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Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima

Ministerio de Economía y Finanzas

ESTUDIO DE OFERTA Y DEMANDA SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

LIMA Y CALLAO

Informe Número 3 Final

DISPONIBILIDAD

Y DESARROLLO DE RECURSOS HIDRICOS

Guillermo Yepes & Klas Ringskog, Consultores

Con la colaboración del equipo de profesionales de SEDAPAL compuesto por Roberto Pedreschi,

Gustavo Maldonado, Juan Carlos Barandiarán, Ricardo Chimoy, Priscila Gamonal y Juan Quintana

Febrero 14, 2002

LIMA-CALLAO DEMANDA-OFERTA SERVICIOS AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

Informe 3

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Informe Número 3

DISPONIBILIDAD Y

DESARROLLO DE RECURSOS HIDRICOS

INDICE Capítulo Tema Página

RESUMEN EJECUTIVO i 1 Antecedentes 1 2 Demanda de Agua 1 3 Fuentes Existentes 2 3.1 Subterráneas 2 3.2 Superficiales 3 3.3 Manejo Integral Recursos Hídricos 5 3.3.1 Uso Conjuntivo 7 3.3.2 Recarga Artificial 7 3.3.3 Reuso del Agua 7 3.4 Utilización de los Recursos Disponibles 8 3.4.1 Análisis Caudales Disponibles Río Rímac 9 3.4.2 Análisis Aguas Subterráneas 9 3.4.3 Uso de Aguas l tramo Chosica -Atarjea 10 3.4.4 Caudales Disponibles, Conclusión 10 4 Balance Oferta – Demanda 11 4.1 Escenario Crecimiento Medio 12 4.2 Escenario Crecimiento Alto 13 4.3 Escenario Crecimiento Bajo 13 5 Ampliación Capacidad Tratamiento Aguas Rímac 14 6 Recomendación Uso Optimo Recursos Existentes 14


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Indice, Continuación TABLAS 1 Escenarios Proyección de la Demanda 1 2 Pozos Operados por SEDAPAL 2 3 Caudales río Rímac, 1955-2000 4 4 Caudales río Rímac en Atarjea 4 5 Intensidad Huaycos 5 6 Caudales Mensuales en Plantas y Pozos 6 7 Caudales aprovechables por SEDAPAL 8 8 Comparación caudales aprovechables por SEDAPAL 9 9 Balance Oferta – Demanda. Crecimiento Medio 11 10 Balance Oferta – Demanda. Crecimiento Alto 12 11 Balance Oferta - Demanda. Crecimiento Bajo 13 ANEXO 1 Comparación Preliminar Alternativas Atarjea y

Huachipa 16


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DISPONIBILIDAD


Resumen Ejecutivo

Este Informe No. 3 toma como base las proyecciones de la demanda del Informe No. 2. Para fines de juzgar la necesidad de recursos hídricos adicionales se ha tomado la proyección media que se considera más probable y según la cual la demanda promedia en m3/seg. para Lima Metropolitana seria:

Escenario 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 MEDIO 21.9 22.2 22.8 23.5 24.5 26.1 27.8

Para fines de desarrollo de recursos hídricos adicionales es relevante considerar la oferta durante los siete meses de estiaje y la extracción segura de los pozos de los acuíferos de los Ríos Rímac y Chillón. La oferta neta durante la época de estiaje se estima en 23.7 m3/seg la cual considera una demanda neta de 1.5 m3/seg. para atender las necesidades del medio ambiente en el tramo del río Rímac aguas abajo de La Atarjea y los usos entre Chosica y La Atarjea. Cabe señalar que prácticamente no hay control sobre las tomas de derivación de estos usuarios por cuanto muchas de ellas carecen de compuertas de regulación. Por lo cual es de esperarse que aumentos futuros de caudales en el Rímac no necesariamente se traducirían en caudales adicionales en la Atarjea y por lo tanto esta situación anómala debe corregirse antes de ingresar caudales adicionales a la cuenca. El análisis del balance oferta - demanda señala que para el año 2010 se coparía la capacidad de la Atarjea (20 m3/seg) y por lo tanto sería necesario considerar su optimización y ampliación para contar oportunamente con la capacidad adicional que permita hacer un uso conjuntivo de los recursos existentes. Vale la pena enfatizar que existe una capacidad instalada en pozos del orden de 13 m3/seg la cual permitiría una sobre explotación del acuífero para atender situaciones de una sequía severa durante algunos meses del año. Dentro del horizonte de este escenario se requiere disponer de caudales adicionales a partir del año 2020 (alternativa de trasvase - Marca II o la recuperación de aguas destinadas a uso agrícola/ y la recuperación por recarga artificial). En el escenario de crecimiento más alto se coparía la capacidad de la Atarjea en el 2005 y necesario disponer de caudales adicionales, en forma similar al igual que en escenario medio, a partir de 2015. En el escenario de crecimiento baso la capacidad de tratamiento sería suficiente hasta el 2020 y se requerirían recursos hídricos adicionales a partir del 2025.


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Para asegurar una expansión de la oferta a costo mínimo y asegurar la confiabilidad de estos recursos los consultores recomiendan:

No. 1. Que SEDAPAL de prioridad a la alternativa de aumento de los recursos (re asignación de caudales liberados por la reducción de áreas de uso agrícola, mejor control de la extracción de los pozos privados, y una mayor recarga artificial) por ser la alternativa de menor costo la cual y, se puede implementar en forma gradual e impone menores costos ambientales.

No. 2. Que SEDAPAL considere ampliar su sistema SCADA para utilizarlo también como instrumento en la operación eficiente de la red y entrega de plantas y pozos. Para lograr este objetivo el modelo debe incorporar en tiempo real, entre otros, parámetros de demanda, producción y volúmenes de almacenamiento así como los costos (variables) tanto de la producción (planta y pozos) como de la operación de la red.

