El balance volumétrico (cuantificación de pérdidas físicas y comerciales)

El siguiente material corresponde a la sección # 5 “El balance volumétrico (cuantificación de pérdidas físicas y comerciales” de la serie de materiales producidos por IMTA durante 2007 para el "FONDO PARA LA COMUNICACIÓN Y LA EDUCACIÓN AMBIENTAL, A.C." y su "Centro Virtual de Información del Agua" (Cevia). La intención de estos materiales es poner a disposición de los responsables de administrar sistemas de abastecimiento de agua potable, información básica para la gestión racional del servicio a los usuarios, satisfaciendo requisitos de cantidad, continuidad, calidad, confiabilidad y costo, dentro de un marco de desarrollo sustentable.

El balance volumétrico (cuantificación de pérdidas físicas y comerciales)

Índice de contenido: 1.- Introducción al tema. 2.- Balances nacionales y regionales. 3.- Necesidad y uso de los balances y proyecciones de demandas. 4.- El monopolio natural en servicios de agua y saneamiento urbanos. 5.- Suministro de agua y su monitoreo. 6.- Los distritos hidrométricos. 7.- Balances nocturnos en distritos hidrométricos. 8.- El medidor de agua. 9.- El por que de los balances de agua. 10.- El cómo de los balances de agua (terminología de la IWA). 11 Balance volumétrico y eficiencia del servicio de agua urbanos. 12.- Balance a escala ciudad. 13.- Balance a escala inmueble.

1.- Introducción al tema. Es la obligación de cualquier empresa de aguas (organismo operador) ser competente al administrar la infraestructura, el agua, el personal, el dinero y otros recursos a su cargo. Tanto para demostrar su aptitud como para lograr una gestión adecuada, debe partir de información completa, frecuente y confiable. Es por eso que suele decirse que la información y los conocimientos de su personal son los bienes más apreciados y valiosos de la institución. La información no se genera por arte de magia, sino que hay que invertir mucho esfuerzo, tiempo, recursos, organización logística y paciencia para irla generando, analizando y aprovechando. La información que no se aprovecha, no se compara, no se actualiza, es letra muerta que quizá eventualmente sirva en estudios históricos o estadísticos. Sin embargo el principal uso de la información es en la planeación y en la toma de decisiones, tanto cotidiana como de mediano o de largo plazo. Por ejemplo para las tareas operativas del servicio de abastecimiento de agua potable es esencial estar monitoreando continuamente: flujos, presiones, niveles de almacenamiento en tanques y calidades del agua en diferentes puntos de la red de distribución. También hay que controlar y mover válvulas, atender reportes y preguntas del público, leer medidores, facturar y cobrar por los consumos, mantener mapas actualizados de la infraestructura, los catastros de consumidores, reparar fugas y mejorar las tuberías, hidrantes, bombas y cualquier otro componente de la red de distribución.

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Si uno recapacita en la lista de tareas anterior, es evidente que en gran medida se necesitan datos sobre cuanta agua está circulando por las tuberías, a donde se canalizan esos flujos, en donde se aprovechan; y si comparado con las necesidades o demandas, es satisfactorio lo que se entrega. Igualmente se debe evaluar si hay zonas mejor surtidas que otras, si hay desperdicios de agua, y cuando, cómo y por que ocurren. La información debe servir para hacer planes de mejoramiento y priorizar acciones. Reiterando que la información es posiblemente el bien más valioso para un administrador, cabe decir que no solo sirve para conocer las deficiencias y áreas de oportunidad para mejorar la operación de la época actual, sino también para saber como se comportan los acuíferos, cómo está evolucionando la demanda y las preferencias de los usuarios, las diferencias entre comportamientos en diferentes colonias o zonas de presión de la ciudad. Es importante saber si la demanda varia con cambios en el clima, con la lluvia, con situaciones socioeconómicas, con el precio del agua, con la calidad del agua, etc. Es decir, todo directivo de organismo operador que se diga competente, debe estar interesado y pre-ocupado sobre diferentes enfoques y alcances del suministro, la demanda y la dotación, y sus variaciones horarias, estacionales, semanales y de otra índole. Cualquier plan de mejoras a la red, o de ampliación a la capacidad de conducción, o de solicitud de perforación de nuevos pozos, depende de estadísticas y pronósticos de la demanda. Estos datos deben sustentar las proyecciones y programas financieros y de operación para la empresa de aguas. Si la información no ha sido validada, o fue improvisada, maquillada o inventada, seguramente las inversiones serán un desperdicio, al quedar sobradas o insuficientes respecto de las necesidades reales. Un grave error, frecuente de muchos operadores, es plantear la necesidad de obras y nuevas fuentes de abasto, cuando tienen grandes desperdicios y pérdidas en su sistema. Primero hay que corregir tales pérdidas antes de proponer nuevos sistemas de abasto, pues suele ser mucho más económica y sencilla la opción correctiva y de mejora en eficiencia. Incluso, como se verá mas adelante en esta guía, suele ser mucho mas rentable y sencillo atacar y mejorar las ineficiencias y pérdidas comerciales que las perdidas fisicas; sin embargo aun algunos directivos son temerosos, no asumen su verdadera responsabilidad. A esos y solo les interesa aquello que luce como excavaciones y obras que puedan inaugurar y de las cuales alardear. Sin embargo ahora se pugna por corregir esos vicios, exigiendo que el puesto sea ofrecido solo a personas competentes, comprometidas y certificadas. Eso pronto se logrará en varios Estados de la República Mexicana con el impulso a mejores instrumentos de regulación y vigilancia al desempeño de los O.O. 2.- Balances nacionales y regionales. Es fundamental que un directivo de O.O. (organismo operador) tenga no solo comprensión detallada de su localidad, sino también un amplio conocimiento de los recursos hídricos y demandas actuales y potenciales en su cuenca, en su región, en el Estado, en el país y en el mundo, pues muchas de las prioridades y políticas que implemente para el control del agua, así como el esfuerzo y perseverancia que dedique para buscar y generar información confiable, depende de las caracteristicas de escasez y sus tendencias en esos diferentes ámbitos geográficos. Abastecer confiablemente a una ciudad y proteger los recursos hídricos mediante una adecuada gestión

