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Mejora de Eficiencia Fsica
Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento
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39
comisin nacional del agua
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Bomba
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Contactor
Puntos de medici
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Transformador
Banco de
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Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento
Mejora de Eficiencia Fsica
Comisin nacional del agua
www.conagua.gob.mx
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Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento
Mejora de Eficiencia Fsica
ISBN en tramite
D.R. Secretara de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines en la Montaa
C.P. 14210, Tlalpan, Mxico, D.F.
Comisin Nacional del Agua
Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El Bajo
C.P. 04340, Coyoacn, Mxico, D.F.
Tel. (55) 5174 4000
Subdireccin General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento
Impreso y hecho en Mxico
Distribucin gratuita. Prohibida su venta.
Queda prohibido su uso para fines distintos al desarrollo social.
Se autoriza la reproduccin sin alteraciones del material contenido en esta obra,
sin fines de lucro y citando la fuente.
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Contenido
Presentacin VII
Objetivo general IX
Introduccin a la mejora de eficiencia fsica XI
1. Generacin de datos bsicos 1
1.1. Recopilacin y anlisis de informacin 1
1.2. Campaa de medicin 4
1.2.1. Medicin de presiones en la red 4
1.2.2. Medicin de caudales suministrados 5
1.2.3. Medicin de variacin de la demanda de agua en la red 6
1.2.4. Medicin de errores de exactitud en macromedidores 7
1.2.5. Muestreo de consumos de cuota fija 8
1.2.6. Muestreo de errores de exactitud de micromedidores 10
1.2.7. Muestreo de ocurrencia de fugas 13
1.2.8. Levantamiento de cajas de vlvulas 17
1.2.9. Levantamientos topogrficos 18
1.2.10. Vinculacin de tomas domiciliarias 19
1.2.11. Medicin de parmetros elctricos e hidrulicos en equipos de bombeo 21
2. Eficiencia fsica 35
2.1. Diagnstico de eficiencia fsica 35
2.1.1. Hoja de clculo, periodo de anlisis y unidad de medida 38
2.1.2. Cuantificacin del suministro de agua 38
2.1.3. Estimacin de consumos medidos autorizados 40
2.1.4. Estimacin de consumos no medidos autorizados 40
2.1.5. Clculo de prdidas identificadas y eliminadas 41
2.1.6. Estimacin de prdidas potenciales totales 46
2.1.7. Prdidas reducibles y acciones 47
2.1.8. Beneficios de la reduccin de fugas 48
2.1.9. Costo y tiempo de la reduccin y control de fugas 49
2.2. Proyecto de eficiencia fsica 50
2.2.1. Elaboracin de diagnstico de la situacin actual de fugas 51
2.2.2. Identificacin de causas que originan el estado actual de fugas 51
2.2.3. Diseo de medidas preventivas y facilitadoras de la reduccin y control de fugas 58
2.2.4. Definicin de acciones para la eliminacin intensiva de fugas para alcanzar
un nivel aceptable 59
2.2.5. Diseo del programa permanente de control de fugas para mantener un nivel
aceptable 67
III
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3. Eficiencia hidrulica 69
3.1. Diagnstico de eficiencia hidrulica 69
3.1.1. Consumo unitario de los usuarios 69
3.1.2. Dotacin 70
3.1.3. Continuidad del servicio agua 70
3.1.4. Dficit entre el caudal de agua disponible en la red y el caudal de agua requerido
por los usuarios 71
3.1.5. Presin media del agua en la red de distribucin 71
3.1.6. Elaboracin del diagnstico de eficiencia hidrulica 72
3.2. Proyecto de eficiencia hidrulica 82
3.2.1. Conformacin de sectores para redistribucin de caudales y presiones en la red 84
3.2.2. Elaboracin del modelo de simulacin hidrulica de la red 92
3.2.3. Anlisis hidrulico de la red sectorizada 94
3.2.4. Anlisis hidrulico de las condiciones para entrega de agua en bloque 100
3.2.5. Estrategias para la puesta en marcha del proyecto de sectorizacin 102
4. Proyectos de eficiencia integral 109
4.1. La evolucin de los enfoques de eficiencia fsica, hidrulica y energtica 109
4.2. Estructura del proyecto de eficiencia integral 112
4.2.1. Trabajos preliminares 113
4.2.2. Evaluacin fsica y generacin de datos bsicos 114
4.2.3. Evaluacin de la disponibilidad de agua 115
4.2.4. Desarrollo del proyecto de eficiencia hidrulica 116
4.2.5. Elaboracin del proyecto de eficiencia energtica (PEE) 116
4.2.6. Clculo de indicadores de evaluacin 117
4.2.7. Puesta en marcha de los sectores hidrulicos y reduccin de prdidas de agua 118
4.3. Medidas de ahorro de energa resultantes de la optimizacin de la operacin hidrulica 118
4.3.1. Operacin de equipos de bombeo fuera de hora punta 119
4.3.2. Cambio de condiciones de carga y gasto en equipos existentes 124
4.3.3. Aplicacin de velocidad variable en equipos que inyectan directo a la red 126
4.3.4. Paro definitivo de equipos como resultado de un programa de reduccin de fugas 129
4.3.5. Cuantificacin de ahorros de energa totales 131
5. Indicadores de eficiencia 133
5.1. Indicador Energtico (IE) 134
5.2. Indicador de costo unitario de energa (CUE) 135
5.3. Indicador de eficiencia fsica (IEF) 135
5.4. Dotacin promedio por habitante (Dp) 136
5.5. Indicador de continuidad en el servicio (ICS) 136
IV
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Conclusiones 137
Anexos
A.1. Formatos para recopilacin de informacin y datos 139
A.2. Propiedades hidrulicas y medicin 151
A.3. Formato del balance de agua 153
Bibliografa 155
Tabla de conversiones de unidades de medida 157
Ilustraciones 167
Tablas 171
V
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VI
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Presentacin
Uno de los grandes desafos hdricos que enfrentamos a nivel global es dotar de los
servicios de agua potable, alcantarillado y saneamiento a la poblacin, debido, por
un lado, al crecimiento demogrfico acelerado y por otro, a las dificultades tcnicas,
cada vez mayores, que conlleva hacerlo.
Contar con estos servicios en el hogar es un factor determinante en la calidad de vida
y desarrollo integral de las familias. En Mxico, la poblacin beneficiada ha venido
creciendo los ltimos aos; sin embargo, mientras ms nos acercamos a la cobertura
universal, la tarea se vuelve ms compleja.
Por ello, para responder a las nuevas necesidades hdricas, la administracin del Pre-
sidente de la Repblica, Enrique Pea Nieto, est impulsando una transformacin
integral del sector, y como parte fundamental de esta estrategia, el fortalecimiento
de los organismos operadores y prestadores de los servicios de agua potable, drenaje
y saneamiento.
En este sentido, publicamos este manual: una gua tcnica especializada, que contie-
ne los ms recientes avances tecnolgicos en obras hidrulicas y normas de calidad,
con el fin de desarrollar infraestructura ms eficiente, segura y sustentable, as como
formar recursos humanos ms capacitados y preparados.
Estamos seguros de que ser de gran apoyo para orientar el quehacer cotidiano de los
tcnicos, especialistas y tomadores de decisiones, proporcionndoles criterios para
generar ciclos virtuosos de gestin, disminuir los costos de operacin, impulsar el
intercambio de volmenes de agua de primer uso por tratada en los procesos que as
lo permitan, y realizar en general, un mejor aprovechamiento de las aguas superfi-
ciales y subterrneas del pas, considerando las necesidades de nueva infraestructura
y el cuidado y mantenimiento de la existente.
El Gobierno de la Repblica tiene el firme compromiso de sentar las bases de una
cultura de la gestin integral del agua. Nuestros retos son grandes, pero ms grande
debe ser nuestra capacidad transformadora para contribuir desde el sector hdrico a
Mover a Mxico.
Director General de la Comisin Nacional del Agua
VII
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VIII
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Objetivo gener al
El Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento (MAPAS)
est dirigido a quienes disean, construyen, operan y administran los
sistemas de agua potable, alcantarillado y saneamiento del pas; busca
ser una referencia sobre los criterios, procedimientos, normas, ndi-
ces, parmetros y casos de xito que la Comisin Nacional del Agua
(Conagua), en su carcter de entidad normativa federal en materia de
agua, considera recomendable utilizar, a efecto de homologarlos, para
que el desarrollo, operacin y administracin de los sistemas se enca-
minen a elevar y mantener la eficiencia y la calidad de los servicios a
la poblacin.
Este trabajo favorece y orienta la toma de decisiones por parte de au-
toridades, profesionales, administradores y tcnicos de los organismos
operadores de agua de la Repblica Mexicana y la labor de los centros
de enseanza.
IX
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Introduccin a la mejor a de
eficiencia fsica
La eficiencia de un sistema de abastecimiento de agua potable a ciuda-
des se asocia con el proceso de captar, conducir, regularizar, potabili-
zar y distribuir el agua, desde la fuente natural hasta los consumido-
res, con un servicio de calidad ptima. En relacin con la eficiencia, se
identifican tres escenarios (Ochoa, 2005):
La ingeniera del sistema de abastecimiento
La comercializacin de los servicios de agua potable
El desarrollo institucional del organismo operador
Desde estos tres escenarios, un sistema hidrulico que abastece agua
potable deja de ser eficiente para prestar el servicio de calidad a los
usuarios de una poblacin, cuando comienza a utilizar excesivos re-
cursos humanos, materiales y econmicos.
En cuanto al desarrollo institucional del organismo operador de agua
potable, se desatienden las eficiencias en la autonoma organizativa, el
liderazgo de su personal directivo, la administracin del personal, la
orientacin financiera, los esquemas orientados hacia el consumidor,
la capacidad tcnica del personal, la capacitacin del personal y la in-
teraccin con instituciones externas. El resultado de esta desatencin
es el resquebrajamiento financiero e institucional del organismo ope-
rador, bajos niveles de preparacin tcnica del personal, desorden en
la administracin gerencial y excesivo nmero de empleados, entre
otros.
