Introducción
El nivel de pérdidas tanto reales como aparentes es uno de los aspectos de cuidado más relevantes para conocer la eficiencia de cualquier organismo operador de agua potable. El establecimiento de una adecuada base para medir adecuadamente el desempeño de los organismos en materia de control y reducción de pérdidas de agua es otro aspecto relacionado y sumamente relevante. Se puede suponer que los indicadores de desempeño empleados en la actualidad y que se basan en relaciones porcentuales son los correctos, sobre todo y dado que la mayoría de los proyectos relacionados con el control de fugas y la recuperación de caudales perdidos en el mundo se basan en ellos. Desafortunadamente, este no es el caso, ya que se puede demostrar que los indicadores porcentuales, si bien en algún momento fueron útiles, tienen limitaciones, ya que no consideran todos los parámetros implícitos en las fugas de agua, y es conveniente establecer condiciones más adecuadas para su evaluación.
Comparación del desempeño de ciudades mexicanas
en el manejo y control de agua no rentable (fugas)
por medio del ILI (Infrastructure Leakage Index)
Carlos Eduardo Mariano-Romero Víctor Javier Bourguett-Ortiz
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
Una de las principales preocupaciones del subsector agua potable en México es el adecuado manejo y control de caudales perdidos por concepto de fugas. Para ello, el subsector ha enfocado esfuerzos en el establecimiento de criterios de evaluación del desempeño de los organismos operadores en la materia. La base de evaluación métrica manejada en el país se centra en el cálculo de la eficiencia física, que la Comisión Nacional del Agua (Conagua) define como el cociente del agua consumida y el agua suministrada a un sistema de distribución. Como se mencionará en el trabajo, esta base no permite una comparación congruente del desempeño entre organismos, además de que no considera todos los parámetros implicados en la ocurrencia de las fugas. En este sentido, la IWA (Infrastructure Water Association), propone el ILI (Internacional Leakage Index), que cubre los aspectos descritos. En este artículo se presenta la aplicación ILI en seis casos de aplicación en tres ciudades de Méxicoy romper el paradigma existente sobre imposibilidad de aplicar este indicador en el país.
Palabras clave: comparación de desempeño, punto de referencia.
La IWA (International Water Association) propone el uso de indicadores de desempeño que permiten la comparación de distintos organismos operadores bajo criterios iguales, es decir, permiten una evaluación equitativa bajo criterios uniformes, lo que trae por consecuencia la oportunidad de poder situar a cada uno de los organismos en su posición relativa respecto al tema del control de fugas y en particular sobre su nivel real de pérdida.
En este trabajo se presenta la métrica de evaluación de desempeño propuesta por el IWA y su aplicación en tres localidades de México. Los resultados se comparan con valores reportados por expertos para ciudades en el mundo donde se ha aplicado el ILI y se dispone de información en la literatura.
Agua no rentable, el balance de agua de la IWA
El término de agua no rentable se toma del término inglés non revenue water (NRW) y su significado se define, dentro del contexto de la reducción de pérdidas de agua en sistemas de abastecimiento de agua potable, como el volumen de agua que no representa ingresos económicos al organismo operador, pero que representa un costo para su producción, además de ser, al menos en parte, consumido por algún usuario, y representa en consecuencia una pérdida económica para el organismo operador (ver cuadro 1). Además, la estandarización de términos y metodología para elaborar balances de agua incluye el término NRW (Alegre et al., 2006).
Los componentes fundamentales para hacer balances de agua propuestos por el IWA son, de acuerdo con el cuadro 1, los siguientes:
Volumen suministrado al sistema: es el volumen anual ingresado al sistema de distribución y que se considera como parte esencial del balance de agua.
Consumo autorizado: es el volumen anual de agua, medida o no, consumida por los usuarios registrados ante el organismo, consumos propios del organismo y consumo de otros usuarios implícita o explícitamente autorizados para ello, para uso residencial, comercial e industrial. En este término se contempla el agua exportada para aprovechamiento en otros sistemas de distribución.