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institucional es esencial para apoyar la vida humana así como los ecosistemas de los que dependemos. Para ilustrar lo anterior en la figura 1 se representa la “disponibilidad” de agua en algunos países (¡Cuidado

99.7 miles de m3 anuales por habitante

con el término “disponibilidad”!. Suele no corresponder a la posibilidad real usar esos recursos. Se presenta solo para ilustrar que en México tiene mayor escasez que en otras naciones). Las cifras

mostradas corresponden a promedios nacionales, y desde luego en cada nación hay regiones con mucho menor “disponibilidad” que tales promedios. Eso es particularmente cierto en México donde gran parte del territorio es árido y solo algunos estados del sur concentran la mayor parte de la lluvia.

43.3 29.1 9.5 4.9 Canadá

Brasil

Argentina

E.U.A.

México

Figura 1.- “Disponibilidad” promedio de agua por persona (miles de m3 /año) en algunos países, en la época actual (tendencia a disminuir fuertemente en varios países como México)

Curiosamente muchos países con buena disponibilidad de agua, por ejemplo Canadá, se preocupan de hacer balances de agua, de buscar eficiencia en su manejo, y de reducir los consumos. ¿Por que? La explicación es que todo cuesta. La infraestructura, el bombeo, los tratamientos, la administración, el alcantarillado y la contaminación o el tratamiento de aguas residuales. Por tanto mientras menos volúmenes se manejen menor necesidad de desembolsos y daño a los ecosistemas habrá. México a pesar de estar entre las naciones con menos agua y al que se le predicen serios conflictos para el futuro, ha padecido y tolerado costos innecesarios por sobre-dimensionamientos y desperdicios. Apenas estamos aprendiendo a cuidar mejor nuestros recursos y economía. Sin embargo falta mucho por hacer y es urgente que los O.O. adquieran mayor conocimiento y mejoren su operación, ya que lamentablemente en muchas localidades prevalecen balances de agua como el ilustrado en la figura 2.

Fuente: Movimiento Ciudadano por el Agua 2000

100%

Pérdidas físicas

50% Agua no facturada

40% eficiencia comercial

Producido

Consumido

Facturado

30%

Cobrado

Esquema gráfico de la eficiencia global media con la que actualmente se opera.

Figura 2.- Situación de varios organismos operadores débiles institucionalmente donde de cada 100 litros que extraen, solo cobran 30.

Es frecuente encontrar organismos muy ineficientes, que reciben pagos por venta de agua de solamente una pequeña fracción del agua que extraen. Eso suele dejarlos en situación precaria para enfrentar sus gastos operativos y mantener una adecuada calidad de servicio a la ciudadanía. Para ampliar el asunto de cuales conceptos de erogaciones suelen cubrir los montos recaudados por venta de agua ver la sección “Mejora comercial y financiera” en la guía # 6 sobre “Reducción Página

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y control de pérdidas, y sectorización” e igualmente consultar la guía # 7 sobre “Conceptos de valor, costos y tarifas”. Además de la “disponibilidad” de agua (no necesariamente lo mismo que “oferta”), un factor esencial en la ecuación de balance es la “demanda”. Entre las ciudades del mundo existen grandes diferencias en climas, culturas, hábitos, economías y condiciones naturales, que generan ciertos comportamientos en la demanda. En ocasiones las demandas y sus tendencias, no son compatibles con la disponibilidad de agua y de infraestructura, lo que crea situaciones de escasez y limitantes de agua, tanto en capacidad de distribución, en volumen aprovechable, o en calidad del líquido. Ofrecer servicios confiables y sustentables es un reto a resolver, que se agrava por el déficit financiero del sector, incluso para operar y mantener la infraestructura existente. Por otra parte, el crecimiento demográfico y la continua urbanización (típica de países poco desarrollados) intensifican la presión sobre los servicios que ya existen, y no se ve un final a esa dinámica en el futuro previsible. En todo el planeta, pero principalmente en países áridos como México, con acuíferos altamente sobreexplotados, la demanda del agua va en aumento mientras que los recursos están disminuyendo 3.- Necesidad y uso de los balances y proyecciones de demandas. Aun cuando el subtítulo de esta guía es “cuantificar las pérdidas físicas y comerciales”, es conveniente aclarar que el “balance volumétrico” tiene bastantes más finalidades y aplicaciones que meramente determinar los montos de las pérdidas. Desde luego la mermas o pérdidas es un tema importante, especialmente en regiones con escasez de agua y con déficit financieros, pero antes de entrar de lleno a tema de pérdidas es prudente ampliar el panorama, diciendo que conocer los volúmenes que entran o salen de un sistema, cómo se reparten, cuando y por que ocurren, etc., tiene el valor intrínseco de ampliar en conocimiento y la información sobre el sistema de abastecimiento de agua. Existen algunos conceptos y términos muy importantes, como: “gasto medio”, “consumo”, “dotación”, “demanda horaria”, “gasto pico”, “capacidad de conducción instalada”, “capacidad de regulación o de almacenamiento”; que todo directivo debe conocer y manejar perfectamente. Debe manejar los términos tanto en su definición como en los valores que existen en su localidad, y no solo para los usuarios comunes o promedios, sino para las variantes que tienen según las principales categorías de clientes o de zonas territoriales. Es decir, diferenciarlos por categorías domesticas, comerciales, industriales o institucionales y por las principales zonas y subdivisiones que existan en la red hidráulica. En una zona urbana deben diferenciarse los usos de agua, y conocerse sus valores y tendencias individuales. Ello para poder apoyar decisiones sobre coberturas del servicio, o sobre magnitud de la infraestructura. Incluso deben evaluarse o hacerse pruebas de comportamiento o encuestas sobre potenciales demandas para diferentes calidades del agua, por ejemplo de agua residual tratada para riego de jardines o consumos industriales. Cuando se instalan medidores de consumo en sitios donde antes no existían y se establecen precios por cantidad de agua usada, el consumo en los hogares tiende a reducirse. Página

