Es una población flotant e que va, te destruyen,siembr an café, cosechan , venden y c uando la tierra ya n oempieza a produ cir se van a otro lado y hacen la mism aoperación. Por ejemplo Tarapoto, Juanjui, Moyobamba,están su friendo de agua, pero ahorita la situación estámáspeor en Juanju i; entonc es el Estado recién sacó un pro yectode 16 millones de soles, po rque qu ieren ellos, están co nagua y tienen solam ente dos horas al día. Y han present adoun pro yecto con depósitos tub ulares todavía y está enobservación, porque no han pasado la evaluacióneconómica. Entonces a se nivel estamos ahorita en la selva;no po rque es allávan a pensar que hay agu a a toda costa

Aplicacion es del Modelo

Planificación Maestra y exp ansiones Diseño pr elim inar y d etallad o Sectorización Caudales de incendio Selección de bom bas

• Rehabilitación • Planificación d e emergencias • Estudios d e calidad de agua • Estudios operacionales • Ah orr o d e energ ía

Planificación Maestra

¿Dón de ocurrir áel c rec im ien to ? Magnitud del crecimiento

¿Quéin fra es tr uc tura es neces ar ia? ¿Cuándo in ver tir en m an ten im ie nto?

- El futuro es desconocido – Utilice las mejores estim aciones

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En algunos lugares se hizo una proyecc ión acerca deun desarrol lo urbano que apoyó las municipalidadespara estud io hech o. Ellos tod avía, proyect aron laszonas que iban a ser comercial, industrial, todo:zonif icación. Pero qué pasa , se produjeroninvasiones y m alogró todi to e l esquema. Lo que pasaes que esas invasion es han afectado parte de la fil iala una de las transfusion es principales y no tenemosagua También es táel plan eamient o a nivel que avanzamo s

Asp ectos para planificaciónmaestra

Modelos macro y micro Perfil del sistema Niveles de simp lificación Modelos regionales

Modelo s estáticos mu lti-anuales Confiabil idad de infraestructura Evi tar s ob re-d ise ños

Perfi l del s istema

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Planificación deexpansiones

Dis eño in tern o de talla do Conexiones al s is tema existente Futuro desarrol lo aguas abajo Considere f lujos de incendio Almac enamiento vs. Tu berías amplias

Conexión a un s istema existente

NuevaSubdivisión

?

6”

16”

Expansión futura del sistema

NuevaSubdivisión

?

6”

16”

Propuesta: princip al de 24”

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Di señan do cerca d e área d eservicio

24”

12”

16” 12”

12”

Sin servicio futuro

Limite Área deServicio

24”

12”

24” 24”

12”

Con servicio futuro

Limite Área deServicio

Dis eñand o zon as de pr esión

Decisiones co n impacto a largo p lazo Procur ar facilitar la operación Definir rangos de presión adecuados Perfil de sistema para entender prob lema No d esperdic ie energía de bom beo


¿L a zo na in f lu ye en lo s co s to s? En La Mol in a el aguacues ta más qu e en, por ejem plo, en Villa El Salvado r

No hab lamo s del m étod o qu e en ley han tratado ,porque no lo han armado

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Perfil del sistem a 1000 m

700 m 800 m

920 m 300 m

150 m 50 m

Coloque el limite dela zona de presión yuna VRP

Coloque ellimite de lazona depresión yuna Bomba


Si hacemos un a observación, cuando vas a Sedapal te dicen que para que tú pongas una tubería debombeo, la t ienes que probar con el doble de lapresión que trabaja. En este caso, si estamoshablando de po ner una cota d e presión a la cota en elpunto m edio de c iento c incuenta metros de column ade agua, estamos hablando que la vamos a probar ados ciento s, a probar, no qu e funcio na así, sino seprueba; enton ces vendr ía a ser casi lo mism o q ueponerla en el otro lado Una prueba para que funcione en la obra

Definiendo zonas

Zona Aumentada

ZonaPrincipal

ZonaReducida

Tanqueelevado

Tanqueenterrado

Estación deBombeo

VR P

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Estud ios de Rehabilitación

Mejorar sistema actual Modelos d etallados necesarios Entender condición existente Pruebas de caudal para incendio Ex ám en es de tu be rías Pruebas de rugosidad Histo ria d e ro tur as v s. Pérdid as Hablar con los operadores

Selección d e bom bas

Cau da l de d is eño Curva del sistema Puntos op erativos Combinaciones de bombas

Operación de estaciones Cont rol auto mático

PumpMaster: Selección auto mática d e bo mb as

Versión Web gratis en: www.pumpmaster.com

Detecc ión de prob lemas

Compare observaciones con el modelo Encuen tre v álvulas parcialm entecerradas Válvulas de co ntrol no calibradas La bomb a no opera según su cu rva

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Estudios operacionales

Cambios en la operación de bombas Esquem as de co ntrol d e válvulasCambio s en los límites de las zonas Preparación para cierres Entrenamiento de op eradores Optimización de SCADA

Vulnerabil idad y confiabil idad

Simu lar co rtes de En ergía Rotu ras de t ub eríasEventos de terrorismo Contaminación accidental Robustez del s is tema

Adminis t rador de costos Integr e co sto s c on el dis eño El usuario debe prov eer precios unitariosIncluya sólo elementos especif icados

$/m

Diámetro

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Usando el Administrador decostos

Nivel de detalle Ar tícu los aser incluidos

Di se ñar elsistema

Unidades y funcionesde costos

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Parcial

Presión Velocidad

Infraestructura Redes nuevas Rehabilitación

Esc enar ios de d iseño

Optimización multiobjetivo

Económica

Hidr áuli ca

Multiobjetivo

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