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Método efectivo para minimizar el agua no contabilizada, mejorar la eficiencia energética y reducir los costes operativos y de mantenimiento

Gestión de la presión

Marco Fantozzi (Studio Marco Fantozzi, Italia). Colaboradores: Allan Lambert (Water Loss Research & Analysis, Reino Unido), Carsten Skovmose Kallesøe, Abdul-Sattar Hassan, Danny Stærk, Allan Nielsen, Jørgen Bach, Morten Riis (Grundfos Holding A/S, Dinamarca)15/10/2014
La gestión de la presión ha demostrado ser una herramienta eficaz para reducir las fugas de agua no contabilizada (NRW), mejorar la eficiencia energética y reducir los costes operativos y de mantenimiento. En este artículo se analizan las ventajas de abordar estos tres problemas mediante la gestión de la presión, especialmente ahora que los modelos de predicción de la frecuencia de los reventones son más precisos. El mayor beneficio que se espera de la gestión de la presión es una mayor duración de los activos, según los resultados de las investigaciones más recientes.

Un desafío importante al que se enfrentan muchos municipios es cómo gestionar los altos niveles de NRW. A pesar de que no todo el NRW se debe a fugas, se sabe que una gestión ineficaz de la presión de los sistemas de distribución provoca que las fugas aumenten considerablemente, así como los reventones y otras consecuencias adversas, como la reducción de la vida útil de la infraestructura.

Mientras tanto, la escasez y la calidad del agua se erigen como problemas clave de interés público y, lo que es más apremiante, como inhibidores del crecimiento de ciudades y países de todo el mundo. Además, la energía es el producto con mayor coste operativo, después de la mano de obra, para la mayoría de las empresas de aguas.

Como consecuencia, se espera que el mercado del agua que trata y transporta el agua siga creciendo rápidamente, a medida que los integrantes del sector buscan soluciones, tecnologías y métodos nuevos y eficaces para mejorar la gestión de la distribución y los recursos acuíferos.

Sin embargo, muchas empresas de servicio de agua siguen luchando para crear un caso empresarial convincente para reemplazar y actualizar las antiguas e ineficientes redes de abastecimiento, al tiempo que muchas políticas reguladoras todavía no compensan los costosos esfuerzos de actualizar o mejorar la gestión de las redes.

La gestión de la presión tiene un enorme potencial para ayudar a mejorar la eficiencia y aliviar los problemas relacionados con la escasez de agua. De hecho, la gestión de la presión se reconoce hoy en día como la base para una gestión óptima de los sistemas de distribución y suministro de agua. Actualmente, los beneficios demostrados de la gestión de la presión en los sistemas de abastecimiento incluyen no solo las ventajas de reducir las tasas de caudal de fuga para la conservación de agua, sino también para los clientes y empresas de servicio de agua derivadas de un menor número de reventones y fugas.

Entre estas destacan, por ejemplo, menos costes de reparación y reinstalación, reducción de la responsabilidad pública y la publicidad negativa, menos costes de control de fugas activas, aplazamiento de la renovación de infraestructuras y mayor duración de las conexiones de redes y servicios. Entre las ventajas también se incluyen menos problemas en las conexiones de servicio de los clientes y sistemas de fontanería, todo lo cual conlleva menos reclamaciones de los clientes.

El objetivo general de este artículo es explicar y demostrar las ventajas relacionadas con la implantación de una gestión de la presión basada en los más recientes métodos de prácticas recomendadas e investigaciones desarrolladas por el Equipo de gestión de la presión del Water Loss Specialist Group de la IWA, así como en las herramientas y tecnologías avanzadas disponibles.

Se tratarán específicamente tres de las principales ventajas relacionadas con la implantación de la gestión de la presión: agua no contabilizada, eficiencia energética y costes operativos y de mantenimiento. Asimismo, se explicarán los últimos avances en investigación a la hora de valorar las ventajas de la gestión de la presión y cómo pueden beneficiarse las empresas de servicio de agua de una implantación de gestión de la presión a gran escala.

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¿Qué queremos decir con gestión de la presión?

La gestión de la presión puede definirse como “la práctica de manejar presiones del sistema a niveles óptimos de servicio asegurando suministro suficiente y eficiente para usos y consumidores legítimos, a la vez que se reduce las presiones excesivas o innecesarias, y se elimina las transiciones y los controles de nivel defectuosos, todo lo cual hace que el sistema de distribución fugue innecesariamente”.