En el caso de las actividades de comercializacin del servicio, se des-
atienden la eficiencia de las reas de facturacin, cobranza, contabili-
dad, padrn de usuarios, estimacin de consumos, tarifas, control de
suministros, comunicacin social y transporte. Como consecuencia,
XI
-
surgen los problemas de usos clandestinos, baja cobertura de micro-
medicin, usos mal clasificados e identificados, cartera vencida im-
portante, esquemas tarifarios irreales, altos consumos de materiales y
equipos y un deterioro en la comunicacin con el usuario que impacta
directamente en la cultura que hoy en da se tiene del agua.
Por ltimo, en el rea de ingeniera (actividades de produccin y dis-
tribucin), se descuida la eficiencia de la condicin hidrulica del sis-
tema, la hermeticidad de la red e infraestructura, de los sistemas de
bombeo e instalaciones electromecnicas y de la calidad del agua que
se proporciona. Los descuidos de estas actividades de ingeniera oca-
sionan servicios discontinuos del agua a los usuarios (tandeos), entre-
ga de agua a los consumidores con bajas presiones, niveles de fugas de
agua que llegan a alcanzar hasta 50 por ciento del volumen suminis-
trado, agua no potable en las tomas domiciliarias y excesivos consu-
mos de energa en los equipos de bombeo con implicaciones econ-
micas hasta de 35 por ciento de los ingresos del organismo operador.
Este libro se fundamenta en el Manual de incremento a la eficiencia f-
sica, publicado por Conagua en 2009, en el que se aborda la eficiencia
en el escenario de ingeniera de produccin y distribucin, en particu-
lar la eficiencia fsica e hidrulica, desde la perspectiva que prevalece
actualmente en los sistemas hidrulicos de agua potable del pas. Las
aplicaciones y acciones proyectadas obedecen a lo siguiente:
Estn basadas en informacin y datos disponibles que generan un
mnimo de datos complementarios
Aprovechan al mximo la infraestructura existente
Arrojan soluciones prcticas, econmicas y de implantacin a corto
plazo
Los resultados garantizan una mejor calidad del servicio de agua a los
usuarios (tendencia a obtener cero tandeos)
Fomentan el ahorro de agua y energa para el organismo operador
La razn principal es transferir los procedimientos clave para elaborar
proyectos de eficiencia a los tcnicos involucrados en tareas afines,
con el fin de que puedan replicarlos en cualquier poblacin de Mxi-
co. Adems, se complementa con los libros Rehabilitacin de Pozos y
Eficiencia Energtica, Uso Eficiente y Ahorro de la Energa, del MAPAS.
XII
-
Con la intencin de facilitar su comprensin, el libro se ha estructu-
rado en cinco secciones y varios anexos. La primera seccin nos habla
de la informacin que hay que recopilar en el sistema de agua potable
y el organismo operador, para elaborar un diagnstico y proyecto de
eficiencia. Tambin, se muestran los mtodos de medicin en campo
que son necesarios para completar los datos bsicos. En la segunda
seccin del libro se presentan los procesos que se deben tener en cuen-
ta para realizar un proyecto de eficiencia fsica del sistema de abaste-
cimiento de agua potable, orientado por un lado a eliminar las fugas de
agua y, por otro, a controlar el nivel de fugas alcanzado. En la seccin
tres se describen los elementos necesarios para realizar un proyecto
de eficiencia hidrulica de la red de distribucin de agua potable. En
concreto, se promueve la redistribucin de caudales y presiones en la
red, con base en un esquema de sectorizacin, apoyando su diseo en
un modelo de simulacin hidrulica, que contenga a detalle todos los
tramos de tubera, vlvulas, tanques, rebombeos, pozos y tanques de
regulacin. En la seccin cuatro se muestra una propuesta para incre-
mentar en forma integral la eficiencia fsica, hidrulica y energtica,
con el fin de multiplicar los ahorros de agua y energa en un sistema
de agua potable. Se abordan los mtodos para implementar acciones
de ahorro de energa del lado del suministro y demanda, planteada
para aplicarse en el mediano plazo en combinacin con el incremento
de las eficiencias fsica e hidrulica del sistema de agua potable. En la
seccin cinco se muestran los principales indicadores de evaluacin,
cuya aplicacin es recomendada para determinar la eficiencia de los
sistemas de agua potable en el escenario de la ingeniera de produc-
cin y distribucin.
Finalmente, se incluyen una serie de anexos, que proporcionan ayuda
adicional y fortalecen los procedimientos del libro.
XIII
-
1
La generacin de datos bsicos se realiza de dos
maneras:
a) Recopilando y analizando la informacin
del organismo operador
b) Mediante una campaa de medicin
1.1. Recopilacin y anlisis de infor macin
La informacin que que deber generar y recopi-
lar el organismo operador (o empresa a cargo del
estudio), se muestra de la Tabla 1.1 a la Tabla 1.5.
Es conveniente que la informacin se encuen-
tre actualizada y de preferencia en formato di-
gital. Se recomienda verificar su grado de con-
fiabilidad y efectuar recorridos de campo para
cotejarla y ratificarla. Tambin es conveniente
recurrir a bases de datos alternas, como las p-
blicas virtuales y la informacin que proporcio-
nan entidades federales, estatales y municipa-
les, tales como la Comisin Nacional del Agua
(Conagua), Instituto de Nacional de Estads-
tica y Geografa (INEGI), Comisiones Estata-
les de Agua, etc. En el anexo A.1 se presentan
varios formatos para facilitar la recopilacin de
informacin.
reaFuente de
informacinInformacin para recopilar Observaciones
General
Padrn de usuarios
Nmero de tomas domiciliarias
Clasificadas por tipo de uso, con o sin medidor
Nmero de tomas por colonias Domsticas y no domsticas
Nmero de tomas por clase socioeconmica Clase popular, media y residencial
Nmero de tomas por ruta de lectura Domsticas y no domsticas
Relacin y estudios de factibilidades
Cobertura de la red y del servicio
En porcentaje de rea y de habitantes
Zonas de crecimiento de poblacin
Colonias o fraccionamientos en proceso con nmero de tomas
Oficinasgubernamentales
Clima Temperatura media anual, mxima, mnima; precipitacin media anual
ndice de hacinamiento Nmero de personas por vivienda o toma domiciliaria domstica
Poblacin histrica De los ltimos tres censos y conteos nacionales
Planos de traza de calles, colonias y nombres
Georeferenciado con escala real e imagen satelital
Tabla 1.1 Informacin general que recopila el organismo operador
Gener acin de datos bsicos
1
-
rea Fuente de informacin Informacin a recopilar Observaciones
Tcnica
Estadsticas de produccin
Volmenes suministrados al sistema
Resumen mensual; mnimo un ao inmeditatamente anterior
Caudales producidos en las captaciones
Medios anuales, mximos diarios y mximos horarios, para poca de verano e invierno en climas extremosos
Caractersticas de los macromedidores instalados en puntos de suministro
Tipo, modelo, fecha de instalacin y calibracin, dimetro
Archivos digitales y mapotecas
Planos de la red de agua potable
A escala real, geo referenciados, con dimetros, materiales, rugosidades y longitudes de tubera, cotas topogrficas en cruceros y tipos, ubicacin de pozos, rebombeos y tanques, vlvulas; preferentemente en formato digital
Planos de perfiles de conducciones
Con indicaciones de cambio de dimetro y material; ubicacin de vlvulas de aire y desfogue
Planos de topografa
En planta con curvas de nivel a cada 0.5 metros en terreno muy accidentado y a cada 2 metros en superficies planas; preferentemente en formato digital
Proyectos ejecutivos anteriores
Se pueden obtener datos adicionales de planos y mediciones
Planos de lotificacin y predios Preferentemente en formato digital
Croquis de detalle de fontanera
De rebombeos, tren de descarga de pozos, tanques de regulacin, con simbologa oficial
Estadsticas de mantenimiento
Ocurrencia histrica de fugas
Registro anual de fugas ocurridas en tomas domiciliarias, tubera, red y vlvulas; reportadas y reparadas mensualmente, tipos de falla, caudales unitarios vs presin, y tiempos de reparacin
Tabla 1.2 Informacin que recopila el rea tcnica del organismo operador
rea Fuente de informacin Informacin para recopilar Observaciones
Comercial
Facturacin Consumos de agua por tipo de usuario
Registro anual de los volmenes mensuales por tipo de usuario, colonia o rutas de lectura, para cuota fija y ser-vicio medido
Estadsticas de manteni-miento
Polticas de facturacin y cobro
Usuarios exentos de pago, usos pblicos, escuelas, hote-les y usuarios con cuota fija, usos irregulares y clandes-tinos
Caractersticas de micro-medidores
Tipos, modelos, ao de fabricacin y clase de aparatos, coberturas geogrficas, errores histricos de exactitud, ocurrencia, fecha de instalacin y tiempo
Tabla 1.3 Informacin que recopila el rea comercial del organismo operador
2
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rea Fuente de informacin Informacin para recopilar Observaciones
Institucional Informes ejecutivos
Indicadores de gestinIndicadores de eficiencia fsica, hidrulica y energtica, evolucin histrica en un ao, impactos, beneficios y costos
Planes maestros y de factibili-dad
Programas proyectados, inversiones a cor-to y largo plazo, proyectos de eficiencia en desarrollo, metas anuales
Organigrama de la institucin Describir funciones, personal e interrela-cin con otras reas
Programas interinstitucionales
Programas de eficiencia que se estn ejecutando con recursos aportados por Conagua, entidades estatales y municipales
Tabla 1.4 Informacin que recopila el rea institucional del organismo operador
rea Fuente de informacin Informacin para recopilar Observaciones
O p e r a t i v a (energtica)
Facturacin de energa elc-trica
Datos generales del suministro elctrico
Nombre de la compaa elctrica que pro-porciona el servicio, tensin, tarifa por equipo de bombeo, historial mensual de facturacin en un ao (demanda mxima, consumo de kilowatts hora, factor de po-tencia), horarios de operacin
Planos, inventario de equipos y recorrido de campo Infraestructura elctrica
Diagrama unifilar (calibre, protecciones, transformadores, motores, capacitores y generadores); acometida (tipo, elemen-to desconectador, apartarrayos, fusibles); subestacin elctrica (tipo, nmero de transformadores, sistema de tierras); transformadores (identificacin, tipo, capa-cidad nominal, relacin de transformacin, antigedad); capacitores (ubicacin, capacidad, tipo de banco, elemento des-conectador, estado); arrancador (tipo, ca-pacidad); conductores elctricos (nmero de hilos, longitud, calibre, material, tipo de aislamiento); motor elctrico (marca, tipo, capacidad, tensin de suministro, corriente nominal, nmero de polos, velocidad a ple-na carga, factor de servicio, eficiencia no-minal, antigedad, nmero de rebobinados, temperatura)
Infraestructura mecnico-hidrulica
Bombas (identificacin, marca, tipo, mode-lo, material de carcasa, material del impul-sor, caudal de diseo, carga de diseo, efi-ciencia de diseo); succin (nivel dinmico en acufero y crcamo); caractersticas del tren de descarga, historial de niveles din-micos en un ao; caractersticas de la ope-racin; condiciones de succin y descarga; destino del fluido bombeado y operacin
Mantenimiento Bitcoras de mantenimiento, programas institucionales
Registro histrico y reciente de actividades, reparaciones a motores y bombas, registro de monitoreo de variables
Tabla 1.5 Informacin que recopila el rea operativa del organismo operador
3
-
1.2. Campaa de medicin
La campaa de medicin est dividida en la
recopilacin de datos hidrulicos y en trabajos
electromecnicos en equipos de bombeo, como
se muestra en la Tabla 1.6.