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Frecuentemente los resultados son temporales, a menos que el precio se haya elevado mucho. Las campañas de educación sobre ahorro de agua también tienen su impacto, al igual que algunas reglamentaciones sobre descargas al alcantarillado o sobre instalación de dispositivos ahorradores en las casas o edificios. La demanda doméstica (viviendas) usualmente va asociado al nivel de ingresos (tipo de casa o de colonia), a la cantidad de personas que ahí habitan, al número de baños o aparatos domésticos, y a la superficie jardinada con que cuentan. Desde luego la manera más precisa de conocer las demandas es instalando aparatos medidores de consumo, pero en caso de no existir estos pueden hacerse estimaciones teóricas, o correlaciones estadísticas con otras ciudades vecinas que cuenten con medidores. En casi todas las ciudades el consumo doméstico suele ser el principal demandante de agua. Generalmente es bastante mayor que la suma de los consumos industrial, comercial, turístico, institucional o de otro tipo. Claro que puede haber ciudades especiales donde la situación sea distinta, por ejemplo ciudades turísticas en temporada alta, o ciudades con muchos parques industriales. El directivo debe conocer esos datos y las explicaciones de cuales y porque son los mayores demandantes, y si tienen variaciones en distintas épocas del año. La demanda industrial urbana suele ir asociada a las alternativas tecnológicas y las exigencias reglamentarias sobre contaminación y descargas, y sobre todo al precio unitario que cobre el O.O. por metro cúbico abastecido o descargado al alcantarillado. Cuando se hacen pronósticos de demandas en una ciudad es importante diferenciar los tipos de industrias identificadas y efectuar pronósticos separados para diferentes usuarios, considerando los potenciales reglamentos y niveles tecnológicos y elasticidad de la demanda ante cambios en las tarifas. 4.- El monopolio natural en servicios de agua y saneamiento urbanos. La mayoría de las ciudades del planeta tienen un monopolio natural para sus servicios de agua. Es decir, solamente hay una agencia (empresa, organismo, institución, o cualquier nombre que quiera dársele) que oficialmente se encarga del servicio de abastecimiento y alcantarillado, y con ella todos los usuarios deben contratar. No hay nada de objetable en eso; al contrario, es deseable por varias razones que se comentan más abajo. Sin embargo, al ser un monopolio carente de libre competencia no operan los equilibrios clásicos del mercado de oferta y demanda para fijar los precios o para impulsar la competitividad (eficacia y eficiencia) en cuanto a la calidad del servicio hacia los clientes. Entre otras desventajas es que puede haber fuerte ingerencia y manipulación de políticos, o prevalecer descuido, corrupción o negligencia en el manejo de recursos e infraestructura, o sobre-explotación del medio ambiente. Para desalentar o prevenir esas potenciales desventajas en los servicios públicos monopólicos, es que cobran relevancia los temas de regulación, vigilancia y reglamentación (en otras guías para directivos de esta misma serie, se tratan algunos de esos temas). Entre las ventajas de ser un monopolio natural está la de que hay mayor control sobre las fuentes de abasto y sobre las descargas o el tratamiento de aguas residuales. Similarmente, cuando la institución responsable es una sola y cuenta con solidez y formalidad, se generan economías de escala en obras y se capta personal más competente y especializado. Si fuesen muchos los