Definición del Equipo de gestión de la presión del Water Loss Specialist Group de la International Water Association (IWA).

Perspectiva histórica reciente

En los últimos años se ha prestado más atención a la gestión de la presión en los sistemas de distribución de agua potable, ya que los países y las empresas de servicio de agua comienzan a darse cuenta de las muchas ventajas que aporta. ¿Qué es lo que ha propiciado este repentino interés?

Las pruebas en sistemas de distribución japoneses y de Reino Unido realizadas en los 80 demostraron una relación media aproximada entre la presión y la tasa del caudal de fugas que era superior a la relación de la raíz cuadrada teórica entre la presión y la velocidad de descarga a través de un orificio de área fija. Esto sucede porque el área de algunos tipos de fugas también cambia con la presión.

En 2003, el Equipo de la gestión de la presión de la Water Loss Task Force (actual Water Loss Specialist Group, WLSG) de la IWA comenzó a comparar y publicar su propia investigación y recomendaciones, y a animar a las empresas de servicio de agua a presentar estudios de casos en el simposio internacional sobre pérdida de agua. Hoy en día, las FAVAD (descargas de agua variables y fijas, por sus siglas en inglés), recomendadas como la mejor práctica para predecir la relación presión: caudal de fugas, se utilizan comúnmente en el ámbito internacional.

Los estudios de casos que demostraron una reducción de los reventones después de gestionar la presión no se conocieron de forma generalizada, y la relación de la frecuencia de los reventones con la presión no representó una práctica tradicional en las empresas de servicio de agua, ni incluso cuando se recopilaron estadísticas de reventones nacionales para diferentes materiales de tuberías. En consecuencia, muy pocos profesionales creyeron que la gestión de la presión podría influir en la frecuencia de los reventones, excepto en lo relativo al control de transientes de presión. Esta perspectiva comenzó a cambiar cuando Thornton y Lambert (2006, 2007) publicaron 112 conjuntos de datos de 10 países, que demostraban una reducción muy significativa en las frecuencias de los reventones tras gestionar la presión, junto con:

  • Un concepto explicativo general (“la gota que colma el vaso”)
  • Métodos prácticos rápidos para identificar zonas con un buen potencial para la reducción de reventones en redes o tuberías de servicio.

Orificio de área fija: las fugas en tuberías de hierro fundido se comportan como un orificio de área fija. Con una fuga tal, el caudal de fuga depende de la presión de acuerdo con q=K p^n donde n=0,5.

Orificio del área dependiente de la presión: con áreas de orificio dependientes de la presión, el orificio de la tubería se abre con la presión. Esto implica que el caudal de fuga aumenta más rápidamente con la presión que en el caso de un orificio de área fija. Con una fuga tal, el caudal de fuga depende de la presión de acuerdo con q=K p^n donde n>0,5. En una red con distintos tipos de tuberías, un valor de n de aproximadamente 1 es normalmente una buena opción.

(A. Lambert. What do we know about pressure: leakage relationships in distribution systems? (Qué sabemos acerca de la presión: relaciones de fuga en sistemas de distribución) Conferencia de IWA sobre métodos para el control de fugas en sistemas y gestión de sistemas de distribución de agua, Brno, República Checa, 2000).

La perspectiva de una reducción de las reparaciones de reventones y los costes asociados, y el potencial de una gestión de activos mejorada, han creado un mayor interés internacional en la gestión de la presión. Se han implantado cientos de esquemas de gestión de la presión desde 2007, y siempre que se han presentado estudios de casos en conferencias, o se han publicado, las ventajas de la gestión de la presión se han aceptado ya de forma generalizada con respecto a lo siguiente:

  • Reducción de las tasas de caudal de fuga
  • Posible reducción de la frecuencia de los reventones en redes y servicios
  • Ampliación de la vida útil residual de los activos.
Se ha reconocido que la gestión de la presión conlleva un abanico de ventajas cada vez mayor

Las empresas de servicio de agua que desean justificar la inversión en gestión de la presión necesitan poder predecir estas ventajas, que varían de una situación a otra.

Las conclusiones de la investigación más reciente sobre el conocimiento y la previsión de la relación presión: reventones se resumen en Lambert, Fantozzi y Thornton (2013). Aquí se muestran algunos ejemplos. Puede encontrarse información más detallada en una serie de documentos disponibles en www.leakssuite.com.