A continuacin se detallan recomendaciones
para efectuar las mediciones, obtener mejores
resultados en el registro de datos y evitar costos
y tiempos excesivos.
1.2.1. Medicin de presiones en la red
La medicin de presiones se realiza con un ma-
nmetro comercial tipo Bourdon conectado en
las tomas domiciliarias del sistema de distribu-
cin (ver Ilustracin 1.1) existe una base terica
especfica para determinar el nmero de puntos
de medicin de presiones en la red, ya que de-
pende de la extensin de la ciudad. Sin embargo,
es recomendable realizar un punto de medicin
de presin por cada 270 tomas domiciliarias
registradas, con el fin de tener una cobertura
adecuada de medicin para los fines de un buen
diagnstico y ajuste del modelo de simulacin
hidrulica del sistema de abastecimiento de
agua.
La ubicacin de los puntos de medicin de pre-
siones se establece dibujando el plano de la red
en ejes cartesianos y situando las coordenadas
de cada punto de medicin mediante nmeros
aleatorios simples en ambos ejes.
Por cuestiones prcticas y de seguridad, la me-
dicin de presiones se realiza durante el da, que
es la condicin de presiones bajas en la red. Por
lo tanto, para efectos de ajuste del modelo de
Campaa de medicin Actividad Objetivo Equipo y herramientas
Hidrulica
Medicin de presiones en la red
Ajustar el modelo de simulacin hidrulica de la red y definir zonas crticas de alta y baja presin
Manmetro porttil tipo Bourdon, con conexin para toma domiciliaria
Medicin de caudales suministrados
Efectuar balances de agua y volumtrico y ajustar modelo de simulacin hidrulica
Medidor ultrasnico o electromagntico porttil
Medicin de variacin de la demanda de agua en la red
Obtener curva tpica de variacin de la demanda y coeficientes de variacin horaria
Medidor ultrasnico o electromagntico porttil con data-logger
Medicin de errores de exactitud en macromedidores
Corregir los datos de volmenes producidos y suministrados
Medidor ultrasnico o electromagntico certificado
Muestreo de consumos de cuota fija
Estimar volumen unitario de consumo mensual y ajustar balance de agua y dotaciones
Formatos de campo
Muestreo de errores de exactitud de micromedidores
Ajustar volumen medido facturado en el balance de agua y estimar el estado de exactitud de micromedidores
Bote de 20 litros certificado
Tabla 1.6 Descripcin de la campaa de medicin
4
-
simulacin hidrulica e interpretacin de ocu-
rrencia de fugas, es conveniente anotar la hora y
el da en que se realiza la medicin de presin en
cada punto. Es recomendable realizar las medi-
ciones de presin en horarios nocturnos.
Con respecto a los manmetros, ser necesario
adquirir aparatos que tengan las escalas apropia-
das a las presiones esperadas en la red.
1.2.2. Medicin de caudales suministrados
La medicin de caudales se realiza en cada una
de las captaciones productoras de agua para la
red, tales como pozos, manantiales, presas, ga-
leras filtrantes, etc. Debe realizarse exactamen-
te en la tubera donde ingresa el agua a la red
de distribucin. En los casos de potabilizadoras,
tanques o rebombeos, se debe medir el caudal
justo a la salida de estas estructuras.
Es recomendable aprovechar los macromedidores
instalados en el sistema de agua potable, siempre
y cuando se obtengan previamente los errores de
exactitud de estos equipos como se indica en las
pruebas de la seccin 1.2.4 de este libro. Cuando
no exista macromedidor en la captacin, se re-
comienda utilizar un medidor porttil del tipo
ultrasnico o electromagntico, por su exactitud
y por la versatilidad en su uso. Este medidor debe
estar certificado por un laboratorio de pruebas
acreditado (la cul tiene vigencia de un ao).
La posicin del medidor en la tubera de prue-
ba debe ser en tramos rectos y preferentemente
horizontales, y hay que asegurarse de que antes
y despus del medidor no existen obstculos que
distorsionen el perfil de velocidades del agua en
la seccin de prueba, como codos, vlvulas, re-
ducciones, ampliaciones, bombas, etctera.
La distancia que se debe dejar equivale a 10
dimetros aguas arriba y 5 dimetros aguas
abajo del eje del medidor (ver Ilustracin 1.2).
Ilustracin 1.1 Medicin de presiones en la red
0
10
2030 40 50
60
70
80
Presin
5
-
Sin embargo, actualmente hay en el mercado
medidores que pueden reducir estas distancias,
las cuales se pueden consultar en los respectivos
catlogos del fabricante.
Se podr instalar el medidor en un conduc-
to inclinado o vertical siempre y cuando lo
permitan las especificaciones del fabricante y
cuando se asegure que la tubera de pruebas
est completamente llena en toda su seccin.
Para garantizar la medicin adecuada, deber
evitarse colocar el medidor en aquellos tra-
mos donde existan burbujas de aire o slidos
en suspensin.
La medicin de caudal suministrado se efecta
en intervalos cortos; del orden de 15 a 30 minu-
tos. Si no se detectan variaciones de caudal de
5 por ciento en el transcurso de un da, se consi-
derar el valor registrado como el valor de gasto
medio suministrado a la red por esta captacin.
En caso de que la fluctuacin de caudal sea ma-
yor a este porcentaje, se deben practicar pruebas
continuas al menos durante 24 horas, con el fin
de obtener un valor promedio de suministro de
agua en ese punto.
1.2.3. Medicin de variacin de la demanda de agua en la red
Para realizar la prueba de medicin de variacin
de la demanda de agua en la red, se utilizar
el macromedidor instalado o bien un medidor
porttil, de acuerdo con las especificaciones y
recomendaciones sealadas en la seccin 1.2.2.
La prueba durar 24 horas continuas y registra-
r el valor del caudal instantneo en intervalos
de 5 a 15 minutos, dependiendo del equipo. Se
utilizar de preferencia un medidor que tenga
Data-Logger integrado para evitar al mximo el
error en la toma de lecturas y facilitar el proce-
samiento de datos. Con los datos registrados se
elaborar la curva tpica de demanda de agua de
los usuarios, que, como ejemplo, se muestra en
la grfica de la Ilustracin 1.3.
En la grfica, el eje de las ordenadas correspon-
de al porcentaje del caudal medio suministrado
(valor de 1.0), el cual se obtiene sumando los va-
lores de caudal instantneo, entre el nmero de
valores registrados. En la curva de variacin de
la demanda de agua medida en campo, se iden-
L=10D>
Sensor
May
or a
10
D
L_5D>
Ilustracin 1.2 Posicin del medidor de caudal
6
-
tifica el valor mximo como el Coeficiente de
Variacin Horaria (valor de 2.17) y el valor m-
nimo como el ndice Mnimo Nocturno (valor
de 0.29) de la zona de influencia de la captacin
donde se realiz la medicin continua.
1.2.4. Medicin de errores de exactitud en macromedidores
Se debe descubrir y corregir cualquier error de
medicin en cada uno de los macromedidores
instalados en las obras de abastecimiento. La
prueba de error de exactitud en macromedidores
se apoya en los procedimientos sealados en la
Norma Oficial Mexicana NOM- 012-SCFI-1994
y puede realizarse con cualquiera de los siguien-
tes procedimientos:
Comparacin de registros con un
medidor porttil calibrado
Prueba del medidor en un banco
Comparacin de registros con un segundo
medidor calibrado e instalado en serie
Sustitucin del equipo por otro calibrado
y comparacin de registros
El mtodo ms rpido, prctico y econmico es
el de comparacin de registros con un medidor
porttil calibrado (ver Ilustracin 1.4). El pun-
to exacto de colocacin del equipo de medicin
porttil en la tubera de prueba deber ajustarse
a las especificaciones tcnicas indicadas en la
seccin 1.2.2 de este libro.
La evaluacin del error de exactitud (Err) se
efecta con la Ecuacin 1.1.
( )Err Q
Q Qx100
patr n
medidor patr n
=
-Ecuacin 1.1
donde:
Err = error de exactitud (%)
Qmedidor = gasto instantneo registrado en el
macromedidor instalado (L/s)
Qpatrn = gasto instantneo registrado en el
medidor porttil (L/s)
La solucin de esta ecuacin arroja un valor en
porcentaje negativo si el macromedidor instala-
do est midiendo de menos (submedicin); por
el contrario, un valor positivo indica que el ma-
cromedidor est midiendo de ms (sobremedi-
cin). Por ejemplo, si el macromedidor instalado
est registrando 100 L/s y el medidor patrn
registra 104.72 L/s, el porcentaje medido y cal-
culado resulta de -4.5 por ciento, quiere decir
que hay submedicin, en cambio sen cambio si
220200180160140120100806040200.0
Tiempo (h)
Patr
n
0.29 (mn)
2.17 (mx)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ilustracin 1.3 Curva tpica de variacin de la demanda de agua en una red de agua potable
7
-
el medidor patrn registra 93.72 L/s, quiere de-
cir que hay sobremedicin.