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responsables se dispersaría la responsabilidad para con un servicio básico, y se pudiera caer en improvisaciones y en competencias innecesarias y desgastantes. Desafortunadamente en México, la misma constitución política fomenta que cada municipio, aunque sea pequeño, tenga su propio mini-monopolio. Sería preferible lograr mayor solidez institucional, profesionalismo y economías de escalas teniendo una sola institución intermunicipal, mas profesional, que atienda a varios municipios vecinos (esa suele ser un argumento a favor de privatizar o concesionar organismos operadores débiles, los cual a su vez causa otros peligros) que abata costos y mejore la calidad del servicio. Al leer esta sección de la guía alguien pudiera preguntarse que tiene que ver lo de monopolios con el tema de balances volumétricos. La respuesta es que precisamente otra ventaja del monopolio es captar información más completa y extensa y dar la posibilidad de registros estadísticos más sistemáticos y confiables. Cuando todos los usuarios deben contratar con un proveedor único, hay información más completa sobre la demanda y sus proyecciones para el futuro. De igual forma se pueden destinar equipos de trabajo especializados a la sectorización de distritos hidrométricos, a detectar y reparar fugas, a instalar o leer medidores de consumo, a depurar catastros de usuarios, y a estudios socioeconómicos para diseñar las tarifas apropiadas, considerando sustentabilidad, justicia y equidad social y solidez institucional. El monopolio también favorece que la industria y otros grandes consumidores tengan necesariamente que contratar sus abastecimientos y descargas de alcantarillado con el O.O., posibilitando en cierta medida tarifas más altas para generar subsidios cruzados a favor de usuarios menos consumidores o quienes requieran algún descuento especial. También se crea la posibilidad de plantas de tratamiento, redes de reuso y venta de agua residual tratada a quienes puedan aprovechar esa agua, seguramente a precios reducidos.

5.- Suministro de agua y su monitoreo. La rutina más importante en cualquier sistema de distribución de agua es asegurar que oportunamente llegue suficiente agua a cada casa. Por lo tanto una operación básica es la regulación (transformación) de flujos para adaptarlos a las horas de máxima demanda (por ejemplo entre 6 am y 8 am), y a las de la menor demanda (por ejemplo. durante la noche). En las ciudades modernas estas operaciones son automáticas gracias a la misma capacidad de almacenamiento de los tanques de regulación distribuidos por la ciudad. Los tanques deben tener válvulas de flotador o de diafragma para cortar el flujo cuando se llena el tanque y así evitar derrames, los dispositivos además pueden mandar una señal electrónica para apagar alguna bomba remota. Estas operaciones tienen que hacerse manualmente en ciudades o sistemas poco desarrolladas o durante alguna emergencia. Las salidas de cada pozo, la entradas a cada tanque y los volúmenes o flujos que transitan por cada tubería principal pueden registrase confiablemente mediante contadores de volúmenes (macromedidores), detectores de niveles, manómetros, data-logger o varios otros dispositivos. Estos

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además de registrar muchos datos en intervalos cortos durante varios días, pueden estarlos enviando a alguna oficina para su control y procesamiento informático. Las bombas y las válvulas pueden pre-programarse para arrancar o parar en horarios fijos, también pueden monitorearse y controlarse automática o semi-automáticamente mediante sistemas computarizados de control supervisorio (SCADA). Para una acertada operación es esencial que de antemano los ingenieros hayan estudiado con detenimiento el sistema para establecer y diseñar reglas de operación conforme a las caracteristicas hidráulicas de la red y de las demandas de agua en cada zona de la ciudad. Se deberán proponer rutinas de trabajo (encendido de bombas, actuación de válvulas reguladoras de presión, programación de dosificadores de cloro, etc.) para diferentes momentos del día y también reglas de operación estacional (por ejemplo tandear el agua en temporada de sequía). Esos estudios deben contemplar también controles apropiados para prevenir casos de flujos o de presiones demasiado altos o bajos. Posteriormente la vigilancia y monitoreo de la correcta operación puede hacerse mediante sistemas SCADA que controlen presiones y flujos en puntos seleccionados de la red; pero en su defecto igualmente podrán llevarse registros y controles manuales. La telemetría y la capacidad de comunicarse con rapidez contribuyen a una correcta operación y mantenimiento en un sistema tan extendido y complejo como es una red de agua potable. Para ello puede usarse radiocomunicación, telefonía móvil y telemetría satelital. Estas tecnologías permiten tomar lecturas de diferentes equipos con rapidez, comodidad y con poco riesgo de errores. Conocer el estado y flujos que pasan o han pasado por los diferentes componentes en la red, facilita revisar si se están satisfaciendo las necesidades urbanas y efectuar auditorias (balances) de agua. Una importante rutina de supervisión es la de periódicamente leer los medidores domiciliarios (contadores o micromedidores) de todos los usuarios. Esto no solo aportará datos para facturar conforme a los consumos, sino también dará la pista sobre posibles fugas en la red, o sobre conexiones clandestinas. 6.- Los distritos hidrométricos. Los modelos de simulación hidráulica computarizados ayudan a entender como circula por los conductos y como se reparte el agua a las diferentes colonias de una ciudad, sin embargo los modelos requieren información detallada de la red de tuberías y sus estados de conservación, cosa que muchas veces no se sabe con precisión. Para entender un problema complicado con información incompleta, lo mejor es desmenuzarlo en partes que puedan irse entendiendo y analizando individualmente. Este es el principio para saber como circula el agua, a donde se está yendo y si hay pérdidas en una red ya existente de cientos o miles de kilómetros de tuberías en cualquier ciudad. En lugar de tener toda la red interconectada y permitir que el agua circule de cualquier forma y por cualquier camino para llegar a determinado punto, se “sectoriza” la red y con ello se fuerza al agua a seguir únicamente ciertos caminos que permitan medir y estudiar mejor los flujos, las presiones y hasta su calidad, en diferentes horas del día o en diferentes días de la semana.