Pérdidas de agua: es la diferencia entre el volumen suministrado al sistema y el consumo autorizado. Están conformadas por las pérdidas aparentes y reales.
Pérdidas aparentes: conformadas por el consumo no autorizado y todas las imprecisiones asociadas con la medición.
Pérdidas reales: se consideran las pérdidas de agua que ocurren en fuentes, líneas de conducción y/o distribución, y las pérdidas en tomas domiciliarias que se presentan antes del punto de medición. El volumen anual perdido por concepto de todo tipo de fugas, roturas y derrames depende de las frecuencias de ocurrencia, y es independiente del flujo y duración del evento.
Agua no rentable (NRW): es la diferencia entre el
volumen suministrado al sistema y el consumo autorizado facturado, y consiste de:
• Consumo autorizado no facturado. • Pérdidas aparentes.
• Pérdidas reales.
El término “agua no contabilizada” no se considera en la terminología de la IWA, por la sencilla razón de que todas las pérdidas de agua pueden cuantificarse. Sin embargo, y de acuerdo con la IWA, si se desea seguir empleando este término es necesario igualarlo con el concepto de NRW.
Pérdidas reales y aparentes
Cuando se emprenden acciones para reducir las pérdi-das de agua de un sistema de distribución, el primer paso importante es el establecimiento del balance de agua, esto generalmente se calcula para un periodo anual, dado que es posible contener las variaciones que ocurren
Cuadro 1. Terminología para el balance de agua de la IWA, tomado de Lambert (2002).
Consumo Consumo medido facturado Agua rentable
autorizado Consumo no medido facturado
facturado (cuota fija)
Consumo autorizado Consumo Consumo medido no facturado
autorizado Consumo no medido no facturado
no facturado
Volumen
suministrado Pérdidas Consumo no autorizado
al sistema aparentes Errores de medición y de manejo de información Agua no rentable
Pérdidas de agua
Pérdidas Fugas en conducción y/o distribución
reales Fugas debidas a derrames en tanques de regulación
y/o almacenamiento
a lo largo del ciclo. Para ello es necesario cuantificar los niveles que alcanzan las pérdidas aparentes y las reales. La evaluación propuesta por la IWA predispone que con el establecimiento de los valores mencionados de pérdidas será posible hacer lo siguiente:
• Predecir tanto los ahorros potenciales de agua (pérdidas reales) como los incrementos potenciales de ingresos (pérdidas aparentes).
• Implantar estrategias de reducción de pérdidas reales y aparentes.
• Establecer objetivos y metas reales.
La reducción de pérdidas aparentes considera componentes como:
• Regularización del consumo no autorizado.
• Administración y manejo de los errores de medición.
A partir del pleno conocimiento y control de valores confiables de volúmenes obtenidos de un balance anual de agua es posible planear y poner en marcha programas de reducción de pérdidas exitosos, para lo cual la auditoría del agua (Ochoa, 2001) sigue siendo el instrumento disponible más eficaz.
El manejo o administración de las pérdidas reales está constituido de cuatro componentes primarios:
• El adecuado manejo de la infraestructura hidráulica y sus componentes.
• La regulación de la presión en las redes. • La rapidez y calidad de las reparaciones. • Control activo de fugas.
Tradicionalmente se han hecho esfuerzos por cuantificar los niveles de pérdidas, para ello se han implantado sistemas de indicadores o métricas de desempeño del organismo. Los siguientes cuatro indicadores de desempeño son los más comunes y su uso está extendido en los organismos operadores de México. Como muestra de lo mencionado, consultar, entre otras, las siguiente referencias: CESPM (2005), CEA (2005), las entidades reguladoras (CNA, 2005; Ochoa, 2003) y los institutos de investigación y/o desarrollo tecnológico en materia de agua (Ochoa, 2001).
Los indicadores de desempeño más frecuentemente empleados son:
1. Pérdidas de agua reales, expresadas en porcentaje en relación con el volumen suministrado al sistema. 2. Pérdidas de agua reales por usuario por día.
