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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA.
“DIAGNÓSTICO Y SECTORIZACIÓN DEL SISTEMA DE
AGUA POTABLE DE CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA
UNAM. PUMAGUA”
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
I N G E N I E R O C I V I L
P R E S E N T A
JOSÉ DANIEL ROCHA GUZMÁN
DIRECTOR DE TESIS
DR. FERNANDO J. GONZÁLEZ VILLARREAL
21 DE ABRIL DE 2010
I. Antecedentes y Metas.
• IV Foro Mundial del Agua: Idea de celebrar unencuentro Universitario.
• Primer Encuentro Universitario del Agua:Programa específico de uso eficiente del aguapara la UNAM.
• En 2007, el Consejo Universitario: medidasconcretas para el uso eficiente del agua.
Metas PUMAGUA...
En 2008, se puso en marcha el “Programa de Manejo, Uso y Reuso del Agua
en la UNAM” (PUMAGUA).
Ejes Estratégicos...
Infraestructura Hidráulica de Ciudad
Universitaria
Sistema de Drenaje
Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales
Sistema de Riego
Infraestructura
Hidráulica
CU Sistema de Aguas Pluviales
Sistema de Recarga al Acuífero
Sistema de Agua Potable
Diagnóstico. Drenaje, Riego y Tratamiento
de Aguas
Sistema de Drenaje
40 Km de red de drenaje
400 Pozos de visita
18 Fosas de descarga a grietas.
Dos Plantas de Tratamiento de
Aguas Residuales:
PTAR. Cerro del Agua.
Se estiman que llegan 80 l/s
Capacidad de Diseño: 40 l/s
Capacidad actual: 18 l/s
PTAR. Ciencias Políticas.
Capacidad de Diseño: 7 l/s
Capacidad actual: hasta 0.8 l/s
PTAR Cerro
del Agua
PTAR
Ciencias
Políticas
Diagnóstico. Drenaje, Riego y Tratamiento
de Aguas
Red de riego y áreas verdes regadas con agua
tratada y agua potable
Ciudad Universitaria: 740 Ha
•16 Pozos de Absorción.
•Lavaderos sobre vialidades
Diagnóstico. Agua Potable
El sistema de Agua Potable Integra a los siguientes elementos:
A) - Tres Pozos profundos
•Pozo I. Química. 31 l/s. 125 HP. 132 m•Pozo II. Multifamiliar. 91 l/s. 250 HP. 193 m
•Pozo III. Vivero Alto. 48 l/s. 250 HP. 157 m
En promedio, se extraen 100 l/s (8640 m3 por día) ymáximo 170 l/s (14688 m3 por día). Anualmente seextrae, en promedio: 2,783, 185.4 m3
B) - Tres Tanques de Regulación.
• Tanque Bajo. 2000 m3 de capacidad.• Tanque Alto. 4000 m3 de capacidad.
• Tanque de Vivero Alto. 6000 m3 de capacidad.
15%
59%
26%
Extracción de agua de Pozos
Química
Multifamiliar
Vivero Alto
Pozo III Tanque Vivero Alto
Diagnóstico. Agua Potable
C) – 54 Km de Red de Distribución de Agua
47.81%
22.00%
17.96%
1.40%
10.83%
Materiales de la Red de Distribución
Acero Asbesto Fierro Fundido PEAD PVC
Distribución mixtaRed de tipo combinada300 Tomas de Agua Potable.300 Cruceros800 Válvulas.45 Manómetros35 Medidores de agua de los que
sólo 3 Funcionan.Diámetros de 4 a 20 pulgadas
Funcionamiento del sistema. Esquema general
Pozo Química
Tanque Bajo
Pozo Multifamiliar
Pozo Vivero Alto
Tanque Vivero Alto
Tanque Alto
Diagnóstico. Agua Potable
Fugas de agua
Reportes:
2007: 236 reportes.
2008: 250 reportes
2009: 128 reportes
hasta Junio
41 % de las fugas se
presentan en Acero
Galvanizado
Principales causas de fugas:•Variación de presiones.
•Calidad de los materiales
•Excedencia de la vida útil de los materiales
Diagnóstico. Balance Hidráulico
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ENERO FEB MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGO SEPT OCT NOV DIC
GA
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ps
"ESTIMACIÓN" DEL BALANCE 2008
RIEGO AGUA TRATADA= 6 lps
RIEGO AGUA POTABLE= 18.8 lps
CONSUMOS= 21.2 lps
FUGAS= 52.5 lps
Diagnóstico. Balance Hidráulico
Estrategias de recuperación de
caudales
Sectorización y control de presiones.
Instrumentar programas de detección, localización y reparación de fugas.
Montar un Sistema Integral de Medición y monitoreo: Macro y micro medición
Instrumentar programas de uso eficiente de agua en las entidades
universitarias.
Intercambiar agua potable por agua tratada
Hacer uso de la vegetación de la REPSA.
Llevar a cabo un programa de comunicación y Participación
Sectorización y control de presiones
Objetivo
Ejercer un mayor control operativo de la presión, la cantidad de agua,
detección de fugas, así como la calidad del agua.
Disminuir pérdidas de agua en la red.
Metodología
Etapa I. Diagnóstico del sistema.
Etapa II. Elaboración de un modelo de simulación hidráulica de
la red
Etapa III. Análisis y diseño de sectores.
Etapa IV. Ejecución en campo del proyecto de sectorización.