No.3. Adelantar un estudio detallado comparativo de las alternativas de ampliar capacidad de tratamiento en Atarjea y Huachipa y de la red de distribución primaria para repartir estos caudales con el fin de seleccionar la alternativa de menor costo.

No. 4. Operar la planta de la Atarjea al máximo que permita el caudal del Rímac, particularmente en época de avenidas. En consecuencia debería contemplarse la optimización de los procesos existentes y remover los cuellos de botella en las redes de distribución que impiden que esta planta opere a plena capacidad. Se recomienda igualmente considerar la ampliación de los estanques de aguas crudas al máximo posible compatible con los terrenos disponibles.

El Plan Maestro ha identificado y propuesto obras en plantas de tratamiento, tuberías matrices, almacenamiento, colectores y plantas de tratamiento de aguas servidas cuyas capacidades responden a los estimados de demanda de ese Plan.

No. 5. Re evaluar y revisar, a la luz de demandas sustancialmente más bajas, los parámetros de diseño y capacidad de la infraestructura tanto de agua potable como de alcantarillado. Con esto se conseguirían ahorros en la inversión al construir una infraestructura que responda a condiciones más cercanas a la demanda real. Esto también evitaría problemas en operación y mantenimiento particularmente en la infraestructura de alcantarillado.


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DISPONIBILIDAD


1. Antecedentes

Este tercer informe presenta el análisis de la oferta para atender el crecimiento de la demanda de agua bajo los diferentes escenarios de crecimiento. También ofrece recomendaciones para el desarrollo y optimización de nuevas fuentes e infraestructura de producción para atender el crecimiento de la demanda de agua en Lima Metropolitana.

2. Demanda de Agua

El crecimiento de la producción (demanda bruta) para Lima Metropolitana bajo los tres escenarios desarrollados en el Informe No. 2, se resume en la Tabla No. 1

Tabla No. 1. Escenarios Proyección de la Demanda, m3/seg

Escenario 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 MEDIO 21.9 22.2 22.8 23.5 24.5 26.1 27.8 ALTO 21.9 22.3 23.3 24.3 25.7 27.8 30.1 BAJO 21.9 22.0 22.3 22.6 23.2 24.3 25.5

Como se analizó en el Informe No. 1 la demanda estimada por los consultores, para Lima Metropolitana, incluye el agua para riego de la mayoría de los parques y la demanda de los Distritos no atendidos por SEDAPAL. Existe además una demanda no atendida por SEDAPAL (pozos propios y una toma sobre el Rímac para riego de parques) de unos 4.5 m3/seg cuya evolución dependerá de las políticas que adopte la Agencia de Cuenca que se ha propuesto crear. No existe información que permita determinar el caudal requerido para atender la demanda ambiental o ecológica aguas abajo de la captación de la Atarjea. Cabe sin embargo anotar, que esta demanda no parece ser importante por cuanto no son evidentes las necesidades para atender la demanda de la flora y fauna o de usos recreativos en el trecho final del río entre la Atarjea y el mar. Sin embargo, SEDAPAL1 ha considerado, en principio, una demanda ecológica del orden de 2 m3/seg en el Rímac. Esta demanda podría ser atendida por: (i) las descargas resultantes de la operación de los procesos del tratamiento de la Atarjea (estimada en 0.5 m3/seg o 2% de la producción de su producción); y (ii) el caudal natural de 1.5 m3/seg que se dejaría pasar en el río en época 1 Entrevista con el Ing. Max Rabines, Enero 2002


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de estiaje. En otras épocas, cuando hay exceso de caudal en el Rímac no existen restricciones para atender esta demanda. 3. Fuentes Existentes

3.1 Subterráneas2

Las principales fuentes de alimentación del acuífero en la zona de Lima Metropolitana son las filtraciones que se producen a través del lecho de los ríos Rímac y Chillón, las subcorrrientes subterráneas producto de las infiltraciones en las partes altas de la cordillera, así como de los canales y áreas agrícolas que aún se encuentran bajo riego.

Dada la reducción progresiva de las áreas bajo riego por el cambio de uso de agrícola a urbano, estas áreas de recarga han venido disminuyendo paulatinamente. Sin embargo, los caudales autorizados para riego de estas áreas no han sido modificados para tener en cuenta la reducción del área agrícola. El comportamiento del acuífero ha venido siendo observado y en alguna medida controlado por SEDAPAL desde hace más de 20 años por medio de una red de pozos y equipo de observación.

La capacidad instalada en pozos es del orden de 13 m3/seg. La explotación de las aguas subterráneas en las cuencas del Rímac y Chillón alcanzó 12.4 m3/seg en 1997; el resultado de la explotación de 378 pozos y la galería filtrante por parte de SEDAPAL (8.4 m3/seg) y de unos 1200 pozos de terceros (industria, comercio, municipios, particulares y agricultores). En el 2001, esta explotación se había reducido a unos 9 m3/seg, debido principalmente a la reducción en la extracción de los pozos operados por SEDAPAL (5.7 m3/seg).

A Diciembre 2001, la situación de los pozos operados por SEDAPAL era la siguiente:

Tabla 2. Pozos Operados por SEDAPAL a Diciembre 2001

Pozos Operativos Pozos Fuera de Uso

En explotación 212 Fuera de uso 192 En reserva, con equipo 164 Utilizados ( piezómetro) 116 En reserva, sin equipo 84 Totales 460 308

Fuente: SEDAPAL, Gerencia de Operación Entre 1985 y 1997 el descenso anual de la napa en el Chillón fue entre 1 y 2 mts y en el Rímac entre 1 y 5 mts. Del estudio del comportamiento de la napa sometida a los regímenes de bombeo, SEDAPAL ha logrado establecer que con un caudal de extracción

2 Adaptado de Informe de SEDAPAL Manejo del Acuífero. Gerencia de Producción., Equipo Aguas Subterráneas. Octubre - Diciembre, 2001


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de 8.7 m3/seg el efecto del agotamiento de la napa disminuye por lo que ha recomendado no sobrepasar los 8 m3/seg (promedio total anual) para evitar problemas de agotamiento.

