COMENTARIOS SOBRE LAS DIAPOSITIVAS

XXVII Jornadas Técnicas de la Asociación Española de Abastecimientos de

Agua y Saneamiento (AEAS)

Malaga, 10 de Mayo de 2007

1

Distribución de Consumos Domésticos según Caudales

Camilo Veiga RodríguezJefe Dto. Gestión de ContadoresEMASESA

Rafael Lucas RuizCatedrático de Instalaciones, EUATUNIVERSIDAD DE SEVILLA

DIAPOSITIVA 1

El estudio es completamente práctico, se enmarca en el ámbito de la sostenibilidad del consumo, y forma parte de las medidas que las empresas de abastecimiento podemos abordar para poder realizar cuantas actuaciones sean convenientes en aras de que toda el agua suministrada sea contabilizada.

Los objetivos principales del estudio son dos:

Primero, obtener el rango de caudales a los que se realiza el consumo doméstico en Sevilla.

Y, segundo, comprobar si se ajusta a las expectativas iniciales y fundamentalmente, extraer las conclusiones y aplicaciones oportunas.

2

OBJETIVOS

• Determinar el perfil de consumo doméstico de Sevilla.

• Aplicaciones de la curva de consumos.

DIAPOSITIVA 2

Se estableció un acuerdo de colaboración con la Universidad de Sevilla, en concreto con la cátedra de instalaciones del departamento de Construcciones arquitectónicas II perteneciente a la EUAT, estableciendo un grupo de trabajo compuesto por especialistas en diversas materias y que fue coordinado por Rafael Lucas y Camilo Veiga. El trabajo de campo fue realizado por distintos estudiantes universitarios conjuntamente con técnicos del Dpto. de Gestión de Contadores de EMASESA.

Como fruto de las sesiones iniciales de trabajo, se decidió seguir las siguientes fases:

1º Contemplar todos aquellos parámetros y variables que pudieran influir en la fase de selección de la muestra, así como la definición de los medios, el procedimiento de toma de datos y su posterior análisis y tratamiento.

2º Realizar una selección de viviendas que fuera lo más representativa posible de toda la población.

3º evaluar las alternativas tecnológicas para una correcta elección de los equipos que recabarán la información base del estudio, así como la periodicidad en que dicha información se debía obtener.

4º el análisis de datos se contempló desde dos vertientes, primero que respetase todos los criterios matemáticos y estadísticos propios de un estudio de estas características y, segundo, contrastar y verificar que los resultados de los cálculos estadísticos efectivamente se correspondían con lo realmente acaecido en las instalaciones, mediante inspecciones y comprobaciones in situ.

5º, analizar los resultados comprobando si se correspondían con las expectativas, y establecer las oportunas conclusiones así como las aplicaciones y actuaciones que de estas se podían derivar.

3

FASES DEL PROYECTO

1. Metodología utilizada: Definir las variables para seleccionar la muestra. Definir los medios necesarios. Definir el procedimiento de toma de datos. Definir el análisis de los datos.

2. Selección y obtención de la muestra.3. Instalación de equipos y adquisición de

datos.4. Tratamiento de datos y análisis resultados.5. Conclusiones y aplicaciones.

DIAPOSITIVA 3

Entre todas las variables analizadas, se identificaron como especialmente relevantes las siguientes:

1º Las condiciones de presión y caudal de la red de abastecimiento, en la diapositiva se puede observar un mapa de presiones de la red, también se contemplaron, el caudal disponible en la acometida, en las redes interiores, las alturas de los edificios y la existencia de grupos de presión.

2º El numero de puntos de consumo en las viviendas abastecidas, diferenciando suministros con hasta 1.5 l/s de caudal instalado y mas.

3º Los materiales de las redes interiores, considerando sus características y envejecimiento, así como la existencia de aparatos tales como fluxores y jacuzzi por su alta demanda instantánea.

4º Se introdujo un procedimiento para localizar y cuantificar fugas mediante inspecciones in situ, tanto las medidas por los contadores como las no medidas por realizarse a muy bajos caudales. El procedimiento a bajos caudales se fundamentó en las diferencias de presión producidas en las instalaciones interiores cuando existe una fuga mínima.

5º Se tuvieron en cuenta las condiciones ambientales y la estacionalidad, tales como la Climatología de Sevilla, periodos vacacionales y festividades.