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Los “distritos hidrométricos” (DH, o en inglés DMA “district metering areas”) son sectores que pueden aislarse hidráulicamente de la red de distribución mediante válvulas, al desconectar tuberías físicamente, y que pueden utilizarse para precisar el diagnóstico, detectar fugas, facilitar la eliminación y optimar el control de pérdidas de agua de una localidad. En la guía # 6 (Reducción y control de pérdidas, y sectorización) de esta misma serie de capacitación a directores de O.O. se profundiza en este tema de sectorización y de distritos hidrométricos, acá solo se darán algunas breves ideas al respecto. Mediante un medidor volumétrico (macromedidor) instalado a la entrada de alguna subdivisión de la red (DMA) puede conocerse el volumen de agua que entró a esa zona durante cierto periodo de tiempo, por ejemplo en un mes. Por otro lado, si para ese para mismo periodo mensual se tienen las lecturas de medidores de consumo en cada casa o inmueble conectado a la red, la suma de esos consumos individuales puede compararse contra el total de agua que entró a la zona y determinar el monto de las fugas y tomas clandestinas. La información sobre fugas, seguramente causada por fisuras o desacoplamiento de tuberías, debe llevar a implementar acciones correctivas lo antes posible. Desde luego reparar fugas suele ser complicado y costoso, y las acciones no pueden realizarse tan rápido como se quisiera. Regularmente hay que establecer prioridades y algunas estrategias económicas, algunas de las cuales se mencionarán en la guía # 6. Los balances volumétricos (auditorias de agua) y la estadística aportarán la información para decidir si, en vez de una reparación local, es mejor efectuar un reemplazo completo de la tubería. Algunas fugas o escapes de agua pueden ser visibles, pero muchos otros en el subsuelo no afloran a la superficie y por tanto son invisibles. Para localizar estos últimos se requieren detallados análisis y sondeos auditivos, pero la pista inicial de cuanto pueden valer y donde están la da precisamente el balance de agua en los distritos hidrométricos. El mismo principio de separar una red amplia y compleja en pedazos que puedan medirse y estudiarse individualmente, puede aplicarse a terrenos individuales, industrias y edificios grandes, o casas particulares, donde se desee detectar áreas de oportunidad para ahorrar agua o encontrar posibles fugas de agua. Se subdivide la red hidráulica interna en algo equivalente a los DMA, se instalan medidores en diferentes puntos y se comparan esos registros contra estimados de los consumos que generan los diferentes procesos industriales o aparatos hidro-sanitarios que existan en esa sección del inmueble.

7.- Balances nocturnos en distritos hidrométricos. En muchas ciudades o al menos en algunas partes o colonias de ciertas ciudades el O.O. puede no tener instalados medidores de consumo individuales, o incluso aunque los hubiera es difícil sincronizar la toma de lecturas de cientos de domicilios en un corto periodo y compararlos contra el dato del macromedidor.

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Es mucho más práctico recurrir a comparativos durante altas horas de la noche, cuando duermen los habitantes, para ver los registros que arroje el macromedidor. Normalmente el gasto (flujo) nocturno debe ser cero o al menos muy reducido. Si es muy elevado puede ser indicativo de fugas en ese sector de la red. La figura 3 ejemplifica la gráfica de un macromedidor y sus variaciones a lo largo de 3 días. Figura 3.- Variaciones de flujos entre día y noche, y resultados de pruebas de cierre en un distrito hidrométrico.

La medición sistemática de flujos además de aportar balances y pistas sobre zonas de posibles fugas o tomas clandestinas, sirve para determinar cuales son los factores que modifican temporalmente la demanda de agua potable y para analizar la demanda de cada tipo de usuario (doméstico, comercial e industrial y público como escuelas, hospitales, oficinas de atención, parques). Los consumos y tendencias diferenciales, entre otras cosas, sirve para proponer tarifas apropiadas a estrategias de “administración de la demanda” y motivar menos descargas de contaminantes y alentar prácticas de reuso o tratamiento local. En general el consumo de agua se expresa en volumen medio (litros, metros cúbicos) por habitante al día. Si se comparan consumos (lo que entra a las casas, o las dotaciones -lo que se suministra a la red y por tanto incluye las fugas-) entre diferentes ciudades del mundo, se observará que el consumo medio per cápita varía mucho de un lugar a otro. Hay muchos factores que inciden en esos valores, tales como: nivel de vida, clima, costo del agua, existencia o inexistencia de micromedidores, calidad del agua, y disponibilidad de alcantarillado. Es interesante estudiar también los cambios de comportamiento de la demanda que genera el cambio en alguno de esos factores, por ejemplo el precio del agua (elasticidad de la demanda). 8.- El medidor de agua. Las empresas de agua emplean y necesitan medidores volumétricos como herramientas de gestión apropiada. Hay muchos tipos y modelos de medidores de agua, con diferencias en diseño, material, tamaño, precisión, principio de funcionamiento, manera de leer o captura los datos, así como en la manera de instalarlos.

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Los contadores o medidores del agua se instalan en domicilios individuales suelen denominarse micromedidores, y a los que se instalan a la salida de pozos profundos, o a la entrada de distritos hidrométricos s eles llama “macromedidores” (la imagen número 1 es una breve muestra de ellos). Hablar de medidores, de estrategias para su instalación, de sus precisiones, criterios de selección, métodos de prueba, rutas de lectura, y varios otros asuntos relacionados, no es el motivo central de esta guía; por tanto no se entrará en esos temas, que deberían ser motivo de una guía especifica, similar a la presente.