Otras ventajas de la gestión de la presión incluyen un menor coste del control de fugas activas y un servicio mejorado a los clientes con menos interrupciones de suministro. La gestión de la presión se utiliza ahora no solo para el control de fugas, sino también para la gestión de la demanda, la conservación del agua y la gestión de activos.

La figura 1 siguiente es la última versión de un primer formato utilizado en un reciente proyecto de investigación australiano (Water Services Association of Australia Asset Management Project PPS-3, 2008-11 2011) y más recientemente con un componente de “energía” añadido (Fantozzi et al., 2013), que resume las diversas ventajas de la gestión de la presión.

Las ventajas de la gestión de la presión que se muestran en la tabla pueden agruparse en tres categorías principales: fugas, eficiencia energética y costes operativos y de mantenimiento. Estos tres problemas se tratan a continuación.

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Figura 1: Múltiples ventajas de la gestión de la presión

Problema 1: componente de fuga de agua no contabilizada

El agua no contabilizada (NRW) es la diferencia entre la cantidad de agua que entra al sistema de distribución y la cantidad de agua facturada a los abonados. Unos niveles altos de NRW afectan gravemente a la viabilidad financiera de las empresas de servicio de agua debido a la pérdida de ingresos y unos mayores costes operativos.

El coste total a la baja para las empresas de servicio de agua causado por el NRW en todo el mundo está calculado en 14.000 millones de dólares al año, donde un tercio de ellos se produce en el mundo desarrollado, de acuerdo con el Departamento de Agua y Energía (EWD) del World Bank Group (2006).

El NRW incluye un consumo autorizado sin facturar (para incendios, descargas de agua y similares) y perdidas evidentes (medición a la baja del registro del cliente y consumo no autorizado), que representan agua consumida pero no abonada y a los que la gestión de la presión afecta muy ligeramente. El componente restante del NRW (fugas y exceso de caudal en los sistemas de transmisión y distribución de las empresas de servicio de agua) representa un recurso malgastado que puede a menudo reducirse significativamente mediante la gestión de la presión.

El componente de fuga del NRW varía del 95% al 50%, dependiendo del nivel de pérdidas aparentes por robos y mediciones a la baja del registro del cliente, que es mayor en sistemas en los que los clientes disponen de depósitos de almacenamiento.

De media, las tasas de caudal de fugas individuales varían linealmente con la presión media de la zona. Al reducir tanto la frecuencia como las tasas de caudal de fuga, la gestión de la presión puede reducir la cantidad de dinero gastado en producir o adquirir agua, y en el consumo de la energía necesaria para bombear y tratar el agua para su distribución. Las soluciones de bombeo inteligentes y el uso de válvulas reductoras de presión avanzadas pueden marcar una gran diferencia, pero se requiere atención para identificar las partes de un sistema de distribución que más se beneficiarán de la gestión de la presión, y también la forma de gestión de la presión más adecuada.

La mejor solución a largo plazo es diseñar sistemas para que funcionen de forma continuada a presiones moderadas (Pearson and Lambert, 2013)
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Problema 2: eficiencia energética

Los sistemas de suministro de agua son consumidores masivos de energía a lo largo de las diversas fases de la cadena de producción y suministro de agua: captación de agua, procesos de tratamiento y estaciones de bombeo dentro del sistema de suministro.

Para la mayoría de las empresas de aguas, la energía representa el coste operativo más alto tras la mano de obra. De acuerdo con la Agencia de Protección Medioambiental (EPA, por sus siglas en inglés), los sistemas de aguas y aguas residuales gastan alrededor de 4.000 millones de dólares al año para bombear, distribuir, recoger, tratar y limpiar agua. La EPA y otros expertos también predicen que el consumo de energía en empresas de servicio de agua y aguas residuales crecerá más de un 20% en los próximos 15 años. Además, cerca de un 90% de la energía utilizada en la distribución de agua la consumen los sistemas de bombeo.

En sistemas de agua de grandes dimensiones, los costes energéticos pueden representar entre 80% y 90% de los costes totales del ciclo de vida de las estaciones de bombeo (DOE et al., 2001; Abelin et al., 2006; HI&PSM, 2008; Veness, 2007). La eficiencia energética representa una buena oportunidad de lograr una reducción importante de los costes en el funcionamiento de los sistemas de bombeo de agua, especialmente en lo que respecta al aumento previsto del precio de la energía (Eurostat, 2009).