SEDAPAL ha venido diminuyendo el caudal de extracción en los pozos ante la reducción observada en la producción por efecto, principalmente, del aumento en la medición de los consumos. Como consecuencia el volumen total extraído se ha reducido de 12.4 m3/seg en 1997 a 5.7 m3/seg en el 2001, dando como resultado recuperaciones importantes de los acuíferos del Rímac y el Chillón, en donde se observan recuperaciones de la napa entre 0.25 y 3.75 mts por año. Aún así todavía existen zonas con tendencias al descenso, aunque menos pronunciadas, como en los Distritos de Puente Piedra (0.5 mts/año), Surquillo (0.5 a 1.3 mts/año) y Ate (1.2 a 2.3 mts/año)

Calidad del Agua. La calidad del agua de pozos cumple, por lo general, con las normas peruanas para agua para consumo humano. Algunos pozos cercanos al mar o en zonas sobre explotadas registran concentraciones de cloruros, sulfatos o salinidad que exceden las normas. Estos pozos han venido siendo retirados de servicio activo por SEDAPAL y podrían utilizarse para atender usos con necesidades de calidad menos estrictas, como lo es el riego de parques.

3.2 Superficiales El río Rímac es, y por amplio margen, la fuente superficial más importante para atender la demanda de agua de Lima Metropolitana. En un segundo término está el río Chillón en donde se está desarrollando, por la modalidad de BOT, un proyecto para suplir 1.4 m3/seg, en promedio anual, a los usuarios de SEDAPAL. Este proyecto ya está entregando agua de pozos y se espera que entre a operar en su totalidad a mediados del 2002. En tercer lugar, está el río Lurín al sur de Lima con limitada capacidad de desarrollo a gran escala para uso urbano, pero que ofrece posibilidades para atender demandas menores en Distritos aledaños. La información hidrológica sobre el río Rímac tiene mas de 50 años. Su caudal en estiaje ha sido aumentado gradualmente por los trasvases de cuencas en la vertiente del Atlántico. Los hitos más importantes para afianzar los caudales del Rímac en época de estiaje, en el período 1955-2000, han sido los desarrollos en la vertiente del Atlántico que incluyen: (1) la primera etapa del trasvase del río Mantaro iniciada en 1956; (2) y las obras de Marca I en 1962 y Marca III y el embalse de Yuracmayo de fecha más reciente. Estos trasvases son regulados por una serie de embalses y lagunas con una capacidad total de unos 279 millones m3 3. Futuros desarrollos contemplan el proyecto Marca II (6.5 m3/seg).

3 SEDAPAL. Gerencia de Producción


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Los caudales registrados por EDEGEL en la parte alta del río (Tamboraque y Sheque) arrojan los resultados presentados en la Tabla 3.


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Tabla 3. Caudales Río Rímac, m3/seg Estaciones de Tamboraque y Sheque

Registros 1955 – 2000

Mes Promedio Máximo Mínimo Septiembre 16.5 25.7 9.6 Octubre 17.2 26.9 11.4 Noviembre 18.6 29.9 11.4 Diciembre 23.2 47.0 11.6 Enero 32.8 85.6 12.2 Febrero 48.3 92.4 13.1 Marzo 55.9 140.6 16.8 Abril 36.5 74.1 13.2 Mayo 21.6 55.3 11.9 Junio 18.2 36.6 10.3 Julio 16.9 29.5 9.6 Agosto 17.2 30.6 9.4

Fuente: SEDAPAL, Anuario Estadístico 2000. Cuadro III-4 Ciclo Hidrológico: Septiembre-Agosto.

Entre Chosica y la Atarjea existen 16 tomas de derivación para atender una demanda agrícola, industrial y de riego de parques. El caudal solicitado a derivar es de 5.4 m3/seg. Si bien por ley SEDAPAL tiene prioridad en el uso de las aguas del Rímac, en épocas de estiaje se presentan problemas con los usuarios de estas tomas para mantener el caudal necesario en la Atarjea. El registro que lleva SEDAPAL de los caudales del Rímac en la bocatoma, indica para los últimos 5 años los resultados siguientes:

Tabla 4. Caudales Medios del Rímac, Bocatoma Atarjea, m3/seg

Río Captado en Bocatoma Año Máximo Medio Mínimo Máximo Medio Mínimo

1996 34.5 26.3 19.2 16.0 13.7 11.7 1997 28.4 20.3 14.3 14.6 12.2 9.8 1998 34.4 26.2 19.7 18.1 15.2 11.3 1999 35.7 26.8 20.2 17.1 14.9 12.7 2000 44.8 32.3 25.0 17.8 15.7 13.5 Fuente: SEDAPAL. Anuario Estadístico 2000. Cuadro III-4a


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Calidad del Agua. La calidad del agua del Rímac es muy variable y presenta problemas en la Planta de la Atarjea, principalmente en su calidad bacteriológica y de turbiedad por el efecto de los huaycos u ondas de alta turbiedad. El Plan Maestro señala que la concentración de coliformes fecales en la captación de la Atarjea es, en promedio, 8 veces superior el límite recomendado en la norma peruana. Los huaycos se presentan principalmente en la época de avenidas creando problemas en la operación de la planta. La intensidad y duración de estos huaycos son altamente variables. Por ejemplo, en el período Diciembre/97 – Marzo/98 se presentaron un total de 109 huaycos con las siguientes características:

Tabla 5. Intensidad Huaycos, Bocatoma Atarjea. .