Figura 4.- Un micromedidor típico

Únicamente aquí se hace hincapié en las pocas ideas siguientes: - Los medidores de agua, al menos macromedidores, y lecturas frecuentes de los mismos, son requisito indispensable para efectuar auditorías de agua. - Por el lado de la demanda es indispensable tener completos y detallados padrones (inventarios) de usuarios, con caracterizadores y descriptores de sus caracteristicas de consumo - Quien realice o supervise balances volumétricos debe estar muy compenetrado en detalles técnicos y logísticos de los medidores; incluido el saber de caracteristicas, precisión de diferentes modelos de equipos, software para integrar estadísticas, equipos para recibir señales remotas, etc. - La medición es importante para lograr la conservación del agua (uso eficiente del agua) en lugares donde está la disponibilidad del agua está o estará debajo de la demanda potencial. - Los medidores tienen una vida útil relativamente corta (4 a 8 años) por lo que debe planearse su reposición continua. - Los medidores pueden perder su precisión o calibración, por lo que hay que estarlos revisando frecuentemente. - Los medidores mismos, como cualquier accesorio hidráulico en un conducto, generan pérdidas de carga adicionales equivalentes a reducir la capacidad de conducción. Hay modelos que producen menos perdidas que otros. El efecto de las perdidas de fricción requerir mayores capacidades de bombeo e incrementar los costos operativos en energéticos. 9.- El por que de los balances de agua. Un balance es lo mismo que una auditoria, que sirve para conocer como se comportan los suministros y las demandas. Permite comparar que tan bien se emplean los recursos de una institución y si no hay pérdidas. Cuando las hay, deben cuantificarse y detectarse las causas, para tratar de corregirlas dentro de lo posible. A los “balances volumétricos” de agua en ocasiones se les llama “auditorias de agua”. La técnica de balancear o auditar es algo que debe hacerse rutinaria y constantemente, y no porque las cosas hayan salido bien o aceptables una vez, quiere decir que ello ocurra así siempre. Una red de agua tiene muchos kilómetros de tuberías y miles de

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clientes (casas e industrias con conexiones a la red), así que el auditar una zona o a un subconjunto de clientes determinado no garantiza que otras partes del sistema estén bien. Los balances tienen que hacerse a veces para todo el sistema y a veces para subgrupos o subzonas, pues lo importante es detectar diferentes puntos donde están ocurriendo pérdidas (de agua o de dinero), o dicho de otra forma, las “oportunidades de mejora” hay que buscarlas tanto para todo el sistema como individualmente para sus partes. Un efectivo y claro balance entre las entradas y salidas de un sistema es fundamental para determinar si la gestión de un servicio es correcta. Para el caso de los servicios públicos de abastecimiento urbano de agua, periódicamente debe compararse el volumen tomado de las fuentes contra el agua entregada a los hogares e industrias. Asimismo debe compararse el dinero gastado en las operaciones del sistema y los ingresos monetarios por cobros a los clientes. Entonces un primer paso para conocer si una institución y sus directivos se desempeñan apropiadamente, es determinar cuanto valen las pérdidas de agua y si estas tienden a aumentar o a disminuir. 10.- El cómo de los balances de agua (terminología de la IWA). Afortunadamente desde el año 2000 ya existen estándares internacionales de cómo deben hacerse esas evaluaciones, pues antes se prestaba a que cada Organismo hiciera sus propias definiciones, a veces tendenciosas y sin mucho sustento. Se mencionará aquí la metodología estándar que maneja la IWA (International Water Association. En español Asociación Internacional de organismos de agua y saneamiento). Este sistema, ilustrado en la figura # 5, para nombrar a los diferentes volúmenes de agua y para clasificar las pérdidas de agua, cada vez lo usan más países y empresas de agua en el mundo. Figura 5.- Balance volumétrico estándar de la IWA (5 primeras columnas) y balance considerando fallas institucionales de cobranza, típico de países sub-desarrollados. (ultima columna).

Volumen que entra al sistema (input)

Consumo autorizado facturado

Consumo medido facturado Consumo no medido facturado

Agua cobrada Agua facturada

(corrigiendo los Consumo errores de autorizado medición Consumo Consumo medido no Agua no conocidos) facturado autorizado rentable no Consumo no medido no facturado facturado

Pérdidas de agua

Pérdidas aparentes

(vendida realmente)

Agua no cobrada (morosos incobrables)

Consumo no autorizado Inexactitudes de medición

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Fugas en líneas de conducción y distribución Fugas y derrames en Pérdidas tanques de reales almacenamiento Fugas en tomas domiciliarias Cabe aclarar que la última columna del lado derecho no aparece en la metodología IWA, sino que fue una adición del autor de esta guía para ilustrar un caso frecuente en O.O. mexicanos y en general muchos países poco desarrollados, donde a pesar de que se factura cierto monto de dinero, muchos usuario son acuden a pagar, y por otro la empresa operadora tampoco ejerce presión suficiente para que efectivamente se genere ese ingreso. Por ejemplo cuando no hay ninguna penalidad o cote del servicio a los morosos, muchos usuarios simplemente no pagarán (ver también guías #7 sobre “valor costos y tarifas” y guía # 8 sobre e”etica del agua”). La IWA ha generado varios manuales donde se describe con detalle cada término del balance anterior, así como muchas otras variables y parámetros para la apropiada administración de una empresa de aguas. También propone diversos indicadores de gestión para llevar estadísticas y procesos comparativos (benchmarking métrico) entre diferentes prestadores de servicio en el mundo. Igualmente tiene un software (Sigma) que facilita llevar las estadísticas y cálculos, incluso considerando diferentes calidades de los datos.