En vista de lo anterior, resulta evidente que el desarrollo y la implantación de soluciones que puedan reducir notablemente el uso y el coste de la energía utilizada representa el método correcto para la gestión eficiente de los sistemas de distribución de agua. Históricamente, e incluso ahora, las funciones de control empleadas en la mayoría de los sistemas de gestión de agua tienen como objetivo afrontar con éxito las limitaciones operativas y las demandas sin considerar las desventajas de los ajustes de una presión demasiado alta en la red. Sin embargo, esto se debe principalmente a falta de tecnologías apropiadas que puedan afrontar la función de los costes y a la falta de un conocimiento adecuado acerca de las consecuencias y los costes relacionados asociados con una presión excesiva e innecesaria en el sistema.

La gestión de la presión abre nuevas opciones para reducir unos costes energéticos altos si se integra correctamente en programas de bombeo óptimos y en su funcionamiento

La gestión de la presión ha generado beneficios cuantificables

Grundfos ha acumulado una experiencia considerable en la gestión de la presión mediante la solución Distribución impulsada por la demanda de la empresa. En los tres casos siguientes, el potencial de ahorro de energía que utiliza la gestión de la presión queda demostrado con el uso de la solución Distribución impulsada por la demanda, que muestra el beneficio del método de control. Además, la experiencia ha evidenciado que se puede conseguir un ahorro adicional de hasta el 50% con la sustitución de las bombas existentes por las soluciones de bombeo más innovadoras.

Caso 1: Bucarest, Rumanía

APA-NOVA Bucharest ha implantado recientemente una nueva solución de Grundfos para la gestión de la presión en una estación de bombeo de Bucarest. El principal objetivo del controlador es optimizar la presión de suministro de la bomba en la ciudad para reducir las fugas y el uso de energía, y a la vez, mantener el buen servicio al cliente. El cambio del funcionamiento de las bombas de una presión constante a una reducción proporcional con la Distribución impulsada por la demanda de Grundfos ha tenido el efecto siguiente:

  • Consumo energético reducido en un 15%

Caso 2: Talca, Chile

Essbio en Chile se enfrentó al reto de ofrecer un buen servicio al cliente y mejorar la eficiencia en la planta de Tejas Verde. Grundfos implantó un controlador de Distribución impulsada por la demanda para la gestión de la presión a principios de 2013, y logró lo siguiente:

  • Consumo energético reducido en un 28%

Case 3: Skagen, Dinamarca

Frederikshavn Forsyning, el servicio de agua que sirve al municipio de Frederikshavn en Dinamarca, cuenta con un registro demostrado en la implantación correcta de gestión de presión. Un ejemplo es el distrito de Skagen, donde la instalación del controlador de Distribución impulsada por la demanda permitió una mejor protección del sistema con lo que se logró:

  • Consumo energético reducido en un 17%

Problema 3: costes operativos y de mantenimiento

Solo en Europa hay 3,5 millones de km de redes de distribución de agua (EUREAU, 2009). Las empresas de servicio de agua se enfrentan a numerosos desafíos relacionados con estas redes de distribución. En los próximos 10 a 30 años, deberá restaurarse gran parte de las redes. Según la experiencia de las principales empresas de servicio de agua europeas, y teniendo en cuenta el estado y el rendimiento de las redes de distribución, es posible calcular que se necesitarán 20.000 millones de euros al año en Europa para actualizarlas.

Se requiere urgentemente una priorización y optimización de estas inversiones:

1. Priorización y asignación estratégica de gastos de capital

El empleo de herramientas dinámicas de gestión de la presión puede lograr un ahorro de entre el 10% y el 15% en gastos de capital al dirigir estratégicamente la inversión. Basándose en el cálculo de inversión arriba mencionado necesario en Europa, dichas herramientas dinámicas para la gestión de la presión pueden ahorrar anualmente hasta 2.000 millones de dólares al año.

2. Relación entre presión y frecuencia de reventones

Hasta hace poco, los cálculos para el caso económico de la gestión de la presión se basaban tradicionalmente solo en el ahorro previsto por la reducción de los niveles de caudal de las fugas existentes.

Thornton y Lambert (2006, 2007) demostraron que la reducción del exceso de presión en zonas con alta frecuencia de reventones podría tener un efecto sustancial en el descenso de reventones, y que eran necesarias predicciones independientes para la red y los servicios. 112 estudios de casos en 11 países demostraron una reducción porcentual media en la frecuencia de los reventones de 1,4 veces la reducción porcentual en la presión media para la red.