1.2.5. Muestreo de consumos de cuota fija
Con la medicin de consumos de cuota fija se
determina si existe una asignacin errada por
parte del organismo operador en el volumen de
consumo mensual de los usuarios que no tienen
micromedidor (cuotas fijas). La prueba se realiza
de tres maneras:
Muestreo de consumos histricos de
facturacin en tomas con micromedidor
Muestreo de registros de consumos en
campo en micromedidores existentes
Muestreo de registros de campo en
micromedidores nuevos calibrados
Este ltimo muestreo es el ms fiable de los tres,
pero el ms costoso y con el que ms tiempo se
tarda. No obstante, los otros dos dan buenas
aproximaciones para efectos de evaluacin y
diagnstico.
1.2.5.1. Muestreo de consumos histricos de facturacin en tomas con micromedidor
Del total de registros histricos de la factura-
cin del organismo operador, se selecciona una
muestra aleatoria de tomas domiciliarias que
cuenten con micromedidor funcionando. Los
consumos registrados de cada toma elegida en
un periodo de un ao se suman y se divide el
resultado entre el nmero de datos del regis-
tro para obtener el consumo unitario promedio
mensual (m3/toma/mes). El consumo unitario
global se obtiene con el promedio de todos los
consumos unitarios de las tomas seleccionadas
en la muestra, ver Ecuacin 1.2.
Cu na
Cuglobal
ii
na
1= =/ Ecuacin 1.2
donde:
Cuglobal = consumo unitario global
(m3/toma/mes)
Cui = consumo unitario de cada toma i
de la muestra (m3/toma/mes)
na = tamao de la muestra
Ilustracin 1.4 Medicin de error de exactitud en macromedidor instalado (color azul), con medidor porttil electromag-ntico de insercin
8
-
Para obtener una aproximacin ms certera de
la prueba, se recomienda obtener una mues-
tra de consumos por cada tipo de usuario. En
el caso de usuarios domsticos es preferible una
clasificacin por clase socioeconmica (residen-
cial, media, popular). Es necesario corregir los
valores de consumos histricos registrados con
el error de exactitud promedio de los microme-
didores, el cual se obtiene en campo, como se
indica en la seccin 1.2.6.
Para obtener el tamao de la muestra, se clasi-
fica el universo de usuarios con micromedidor
funcionando, de acuerdo con el tipo de usuario
(domstico, comercial, industrial, etc.). El total
de usuarios de la muestra por cada tipo de usua-
rio, se calcula con la Ecuacin 1.3.
naErrZ S
c
cc2
22= ; E Ecuacin 1.3
donde:
na = tamao de la muestra de usuarios
con registros histricos en su mi-
cromedidor
Zc = valor de la abscisa de la curva de
probabilidad normal estandariza-
da (1.96 para nivel de confianza
del 95 %)
Errc = error esperado en la estimacin del
consumo unitario (m3/toma/mes)
Sc = desviacin estndar del consumo
unitario histrico en usuarios con
micromedidor (m3/toma/mes)
Se recomienda utilizar un error de estimacin
del orden del 5 por ciento sobre el promedio del
consumo unitario por toma mensual. La des-
viacin estndar se determina a partir de los
consumos en un mes de usuarios con medicin.
Por ejemplo, para un padrn de usuarios con mi-
cromedicin funcionando de 78 347 tomas, con
consumo domstico promedio mensual igual a
32.64 m3/toma/mes, con una desviacin es-
tndar de 16.74 m3/toma/mes, y con un error
de estimacin (Errc) de: 0.05 * 32.64 = 1.632
m3/(toma/mes), se obtiene un tamao de
muestra de:
.. . samotan 1 632
1 96 16 74 40522
2= =: D
Lo que quiere decir, entonces, que se debern
elegir 405 contratos del padrn de usuarios para
realizar el anlisis respectivo. Es importante
mencionar que la seleccin de los elementos de
la muestra debe ser hecha conforme a nmeros
aleatorios para evitar sesgos en los resultados.
1.2.5.2. Muestreo de registros de consumos en campo en micromedidores existentes
Del total de tomas domiciliarias con microme-
didor funcionando, inscritas en el padrn de
usuarios del organismo operador, se elige una
muestra aleatoria determinada con la Ecuacin
1.3. Cada uno de los elementos seleccionados se
revisa en campo y se anotan los consumos cada
semana durante un mes. Con estos datos se ob-
tiene el consumo unitario promedio individual
en cada toma domiciliaria de la muestra en m3/
toma/mes. Con la Ecuacin 1.2 se calcula el
consumo unitario global promedio.
En este caso deber practicarse una prueba en
campo de error de exactitud de los micromedi-
dores de la muestra, con el fin de corregir los
valores registrados en el anlisis. Esta prueba de
exactitud se realizar de acuerdo con las especi-
ficaciones de la seccin 1.2.6.
9
-
1.2.5.3. Muestreo de registros de campo en micromedidores nuevos calibrados
La actividad consiste en instalar una mues-
tra de micromedidores nuevos y calibrados en
tomas con cuota fija seleccionadas aleatoria-
mente y realizar en campo el registro de con-
sumos semanalmente, durante un mes. Con
los resultados se obtiene el consumo unita-
rio promedio de cada toma domiciliaria de la
muestra y aplicando la Ecuacin 1.2 se deter-
mina el consumo unitario global promedio en
m3/toma/mes.
El tamao de la muestra se determina utilizando
la Ecuacin 1.3 y en este caso particular, na es el
nmero de tomas domiciliarias que no cuentan
con micromedidor (cuota fija) y Sc corresponde
a la desviacin estndar de los consumos hist-
ricos registrados por los usuarios que cuentan
con micromedidor.
1.2.6. Muestreo de errores de exactitud de micromedidores
La prueba de error de exactitud en microme-
didores nuevos se realiza en bancos de prueba
acreditados, segn los procedimientos marcados
en la Norma Oficial Mexicana NOM-012-SC-
FI-1994. El error de exactitud del micromedidor
se calcula con la Ecuacin 1.4.
( )Err Vol
Vol Volx100m
patr n
micr patr n
=
-Ecuacin 1.4
donde:
Errm = error de exactitud del micromedi-
dor (%)
Volmicr = volumen registrado por el micro-
medidor (L)
Volpatrn = volumen registrado en un reci-
piente certificado (L)
Cuando se trata de realizar pruebas de error
de exactitud en micromedidores instalados en
campo, la actividad de medicin de exactitud
de errores de micromedicin consiste en ele-
gir un micromedidor instalado y funcionando
dentro del sistema de agua potable, realizarle
una prueba comparativa en campo contra un
recipiente certificado y calcular su error con la
Ecuacin 1.4.
Debido a que la cantidad de micromedidores
en un sistema suele ser de varios miles, deter-
Ilustracin 1.5 Equipo utilizado en pruebas de exactitud de micromedidores
10
-
minar el error de exactitud de micromedidores
en forma individual no procede por razones
de costo y tiempo. Por lo tanto, se realiza un
muestreo estadstico, eligiendo aleatoriamen-
te un grupo de aparatos de prueba. Con esto se
busca obtener un error de exactitud represen-
tativo del total de la poblacin que puede ser
dado por tipo de usuario, marca de microme-
didor, nivel de consumo, colonia, etc. El tama-
o de la muestra namic se obtiene aplicando la
Ecuacin 1.5.
%naErr
Z 100micmic
cmic2
2
= -c ^m h Ecuacin 1.5
donde:
namic = tamao de la muestra
Zc = abscisa de la curva de probabilidad
de distribucin normal, para un
nivel de confianza dado
Errmic = error esperado en la estimacin
(%)
%mic porcentaje preestimado de micro-
medidores que tienen un error de
exactitud fuera del lmite mximo
admisible (2 %)
El equipo utilizado para las pruebas de error de
exactitud en micromedidores consiste en un re-
cipiente certificado y un accesorio de conexin
a la toma domiciliaria, como se observa en la
Ilustracin 1.5.
El recipiente est disponible en el mercado y est
fabricado de acero inoxidable, tiene un volumen
de 20 litros y cuenta con una escala graduada al
decilitro, colocada cerca de un tubo transparente
para visualizar el nivel del agua. En el esquema de
la Ilustracin 1.6 se muestran las dimensiones del
recipiente de prueba.
La conexin para la toma domiciliaria se cons-
truye con materiales y accesorios comerciales,
con una manguera conectada a una llave de paso
y un cople roscado. Es recomendable instalarle
un manmetro comercial tipo Bourdon y una
llave de purga de aire.
La prueba de exactitud de micromedidores se
realiza se realiza conforme a la NOM-012-
SCFI-1994 (ver Ilustracin 1.7), que establece
como lmites permisibles 5 por ciento en el
campo inferior, comprendido entre el gasto m-
nimo qmin incluido y el gasto de transicin qt
Ilustracin 1.6 Recipiente para verificacin de exactitud en micromedidores
Dimetro = 30 cm
Tubo exterior de lecturade 2.5 cm de dimetro
Dimetro = 15 cm
Bordo libre = 5 cm
Recipiente de amplicacinde lectura = 10 cm
Transicin para evitaraire atrapado = 5 cm
Recipiente| base = 25 cm
11
-
excluido; y 2 por ciento en el campo superior,
comprendido entre qt incluido y el gasto de so-
brecarga qs incluido. Los gastos qmin y qt depen-
den de la clase metrolgica A, B y C, y de la de-
signacin del medidor N en m3/h.
Conforme a la misma norma, el gasto perma-
nente, qp (m3/h) se define como el gasto al cual
se requiere que el medidor opere de manera
satisfactoria bajo condiciones de flujo estable o
intermitente, y que se determina con relacin al
valor numrico de la designacin del medidor.
Asimismo gasto de sobrecarga qs (m3/h) defini-
do como el gasto al cual se requiere que el me-
didor opere de manera satisfactoria por un corto
periodo de tiempo sin deteriorarse; su valor es
igual al doble del gasto permanente (observe la
Tabla 1.7).
Como un dato til, una cuadrilla formada por
un ingeniero y su ayudante pueden realizar la
verificacin de 5 a 6 micromedidores por da
si la prueba se hace en los tres campos con
la medida de 20 litros. Una vez realizadas to-
das las pruebas de campo en cada micromedi-
dor seleccionado en la muestra, se realiza un
anlisis estadstico de la frecuencia del error,
el error medio, la desviacin estndar, entre
otros, para establecer el valor representativo
de la exactitud de la poblacin total de micro-
medidores funcionando en un sistema de agua
potable.