Duración, horas Intensidad

miles de UJ Número

Media Máxima Hasta 5 109 10 46 Hasta 10 67 5 23 Hasta 15 38 3 13 Hasta 20 23 3 11 Mayor de 20 19 3 11

Fuente: Gerencia de Producción Los estanques de agua cruda a la entrada de la planta ofrecen un factor de seguridad importante en la reducción de la carga bacteriológica, de turbidez y sedimentos a concentraciones manejables en la planta. De otra parte cuando se presentan altos niveles de turbiedad (en general en exceso de 10,000 UJ) se cierran las compuertas de la bocatoma y se utiliza el volumen de estas lagunas para seguir operando la planta. SEDAPAL realiza un control adecuado de la calidad del agua entregada a la red para asegurar que esta cumpla con las normas peruanas.

3.3 Manejo Integral de los Recursos Hídricos. Este manejo comprende tres opciones importantes para aprovechar mejor el potencial hídrico de la zona:

• El uso conjuntivo;

• Recarga artificial; y

• Reuso de aguas servidas


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3.3.1 Uso Conjuntivo. Los ensayos de uso conjuntivo en San Miguel y Los Olivos son altamente positivos. En estos ensayos se observó una recuperación de la napa de casi 2 mts/año entre 1992 y 2000. En el mismo ensayo se observó una recuperación de la napa de 15 mts entre 1998 y mediados del 2001 cuando se suspendió por completo la explotación del pozo. Estos ensayos muestran en potencial de uso conjuntivo y por consiguiente la conveniencia de acelerar y ampliar los programas de uso conjuntivo. La recuperación de la napa también se tradujo en un ahorro en los costos de operación y mantenimiento de los pozos.

La capacidad instalada nominal en la Atarjea (20 m3/seg) y en pozos permitiría un uso conjuntivo más óptimo. Esto se consigue sobre explotando los pozos en tiempo de estiaje (Mayo – Noviembre) para después dejarlos descansar en épocas de avenidas del Rímac (Diciembre – Abril). En la época de avenidas la Planta de la Atarjea debería operar a su capacidad máxima para dejar descansar los pozos.

Tabla 6. Caudales Mensuales en Plantas y Pozos, m3/seg

SEDAPAL, 2000

May

Jun. Jul. Ago. Sept. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. Mes

Epoca de Estiaje

Epoca de Avenidas ............................................................

15.50

14.78

14.53

14.61

14.75

15.03

15.44

15.70

15.39

16.10

16.39

16.09

PdT Promedio 15.0

Promedio 15.9

............................................................ 6.23

5.84

5.58

5.57

5.74

5.75

5.96

5.77

6.52

6.79

6.69

6.53

Pozos y GF

Promedio 5.8

Promedio 6.5 ............................................................

21.73

20.62

20.10

20.18

20.49

20.78

21.41

21.47

21.92

22.89

23.09

22.63

Promedio 20.8

Promedio 22.4 ............................................................

Total

Promedio Anual 21.5

Fuente; SEDAPAL, Anuario Estadístico 2000, Cuadros No. III-1 y III-4a PdT. Planta de Tratamiento Debido actuales restricciones hidráulicas en la red primaria y al deterioro de algunas partes de la Atarjea, no es posible operarla a plena capacidad. Por ejemplo, en el año 2000 (Tabla 6), la producción anual ascendió a 678 MMCa (21.5 m3/seg), la cual fue atendida por la Atarjea con 15.4 m3/seg y por pozos y galería filtrante con 6.1 m3/seg en promedio. El caudal medio mensual tratado en la Atarjea en época de estiaje fue de 15 m3/seg y en época de avenidas de 16 m3/seg. Durante estos períodos el caudal medio en el Rímac fue de 23.5 m3/seg. y 44.5 m3/seg. respectivamente.


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La diferencia entre los caudales tratado en la Atarjea y los del río en época de avenidas (Tabla 4) también sugiere que la producción en la Atarjea podría incrementarse en esa época para lograr una reducción del caudal extraído de pozos en la misma y por ende una mejor recuperación del acuífero la cual permitiría obtener un mayor caudal de los pozos en época de estiaje. 3.3.2 Recarga Artificial. Se estima que el volumen de agua del Rímac que se descarga al mar es de unos 400 MMCa (13 m3/seg) en promedio. Parte de este caudal podría aprovecharse para aumentar la recarga del acuífero. SEDAPAL ha desarrollado un plan para acondicionar 22 kms del Rímac, entre la Atarjea y Huampaní. Este incluye la construcción de pantallas sobre el río para mejorar las posibilidades de infiltración y pozos aledaños al río. Con este esquema SEDAPAL espera que se podrían extraer unos 5 m3/seg 4. De este plan se han ejecutado 8 kms. Los ensayos muestran el potencial para aprovechar los excedentes que hoy se pierden al mar. El potencial para un mayor aprovechamiento de la recarga artificial inducida ha sido demostrado al observar las variaciones en el nivel de la napa (piezómetro 1). Antes de la recarga el descenso de la napa era de 2.3 mts/año, mientras que después de la recarga se observó un ascenso de 2 mts/año. 3.3.3 Reuso de Agua. El reuso de agua podría liberar recursos de mejor calidad hacia usos que demandan una calidad más estricta (por ejemplo consumo humano) a cambio de aguas negras adecuadamente tratadas para atender la demanda de usos menos exigentes (por ejemplo riego de parques o enfriamiento en plantas industriales). El pleno potencial y la factibilidad económica de la oferta - demanda para aguas de reuso no han sido establecidos. Sería conveniente adelantar los estudios de factibilidad para evaluar este potencial. 3.4 Utilización de los Recursos Disponibles

Aunque no se cuenta con una Agencia de Cuenca con la autoridad y recursos adecuados para manejar eficientemente los recursos hídricos, existen acciones que SEDAPAL puede tomar para lograr un mejor uso de los recursos disponibles para beneficio de sus usuarios.