1.- Diagnóstico del sistema
Sectorización y control de presiones
2.- Elaboración de un modelo de simulación hidráulica de la red (Modelación Dinámica,
flujo no permanente o periodo extendido)
Modelo de periodos extendidos
Nodos:
• Elevación
• Demanda
• Ubicación
• Variación de
la demanda
Propiedades
Tuberías:
• Diámetro
• Longitud
• Rugosidad
Tanques:
• Nivel de agua
• Elevación
• Ubicación
• Dimensiones
Válvulas:
• Tipo de función
• Diámetro
• Estado
Bombas:
• Curva Q-H-n
• Nivel dinámico
• Ubicación
Resultados para cada hora del día
Nodos:
• Presiones
Tuberías:
• Gastos
• Velocidades
m
j
iij niqQ1
,2,10 g
V
D
Lfhf
2
2
Pérdidas
por fricción
Ecuación de continuidad
Sectorización del Sistema de Agua
Potable
3.- Análisis y diseño de sectores
Modelación matemática:
Cinco Sectores Hidráulicos (SH).
Dos Sectores Hidráulicos con
Control de Presiones
Sin control
de Presiones
Con control
de Presiones
Reportes de Fugas
Sectores Hidráulicos
20 l/s
5 l/s
1.6 l/s
11 l/s
13 l/s
4.- Ejecución en campo
Medición de Pérdidas en la red y Relación
Gasto - Fugas
GASTOS SEMANALES (30 MAY-5 JUN) EN SECTOR BAJO CU
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GA
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OS
EN
lp
s
CONSUMO=6.1 lpsSUMINISTRO=25 lps
SABADO DOMINGO LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES
FUGAS=18.9 LPS 75%
MEDICIONES EN EL SECTOR 5 (VIERNES 14-LUNES 17 AG 09)
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GA
ST
O lp
s
CONSUMO=1.9 lps
FUGAS=12.8 lps
VIE SABAD DOMINGO LUNE
2.- Sectores Hidráulicos. Cuadro resumen
Sector
HidráulicoUsuarios Tendencia
Longitud de
tubería (m)
Demanda media
estimada (lps)
Pérdidas
(l/s)
Presiones medias en
la red (mca)
SH1 41,500.00 Investigación 14,110.00 9.61 20.00 55
SH2 38,650.00 Académico 8,884.00 8.95 5.00 40
SH3 35,000.00 Administrativo 10,545.00 8.10 11.00 45
SH4 3,780.00 Administrativo 4,510.00 0.88 1.60 30
SH5 13,750.00 Cultural/Administrativo 15,446.00 3.18 13.00 20
132,680.00 53,495.00 30.71 50.60
Tipos de usuario
Académico (Usuario tipo A),
Investigación (Usuario tipo B),
Cultural (Por medir) (Usuario tipo C),
Administrativo (Usuario tipo D) y
Servicios (Usuario tipo E).
Un edificio de investigación consume
hasta 3 veces más agua que un
edificio administrativo y 5 veces más
que uno de servicios.0
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Ga
sto
(l/s
)
Hora
Patrón de suministro para diferentes tipos de usuario en CU. UNAM
Investigación Administrativo Académico Servicios
Sistema Integral de Medición Automatizado
300
Medidores volumétricos.
(34 % de avance)
10 Medidores
Electromagnéticos
(50 % avance)
3Sensores de Nivel
(30 % de avance)
7 Concentradores de
datos (Gateway)
(28 % de avance)
Sistema Integral de Medición
Objetivo del sistema.
Monitoreo continuo del suministro y consumo de agua por radiofrecuencia.
Sistema Integral de Medición
Estación
central
Usuarios
Concentrador
Lectura por Radiofrecuencia.
Recuperación de Caudales en edificios.
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Lit
ros p
or
se
gu
nd
o (
l/s
)
PUMAGUASuministro Horario Enero-Febrero
Edificio 10. FMVZ.
Fuga reparada
Vol. Fuga por día = 13 m3
Con la
Instalación de
los medidores en
las tomas de
agua de los
edificios se han
logrado
recuperar 83.5
m3 de agua por
día.
En la red de
distribución se
han recuperado
1000 m3 de agua
por día.
Resultados del programa de uso eficiente de agua
en edificio 5 del Instituto de Ingeniería de la UNAM
Edificio 5. Subdirección de Hidráulica y
Ambiental
•225 personas•625 m2
•Tipo B. (Investigación)•34 Puntos de Consumo de agua.
Suministro (S) = Consumo (c) + Perdidas (P)
Balance Hidráulico
Características
Sustitución de muebles de baño
Resultado: 40 % de ahorro.
Conclusiones
La problemática del uso y reuso del agua en la UNAM es semejante a la de otras congregaciones humanas-
La infraestructura hidráulica en CU harebasado su vida útil.
Menos del 10% del agua extraída de los pozosse reutiliza para el riego de áreas verdes.
En Ciudad Universitaria se pierde en fugas50.0 % del agua extraída: Se estima que 60%de las fugas no son visibles.
De acuerdo al balance hidráulico elaborado,se destina una cantidad de agua similar alriego de áreas verdes y la que se consume.
Conclusiones
De acuerdo a las primeras mediciones, alinterior de las entidades se pierde del ordendel 21% del suministro. (Después del medidor)
El modelo matemático de la red mostró laconveniencia de segmentarla en cincosectores hidráulicos. Dos de ellos con controlde Presiones.
Durante el diseño de los sectores se estimóque en las zonas donde se controlará presiónnocturna se podrán ahorrar hasta 17 l/s enlos sectores con control de presiones.
Una vez sectorizada la red, se implementaráun programa de detección y reparación defugas lo cual permitirá recuperar un caudalaproximado de 8 l/s.
Conclusiones
Se han establecido recomendaciones paraasegurar muebles de bajo consumo de agua enlas entidades de la Universidad.
La sustitución de muebles de baño estágenerando que los suministros de agua sereduzcan hasta en un 40 %.
Se está iniciando a sensibilizar a lasentidades en el asunto del agua.
¡Muchas Gracias!