Ilustracin 1.7 Prueba de campo de exactitud de medidores
Campos Error permisible
Gasto estndar referente (L/h)
Campo inferior 5% Mnimo qmin 30
Campo superior 2%
Transicin qt 120
Permanente qp 1 500
Sobrecarga qs 3 000
Tabla 1.7 Errores permisibles de acuerdo con el gasto estandar (NOM-012-SCFI-1994)
12
-
1.2.7. Muestreo de ocurrencia de fugas
La evaluacin de ocurrencia de fugas se reali-
za mediante un mtodo estadstico (Arregun y
Ochoa, 1997), el cual permite estimar con su-
ficiente aproximacin y fiabilidad, la cantidad
de agua perdida debido a fugas existentes en el
sistema de distribucin discriminadas en tomas
domiciliarias, tubera y cajas de vlvulas, as
como tambin las variables fsicas y de opera-
cin asociadas a dichas fugas, con lo cual se de-
terminan los efectos y las causas del problema.
El mtodo propone que las fugas sean estimadas
como sigue:
1. Con estudios de campo se estiman los
volmenes perdidos por fugas en tomas
domiciliarias (Volftd) y el porcentaje de
tomas que presentan fuga
2. El volumen de fugas de las tuberas prin-
cipal y secundarias (Volpft) se calcula del
balance de agua del sistema de abas-
tecimiento (seccin 2.1), restando los
valores obtenidos de los estudios de cam-
po de tomas domiciliarias, de los consu-
mos (Volconsumido) y del volumen entregado
a la red (Volsuministrado)
3. Para mejorar la estimacin de los vol-
menes de fugas en tubera de la red prin-
cipal y secundaria, se resta el volumen
de fugas de cajas de vlvulas (Volfcv). Las
fugas en cajas de vlvulas se obtienen
con otro estudio de campo
Para la aplicacin del mtodo es deseable que
se cuente con un mnimo de informacin es-
tadstica en el sistema de agua potable, como:
el porcentaje global de ocurrencia de fugas, el
caudal promedio de fugas, la ocurrencia espacial
de fugas por colonias o sectores, presiones de la
red, entre otras.
Cuando no se disponga de registros histricos
de ocurrencia de fugas, se debe realizar un pre-
muestreo de los reportes de las cuadrillas de
reparacin del organismo operador de, al me-
nos, 15 das. Para ello se disea un formato que
contenga los datos de falla, lugar, elemento del
sistema, caudal de la fuga, tipo de material del
suelo y de la tubera, presin de la tubera donde
ocurri, etc. Los datos sern recolectados por las
cuadrillas durante su trabajo.
1.2.7.1. Evaluacin de fugas en tomas domi-ciliarias (Volna)
El porcentaje y volumen de agua perdida por fu-
gas en tomas domiciliarias de una poblacin Pob
se calculan a partir de dos muestras aleatorias
simples, cuyos tamaos son determinados en la
teora de muestreo estratificado.
Porcentaje de fugas en tomas domiciliarias
La primera muestra sirve para determinar el
porcentaje de tomas domiciliarias que presentan
fuga. Este porcentaje se determina a partir de
observaciones en cada una de las tomas domici-
liarias del estudio. Los resultados encontrados se
contabilizan y se extrapolan a toda la poblacin.
El tamao de la muestra (na0) se calcula usando
la Ecuacin 1.6.
% %naErr
Z 100ft
cft ft0 2
2
= -c ^m h Ecuacin 1.6
donde:
na0 = tamao de la muestra
13
-
Zc = abscisa de la curva de probabili-dad de distribucin normal para un nivel de confianza dado
Errft = Error esperado en la estimacin (%)
%ft = Porcentaje de ocurrencia de fu-gas preestimado
El porcentaje de ocurrencia de fugas preestima-
do (%ft) se obtiene de los registros histricos.
En el caso extremo de que sea prcticamen-
te imposible determinar los porcentajes por la
ausencia de estadsticas, se supondr un valor de
ocurrencia de fugas en tomas domiciliarias del
25 por ciento y se ajustar conforme se obten-
gan los resultados de las inspecciones en campo.
El error en la estimacin (Errft) representa la
mxima diferencia entre el porcentaje de fugas
obtenido en la muestra y el porcentaje esperado:
a menor error en la estimacin, el valor espera-
do es ms cercano al estimado estadsticamente,
y viceversa. Un valor recomendado del error en
la estimacin es cinco por ciento.
El nivel de confianza se establece de acuerdo
con la disponibilidad de recursos y en funcin
de las necesidades de precisin estadstica de-
seada. Un anlisis de sensibilidad, derivado de
la informacin de 15 ciudades donde se aplic el
mtodo, permiti determinar que el incremen-
to en costo del estudio al aumentar el nivel de
confianza de 95 por ciento a 99 por ciento, es
del orden del 80 por ciento, como se muestra en
la Tabla 1.8.
Es necesario asegurar que el tamao de la mues-
tra tenga un mnimo de 30 tomas domicilia-
rias a observar (Des Raj, 1992); las muestras
con menos elementos deben ser tratadas como
muestras pequeas.
Cuando el tamao de la muestra (na0) sea ms
grande que el 5 por ciento del nmero total de
tomas domiciliarias conectadas al sistema de
distribucin (N), el tamao de la muestra (na0)
debe ser corregido mediante la Ecuacin 1.7.
na
Nna
na
1corr0
0
0=+ ` j Ecuacin 1.7
Una vez determinado el tamao de la muestra,
se seleccionan las tomas domiciliarias que se es-
tudiarn en campo a partir de nmeros aleato-
rios del listado de usuarios del sistema de agua
potable. El trabajo de campo consiste en inspec-
cionar la existencia de fugas en las tomas domi-
ciliarias seleccionadas. Esta inspeccin fsica de
tomas domiciliarias se lleva a cabo con base en
Nivel de confianza (%)
Tamao de muestra (tomas domiciliarias)
Costo del estudio (dlares estadounidenses)
70 108 3 240
75 132 3 960
80 163 4 890
85 207 6 210
90 272 8 210
95 384 11 520
99 676 20 280
Calculado de los datos de 15 ciudades estudiadas con un error en la estimacin del 5% y porcentaje del 50%.
Tabla 1.8 Costo del estudio con respecto al nivel de confianza esperado
14
-
los mtodos de deteccin de fugas por cada de
presin diferencial o por sonido.
Para confirmar la existencia de fugas, se procede
a hacer una excavacin en la toma domiciliaria
en cuestin. Para cada toma, se asigna un valor
de 1 si aparece con fuga, y en caso contrario, un
valor de cero (como fuga se considera cualquier
escape de agua, desde la insercin de la toma
hasta el micromedidor).
El porcentaje de fugas se obtiene dividiendo el
nmero de tomas domiciliarias encontradas con
fuga entre el tamao de muestra. Despus, este
valor se extrapola hacia el total de tomas domi-
ciliarias de la ciudad, multiplicando el porcenta-
je de tomas domiciliarias con fuga determinado
con la muestra por el nmero de tomas conecta-
das en el sistema de agua potable.
Volumen de fugas en tomas domiciliarias
La segunda muestra sirve para calcular el volu-
men de agua perdida por fugas en las tomas do-
miciliarias. El tamao de la muestra (naq) se cal-
cula utilizando la ecuacin 1.8 (Spiegel, 1991).
naErr
ZSq
q
cq i2
22= Ecuacin 1.8
donde:
naq = tamao de la muestraZc = abscisa de la curva de probabilidad
de distribucin normal para un nivel de confianza dado
Sqi = desviacin estndar del gasto de fuga en tomas domiciliarias (mL/s)
Errq error esperado en la estimacin del caudal unitario de fugas en tomas domiciliarias (mL/s)
Si no se cuenta con antecedentes estadsticos
(se desconoce cul es la desviacin estndar del
gasto de fugas, Sqi). En estos casos, la desviacin
estndar se puede estimar a partir del aforo de
las fugas encontradas durante la inspeccin de
ocurrencia. La Ecuacin 1.8 se deber entonces
ir ajustando conforme se vayan realizando los
aforos subsecuentes.
El trabajo de campo consiste en aforar las fugas
que se presentan en las tomas domiciliarias ins-
peccionadas en el primer muestreo. El aforo de
fugas se realiza colocando un recipiente calibra-
do a un volumen establecido y midiendo el tiem-
po en que se llena. El gasto de las fugas ser el
volumen dividido entre el tiempo respectivo. La
prueba se repite tres veces para evitar errores.
Los caudales unitarios de fuga (Qal), determina-
dos a partir de las mediciones en las tomas do-
miciliarias, se promedian y se multiplican por el
total de tomas domiciliarias con fuga del primer
estudio de campo y por el periodo de anlisis y
de permanencia de la fugas. Este valor es el total
de volumen de fugas en tomas domiciliarias del
sistema de agua potable (Volftd) en el periodo es-
tablecido para el anlisis.
Si el suministro de agua es intermitente en algu-
nas porciones de la ciudad, el volumen de fugas
de tomas domiciliarias se modifica multiplican-
do las prdidas de cada zona de tandeo por el
periodo en que el agua es suministrada.
Para interpretar las posibles causas del proble-
ma, sumado a los valores de volmenes de pr-
didas durante el aforo de las fugas, se hace un
reporte de las variables fsicas donde se present
dicha fuga (material de la tubera, tipo de falla,
suelo, profundidad, etc.). Todos los registros de
15
-
campo de las mediciones debern presentarse
en formatos similares al mostrado en la Tabla
A.9 del Anexo.
1.2.7.2. Evaluacin de fugas en cajas de vlvulas
La estimacin del volumen de fugas en cajas de
vlvulas (Volfcv) se realiza a travs de dos mues-
treos aleatorios simples con inspecciones y afo-
ros en campo de ocurrencia de fugas. Para obte-
ner el porcentaje de cajas de vlvulas que tienen
fuga y estimar el caudal unitario promedio de
las fugas, las muestras de cajas de vlvulas nav y
naqv se calculan con las Ecuacin 1.9 y Ecuacin
1.10, respectivamente.