3. Pérdidas de agua reales por kilómetro de redes por día.
4. Pérdidas de agua reales por conexión por día.
Las pérdidas de agua estimadas como un porcentaje del agua suministrada pueden ser calculadas fácilmente. por lo cual es el indicador más utilizado. En México, el concepto que prevalece para la determinación del agua no ingresada (NRW) es el de agua no contabilizada y su concepción es similar a la presentada por la IWA.
La determinación de los niveles de agua no contabilizada (le damos este nombre, dado que así es como lo refieren en la referencia citada) en sistemas de distribución de agua se ha venido realizando en México por tres métodos (ver Ochoa, 2001): a) auditoría del agua, b) mínimos nocturnos y c) prueba de cierre. Los tres métodos descritos presentan los niveles de agua perdida como porcentaje del volumen de agua suministrado. Sin embargo, relacionar las pérdidas reales con el volumen suministrado al sistema representa algunas deficiencias, la más relevante está relacionada con el nivel de consumo o los cambios que éste pudiera sufrir. Es decir, si un sistema se abastece 12 horas al día y presenta un 20% de pérdidas (80% de eficiencia física), surgen las preguntas: ¿Qué pasaría si se suministrara de forma continua 24 horas al día?, ¿todas las fugas y roturas fugarían 24 horas en lugar de 12 horas y, en consecuencia, se fugaría el doble de agua como máximo?
En el caso de las pérdidas por predio, la razón por la cual no es confiable es la relación 1:1 inexistente entre predios y consumidores y que en definitiva tiene una relación muy débil con la cuantificación de las fugas. Como ejemplo, se propone el caso de unidades habitacionales o departamentos, en los cuales algunos organismos operadores cuentan como predios cada uno de los departamentos o casas, cuando en muchas ocasiones existe sólo una toma para toda la unidad habitacional, que potencialmente podría presentar fugas.
de desempeño comunes en relación con las variables que influyen directamente en la fuga de agua.
Lo anterior permite suponer que la forma más adecuada de cuantificar las pérdidas de agua en un sistema de distribución es a través de la relación entre el volumen perdido real, el número de conexiones en el sistema y los días en el periodo de tiempo analizado que se ofrece el servicio, a través de la expresión siguiente:
CARL= Vdíaspreal (1)
donde:
CARL = nivel actual de pérdidas de agua reales en un sistema de distribución de agua potable por número de conexiones y días de servicio al año (del inglés Current Annual Volume of Real Losses).
Vpreal = volumen de pérdidas de agua reales, cuantificado con base en balances de agua. días = número de días promedio por año que se
da el servicio de abastecimiento de agua potable empleando la red de distribución en el sistema.
Este indicador (1), inicialmente propuesto por Allan Lambert (Lambert, 2000), permite establecer un marco de comparación entre distintas empresas o sistemas dedicados a ofrecer el servicio de agua potable. En el indicador se contempla la comparación de sistemas con distintas condiciones de operación, es decir, sistemas con suministro continuo (24 horas al día) y sistemas con servicio no continuo, sistemas con niveles de consumo distinto, sistemas con presiones de distribución elevadas
y bajas; todos bajo un parámetro equivalente que los hace conmensurables y comparables.
El objetivo del CARL es la cuantificación del volumen fugado del sistema, dadas las condiciones de conservación y operación vigentes de un sistema; además, permite verificar los niveles de eficiencia operativa de los organismos. Otro aspecto que debe cuantificarse es el nivel de pérdidas irrecuperables de agua, es decir, la cantidad de agua que se fuga de la red y que técnicamente es imposible recuperar. La estimación de este rubro básicamente se basa en análisis estadísticos de la ocurrencia de las fugas en un sistema; para ello se propone usar el denominado UARL (Unavoidable Annual Real Losses).