6º También se realizaron consideraciones socioeconómicas en función de la calidad de la construcción, nivel de vida y superficie de las viviendas

Respecto a la duración de las pruebas, era importante alargarlas el tiempo suficiente para minimizar la influencia de los consumos anómalos y fugas puntuales, considerando un mínimo de un año.<

4

Metodología Variables de Selección de la muestra.

Condiciones de presión y caudal.Numero de puntos de consumo.Materiales y aparatos de la instalación interior. Procedimiento para localizar y cuantificar fugas.Condiciones ambientales. Consideraciones socioeconómicas.Duración de las pruebas.

DIAPOSITIVA 4

1º Respecto a los contadores patrón utilizados, han sido especialmente fabricados para este estudio. Son de tipo electrónico de última generación, dotados de dos microprocesadores y memoria con gran capacidad de almacenamiento de información.

Poseen capacidad de grabación en memoria de 14 tramos de caudal predefinidos mas dos posiciones de control de funcionamiento.

También disponen de toma de lectura automática para un control continuado de datos, evitando cualquier error humano.

Además, EMASESA contó para este estudio con su propio laboratorio de metrología, acreditado según ISO-17025 por ENAC, para realizar todo tipo comprobaciones metrologicas

2º En todo momento hemos contado con un equipo humano de inspectores disponible para cuantas comprobaciones hemos considerado necesarias antes, durante y después de cada prueba en virtud de los resultados parciales o finales.

3º Por supuesto fue necesario contar con otros medios tales como terminales portátiles de lectura y puntos de lecturas automáticos y remotos.

Las lecturas electrónicas garantizaban la integridad y fiabilidad de la información obtenida.

5

MetodologíaMedios necesarios.

Contadores Patrón y Laboratorio.

Equipo de inspección.

Medios para adquisición y análisis de datos.

DIAPOSITIVA 5

El estudio se inició en sus primeras fases a principios de 2005. Se definió conveniente realizar dos lecturas electrónicas semanales durante toda la fase de adquisición de datos, de forma de que se diferenciasen los consumos durante días laborables y festivos.

En tanto se realizaban las lecturas, la información obtenida iba siendo analizada con el objeto de comprobar cualquier desviación sustancial en los consumos susceptible de investigar in situ, mientras el contador patrón se encontraba instalado en la finca.

También es importante destacar que después de cada análisis, los contadores fueron verificados en nuestro laboratorio, y cada 2 pruebas enviados a fábrica, de esta forma se garantizó su correcto funcionamiento metrológico y electrónico.

El amplio periodo de análisis y la gran cantidad de lecturas e información incremento considerablemente el volumen y complejidad de análisis de los datos, sin embargo redundó en unos resultados altamente fiables que compensan el esfuerzo realizado y medios puestos a disposición del proyecto.

Hoy día se continúa ampliando y actualizando el estudio con nuevas viviendas seleccionadas, con el fin de actualizar la curva de consumos.

6

MetodologíaProcedimiento de toma de datos y

duración de las pruebasPeriodicidad para la adquisición de datos: (Mínimo dos lecturas semanales).

Inspecciones para comprobar las desviaciones detectadas.

Controles metrológicos y de adquisición de datos a patrones (Verificación)

Duración: Año y medio.

DIAPOSITIVA 6

Las imágenes que aparecen en esta diapositiva muestran ejemplos de gráficos y de tratamiento de datos.

Se definieron análisis de desviaciones sobre los valores medios o sobre la expectativa, usando información de consumo por tramos horarios, caudales mínimos y máximos e histograma de consumos disponible para cada vivienda en la base de datos general de EMASESA (AQUA-SIC) al cual pertenecen las dos imágenes superiores.

Se definieron las curvas de consumos clasificados parciales de cada vivienda, y comparativas con la curvas medias acumuladas, diferenciando la existencia de variables tales como: grupos de presión, caudal instalado, etc..

Las imágenes inferiores muestran ejemplos de estas gráficas.

7

Metodología: Análisis de datos

HISTOGRAMAS FELIPE II 30

11,28%

3,68%

0,00%0,81%1,21%

30,30%

21,88%

12,08%

4,20%3,61%5,36%

2,93%0,83% 1,83%

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

Q<10 L/H

10<=Q<15

L/H

15<=Q<22

,5 L/H

22,5<=Q<50

L/H

50<=Q<10

0 L/H

100<=Q<200 L

/H

200<=Q<350 L

/H

350<=Q<500 L

/H

500<=Q<750 L

/H

750<=Q<1000

L/H

1000<=Q<125

0 L/H

1250<=Q<150

0 L/H

1500<=Q<300

0 L/H

Q>=3000 L/H

TRAMOS DE CONSUMO (L/H)

% P

AR

TIC

IPA

CIÓ

N E

N E

L C

ON

SUM

O

DIAPOSITIVA 7

Para la selección de la muestra, y tomando en consideración todos los puntos descritos en los apartados anteriores, se procedió a realizar un análisis de la población abastecida por EMASESA con datos del año 2005.