% %naErr
Z 100vfv
cfv fv2
2
= -^ h Ecuacin 1.9
donde:
nav = tamao de la muestra
Zc = abscisa de la curva de probabilidad
de distribucin normal para un ni-
vel de confianza dado
Errfv = error esperado en la estimacin,
en el porcentaje de cajas de vlvu-
las con fugas
%fv = ocurrencia de fugas en cajas de
vlvulas (%)
naErr
Z Sqvqv
cqv2
22= Ecuacin 1.10
donde:
naqv = tamao de la muestra
Zc = abscisa de la curva de probabilidad
de distribucin normal para un ni-
vel de confianza dado
Sqv = desviacin estndar del gasto de
fuga en cajas de vlvulas (mL/s)
Errqv = error esperado en la estimacin del
caudal unitario de fugas en cajas
de vlvulas (mL/s)
Para poblaciones pequeas, los tamaos de las
muestras deben ajustarse con la Ecuacin 1.7;
no obstante, el nmero de cajas de vlvulas
por inspeccionar ser igual o mayor a 30 ele-
mentos, con el fin de garantizar que sea una
muestra grande.
Una vez calculado el nmero de cajas de vl-
vulas por inspeccionar, se eligen aleatoria-
mente consultando un plano de la red. En este
plano se ubican todas las cajas del sistema de
agua potable y se trazan ejes cartesianos (x,y);
entonces se elige una pareja de nmeros alea-
torios que correspondern con las coordena-
das respectivas de la caja seleccionada.
Tras identificar en el plano cada una de las ca-
jas de vlvulas de la muestra, se procede de
manera similar al muestreo de tomas domici-
liarias para calcular el volumen total de fugas
en cajas de vlvulas en la ciudad. Los trabajos
de campo se realizan segn lo indicado en la
seccin 1.2.8.
1.2.7.3. Evaluacin de fugas en tubera de la red principal y secundaria
Para estimar el volumen de las fugas en tubera
principal y secundaria se aplica un balance de
agua, segn lo indicado en la seccin 2.1.
16
-
Caractersticas de la vlvula Caractersticas de la vlvula
Dimetro (pulgadas) 6" Dimetro (pulgadas) 4"
Tipo de vstago: jo de cuadro Tipo de vstago: vlvula reguladora de presin
Comentarios: vlvula completamente abierta Comentarios: calibrada a 15 PSI
Observaciones generales: La tubera de 6" suministra agua a las colonias Las Torres y Maquilas
Av.
Mar
del
nor
te
16
166
Av. D
iana L
aura
Riojas
Calles: Av. Mar del norte Esq. Av. Diana Laura RiojasColonia: Guymas norte
No. de crucero: 1No. de tapas: 1Referencias:
No. de vlvulas
6
6
6x4
Reduccin hechiza
4 4 4
P Filtro de arena16
16
16x6
La caja se encontraba azolvada por: Tierra Basura Inundada
Croquis de localizacin
Ilustracin 1.8 Ficha tcnica tipo de inspeccin de caja de vlvulas
1.2.8. Levantamiento de cajas de vlvulas
El trabajo fsico del levantamiento de cajas de
vlvulas es una actividad que tiene varios obje-
tivos: complementar la actualizacin de los pla-
nos de la red de distribucin de agua, evaluar el
estado de las cajas y detectar fugas en los esto-
peros, volantes y juntas de las vlvulas.
Es necesario en cualquiera de los casos mencio-
nados, antes de iniciar el trabajo de campo, dis-
poner de un formato que contenga los espacios
suficientes para anotar su ubicacin geogrfica,
el croquis de localizacin y su detalle de fonta-
nera; datos de su estado, dimetros, y dos foto-
grafas de la vlvula, una de lejos y una de cerca.
Se digitaliza en un plano toda la informacin
y se forman fichas por cada una de las cajas de
17
-
vlvulas inspeccionadas. La Ilustracin 1.8 pre-
senta una ficha tipo de caja de vlvula inspeccio-
nada en campo.
El trabajo de campo consiste en ubicar la caja por
inspeccionar, destaparla y registrar los datos res-
pectivos. En caso de que se encuentre azolvada o
inundada ser necesaria su limpieza, pero se de-
ber tomar nota de esta situacin en los formatos
correspondientes. Una cuadrilla formada por un
ingeniero y un ayudante pueden realizar la ins-
peccin de unas 20 cajas diarias.
Es recomendable tambin, realizar un resumen
analtico de resultados globales formando cua-
dros como los mostrados en la Tabla 1.9.
Con estos resultados es posible determinar las
inversiones para limpieza, sustitucin o rehabi-
litacin, cambios de tapas, etc., y valorar el gasto
unitario de fugas promedio, as como su porcen-
taje de ocurrencia.
1.2.9. Levantamientos topogrficos
Para efectos del anlisis hidrulico del sistema
de agua potable en los proyectos de eficien-
cia, es determinante conocer la elevacin de la
tubera, captaciones, tanques de regulacin y
rebombeos, ya que un error de un metro en la
cota topogrfica del nivel del agua en un tan-
que, puede cambiar sustancialmente los pa-
rmetros de velocidad y presin en la red. Por
lo cual, es necesario revisar y actualizar la
topografa de la ciudad en estudio con el levan-
tamiento topogrfico.
El levantamiento topogrfico comienza por el
anlisis de los planos existentes para identificar
la cantidad de informacin con la que se cuenta
y definir los trabajos complementarios de cam-
po. Normalmente, los datos de topografa que
interesa determinar para realizar estos proyec-
tos de eficiencia son las cotas de los cruceros de
Resumen de condicin del interior de las cajas de vlvulas
Condicin Cantidad Porcentaje
Tierra 48 65%
Basura 3 4%
Inundada 6 8%
Buen estado 17 23%
Total 74 100%
Resumen de condicin de las losas y las tapas en las cajas de vlvulas
Condicin Cantidad Porcentaje
Dao en losa 0 0%
Sin losa 0 0%
Sin tapa 2 3%
Tapa soldada 0 0%
Tapa sin fijacin 6 8%
Buen estado 66 89%
Total 74 100%
Tabla 1.9 Resumen de inspeccin de cajas de vlvulas
18
-
la red de distribucin, cotas de desplante de los
pozos y tanques de regulacin, y los perfiles de
las lneas de conduccin existentes.
Antes de proceder a ejecutar trabajos de campo de
topografa, es recomendable consultar la base de
datos del Instituto Nacional de Estadstica y Geo-
grafa (INEGI), tambin se puede consultar a los
institutos de Informacin Estadstica, Geogrfica
y Catastral, en los estados que lo tengan.
Los trabajos de campo de topografa, de cru-
ceros, cotas de tanques y pozos as como los
perfiles de conducciones se ejecutan segn las
especificaciones definidas en el libro Estudios
Tcnicos Para Proyectos de Agua Potable, Alcan-
tarillado y Saneamiento: Topografa y Mecnica
de Suelos, del MAPAS.
Es importante mencionar que actualmente exis-
ten en el mercado equipos comerciales para
obtener los datos topogrficos de las estructu-
ras y cruceros de la red de distribucin de agua
potable, entre ellos, La Estacin Total (ET) y el
Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Estos
equipos verstiles permiten descargar los valo-
res levantados en campo directamente a planos
digitales o bases de datos (shapefiles).
1.2.10. Vinculacin de tomas domiciliarias
La vinculacin de tomas domiciliarias tiene por
objeto detectar irregularidades en el padrn de
usuarios del organismo operador del sistema de
agua potable. Las irregularidades se refieren a
las diferencias que existen entre lo que describe
el contrato del usuario con lo que se encuentra
fsicamente en el lugar de la toma domiciliaria,
como puede ser: usos de agua distintos a los
registrados en el padrn de usuarios, equivo-
cacin en la existencia de micromedidor fun-
cionando, nombre del usuario sin actualizar en
tomas domiciliarias inactivas, usos fraudulen-
tos y clandestinos.
La vinculacin de tomas domiciliarias comienza
con la seleccin de rutas de recorrido. Para ello,
conviene aplicar los mismos recorridos que se
realizan durante la toma de lecturas de consu-
mos. De hecho, esta informacin normalmente
tiene cierta correspondencia con el listado de
los usuarios del padrn. En la Ilustracin 1.9 se
muestra un croquis tpico de recorrido para la
vinculacin de tomas domiciliarias.
Despus de definir las rutas, se prepara un
formato de encuesta a los usuarios y revisin
de la toma domiciliaria. Hay que corroborar
el nombre del usuario, la existencia de varias
tomas domiciliarias en un mismo predio, el
giro del inmueble, el estado fsico del micro-
medidor, la correspondencia con el nmero de
contrato y serie catastral, la existencia de fu-
gas, la posibilidad de un fraude o clandestinaje
y la satisfaccin del usuario con el servicio de
agua, entre otros. El formato puede ser pre-
parado segn convenga en cada estudio. En la
Tabla A.10 del Anexo A se muestra un ejem-
plo de estos formatos.
El procedimiento de campo para realizar las en-
cuestas y verificaciones no sigue alguna norma
especfica, por lo que cada quien definir su pro-
pia estrategia de actuacin. No obstante, propo-
nemos algunas recomendaciones tiles:
1. Realizar recorridos siguiendo rutas den-
tro de una misma rea o zona. Evitar re-
corridos dispersos ya que disminuyen los
rendimientos de la actividad
19
-
2. Los encuestadores deben portar un gafe-
te y al menos una playera con logotipos
oficiales del organismo operador para fa-
cilitar las labores y evitar la desconfianza
de los usuarios
3. Evitar que dos encuestadores se dividan
una ruta para asegurar que se realice al
100 por ciento y no exista duda alguna
de los datos
4. Estandarizar los criterios de detalles so-
bre claves de identificacin, marca y mo-
delo de micromedidores, dimetro de las
tomas, longitudes, usos del servicio de
agua, entre otros
5. Las rutas de recorrido debern ser del or-
den de 500 predios como mximo con el
fin de tener mejor control de la supervi-
sin de la actividad
La experiencia en esta actividad indica que una
persona puede revisar adecuadamente alre-
dedor de 70 predios por da en zonas de clase
media y popular. En zonas residenciales el ren-
dimiento disminuye un 25 por ciento debido
a la baja densidad de las viviendas. En zonas
marginadas el rendimiento disminuye hasta un
40 por ciento debido a la traza urbana irregular
en estas zonas y a la gran cantidad de asenta-
mientos dispersos.