11 Balance volumétrico y eficiencia del servicio de agua urbanos. Incluso en algo tan específico como el abastecimiento público de agua, el concepto “eficiencia” presenta distintos y variados ángulos y metas, que en ocasiones son complejos y contrapuestos. Simultáneamente es importante ahorrar en volúmenes de líquido extraídos y manejados, evitar la contaminación, eliminar erogaciones innecesarias, y distribuir el agua equitativamente (con justicia) entre los clientes. Por tanto siempre habrá que matizar y priorizar conforme a problemáticas y tendencias específicas, como por ejemplo ¿que importa más en un momento dado?: asegurar ingresos monetarios a la institución para con ellos mejorar los salarios y dar estabilidad operativa; o ahorrar agua en una colonia para luego entregarla en otra con servicio deficiente. Otro ejemplo sería cuando hubiese una cantidad óptima de agua que debe entregarse a la gente, considerando salud, bienestar, y otros aspectos (por ejemplo una dotación de 150 l/hab/día), y cualquier otra cantidad por encima o por abajo de esa podría considerarse una ineficiencia. Es común tener ineficiencias al transportar y entregar el agua, pues normalmente ocurren pérdidas (fugas) debidas a roturas o desperdicios en las redes de tuberías. La eficiencia de transporte (“eficiencia física”) se calcula como el cociente del volumen total entregado a los clientes, obtenido de sumar los consumos registrados por los micromedidores (contadores volumétricos domésticos), dividido entre el volumen total extraído de las fuentes de abastecimiento. Otro Página

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indicador importante es la “eficiencia de recaudación”, que es la proporción que guarda el importe monetario recaudado (lo que realmente pagan los clientes a quienes se les enviaron boletas de cobro), respecto del monto total facturado. El indicador de “agua no contabilizada” (“unaccounted for water”-UFW-) representa a la ineficiencia global de la empresa operadora, que conjuntamente considera a las pérdidas físicas y a las comerciales. Este indicador actualmente la IWA ya no lo emplea ni lo recomienda, y en su lugar ahora propone el diagrama de balance ya expuesto anteriormente en esta guía. En lugar del indicador UFW, la IWA ahora recomienda el indicador ILI “índice de fugas en la infraestructura” (Infrastructure leakage index): ILI = CARL / UARL CARL = Pérdida anual real de agua (current annual real losses). UARL = Perdida anual real inevitable en el sistema (system specific Unavoidable Annual Real Losses)

Tan solo para el tema agua potable (sin incluir alcantarillado o saneamiento) la IWA propone que un organismo operador debe emplear cerca de 120 diferentes indicadores para tener una visón de distintos subtemas. Entre ellos uno también es interesante, tratándose de balances de agua, es el de: “Ineficiencia en el uso de los recursos hídricos” (Ineficiency of use of walter resources = Real losses during the assessment period / system input volume during the assessment period x 100 ).

Uno de los más importantes para saber la solidez institucional de cualquier empresa sería la razón (cociente) entre la recaudación de dinero captada (ventas reales) y las erogaciones totales en ese mismo periodo. En la sección “Disyuntivas y prioridades en gestión de agua y dinero” de la guía # 6 aparecen otros comentarios sobre diferentes maneras de asignar valores a las pérdidas de agua o de dinero. Similarmente en la guía # 9 se comenta lo relativo a criterios de evaluación y de monitoreo empleando “indicadores de gestión”. 12.- Balance a escala ciudad. A escala ciudad o de distrito hidrométrico en general se puede considerar la siguiente fórmula para determinar la demanda que ocurre en cierto periodo de tiempo: Dpt = Ff + Ct Donde (todas

las cifras estarían en las mismas unidades volumétricas y referidas al mismo periodo de tiempo y zona geográfica):

Ct = Cdr + Cdm + Cdp + Cc + Ci + Cp + Ce + Ca Dpt Ff Ct Cdr Cdm Cdp Cc Ci Cp

demanda en determinado periodo de tiempo fugas físicas (roturas, dislocamientos) y pérdidas (derrames, derroches, evaporación, etc.) que ocurren consumo total consumo doméstico residencial consumo doméstico clase media consumo doméstico clase pobre (se puede desglosar en clase popular y clase marginal) consumo comercial y servicios consumo industrial (si se prefiere, pueden manejarse separados los tipos de industrias) consumo para usos públicos (parques, fuentes, lavado de calles o tanques de almacenamiento, desazolve de alcantarillado, etc.) Página

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Ce Ca

consumo contra incendio consumo agrícola, ganadero, avícola (huertos o granjas familiares) surtidas por el servicio público de agua.