4 SEDAPAL. Gestión del Acuífero de la Gran Lima. Gerencia de Producción, Octubre 2001.


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Aceptando que la demanda por pozos privados (debidamente registrados y controlados) es del orden de 3 m3/seg, SEDAPAL (capacidad instalada en pozos es del orden de 13 m3/seg la cual permitiría una sobre explotación del acuífero para atender situaciones de una sequía severa durante algunos meses del año) estaría en capacidad de utilizar unos 5 m3/seg (promedio anual) del acuífero, de los cuales el BOT del Chillón utiliza en promedio 0.6 m3/seg. Sin embargo, estos pozos deberían trabajar a su mayor capacidad en la época de estiaje y a la mínima posible en épocas de avenidas cuando la Atarjea debería operar al máximo compatible con la disponibilidad de agua en el río. Esta operación también traería beneficios financieros a SEDAPAL por cuanto la producción de un m3 en pozos es más costosa que en la Atarjea. Los consultores han supuesto, para el análisis de la oferta - demanda un caudal promedio de pozos de 6.0 m3/seg en época de estiaje y de 2.2 m3/seg en época de avenidas para mantener un promedio anual de 4.4 m3/seg. En resumen y sobre la base de los resultados disponibles de frecuencia de caudales realizados por SEDAPAL en colaboración con EDEGEL, el potencial de utilización de los recursos existentes se resume en la Tabla No. 7.

Tabla 7. Caudales aprovechables por SEDAPAL, m3/seg

CAUDALES PROMEDIO, M3/SEG FUENTE

ESTIAJE (7 MESES)

AVENIDAS (5 MESES)

PROMEDIO ANUAL

RIMAC 13.0 35.1 22.3 Marca I 4.5 0 2.6 Marca III 3.4 0 2.0 Yuracmayo 2.3 0 1.3 Demanda Ecológica neta ( 1.5) (1.5) (1.5) Sub Total RIMAC 21.7 33.6 26.7 AGUAS SUBTERRANEAS 6.0 2.2 4.4 CHILLON (BOT) 1.0 2.0 1.4 Usos e Infiltración Tramo Chosica - Atarjea

(5.0) (7.0) (5.8)

OFERTA DISPONIBLE 23.7 30.8 26.7 Fuente: SEDAPAL. Caudales Principales en la Cuenca del río Rímac, Enero 2002 (Ing,. Max Rabines) y estimado de los consultores (caudal pozos y demanda ecológica).


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3.4.1 Análisis Caudales Disponibles Río Rímac. Existe incertidumbre en los estimados de los caudales aprovechables por SEDAPAL como se ilustra en la Tabla No. 8.

Tabla 8. Comparación caudales aprovechables por SEDAPAL, Caudal de estiaje en m3/seg

CAUDALES PROMEDIO ESTIAJE,

m3/seg FUENTE

SEDAPAL (Ing. Rabines)

CESEL PLAN MAESTRO

RIMAC 13.0 12.9 13.0 Marca I 4.5 4.5 2.6 Marca III 3.4 1.4 3.1 Yuracmayo 2.3 3.0 1.9 Aprovechable en el RIMAC 23.2 21.8 20.6 Fuente: SEDAPAL. Caudales Principales en la Cuenca del río Rímac, Enero 2002 (Ing,. Max Rabines); CESEL, Conducción fuera de Cauce del río Rímac, Vol. 3, Tomo I – Climatología y Plan Maestro (cit).

Aparentemente la diferencia entre el estimado más alto (23.2 m3/seg) y el más bajo (20.6 m3/seg) es apenas 2.6 m3/seg que podría considerarse no importante. Sin embargo, vale la pena recordar que este caudal representa el crecimiento acumulado de la demanda durante 13 años bajo el Escenario Medio y de 10 años en el Escenario Alto. 3.4.2 Análisis Aguas Subterráneas Los estimados de disponibilidad de aguas subterráneas no tienen en cuenta el pleno potencial adicional proveniente de un uso conjuntivo y por recarga artificial inducida, a la cual SEDAPAL estima en unos 4 m3/seg (de los cuales ya se están obteniendo 1.5 m3/seg). El caudal adicional de 2.5 m5/seg equivale al crecimiento de la demanda por 13 años. Este potencial señala la importancia de un control estricto de la extracción de los pozos privados (los consultores estiman que se podrían liberar unos 0.5 m3/seg) para evitar que los beneficios de los planes de SEDAPAL de recarga artificial y de control del caudal extraído en sus pozos redunde solamente en beneficio de los pozos privados. 3.4.3 Usos de Agua en el Tramo Chosica - Atarjea El uso principal en este tramo del río es agrícola con una demanda de 4 m3/seg. Las áreas para uso agrícola han venido diminuyendo por el efecto de urbanización de la gran Lima Metropolitana y es altamente probable que esta tendencia continúe. Este hecho debe


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traducirse en una disminución de esos caudales y una re asignación de los mismos a favor de SEDAPAL. Por ejemplo una re asignación de 2 m3/seg atendería el crecimiento de la demanda atendida por SEDAPAL durante 10 años. Prácticamente no hay control sobre las tomas de derivación de estos usuarios por cuanto muchas de ellas carecen de compuertas de regulación. Por lo cual es de esperarse que aumentos futuros de caudales en el Rímac no necesariamente se traducirían en caudales adicionales en la Atarjea y por lo tanto esta situación anómala debe corregirse antes de ingresar caudales adicionales a la cuenca.