Mediante el uso de las frecuencia de reventones actuales y recientes en la red (por 100 km/año) y en conexiones de servicio (por 1.000 servicios/año), fue posible predecir rápidamente si la gestión de la presión reduciría los reventones tanto en la red como en los servicios, en uno u otro, o en ninguno. Estas predicciones simples cualitativas y cuantitativas demostraron ser efectivas para zonas objetivo rápidas que darían el rendimiento más rápido por la gestión de la presión.

Una investigación reciente ha proporcionado mejores predicciones para un rango completo de frecuencia de reventones y cómo la gestión de la presión ofrece ventajas (Lambert, Thornton & Fantozzi 2013). Es importante señalar que puede lograrse un gran ahorro en muchos casos mediante una reducción de la presión bastante pequeña, tal como se muestra en la Figura 2.

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Figura 2: Relación característica entre AZPmax y la frecuencia de reventones para zonas individuales (reproducida con el permiso de WLRand Ltd).

La Figura 3 muestra los cambios reales y previstos en la frecuencia de reparaciones en la red en el Distrito Empresarial Central de Durban (CBD), Sudáfrica, mediante ambos métodos de predicción, para materiales de red combinados (AC, plástico, acero, hierro fundido). Las variaciones estacionales en la frecuencia de los reventones se redujeron mucho más tanto en la red como los servicios, con las correspondientes reducciones significativas en los costes totales de reparación.

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Figura 3: Frecuencias de reparaciones de la red antes y después de la gestión de la presión. Durban CBD mostró una caída de más del 50% en la frecuencia de los reventones y, por lo tanto, un ahorro similar en costes de mantenimiento (reproducido con permiso de Ethekwini Municipality).

La relación establecida más recientemente entre la presión y la frecuencia de reventones (mostrada en las figuras 2 y 3) se utiliza ahora para realizar predicciones prácticas de los cambios en la frecuencia de los reventones en un abanico de países y situaciones cada vez más amplio. Sin embargo, las mayores ventajas económicas serán posiblemente un aplazamiento en la renovación de tuberías y la ampliación de la vida útil de los activos, como se explica a continuación.

3. Aplazamiento de las renovaciones y priorización y asignación estratégicas de gastos de capital

Las significativas reducciones en la frecuencia de los reventones en la red y los servicios tras una gestión de la presión a gran escala están comenzando a afectar al número y las opciones de tuberías que se renuevan cada año. Las empresas de servicio de agua que tengan la política de sustituir sus redes y servicios basándose en criterios de servicio al cliente definidos como “X reventones en Y km en Z años” están conservando algunas redes y servicios que, de lo contrario, se habrían sustituido. Las primeras indicaciones desde Australia apuntan a que el ahorro económico derivado de ello puede representar varias veces el ahorro anual en costes de reparación de reventones.

Se requiere un análisis exhaustivo para identificar aquellas partes de un sistema de distribución que más se beneficiarán de la gestión de la presión y para valorar las ventajas concretas.

Cómo puede afectar la gestión de la presión al consumo

Algunas empresas de servicio de agua están preocupadas por las posibles pérdidas de ingresos por la reducción de la presión. Cuando la presión del sistema cambia, pueden verse afectados algunos de los componentes del consumo medido, y la gestión de la presión puede dar lugar a cambios en los ingresos recibidos por la empresa de servicio de agua por parte de los abonados a los que se les ha hecho la medición.

Según los modelos de predicción desarrollados recientemente en Australia, pueden predecirse los posibles cambios en el consumo en función del cambio asumido en la presión media del sistema, el porcentaje estimado de consumo residencial anual fuera de la propiedad, presencia de depósitos de almacenamiento privados o bombas de carga privadas.

Sin embargo, si las reducciones en el consumo derivadas de la gestión de la presión se consideran un beneficio o un coste, por norma general, los volúmenes parecen ser relativamente pequeños en relación con la reducción de las tasas de caudal de fuga, la frecuencia de los reventones y la ampliación de la duración de la infraestructura. Dado que el consumo se cobra a precio de minoristas, deberían calcularse las implicaciones económicas para poder predecir e identificar las implicaciones para los ingresos de la empresa de servicio de agua.

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El uso de herramientas de gestión de presión dinámicas puede dar lugar a grandes ahorros en gastos de capital si se dirige estratégicamente la inversión

Ventajas para la gestión de recursos, clientes y comunidades

Entre las ventajas adicionales derivadas de la gestión de la presión se incluyen:

Gestión de los recursos acuíferos

La gestión de la presión permite a una empresa de servicio de agua variar la presión en ciclos de demanda estacionales y diarios, lo que proporciona el estándar de servicio de presión mínimo necesario en las instalaciones de los clientes.