Paralelamente al levantamiento de encuestas
se realiza la actividad de captura de datos en
formato digital, con la intencin de facilitar su
anlisis y actualizacin posterior. Actualmen-
te, existe una tecnologa comercial denomina-
da Sistema de Informacin Geogrfica (SIG),
que permite disponer de bases de datos ligadas
AGUASCALIENTES
AGUASC
ALIENTE
S
VIA DE FF CC MEXICO - BALSAS
CALLE 2
CALLE 2
Bis
VERACRUZ
MADERO
CA
LLE 3
CA
LLE 4
CA
LLE 5
CA
LLE 6
COLIM
A
FIN
INICIO
Ilustracin 1.9 Croquis tpico de recorrido para vinculacin de tomas domiciliarias
20
-
al plano catastral de la poblacin, incluso se
encuentran georeferenciados a un sistema de
coordenadas universal. Por lo tanto, es reco-
mendable que se utilicen estas tecnologas
para la captura de datos de la vinculacin de
las tomas domiciliarias.
1.2.11. Medicin de parmetros elctricos e hidrulicos en equipos de bombeo
Para realizar el diagnstico de una instalacin
electromecnica en los sistemas de agua, es in-
dispensable la medicin de parmetros tanto hi-
drulicos como elctricos. Con base en el resul-
tado de esas mediciones se determina:
La eficiencia electromecnica del conjunto
motor-bomba y en forma separada
La curva de comportamiento cargagas-
toeficiencia del equipo de bombeo
Para que las mediciones sean lo ms reales
posible y, por ende, los valores de eficiencia
sean veraces, se debe procurar:
Que los equipos de medicin estn
calibrados y en buenas condiciones de
operacin
El sistema a medir se encuentre en estado
estable, sin perturbaciones que motiven
una medicin falsa
1.2.11.1. Medicin de parmetros elctricos
Los parmetros elctricos a medir son:
Tensin elctrica (voltaje)
Corriente elctrica
Factor de potencia
Potencia real o activa
Potencia reactiva
En estos casos es indispensable la utilizacin
de equipo de medicin adecuado: voltmetro,
ampermetro, watthormetro, multmetro, etc.
Para simplificar el proceso de medicin, se reco-
mienda utilizar un analizador de redes elctri-
cas que permita la medicin de parmetros por
fases, integrar dichas mediciones para obtener
directamente los valores trifsicos, almacenar en
memoria informacin para obtener tendencias y
en la mayora de los casos, medir otros parme-
tros elctricos que son importantes para evaluar
la calidad de la energa utilizada en el equipo,
como la distorsin armnica, entre otros.
Medicin de tensin elctrica (voltaje)
Para realizar la medicin de la tensin elctrica
en equipos de bombeo, es necesaria la utilizacin
de un voltmetro. Proceder de la siguiente mane-
ra, teniendo como referencia la Ilustracin 1.10:
1. Realizar la medicin en los cables de
tensin elctrica que salen del contactor
hacia el motor de la bomba
2. Colocar el cable rojo del voltmetro
sobre la punta de salida del contactor
en la lnea a
3. Colocar el cable negro del voltmetro
sobre la punta de tierra n
4. Registrar la lectura de tensin (Van),
correspondiente a la fase a
5. Repetir la accin, colocando el cable
rojo del voltmetro en la punta de salida
b y c del contactor (con el negro a
tierra) y tomar lecturas respectivas de
tensin (Vbn) en fase b y tensin (Vcn)
en fase c
21
-
Ilustracin 1.10 Medicin de tensin (voltaje) en equipos de bombeo
6. En el caso de la medicin de tensin
elctrica entre fases, se debe repetir
el procedimiento anterior colocando a
la salida del contactor el cable rojo del
voltmetro en la punta a y el cable
negro en la punta b; despus entre
a y c; por ltimo entre b y c
Con el promedio de estos tres valores se calcula
el valor de la tensin elctrica trifsica (V). Se
recomienda realizar tres lecturas en cada cable
para corroborar los datos.
Para la medicin de los parmetros hidrulicos se
debern tener los equipos de medicin calibra-
dos y en buenas condiciones de uso. Asimismo,
al efectuar las mediciones, el sistema no debe
tener perturbaciones. En el caso de instalaciones
unitarias, como pozos o equipo de rebombeo, las
mediciones se hacen directamente en el tren de
descarga. Para las instalaciones que integran a
varios equipos de bombeo, se deben realizar las
mediciones de los parmetros hidrulicos indi-
vidualmente sobre su tubera de descarga.
La curva gasto de funcionamiento vs carga hi-
drulica total de bombeo (Q-Hb) se construye
realizando mediciones de estos dos parmetros,
modificando en cada lectura de datos las condi-
ciones de operacin.
Los parmetros hidrulicos y los datos de refe-
rencia que se deben obtener son los siguientes:
Medicin del caudal a la descarga en la
bomba (Q)
Medicin de la carga de presin de ope-
racin, en la succin (ps) y descarga (pd)
Definicin del nivel de referencia (pNr)
Medicin del nivel dinmico de succin
(NDr)
Medicin de niveles a centros de man-
metros (Dr-m), tanto en la succin como
en la descarga segn el caso explicado
ms adelante
Medicin de corriente elctrica
La medicin de la corriente elctrica se efecta
con un ampermetro. El procedimiento de me-
dicin se efecta de la manera siguiente (Ilus-
tracin 1.11):
a) Cuando se utiliza un ampermetro mo-
nofsico, las lecturas de corriente elctri-
ca se realizan una por una, colocndolo
a b c
a b c
V
n
Alimentacinentrada
Contactor
Salida al motor
22
-
en cada uno de los tres cables que salen
del contactor y que alimentan al motor.
Las lecturas, registradas en cada cable,
sern de las corrientes de las fases la, lb, lc,
respectivamente. Con estos tres valores
se calcula la corriente promedio de fases
que es la corriente elctrica trifsica total
(ltt). Se recomienda realizar tres lecturas
en cada cable para corroborar los datos
b) En caso de utilizar un analizador de re-
des, no ser necesario realizar las lec-
turas de corriente elctrica en forma
individual, sino colocar los tres ampe-
rmetros simultneamente en cada uno
de los cables que salen del contactor y
alimentan al motor. As, las lecturas de
las corrientes elctricas de cada cable se
obtiene directamente en la pantalla del
analizador
Medicin del factor de potencia y clculo de la potencia elctrica
La medicin del factor de potencia (FP) se
puede realizar de la misma manera que la
medicin de corriente o la de tensin, usan-
do adems una resistencia similar a la que
tienen las parrillas elctricas. Este mtodo
es muy prctico ya que en ocasiones no se
dispone de un watthormetro. De esta forma,
el valor del factor de potencia se obtiene uti-
lizando solo el ampermetro o el voltmetro y
aplicando las frmulas matemticas de ley de
los senos y cosenos.
Medicin del factor de potencia con ampermetro
1. Conectar en paralelo la resistencia con
la carga de la cual se quiere medir el
factor de potencia (puede ser un motor)
como se observa en la Ilustracin 1.12.
La relacin de corrientes se representa de
acuerdo con la relacin de ngulos que se
muestra en la Ilustracin 1.13
a b c
TierraAlimentacinentrada
Contactor
Punto de medicin de corrientes
Tierrantacina
Ilustracin 1.11 Medicin de corriente elctrica en equipos de bombeo
A A
A
Resistenciade parrilla
+
+
-
Voltaje dela fuente
IRIT
IL
V ] iV ] i
Ilustracin 1.12 Medicin del factor de potencia con am-
permetro
23
-
2. Anotar los valores de la corriente que
se obtiene de la fuente (ITotal o IT), la co-
rriente que pasa por la resistencia (IR) y
la corriente que pasa por la carga (ILoad o
IL)
3. Posteriormente se calcula el factor de
potencia (FP) o Cos resolviendo el problema como un anlisis vectorial y
aplicando las leyes de Kirchoff, supo-
niendo que el ngulo del voltaje es cero
y calculando el ngulo de la forma si-guiente: como ya se conocen las mag-
nitudes IL, IT, IR, se calcula el ngulo mediante la Ecuacin 1.11
C s I II I I
2 R LR L T2 2 2
q b =+ + Ecuacin 1.11
por lo tanto:
180i b= -
FP Cos 180 b= -^ h
Medicin del factor de potencia con un voltmetro
Este mtodo es similar al visto anteriormente
pero ahora con un voltmetro y un circuito en
serie y suponiendo que la corriente tiene un
ngulo de cero, como se muestra en la Ilustra-
cin 1.14. La relacin angular se muestra en la
Ilustracin 1.15.
Similar al mtodo anterior con valores de co-
rriente, los pasos a seguir son:
1. Anotar los valores del voltaje que entrega
la fuente (VT), el voltaje que pasa por la
resistencia (VR) y el que pasa por la carga
(VL)
2. Posteriormente se resuelve el problema
como un anlisis vectorial y aplicando
las leyes de Kirchoff suponiendo que el
ngulo de la corriente es cero y calculan-
do el ngulo , de la forma siguiente Como ya se conocen las magnitudes Vl,
VT, VR se calcula el ngulo mediante la Ecuacin 1.12:
Cos V VV V V
2 R LR L T2 2 2
b =+ + Ecuacin 1.12
por tanto:
180i b= -
FP Cos 180 b= -^ h
3. Con el valor de FP, la corriente elctrica
y la tensin elctrica medida anterior-
mente, se puede calcular la potencia ac-
tiva (Pa) utilizando la Ecuacin 1.13
P Watts VI Cos 180a tt b= -^ ^h h Ecuacin 1.13
Potencia real o activa
Para medir la potencia real se utiliza un wa-
tthormetro, que se coloca a la salida del con-
tactor en los cables que van hacia el motor.