3.4.4 Caudales Disponibles, Conclusión. Los consultores, para el análisis oferta han adoptado los caudales presentados en la Tabla 8. Sin embargo, los consultores consideran que SEDAPAL tiene dos alternativas básicas y planes de acción para aumentar y afianzar los recursos hídricos disponibles para atender una demanda creciente:

1. Aumento Eficiencia Utilización Recursos Existente a través de:

• Acciones para aumentar la recarga artificial y controlar estrictamente

la extracción de pozos privados, las cuales podrían aumentar el aprovechamiento adicional de las aguas subterráneas en unos 3 m3/seg.

• La re asignación de caudales agrícolas a favor de SEDAPAL podría

aportar unos 2 m3/seg.

2. Trasvases Adicionales

• El trasvase Marca II aportaría 6.5 m3/seg (sin considerar las pérdidas en el camino). El costo de este trasvase se estima en S/. 120 millones.

4 Balance Oferta - Demanda Para el balance de la oferta y la demanda es necesario tener en cuenta que la demanda es variable en el tiempo. En el caso de SEDAPAL, se observa que la demanda promedio mensual varía relativamente poco con respecto al promedio (Tabla 6). Aún así la demanda en época de estiaje, la cual coincide con el invierno en Lima, es del orden del 0.97 de la demanda media anual En época de avenidas, coincidente con el verano en Lima, la demanda media es 1.05 veces mayor a la media anual. Los consultores han adoptado estos valores los cuales son concordantes con los adoptados en el Plan Maestro5. Un análisis detallado del comportamiento diario y horario de la demanda daría

5 Greely & Hansen – Latin Consult. Plan Maestro. Resumen Ejecutivo. Diciembre 1998


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información adicional para utilizarla en un modelo de optimización de la operación del sistema, como se ha recomendado anteriormente. El balance oferta – demanda se presenta a continuación para los tres escenarios de crecimiento de la demanda. Las proyecciones de la demanda se presentaron en detalle en el Informe No. 2 y se resumen en la Tabla 1 para efectos del análisis de este informe. 4.1 Escenario Crecimiento Medio (más probable)

Tabla 9. Balance Oferta – Demanda. Crecimiento Medio Caudales en m3/seg

DEMANDA b/ AÑO

Media Estacional OFERTA BALANCE Producción

En PdT a/ A. 23.3 30.8 7.5 19.1 2005 22.2 E. 21.5 23.7 2.2 14.5 A. 23.9 30.8 6.9 19.7 2010 22.8 E. 22.1 23.7 1.6 15.1 A. 24.7 30.8 6.1 20.5 2015 23.5 E. 22.8 23.7 0.9 15.8 A. 25.7 30.8 5.1 21.3 2020 24.5 E. 23.8 23.7 (0.1) 16.8 A. 27.4 30.8 3.4 23.2 2025 26.1 E. 25.3 23.7 (1.6) 18.3 A. 29.2 30.8 1.6 25.0 2030 27.8 E. 27.0 23.7 (3.3) 20.0

a/ Producción en Plantas de Tratamiento = Demanda – Oferta (Chillón + Pozos) b/ A = Epoca de avenidas (1.05 de la demanda media); E = Epoca de estiaje (0.97 de la demanda media)


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Los resultados presentados en la Tabla 8, señalan que para el año 2010 se coparía la capacidad de la Atarjea (20 m3/seg)6 y por lo tanto sería necesario considerar su optimización y ampliación para contar oportunamente con la capacidad adicional que permita hacer un uso conjuntivo de los recursos existentes. Dentro del horizonte de este escenario se requiere disponer de caudales adicionales a partir del año 2020 (alternativa de trasvase - Marca II o la recuperación de aguas destinadas a uso agrícola/ y la recuperación por recarga artificial, par. 3.4.4 ). 4.2 Escenario Crecimiento Alto

Tabla 10. Balance Oferta – Demanda. Escenario Alto Caudales en m3/seg

DEMANDA b/ AÑO

Media Estacional OFERTA BALANCE Producción

en PdT a/ A. 23.4 30.8 7.4 19.2 2005 22.3 E. 21.6 23.7 2.1 14.6 A. 24.5 30.8 6.3 20.3 2010 23.3 E. 22.6 23.7 1.1 15.6 A. 25.5 30.8 5.3 21.3 2015 24.3 E. 23.6 23.7 0.1 16.6 A 27.0 30.8 3.8 22.8 2020 25.7 E. 24.9 23.7 (1.2) 17.9 A. 29.2 30.8 1.6 25.0 2025 27.8 E. 27.0 23.7 (3.3) 20.0 A. 31.6 30.8 (0.8) 27.4 2030 30.1 E. 29.2 23.7 (5.5) 22.2

a/ Producción en Plantas de Tratamiento = Demanda – Oferta (Chillón + Pozos) b/ A = Epoca de avenidas; E = Epoca de estiaje

Bajo este escenario sería necesario optimizar los procesos actuales (por ejemplo con el uso de places en los sedimentadores) y contar con la ampliación de la capacidad de tratamiento en plantas en el 2005. Dentro del horizonte de este escenario se requiere disponer de caudales adicionales a partir del año 2015 (alternativa de trasvase - Marca II o la recuperación de aguas destinadas a uso agrícola/ y la recuperación por recarga artificial, par. 3.4.4 ).