En periodos de sequía en los que se aplican restricciones en el abastecimiento de agua, las presiones pueden reducirse aún más. La alternativa de imponer un suministro intermitente es más probable que aumente la frecuencia de los reventones y que dañe permanentemente el sistema de distribución.

Algunos países (como Italia) requieren ahora que las empresas de servicio de agua informen de su presión media junto con los cálculos de equilibrado de agua e indicadores de rendimiento de NRW, y esto debe considerarse como una mejor práctica que otros deberían seguir.

Ofrecer un mejor servicio al cliente

Los principales reguladores se centran cada vez más en los problemas de servicio al cliente mediante la introducción de indicadores de rendimiento claves para la interrupción, continuidad de suministro, presión mínima, etc. Los esquemas de gestión de la presión están normalmente diseñados para cumplir dichos criterios de forma rentable.

Minimizar las interrupciones a la comunidad

Los reventones de la red de agua y otros fallos importantes del sistema provocan interrupciones en la vida diaria: miles de horas de productividad perdida se encuentran a la cabeza de los costes de reparación. Una supervisión continua de la presión y el caudal, que es algo habitual en la gestión de la presión, reduce el número, la gravedad y la duración de estas interrupciones.

Minimizar los daños en la fontanería de los clientes

Cada vez con mayor frecuencia, los estándares de fontanería nacionales están especificando y reduciendo la presión máxima que se permite que los clientes reciban para evitar acortar la duración de los dispositivos de los clientes (grifos y conexiones) y para limitar el exceso de ruido.

Menos costes por responsabilidad

Muchas empresas de servicio de agua sufren averías catastróficas en las tuberías de agua cada año. Estas averías, además de derramar un agua preciosa y de costar millones de dólares en reparaciones, causan además la interrupción de la vida diaria del cliente y daños a la empresa de servicio de agua. Dado que estas averías son muy visibles, con demasiada frecuencia la prensa las utiliza para poner a la empresa de agua en la picota, lo que provoca un deterioro de la satisfacción del cliente. Existen muchas variables que pueden contribuir a una avería catastrófica; sin embargo, un exceso de presión por la noche o transientes de presión se considera a menudo como “la gota que colma el vaso”. La supervisión y gestión de la presión puede ayudar a reducir la frecuencia y el efecto de estas averías, lo que ahorra dinero a la empresa de servicio de agua y mejora la satisfacción del cliente.

Oportunidades y soluciones

En consonancia con los resultados de las últimas investigaciones y con los logros de empresas de servicio de agua avanzadas, la gestión de la presión representa una de las mayores oportunidades para mejorar el rendimiento de dichas empresas. La figura 4 resume las distintas ventajas de una gestión de la presión mejorada con relación a los problemas a los que se enfrentan las empresas de servicio de agua.

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Figura 4: Tres métodos de control diferentes evaluados según su efecto sobre fugas de agua, eficiencia energética y costes operativos y de mantenimiento.

Al tener en cuenta la gestión de la presión, el primer objetivo es identificar la existencia de transientes de presión y minimizar sus efectos adversos. El segundo objetivo consiste en pasar de un suministro intermitente a un suministro continuo (también conocido como suministro 24 horas/7 días) a una presión menor si es necesario. La reducción de los reventones mediante el control de transientes de presión y un rellenado lento de los sistemas es un aspecto clave de esta política. El otro aspecto clave es que una menor presión continua reduce las tasas de caudal de fuga cuando se presuriza el sistema.

Al rebajar la presión excesiva media y máxima tan solo un 10%, se consigue una reducción de las fugas, una disminución de los reventones de tuberías, un aplazamiento de las renovaciones, la ampliación de la duración residual de los activos y un ahorro energético. Esto puede ahorrar a las empresas de servicio de agua una parte importante de su presupuesto y crear un ciclo ejemplar que derive en más inversiones efectivas y un mejor servicio. Al disminuir la cantidad de agua fugada, la gestión de la presión puede reducir la cantidad de dinero malgastado en producir o adquirir agua, consumir energía necesaria para bombear el agua y tratar el agua para la distribución.

Existen actualmente metodologías y conceptos para calcular los periodos de recuperación de la inversión y los beneficios financieros para diferentes opciones de gestión de presión en distintas partes del sistema de distribución del servicio de agua (Lambert A, Thornton J and Fantozzi M, 2013).