El UARL se origina a partir de la inquietud de estimar las pérdidas con mayor representatividad; su origen se basa en el cálculo de las pérdidas por longitud de tubería y por unidad de tiempo. Fue la experiencia la que permitió verificar que los rangos de pérdidas medidos con el CARL eran muy amplios y no era posible una comparación objetiva entre sistemas. Se estableció entonces la importancia de la densidad de conexiones, dada la relación directa de incremento en las pérdidas, a medida que se incrementa el número de tomas por unidad de longitud de las líneas de distribución. La influencia de la presión en los sistemas de distribución se consideró como otro elemento importante del agua fugada de las redes. Smith (1984) establece la relación de la raíz cuadrada de la presión sobre el gasto fugado, que se modifica por una relación lineal en investigaciones posteriores (para sistemas con mezcla de materiales en sus líneas) y exponencial (1.5) para materiales plásticos. Sin embargo, en ninguno de estos trabajos se incluye la influencia de la ubicación de los medidores domiciliarios.
Sin entrar en detalles, en 1999, Lambert et al. (1999, 2002) establecen un criterio para la cuantificación del Cuadro 2. Limitaciones de los indicadores de desempeño comúnmente empleados.
Indicador Continuidad Longitud de Número de Localización Presión media del suministro la red tomas del medidor de servicio
% volumen No lo considera No lo considera No lo considera No lo considera No lo considera
litros/predio/día No lo considera No lo considera Lo considera No lo considera No lo considera
sólo si la relación es 1:1
litros/toma/día No lo considera No lo considera Sí lo considera No lo considera No lo considera
m3/km de No lo considera Sí lo considera No lo considera No lo considera No lo considera
líneas principales/día
m3/km de No lo considera Sí lo considera Posiblemente lo puede Sí lo considera No lo considera
nivel de pérdidas irrecuperables de agua (UARL, por sus siglas en inglés). Los parámetros requeridos para cuantificar este indicador son:
• Longitud de las líneas de distribución. • Número de tomas de servicio (activas o no).
• Localización de medidores domiciliarios (se considera la distancia del medidor a las fronteras o límites de los predios).
• Presión media de servicio del sistema.
La expresión utilizada para el cálculo del UARL es:
UARL l/día
(
)
=(
18⋅Lr +0.8⋅Nt +25⋅Lp)
⋅P (2)donde Lr, es la longitud total de las líneas de distribución de la red en kilómetros; Nt, el número de tomas de servicio (se consideran todo tipo de tomas domésticas, industriales, comerciales, públicas, etcétera); Lp, la longitud de las líneas privadas, es decir las líneas que transportan el agua desde el medidor hasta el predio en kilómetros (se considera la distancia del medidor hasta los límites del predio), y P es la presión media del sistema, en metros columna de agua.
La variable Lp es compleja de cuantificar para el caso de México; sin embargo, y dado que el caso general que se presenta consiste en que el medidor se localiza muy cerca de los límites de los predios, puede considerarse que esta distancia tiende a cero. En sistemas donde se aprecia que esta condición no es la norma, resulta práctico estimar una distancia promedio y multiplicarla por el número de tomas.
La IWA recomienda el uso de las pérdidas irrecuperables reales de agua (UARL), cuya definición involucra tres componentes principales: a) pérdidas en redes; b) pérdidas en tomas antes del medidor, y c) pérdidas en tomas después del medidor (líneas privadas) (ecuación 2). Como se indicó previamente, los coeficientes de la ecuación (2) se obtienen a partir del análisis de ocurrencia de fugas en cada uno de los tres componentes descritos, clasificando para ello a las fugas de acuerdo con su origen en: a) fugas reportadas y reparadas, b) fugas no reportadas y reparadas, y c) fugas no identificadas. De esta clasificación y del análisis de las ocurrencias se elaboró el cuadro 3.
Del cuadro 3, el rubro más complicado de evaluar son las pérdidas no identificadas o irrecuperables; una forma de estimar su valor es a través de los gastos mínimos nocturnos que son posibles de evaluar en distritos hidrométricos (o DMA por sus siglas en inglés
District Metering Areas), o en segmentos de la red
donde se tenga pleno control de la entrada de agua al sistema. Los gastos mínimos nocturnos requieren que se descarte la componente de consumo nocturno, y esto se logra con el monitoreo y la revisión de los sucesos nocturnos en el DMA en estudio. Se considera que el gasto mínimo nocturno resultante de la evaluación de los gastos nocturnos y la identificación de consumos nocturnos es un gasto económicamente inviable de recuperar, siendo lo deseable un valor cercano a cero. Esto se logra una vez que se agotan todas las posibles fuentes de fuga de las redes que conforman los DMA. Por otra parte, la IWA establece como límite mínimo de aplicación del índice UARL a 50 000 tomas o conexiones, lo que no hace aplicable la ecuación (2).