El número de suministros era de 302.186, de los cuales 151.180 eran de tipo Doméstico en Sevilla Capital, de los cuales se tomó una muestra representativa constituida por 109 viviendas.

Se pueden observar una sectorización de Sevilla y en los gráficos del extremo derecho la composición de la base de datos sobre la que se realizó la selección.

Según tipos de viviendas, un 61,5% con caudal instalado hasta 1,5 l/seg (TIPO C) y el resto, un 38,5% de más de 1,5 l/seg .

Asimismo, la muestra contenía un 26% de contadores mecánicos de clase metrológica B, un 16% de contadores mecánicos de clase metrológica C y un 58% de contadores electrónicos de clase metrológica C.

El plan de instalación contempló realizar las pruebas en las 109 viviendas seleccionadas de forma secuencial.

8

Selección y obtención de la muestra.

TAMAÑO TOTAL DEL UNIVERSO 302.186: (unifamiliar, plurifamiliar, comercial e industrial)

Suministros domésticos unifamiliares: 151.180 uds.

Suministros TIPO C (hasta 1,5 l/s) 61,5 % y tipo D-E (más de 1,5 l/s) 38,5 %

CLASES METROLÓGICAS:Clase C Electrónico 58%Clase C Mecánico 16%Clase B Mecánico 26%

Muestra: 109 suministros

Tipos de viviendas

61, 50%

38, 50%

TIPO CTIPO D

Tipos de Contadores

58, 00%16,00%

26, 00%

Clas e C Electr ónicoClas e C Mecánico

Clas e B Mecánico

DIAPOSITIVA 8

1º La fase de instalación de los contadores patrón se inició montándolos en serie con los de las viviendas seleccionadas, esto permitió no sólo obtener los resultados de este estudio sino poder establecer comparativas con contadores de todo tipo, de distintas clases metrológicas, distinta antigüedad y distintos fabricantes. Las indicaciones de los contadores patrón no eran accesibles a los clientes

2º Se obtuvieron dos lecturas electrónicas semanales de los aparatos durante un periodo de al menos dos meses en cada vivienda, a excepción de una parcela de la muestra cuya instalación continuada fue de más de 6 meses para comprobar la influencia de la estacionalidad y eventos, en el mismo grupo de viviendas.

3º Además se realizaron controles de los equipos verificando el correcto funcionamiento electrónico de los circuitos, y memoria.

Aquí se puede observar la comparativa del túnel de error del contador patrón en azul con el túnel tipo del contador clase C en rojo. Por otro lado, la elección de los rangos de caudal se debe a varios motivos, uno coincidir con los caudales mínimos y de transición del contador clase C, 15 y 22,5 litros, y otro es coincidir con los rangos elegidos en estudios anteriores, a fin de poder realizar comparativas.

9

INSTALACION, CONTROL DE LOS PATRONES Y ADQUISICIÓN DE DATOS

Contadores patrón en serie.

Dos lecturas electrónicas semanales durante dos meses mínimo.

Verificación de la metrología tras cada instalación.

DIAPOSITIVA 9

Aquí se muestra una gráfica de los resultados parciales en una de las zonas muestreadas.

Se puede observar sobre el eje de abscisas los distintos tramos de caudales de consumo y sobre el eje de ordenadas el porcentaje de consumo que cada vivienda ha realizado a dicho caudal. La línea roja representa la media de este conjunto de viviendas.

El gráfico permite observar las viviendas que poseen desviaciones sustanciales de consumo sobre la media y sobre el resto.

En base a estos datos se tomaron las decisiones de análisis in situ de consumos atípicos a fin de comprobar posibles fugas, viviendas habitadas esporádicamente, etc… en definitiva se busco el investigar en profundidad cualquier resultado disperso y conocer su causa.