En la práctica, los beneficios de la gestión de la presión deberían considerarse caso por caso frente al coste real de implantar un programa de gestión de presión

La gestión de la presión es ahora mismo la oportunidad correcta

La gestión de la presión mediante tecnologías de bombeo inteligentes y válvulas reductoras de presión (PRV) puede aprovecharse para afrontar los desafíos que representa el agua explicados anteriormente. El conocimiento de las ventajas de la gestión de presión en los sistemas de distribución en combinación con métodos prácticos para elaborar previsiones de estas ventajas, que pueden variar de una situación a otra, y la capacidad de crear un caso financiero sólido para dicha inversión hacen que hoy en día todo esto sea posible. Asimismo, los avances en tecnología que proporcionan datos mejorados permiten el ajuste, el control y la supervisión de la presión para, a continuación, cuantificar y certificar los resultados logrados.

Es importante entender el caso empresarial para utilizar tecnologías de gestión de presión adecuadas como alternativa a realizar inversiones importantes en gastos de capital, y valorar el potencial ahorro anual derivado de la implantación de la gestión de la presión.

El camino para el avance

La gestión de la presión comenzará a afianzarse cuando el valor potencial para las empresas de servicio de agua esté lo suficientemente claro y se facilite la posibilidad de alcanzar este valor. Este artículo tiene como objetivo aportar luz sobre las distintas barreras y oportunidades que existen para ayudar a empresas de servicio de agua de todo el mundo a tomar decisiones sobre la gestión de presión basadas en un método riguroso y analíticamente fundamentado.

Este conocimiento compartido, mientras sea necesario, no es suficiente para impulsar una adopción generalizada de la gestión de presión. Solo un esfuerzo conjunto de los principales actores puede redefinir el sector del agua tal como se conoce hoy en día y superar los complicados retos que plantean la escasez y la calidad del agua. A continuación, se exponen algunos pensamientos iniciales sobre la forma en los que integrantes del sector pueden ayudar a catalizar la adopción de la gestión de la presión.

Los actores del agua deben pasar a la acción

Siempre que los actores del agua aúnen sus fuerzas, los siguientes desafíos clave para la implantación de la gestión de la presión no son insuperables.

Falta de conocimiento de las ventajas que pueden lograrse

La mayoría de las empresas de servicio de agua no conocen exhaustivamente las ventajas que pueden lograrse con la implantación de la gestión de la presión. El diseño de sistemas nuevos o ampliados para que funcionen a presiones fijas bajas (consulte la cita de la página 6, Pearson & Lambert) resultaría muy beneficioso.

Falta de financiación

Entre las posibles soluciones para derribar la barrera de acceso se incluyen contratos de riesgo compartido para reducir la inversión previa necesaria y terceros proveedores que implanten soluciones técnicas y analicen los datos.

Falta de respaldo político y normativo

El respaldo normativo, así como los incentivos, serían críticos para poner en marcha la gestión de la presión, comenzando por zonas con escasez de agua en las que hay una mayor necesidad de eficiencia y conservación del agua.

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Solución de problemas relativos a la gestión de la presión

Tal como se ha descrito anteriormente, la gestión de presión es una de las tecnologías claves para mejorar el funcionamiento de las redes de distribución de agua. Para obtener la mejor gestión de presión posible, deben medirse las presiones de la red y controlarse la estación de bombeo de acuerdo con estas mediciones. No obstante, la comunicación en línea entre los sensores de presión de la red y la estación de bombeo resulta cara y difícil de poner en práctica. Esto se soluciona con la solución Distribución impulsada por la demanda de Grundfos, que se muestra en la figura 5.

La Distribución impulsada por la demanda mide la presión en la red mediante una serie de dispositivos de registro de datos por batería que transmiten los valores registrados y medidos al controlador de la Distribución impulsada por la demanda a través de la red GSM, mediante un único mensaje de texto SMS por sensor al día. Los datos medidos se utilizan entonces en un método de control adaptativo inteligente que controla la estación de bombeo para mantener la presión en la red con el valor deseado, sin análisis complicados ni reconfiguraciones del sistema para obtener un funcionamiento adecuado.

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Figura 5: El controlador de Distribución impulsada por la demanda conectado a los sensores de presión de la red a través de la red GSM permite controlar las bombas de acuerdo con los datos del dispositivo de registro mediante un algoritmo de control adaptativo inteligente.