La fórmula anterior es aplicable a cualquier periodo de tiempo (demanda media anual, demanda máxima horaria, etc.), y a cualquier subdivisión geográfica de la ciudad, pero hay que ser cuidadoso para emplear los datos, de consumos o fugas, apropiados al tiempo y zona.

b) Desglose para la demanda

b.1) solo demanda media anual. b.2) por clase socioeconómica (desgloses en clases alta, media, baja, marginal) b.3) por zonas de la ciudad b.4) por épocas del año. Es fundamental conocer el tipo de obra o proyecto, ya que el periodo de demandas crítico puede ser, por ejemplo: la época de estiaje, una fuerte sequía, o la temporada vacacional. Al disponer de estadísticas propias de la localidad, algunos valores unitarios característicos para ese periodo crítico, podrán determinarse directamente (lo que es mejor que aplicar “coeficientes de variación” a una “demanda promedio anual”)

b.5) desglose por horas del día. Indispensable tener curvas de comportamiento característico de la demanda en distintas temporadas del año (aforos continuos por periodos mínimos de 72 horas), y conocer a que reglas de operación corresponden, como bombeo directo a la red, llenado de tanques de regulación, etc. b.6) combinaciones de los anteriores (simultáneamente hacer desgloses en varios aspectos)

13 Balance a escala inmueble. El mismo principio de medir la cantidad de agua que entra a un sitio y compararla contra el volumen que en conjunto se está aprovechando realmente en los diferentes puntos de consumo, es decir elaborar un balance de entradas y salidas, es aplicable, aunque a menor escala, a un predio, a una industria, a un hospital, o a cualquier predio que se desee estudiar. Este procedimiento para medir, generar datos y compararlos, y finalmente proponer acciones para evitar desperdicios o aprovechar mejor el agua, está claramente expuesto en la “Guía para efectuar auditorias en edificios públicos” o en otro manual similar titulado “Manual para el uso eficiente y racional del agua” del programa PUERA. Este manual puede obtenerse, sin costo, vía internet en el sitio: http://www.watergymex.org/contenidos/rtecnicos/Reduccion%20de%20la%20Demanda/Manual%20Uso%20ef iciente%20y%20racional%20del%20agua.pdf

O más breve:

http://tinyurl.com/3a5tbw

Dentro de ese manual (página 33) aparece la siguiente ecuación de balance volumétrico. Se verá que es equivalente a la otra, a escala ciudad, salvo que con términos más concretos para un predio: Balance global de agua.- El balance de agua potable se expresa con la siguiente fórmula: VT = CS+CG1+CG2+CA+CR+CP+CT+CL+CJ+VAf+ VF -VA0

Donde: VT es el volumen total de agua recibido en el predio o edificio mediante las tomas, en m /periodo. CS es el consumo total de agua en los muebles sanitarios (WC, mingitorios y bidets), en m /periodo. CG1 es el consumo total de agua en grifos o llaves de lavabos, en m /periodo. CG2 es el consumo total de agua en grifos o llaves de fregaderos de cocina, en m /periodo. CA es el consumo total de agua para aseo del inmueble, en m /periodo. 3

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CR CP CT CL CJ

es el consumo total de agua en regaderas, en m3/periodo. es el consumo de agua para lavado de ropa (manual y lavadora), en m /periodo. es el consumo total de agua en talleres, en m /periodo. es el consumo total de agua en laboratorios, en m /periodo. es el consumo total de agua para riego de jardines (por aspersores y mangueras conectadas a llaves de jardín), en m /periodo. VA0 es el volumen total de agua almacenado al inicio del periodo en tinacos, tanques y cisternas, en m. VAf es el volumen total de agua almacenado al final del periodo, en m . VF es el volumen total de agua perdida por fugas localizadas, en m /periodo. 3

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Cuando los resultados del balance indican que la suma del agua empleada en todas las operaciones es menor que el total de agua suministrada, entonces se concluye que existen usos del agua que no han sido identificados o que hay inexactitudes en las mediciones. Por lo tanto, debe repetirse el balance para poder asegurar que se han incluido todas las operaciones. El primer paso en la preparación del balance es, dividir el complejo predial en zonas más pequeñas que usan agua y que pueden ser medidas individualmente; se eligen de manera que representen áreas lógicas de consumo de agua, por ejemplo: área de jardines, área de talleres, área de oficinas administrativas, área de laboratorios, área de oficinas de estudios y proyectos, área de servicios generales, área de atención al público, etcétera. Cuando se trata de un solo edificio, se puede dividir por grupos de pisos pertenecientes a diferentes gerencias o departamentos. El balance puede presentarse con planos que muestren la localización de los medidores y las áreas correspondientes, así como con tablas que muestren los usos individuales del volumen de agua que ingresa, respecto al volumen total usado en cada área. Con esto se busca: • Identificar las áreas con mayor demanda de agua. • Identificar discrepancias importantes entre el volumen de agua suministrado y la suma de volúmenes de consumo a cada área específica. • Destacar las secciones de mayor interés, para las cuales conviene hacer posteriormente un balance individual de agua; por ejemplo: el riego de jardines o la lavandería de un hospital o un taller de servicios de mantenimiento.

Dependiendo de la magnitud de los usos no identificados, debe decidirse si: Se instala un mayor número de medidores. Se realizan aforos a un mayor número de dispositivos de consumo. Página

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Se realiza una inspección más minuciosa para detectar fugas. En el balance se puede aceptar un margen de error de más o menos 2%, para dar por concluida esta parte. Los resultados de la auditoria se utilizan en la siguiente fase, para diseñar un programa específico de uso eficiente y racional del agua para el inmueble en estudio.

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