10

Tratamiento de datos y análisis de resultados

HISTOGRAM AS ESPINOSA Y CARCEL

4,12%2,60%

6,33%

13,47%

23,91%

30,51%

10,20%

3,09%1,41%1,57% 1,69%0,21%0,89% 0,00%

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

Q<10 L

/H

10<=Q

<15 L

/H

15<=Q

<22,5

L/H

22,5<

=Q<5

0 L/H

50<=Q

<100

L/H

100<

=Q<2

00 L/H

200<

=Q<3

50 L/H

350<

=Q<5

00 L/H

500<

=Q<7

50 L/H

750<

=Q<1

000 L/

H

1000

<=Q<1

250 L

/H

1250

<=Q<1

500 L

/H

1500

<=Q<3

000 L

/H

Q>=300

0 L/H

TRAMOS DE CONSUMO (L/H)

% P

AR

TIC

IPA

CIÓ

N E

N E

L C

ON

SUM

O

DIAPOSITIVA 10

En esta diapositiva pueden observar la curva promedio representativa del perfil de consumo doméstico objeto principal del estudio.

En el eje de ordenadas se mide el % de consumo y en el de abscisas los caudales de consumo, en cada barra se representa el % de caudal consumido en ese tramo sobre el total del consumo. Interpretando esta gráfica y teniendo presentes los datos de campo, cabe indicar que:

1º Los caudales de consumo normalmente sobrepasan los 50 l/h. Por tanto, un 12% del volumen suministrado en viviendas no es de consumo y según se ha comprobado, no son fugas continuas sino intermitentes, fugas que aparecen, en al menos un 10 % de los suministros.

La mayoría del agua no usada lo es por defectos en las cisternas. Se ha constatado que el 98% de las fugas eran debidas a las cisternas.

2º Prácticamente no hay consumos por encima de 1500 l/h a pesar de que en acometida el caudal disponible superaba en la mayoría de los suministros los 3000 l/h a caño libre.

Se ha comprobado que este caudal disponible se veía reducido en el interior de muchas de las viviendas a los 2000 l/h aproximadamente con todos los grifos abiertos. Las redes interiores están en su mayoría infradimensionadas.

3º Es importante destacar la importancia de concienciar a los clientes sobre el mantenimiento preventivo (cisternas) y de cómo localizar fugas ayudándose del contador.

11

CONCLUSIONES: CURVA DE CONSUMOS PROMEDIO

0,00%0,69%1,18%

3,48%

29,75%

21,67%

12,15%

4,63%3,11%

5,74%

3,29%2,30%1,32%

10,69%

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

Q<1

0

10<=Q

<15

15<=Q

<22,

5

22,5

<=Q<5

0

50<=Q

<100

100<

=Q<2

00

200<

=Q<3

50

350<

=Q<5

00

500<

=Q<7

50

750<

=Q<1

000

1000

<=Q<1

250

1250

<=Q

<150

0

1500

<=Q

<300

0

Q>=

3000

Caudales (Litros/Hora)

Po

rce

nta

jes

de C

on

su

mo

12,7% 87,3%

Conclusiones

La mayoría de los consumos inferiores a 50 l/h no son de uso. Las fugas son en un 98 % debidas a pérdidas intermitentes en cisternas.

Prácticamente no existe consumo superior a 1500 l/h. Las redes interiores están infradimensionadas.

Es importante concienciar a los clientes sobre el mantenimientopreventivo y localización de fugas ayudándose del contador.

DIAPOSITIVA 11

Analizadas las distintas curvas, una de las variables con más influencia es la presión disponible.

Aquí se han representado las curvas de consumo de viviendas con grupos (en verde 4-5 bar) y sin grupos (azul 2-3 bar).

Las dos curvas coinciden en el tramo de 500 , 750, 1000 l/h.

Para el resto de caudales se puede observar un desplazamiento de la curva color verde correspondiente a consumos con grupos de presión, fundamentalmente a caudales bajos coincidiendo con el incremento de presiones.

Además, hemos comprobado que los grupos de presión ejercen una fuerte influencia sobre el envejecimiento de los elementos de cierre automáticos de las cisternas, provocando fugas de carácter intermitente. Se da la circunstancia de existir fugas a 5 bar y a 4 bar en cambio no haberlas.