Los transientes de presión son una de las razones principales por las que se rompen las tuberías. Para evitar que la estación de bombeo cree dichos transientes, el ajuste de presión escalonado es estándar en la Distribución impulsada por la demanda, mediante la función de acumulación de presión suave.

Con la distribución impulsada por la demanda, es posible controlar la presión de acuerdo con unas condiciones de funcionamiento determinadas. Por ejemplo:

  • En una situación de suministro continuo, la distribución impulsada por la demanda mantiene el nivel óptimo de servicio al tiempo que se genera un ahorro derivado de la reducción de NRW, una eficiencia energética mejorada y menores costes operativos y de mantenimiento.
  • En zonas afectadas por periodos de sequía, pueden reducirse tanto las fugas como el consumo de agua mediante la reducción de la presión de la red sin riesgo de contaminación.
  • Cuando la escasez de agua se gestiona con un suministro intermitente, una gestión de presión avanzada limita el consume de agua sin riesgo de contaminación y reduce la frecuencia de los reventones normalmente asociados con el suministro intermitente.

Nuevas ideas técnicas y progreso en la gestión de la presión

La gestión de la presión se está desarrollando aún más e incluye una investigación sobre las ventajas de la gestión de la presión así como nuevas tecnologías y modalidades para la implantación de dicha gestión. Algunas de estas áreas en examen incluyen:

  • Tecnologías inteligentes para optimizar la distribución, la presión de las bombas y la presión en las válvulas reguladoras de presión
  • Relación presión:reventones, y la influencia de los materiales de las tuberías
  • Validación de los resultados de esquemas e implicaciones de una ampliación de la duración
  • Pautas para el análisis de transientes en sistemas de transmisión y distribución de agua
  • Gestión de la presión en zonas con presión muy baja.

Conclusión

La gestión de la presión representa una gran oportunidad para que las empresas de servicio de agua se den cuenta del importante ahorro económico. Es el momento adecuado para que dichas empresas aprovechen esta oportunidad, ya que ahora se conoce suficientemente la relación entre la gestión de la presión y sus beneficios relacionados, y hay suficientes empresas de servicio de agua con historias de éxito demostrables.

Puesto que los ayuntamientos se van a enfrentar a desafíos importantes en la gestión de los recursos acuíferos en un futuro cercano, la gestión de la presión representa un modo efectivo de reducir el agua no contabilizada, mejorar la eficiencia energética y reducir los costes operativos y de mantenimiento.

La distribución impulsada por la demanda de Grundfos representa una forma eficaz de aplicar la gestión de la presión a sistemas de bombeo, lo que soluciona los problemas descritos en este artículo y ofrece unas ventajas importantes para la gestión de recursos, clientes y comunidades:

Gestión de los recursos acuíferos. Se varía la presión en ciclos de demandas estacionales y diarios para alcanzar el estándar de servicio mínimo de presión para el cliente.

Ofrecer mejor servicio al cliente. Se cumplen los requisitos de interrupción, continuidad de suministro y presión mínima de forma rentable.

Minimizar las interrupciones a la comunidad. Se reduce la gravedad y la duración de los reventones de las redes de agua y otros fallos importantes del sistema.

Minimizar daños en la fontanería de los clientes. Se cumplen los estándares de fontanería que limitan la presión máxima permitida en las tuberías.

Reducir los costes por responsabilidad. Ayuda a reducir la frecuencia y el efecto de las averías en tuberías de agua, lo que ahorra dinero a la empresa de servicio de agua y mejora la satisfacción del cliente.

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Reconocimientos

Este artículo ha sido redactado por Marco Fantozzi (Studio Marco Fantozzi, Italia) con contribuciones de Allan Lambert (Water Loss Research & Analysis, Reino Unido), Carsten Skovmose Kallesøe, Abdul-Sattar Hassan, Danny Stærk, Allan Nielsen, Jørgen Bach y Morten Riis (Grundfos Holding A/S, Dinamarca). Los autores desean reconocer la ayuda de la Water Services Association de Australia, Ethekwini Municipality (Sudáfrica), APA-Nova Bucarest (Rumanía), Essbio (Chile), Frederikshavn Forsyning (Dinamarca) y otras empresas de servicio de agua que permitieron el uso de sus datos y experiencias en este artículo. Los miembros de Water Loss Specialist Group agradecen también su importante contribución a la investigación en curso sobre las ventajas de la gestión de la presión.

Lista de referencias

Water Loss Specialist Group de la IWA: (http://www.iwahq.org/r8/networks/specialist¬groups/list-of-groups/water-loss.html)

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