6 La calidad del agua (turbiedad) sufre cuando el caudal de operación supera a los 19 m3/seg,


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4.3 Escenario Crecimiento Bajo

Tabla 12. Balance Oferta – Demanda. Escenario Bajo

Caudales en m3/seg

DEMANDA b/ AÑO Media Estacional

OFERTA BALANCE Producción en PdT a/

A. 23.1 30.8 7.7 18.9 2005 22.0 E. 21.3 23.7 2.4 14.3 A. 23.4 30.8 7.4 19.2 2010 22.3 E. 21.6 23.7 2.1 14.6 A. 23.7 30.8 7.1 19.5 2015 22.6 E. 21.9 23.7 1.8 14.9 A. 24.4 30.8 6.4 20.2 2020 23.2 E. 22.5 23.7 1.2 15.5 A. 25.5 30.8 5.3 21.3 2025 24.3 E. 23.6 23.7 0.1 16.6 A. 26.8 30.8 4.0 22.6 2030 25.5 E. 24.7 23.7 (1.0) 17.7

a/ Producción en Plantas de Tratamiento = Demanda – Oferta (Chillón + Pozos) b/ A = Epoca de avenidas; E = Epoca de estiaje

Bajo este escenario sería necesario optimizar los procesos actuales (por ejemplo con el uso de places en los sedimentadores) y contar con la ampliación de la capacidad de tratamiento en plantas en el 2020. Dentro del horizonte de este escenario se requiere disponer de caudales adicionales a partir del año 2025 (alternativa de trasvase - Marca II o la recuperación de aguas destinadas a uso agrícola/ y la recuperación por recarga artificial, par. 3.4.4 ). 5 Ampliación capacidad de tratamiento aguas del Rímac Para atender la demanda, particularmente en época de avenidas y lograr un mejor uso conjuntivo de los recursos disponible es necesario ampliar la capacidad de la Atarjea o en su defecto conseguir esta capacidad en algún otro sitio. Existe un proyecto de ampliación de la Atarjea para 3 m3/seg que valdría complementar e integrar con un análisis detallado de las posibilidades de optimizar los procesos existentes, en particular la floculación - sedimentación (por ejemplo el uso de placas de sedimentación) y la filtración (por ejemplo el uso de medios filtrantes duales de arena - antracita y tasa variable de filtración). Experiencias en otros países señalan que la optimización de plantas usualmente se logra a costos substancialmente más bajos que la construcción de una planta nueva.


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SEDAPAL dispone también de un proyecto para la construcción de una nueva planta en Huachipa (aguas arriba de la Atarjea), con una capacidad inicial instalada de 5 m3/seg y producción media anual de 3.75 m3/seg y una capacidad final de 10 m3/seg. Para operar a su capacidad final se requeriría un caudal adicional en el Rímac aportado por un nuevo trasvase (Marca II). La inversión en la ampliación de la Atarjea incluyendo la estación de bombas y tubería de impulsión (S/. 50 millones)7 es atractiva en comparación con la planta de tratamiento de Huachipa (S/. 200 millones). En la Atarjea no es necesario ampliar las instalaciones de bocatoma y no se requeriría de mayor personal adicional para operarla. La Planta de Huachipa si requiere de obras de bocatoma costosas (incluidas en el costo) por el régimen de caudales del río, obras que no es económicamente viable construirlas por etapas. En el costo de esta alternativa no se han considerado los costos de las tuberías de Huachipa para entregar estos caudales. Huachipa presenta la ventaja de estar localizada a una mayor altura ( ~ 395 mts; Atarjea ~ 248 mts), lo cual evitaría la mayor parte de los bombeos para atender las zonas altas con referencia a la Atarjea. En el Anexo 1 se presenta un análisis preliminar comparativo de estas dos soluciones. A una tasa de descuento del 10% el costo por m3 incremental es levemente mas bajo para Huachipa (S/. 0.19 /m3 vs. Atarjea S/. 0.20/ m3 .A tasas de descuento superiores al 11% el valor incremental por m3 en la Atarjea es menor. Por ejemplo al 15% los valores comparables son S/. 0.27 por m3 para Huachipa y S/. 0.24 por m3 para la Atarjea. Los consultores consideran que estas diferencias están bien dentro del margen de error de este análisis preliminar y no las consideran suficiente para escoger ninguna de las dos alternativas. Sin embargo, vale destacar que el costo de las inversiones en la alternativa Atarjea incluyendo el equipo de bombeo es S/. 50 millones o la cuarta parte de la inversión en Huachipa. Los consultores consideran que no disponen de todos los elementos para realizar un análisis de factibilidad técnico – económico – financiero detallado que les permita hacer una recomendación definitiva. Este análisis de factibilidad está fuera del alcance de este estudio. 6 Recomendaciones. Uso Optimo de los Recursos Existentes El uso óptimo de los recursos plantea la necesidad de un manejo integral en el ámbito de cuenca y políticas tarifarias para el uso de estos recursos y opciones que den una señal correcta a todos los usuarios del recurso. Este manejo también implica la utilización de modelos de simulación de caudales que considere factores de intensidad - duración para atender en forma óptima las variaciones diarias y aún horarias de la demanda de los varios usuarios, particularmente energía y abasto municipal.

7 Todos los precios están actualizados al 2000 y no incluyen IGV (18 %)


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El manejo conjuntivo, aún con las limitaciones existentes por falta de una Autoridad de Cuenca, es importante para SEDAPAL.

Recomendación No. 1. Los consultores recomiendan que SEDAPAL de prioridad a la alternativa de aumento de los recursos (re asignación de caudales liberados por la reducción de áreas de uso agrícola, mejor control de la extracción de los pozos privados, y una mayor recarga artificial) por ser la alternativa de menor costo la cua se puede implementar en forma gradual e impone menores costos ambientales.

Recomendación No. 2. En forma análoga SEDAPAL debería considerar ampliar su sistema SCADA para utilizarlo también como instrumento en la operación eficiente de la red y entrega de plantas y pozos. Para lograr este objetivo el modelo debe incorporar en tiempo real, entre otros, parámetros de demanda, producción y volúmenes de almacenamiento así como los costos (variables) tanto de la producción (planta y pozos) como de la operación de la red.