12

CONCLUSIONES

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Q<10

10<=Q<15

15<=Q

<22,5

22,5<

=Q<50

50<=Q

<100

100<=Q<200

200<=Q<350

350<=Q<500

500<=Q<750

750<=Q<1000

1000<=Q<125

0

1250<=Q<150

0

1500<=Q<300

0

Q>=3000

TRAMOS DE CONSUMO (LITROS/HORA)

% P

AR

TIC

IPA

CIÓ

N C

ON

SU

MO

CON GRUPOS DE PRESION SIN GR UPOS DE PRESION

Qm inTipo C

Qm inTipo A

13,9% 4,9% 95,1%86,1%

Qm inTipo B

CONCLUSIONES: CURVA DE CONSUMOS SEGÚN FORMAS DE ABASTECIMIENTO

Con grupos se incrementan las fugas a bajo caudal y aumentan elconsumo a caudales elevados.

Los grupos de presión aceleran envejecimiento de los dispositivos de cierre de cisternas, fundamentalmente por oscilaciones de presión.

DIAPOSITIVA 12

Como aplicaciones del estudio se pueden citar las siguientes:

1 Dimensionamiento adecuado del parque de contadores, tanto en calibre como en clase o ratio.

2 Establecer una política de optimización del uso del agua mediante comunicaciones a los clientes con consumos a bajo caudal.

3 Conjuntamente con datos de los errores del parque de contadores, poder conocer el volumen de agua suministrado y no medido

13

Aplicaciones

Dimensionamiento adecuado del parque de contadores.

Establecer una política de optimización del uso del agua mediante comunicaciones a los clientes con consumos a bajo caudal.

Conjuntamente con datos de errores del parque de contadores poder conocer el volumen de agua suministrado y no medido.

Aplicaciones

Dimensionamiento adecuado del parque de contadores.

Establecer una política de optimización del uso del agua mediante comunicaciones a los clientes con consumos a bajo caudal.

Conjuntamente con datos de errores del parque de contadores poder conocer el volumen de agua suministrado y no medido.

DIAPOSITIVA 13

Una aplicaron de este estudio es evaluar el agua no contabilizada por los contadores.

En la diapositiva se puede ver la curva de consumos promedio antes vista, con los porcentajes de consumo a cada caudal sobre las barras de color azul

A la derecha se representa el porcentaje de error de un contador y arriba en verde el túnel de error de un contador clase B.

Por otro lado, de un estudio para calcular el error promedio sobre el parque de contadores clase B (26% del parque), donde se ha realizado un muestreo, comprendiendo 5 marcas diferentes con una antigüedad entre 6 y 8 años, tenemos el error promedio, que se representa en línea roja

Juntando ambas graficas se representa sobre las barras azules unas de color rojo que indican el porcentaje del agua suministrada no medida

Ello supone que un 6,58% del agua suministrada no es medida por los contadores de clase B.

14

DIAPOSITIVA 14A

Del mismo estudio y para contadores de clase C, que representan el 74% del parque formado por 2 marcas de contadores, electrónico 58% y mecánico 16%, y una antigüedad entre 1 y 8 años, tenemos representado en la línea azul el error promedio de estos.

El volumen no medido en este caso se reduce al 2,3% del agua suministrada.

La diferencia de medición de los contadores clase B frente a los clase C supone algo más del 4,3%.

Tener poco consumo a bajos caudales era un resultado esperado por nosotros, debido a que medimos el consumo en esos rangos por el tipo de contador que instalamos y por las distintas campañas de concienciación del consumo que hemos realizado, todo ello dentro de la política de EMASESA de realizar una gestión eficaz del recurso.

XXVII Jornadas Técnicas de la Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamiento (AEAS)

Malaga, 10 de Mayo de 2007

15

0,54% 1,59%

5,13%3,03%

4,53%

11,93%

21,39%

29,49%

10,62%

3,47%1,18%

0,00% 0,52%

0,22%

0,29%

0,07%

0,15%

0,02%0,00%

1,32%1,76%

1,70%

0,61%

0,08%

0,10%

0,26%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Q<10 L

/H

10<=Q

<15 L

/H

15<=Q

<22,5

L/H

22,5<

=Q<5

0 L/H

50<=Q

<100

L/H

100<

=Q<2

00 L/H

200<

=Q<3

50 L/H

350<

=Q<5

00 L/H

500<

=Q<7

50 L/H

750<

=Q<1

000 L/H

1000

<=Q<1

250 L

/H

1250

<=Q<1

500 L

/H

1500

<=Q<3

000 L

/H

Q>=300

0 L/H

CAUDALES (LITROS/HORA)

% C

ON

SU

MO

CONSUMOS NO MEDIDOS POR LOS CONTADORES

0%

-10%

-50%

-30%

-40%

-20%

-60%

-70%

Clase BClase C

DIAPOSITIVA 14B