El procedimiento para realizar la medicin del
IR
ITIL
I
V ] i
Ilustracin 1.13 Relacin de corrientes de acuerdo con la
relacin de ngulos
24
-
valor de la potencia real o activa es el siguiente:
1. Se colocan las terminales de voltaje del
watthormetro sobre el cable de la fase
a
2. Enseguida se coloca la otra terminal de
voltaje del watthormetro en el cable
neutro n
3. Se inserta el gancho del ampermetro en
el cable de la fase a
4. Se registra la lectura de la potencia real o
activa directamente en el watthormetro
5. Se repite el proceso anterior para obtener
la potencia real en las fases b y c
Si el equipo de bombeo tiene instalado un banco
de capacitores, se sugiere hacer dos mediciones,
ver Ilustracin 1.16 e Ilustracin 1.17:
1. La primera de ellas se debe realizar co-
rriente abajo del punto de conexin del
banco de capacitores, en los conductores
que van directamente a la bomba sumer-
gible o al motor en bombas verticales de
flecha, con el objeto de que las medicio-
nes no se vean influidas por el efecto de
compensacin de los capacitores y refle-
jen la situacin real del motor elctrico
que se est evaluando
+
++
+-
-
-
-
Carga
VR
VT
VL
Ilustracin 1.14 Medicin del factor de potencia con voltmetro
VR
VTVL
I ] i
Ilustracin 1.15 Relacin de voltajes de acuerdo con la relacin de ngulos
25
-
Banco decapacitadores
Contactor
Puntos de medicin
a b c
a b c
n
2. La segunda medicin debe realizarse
corriente arriba del capacitor. Esta me-
dicin describir el efecto de la compen-
sacin del factor de potencia sobre la red
elctrica
1.2.11.2. Medicin de parmetros hidrulicos
Medicin del caudal a la descarga de la bomba
Para la medicin del caudal (Qd) debe seguirse
la metodologa y recomendaciones expuestas en
el punto 1.2.2. En el caso de instalaciones elec-
tromecnicas con una batera de varios equipos,
como los rebombeos, la medicin de caudal
debe hacerse individualmente en cada equipo,
cuidando que se encuentre en la condicin de
operacin ms estable, con el fin de evaluar la
situacin energtica en las condiciones comunes
de operacin.
Medicin de cargas de presin de succin y descarga
Para realizar las mediciones de las cargas de
presin de succin (ps) y descarga (pd), se reco-
mienda el uso de manmetros tipo Bourdon, de
preferencia los que contienen glicerina. Hay que
asegurar su buena calibracin y que se use en el
tercio medio de su escala, puesto que es donde
Ilustracin 1.16 Medicin de la potencia real antes de los capacitores
Banco decapacitadores
Contactor
Puntos de medicin
a b c
n
Ilustracin 1.17 Medicin de la potencia real despus de los capacitores
26
-
su exactitud es la ptima. La manera de reali-
zar la medicin se muestra en las imgenes de la
Ilustracin 1.18.
Para efectos prcticos, en los clculos es re-
comendable expresar la presin en carga pie-
zomtrica, en metros, aunque los manmetros
suelen tener escalas de kg/cm2 o lb/pulgada2.
Las equivalencias de estas unidades son las si-
guientes:
/kg cm2 m10=
.lgpu ada
lb m0 70312 =
Las mediciones de presin de succin y descarga
debern hacerse lo ms cerca de la bomba. En
caso de que no sea posible hacer la medicin en
la succin, por tratarse de una bomba vertical, o
porque no haya puerto de medicin disponible,
se debe indicar en los formatos de registro de
mediciones que no aplica la medicin de suc-
cin. S es indispensable realizar la medicin de
la presin en la descarga.
Definicin del nivel de referencia
Para el clculo de la carga hidrulica total de
bombeo, es conveniente definir un nivel de re-
ferencia, a partir del cual se medirn los otros
niveles. Normalmente, el nivel de referencia se
ubica sobre la placa base de montaje del motor,
como se observa esquemticamente en la Ilus-
tracin 1.19 y en la Ilustracin 1.20.
En el caso de equipos de bombeo sumergibles,
el nivel de referencia es normalmente el nivel
de piso.
Medicin del nivel dinmico de succin
El nivel de succin (NDs) es la distancia vertical
entre el nivel de referencia y el espejo de agua don-
de se est bombeando dicha agua en condiciones
de operacin normal y estable. La medicin
puede realizarse con una sonda de nivel o con
un flexmetro, dependiendo de las condiciones
del lugar. En el caso de un crcamo de bombeo
el nivel dinmico de succin ser el nivel de la
Ilustracin 1.18 Medicin de presin con manmetro tipo Bourdon calibrado
27
-
Niveldel agua
Dr-m
pd
Nr
NS Niveldel agua
NS
Dr-ms Dr-mdDr-ms Dr-md
pspd
Nr
Niveldel agua
Dr-m
pd
Nr
NS Niveldel agua
NS
Dr-ms Dr-mdDr-ms Dr-md
pspd
Nr
Ilustracin 1.20 Medicin de niveles en caso de tener manmetro en la succin y en la descarga
Ilustracin 1.21 Medicin del nivel dinmico de succin en crcamos de bombeo
Ilustracin 1.19 Medicin de niveles en caso de tener nicamente manmetro en la descarga de una bomba vertical
28
-
superficie libre del agua dentro del crcamo, y
en el caso de un pozo, el nivel de succin co-
rresponde a su nivel dinmico en el acufero. En
las imgenes de la Ilustracin 1.21 e Ilustracin
1.22 se muestra la medicin de nivel dinmico
con una sonda elctrica.
Si durante la medicin en un crcamo o tanque
el nivel del agua cambia de posicin significa-
tivamente, entonces la medicin del nivel de
succin debe hacerse de manera simultnea a
las mediciones de caudal, presin y parmetros
elctricos. El valor podr ser negativo o positivo,
dependiendo de si el nivel se encuentra por de-
bajo o por encima del nivel de referencia.
Medicin de niveles a centros de manmetros
En la Ilustracin 1.19 e Ilustracin 1.20 se
observa la manera de ubicar los niveles a
centros de manmetros. Si solo se mide la
carga de presin a la descarga, este nivel ser
designado como Dr-m.
En el caso que se midan las cargas de presin
tanto a la succin como a la descarga, el nivel del
manmetro de descarga ser designado como
Dr-md y para el caso del manmetro de succin,
como Dr-ms.
Determinacin de la carga hidrulica de bombeo
Las mediciones de presin y niveles descritos en
los incisos 1.2.1 a 1.2.5 se utilizan para calcular
la carga hidrulica total de bombeo (Hb), la cual
est constituida por la suma de varios valores
medidos, que dependern del tipo de bomba y el
arreglo que se tenga.
En la Tabla 1.10 se describe el proceso de clculo
y los parmetros a considerar en la determina-
cin de la carga hidrulica total de bombeo de-
pendiendo del tipo de equipo y la aplicacin.
1.2.11.3. Formatos de registro de datos en campo
Es importante el uso de formatos de campo or-
ganizados para registrar las caractersticas del
sistema electromecnico de los equipos de bom-
beo, sus valores nominales y los datos obtenidos
en las campaas de medicin de los mismos.
Ilustracin 1.22 Medicin del nivel dinmico de succin en crcamos de bombeo
29
-
En la Tabla 1.11 se muestra un ejemplo de for-
mato para el registro de las caractersticas del
sistema electromecnico y los datos nominales
tanto de la bomba como del motor.
En la Tabla 1.12 se presenta un formato que pue-
de utilizarse para anotar las mediciones de va-
riables hidrulicas y elctricas de los equipos de
bombeo y clculos para determinar la eficien-
cia electromecnica que vienen enunciadas en
la NOM-006-ENER-1995 Eficiencia energtica
electromecnica en sistemas de bombeo para
pozo profundo en operacin. Lmites y mtodo
de prueba.
Caso Frmula Parmetros a medir o calcular
Cuando solo se mide la presin a la descarga H P ND D h Hb d s r m fs v= + + + +-
Hb = Carga total de bombeo (m)
Pd = Carga de presin en la descarga (m)
NDS= Nivel dinmico de succin (m)
Dr-m = Distancia del nivel de referencia amanmetro (m)
hfs = Prdidas de carga hidrulica por efec-to del cortante en la tubera de succin, ms accesorios (m)
Hv = Carga de velocidad (m)
Cuando se miden presin a la succin y descarga
H P P D Db d s r ms r md= - + +- -
Hb = Carga total de bombeo (m)
Pd = Carga de presin en la descarga (m)
Ps = Carga de presin de succin (m)
Dr-ms= Distancia del nivel de referencia al ma-nmetro en la succin (m) y en la descarga (m)
Tabla 1.10 Proceso de clculo para la carga hidrulica de bombeo (Hb) y parmetros a medir
1.2.11.4. Elaboracin de curvas de operacin de equipos de bombeo
Las curvas de operacin de los equipos de bom-
beo permiten contar con dos elementos claves
en los anlisis de eficiencia en sistemas de agua
potable:
Comparar la situacin de operacin
actual con las condiciones originales
de operacin de los equipos de bombeo
y valorar los niveles de capacidad de
produccin que ha perdido con el paso
del tiempo, lo cual es un reflejo de la
prdida de rendimiento energtico res-
pecto a la original
Contar con los datos necesarios para ali-
mentar de informacin al modelo de si-
mulacin hidrulica del sistema de agua
potable, que es parte del proyecto de efi-
ciencia hidrulica; viene explicado en la
seccin 3 del presente libro
Las curvas de operacin de los equipos de bom-
beo, que se obtienen como producto de las me-
diciones elctricas e hidrulicas, son principal-
mente dos:
Curva de caudal (Q) vs carga de bombeo
(Hb)
Curva de caudal (Q) vs eficiencia elec-
tromecnica del conjunto motor-bomba
(b)
30
-
Propietario:
Domicilio:
Localizacin del pozo:
Parmetros garantizados de la bomba
Tipo: Vertical /sumergible Marca:
No. Pasos: Flujo (m/s)
Carga total (m): Eficiencia (%)
Datos de la columna Dimetro de succin (m): Dimetro de la flecha (m):
Datos de placa del motor
Marca: Eficiencia (%) Potencia (kW):
Tensin (V): Corriente (A): Frecuencia de rotacin (RPM):
Instrumentos de medicin
Tipo Certificado de calibracin
Exactitud (%) Expedido porFecha de vencimiento
Carga de presin en la descarga
Nivel dinmicoSonda elctrica:
Sonda neumtica:
Potencia elctrica (medicin directa)
Potencia elctrica medicin indirecta
Voltmetro
Ampermetro
Factormetro
Duracin de la prueba
Fecha: Responsable
Hora de inicio: Hora de finalizacin
Tabla 1.11 Formato para el registro de datos nominales y caractersticas del sistema electromecnico
Para construir las curvas Q-Hb-b es necesario realizar la medicin de parmetros hidrulicos y
elctricos al menos en tres a cuatro situaciones de
operacin de los equipos de bombeo. Para ello, se
realiza la modificacin de presin de la descarga,
estrangulando en un determinado porcentaje la
vlvula situada aguas abajo de la bomba de manera
gradual hasta que se estabilice la nueva condicin