Recomendación No.3. Se debe adelantar un estudio detallado comparativo de las alternativas de ampliar capacidad de tratamiento en Atarjea y Huachipa y de la red de distribución primaria para repartir estos caudales con el fin de seleccionar la alternativa de menor costo.

Recomendación No. 4. La planta de la Atarjea debería poder operarse al máximo que permita el caudal del Rímac, particularmente en época de avenidas. En consecuencia debería contemplarse la optimización de los procesos existentes y remover los cuellos de botella en las redes de distribución que impiden que esta planta opere a plena capacidad. Se recomienda igualmente considerar la ampliación de los estanques de aguas crudas al máximo posible compatible con los terrenos disponibles.

El Plan Maestro ha identificado y propuesto obras en plantas de tratamiento, tuberías matrices, almacenamiento, colectores y plantas de tratamiento de aguas servidas cuyas capacidades responden a los estimados de demanda de ese Plan.

Recomendación No. 5. Vale la pena re evaluar y revisar, a la luz de demandas sustancialmente más bajas, los parámetros de diseño y capacidad de la infraestructura tanto de agua potable como de alcantarillado. Con esto se conseguirían ahorros en la inversión al construir una infraestructura que responda a condiciones más cercanas a la demanda real. Esto también evitaría problemas en operación y mantenimiento particularmente en la infraestructura de alcantarillado.


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Anexo 1

1 de 2

COMPARACION PRELIMINAR ALTERNATIVAS AMPLIACION ATARJEA Y HAUCHIPA

1. Supuestos Básicos

1. Se supone que todo el caudal medio de ampliación de 3.75 m3/seg producido en la planta de tratamiento de Huachipa puede ser entregado por gravedad a usuarios aguas abajo de la cota de esta planta. Para mantener esta equivalencia se supone que el caudal adicional de 3 m3/seg producido en la Atarjea (elev. 248 mts) es bombeado hasta la altura de Huachipa (elev. 395 mts). Este supuesto, es desfavorable a la Atarjea por cuanto:

• Supone que todo el caudal debe ser bombeado a la cota de Huachipa. En la realidad una operación adecuada de la red se traduciría en una reducción de los caudales de bombeo y diámetro de tuberías matrices a medida que ser sirven zonas progresivamente más altas (Anuario Estadístico 2000. Cuadro II-9).

• En la comparación de costo no se incluye además los costos de las tuberías matrices de distribución requeridas por Huachipa..

2. Los costos variables de operación de las plantas (energía, químicos) son iguales.

3. El costo de la energía de bombeo es de S/. 0.26 por kWh (precio en el 2000). La

eficiencia de bombeo es = 0.8

4. El costo de la estación de bombeo en la Atarjea se estima en S/. 6 millones (Equipo, S/. 4 millones; obra civil, S/. 2 millones)

5. El costo de la tubería de impulsión (posiblemente en acero revestido en los tramos

iniciales y de hierro dúctil en el resto) es de S/. 28 millones ( Diámetro de 1.60 mts (velocidad 1.5 mts/seg; longitud ~ 10,000 mts).

6. Los precios son al 2000. Se han utilizado tres tasas de descuento: 10, 12 y 15%.

El período de análisis 30 años.


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Anexo 1 2 de 3

2. Costos de Capital

COSTO CAPITAL ALTERNATIVAS, S/. millones

Precios del 2000

CONCEPTO ATARJEA HUACHIPA PLANTA DE TRATAMIENTO

• EQUIPO • OBRA CIVIL Y OTROS

5

11

50

150 ESTACION BOMBEO

• EQUIPO • OBRA CIVIL • TUBERIA IMPULSION

4 2

28

TOTALES 50 200

3. Selección Preliminar Diámetro Tubería y Costo de Bombeo (tasa descuento 12%)

Diámetro Tubería Diámetro

mts Velocidad

mts/seg Pérdida Carga

mts/km Altura Estática

mts Altura Dinámica Total

mts 1.40 1.95 2.2 169 1.60 1.49 1.2 159 2.00 0.95 0.4

147

151 Costo Bombeo

Dia. KWh/año millones

Costo Anual millones

S/.

V. P. millón

S/.

Cost. Tubería millón S/.

VP Total mil ones

S/. 1.40 55 14.2 114 23 137 1.60 52 13.4 108 28 136 2.00 49 12.7 102 39 141


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Anexo 1 3 de 3

4. Comparación Rápida (tasa 12%), costos en millones S/.

INDICADOR ATARJEA HUACHIPA Inversión Inicial, millones

• Reposición equipos 16 + 34 = 50

2 200 9

Valor Presente Inversión, millones VP Bombeo VP Total

52 108 160

209 0

209 Costo Incremental S/. por m3

• Caudal medio, m3/seg • VP Caudal medio, MMC • Costo S/. por m3

3.0 763 0.21

3.75 953 0.22

5. Efecto de la tasa de descuento El efecto de la tasa de descuento en el análisis de estas alternativas se presenta a continuación (se mantiene el diámetro preseleccionado de 1.60 mts) Tasa Descuento

10% 12% 15% INDICADOR Atarjea Huachipa Atarjea Huachipa Atarjea Huachipa

Valor Presente Inversión 52 212 52 209 61 206 VP Bombeo 126 0 108 0 88 0 VP Total 178 212 160 209 149 206 VP Caudal medio, MMC 892

1,115 763 954 622 777

Costo Incremental Promedio S/. por M3

0.20

0.19

0.21

0.22

0.24

0.27

En conclusión el costo incremental de estas dos alternativas es similar pero tiende a favorece la solución Atarjea a tasas de descuento superiores al 11%.

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