La relación equivalente para distritos hidrométricos aplicada en el Reino Unido es la correspondiente a las UBRL (Unavoidable Background Real Losses) y tiene su origen en la estimación de las pérdidas irrecuperables en distritos hidrométricos (Pearson, 2002). Con base en la evaluación de gastos mínimos nocturnos y presión media nocturna de varios distritos hidrométricos, se establece la siguiente expresión:
UBRL
(
m3/h)
=(
18⋅Lr+(
0.8+0.025⋅Lp)
⋅Nt)
⋅(
AZNP/ 50)
1.5(3)
donde Lres la longitud de la red de distribución en el distrito, en km; Lp, la longitud de las tomas después del medidor, en metros; Nt, el número de tomas o conexiones en el distrito, y AZNP es la presión media de suministro, en metros columna de agua.
El origen de las constantes tiene la misma naturaleza de los coeficientes de la ecuación (2). El exponente 1.5 se toma con base en la consideración de que el caudal fugado en líneas de distribución por efecto de la presión es de ese orden de magnitud (Lambert, 2001).
Cuadro 3. Componentes de las pérdidas irrecuperables de agua (Lambert et al., 1999).
Redes 9.6 5.8 2.6 18 Tomas antes 0.6 0.04 0.16 0.80 del medidor
Tomas después 16.0 1.9 7.1 25.0 del medidor
Sitio de Fugas Fugas Fugas Total (l/km de
ocurrencia de no reportadas no red/día/
la fuga identificadas reportadas presión en m)
Índice de fugas en la infraestructura ILI
(Infrastructure Leakage Index)
En contraparte del CARL, y del UARL o UBRL, la IWA propone utilizar un indicador adicional que complementa la interpretación que ofrecen los indicadores anteriores. El ILI (por sus siglas en inglés Infrastructure Leakage Index) permite describir de mejor manera la eficiencia de los organismos en la reducción de pérdidas de agua en los sistemas. Sin embargo, su empleo no está generalizado en el mundo, principalmente por la dificultad de su cálculo. Aunado a la facilidad que implica la representación en forma de porcentaje de las pérdidas de agua en los sistemas.
El indicador ILI es una medida de lo bien que se administra y maneja un sistema de distribución de agua potable; involucra medidas relativas del mantenimiento, las reparaciones, y la rehabilitación encaminadas al control de las pérdidas reales. Se calcula a través del cociente entre el CARL y la UARL:
ILI=CARLUARL (4)
Una de las principales ventajas del uso del ILI se debe a la relación adimensional del cociente entre las pérdidas reales actuales y las pérdidas reales irrecuperables, lo cual facilita la comparación entre sistemas con características y políticas de operación distintas. La concepción del ILI se presenta en la ilustración 1, que muestra los cuatro componentes básicos para la adecuada gestión de las fugas en un sistema de distribución. El cuadro grande representa el valor de las pérdidas actuales reales del sistema (CARL), que generalmente tienden a incrementarse en función de la edad de la infraestructura del sistema. El incremento de las pérdidas reales puede eliminarse a través de la combinación adecuada de cuatro componentes que, en conjunto, constituyen la gestión y el control de fugas. El cuadro más pequeño representa las pérdidas anuales irrecuperables reales (UARL) que se estiman tomando como base un sistema bien administrado, donde los niveles de fugas fueron reducidos a través de la reposición de líneas averiadas, calidad en la reparación de fugas, verificación continua de ocurrencia de fugas y con tiempos de respuesta en atención de reportes mínimos (ver Lambert, 1999). Es así como se estiman los coeficientes empleados en la ecuación (2), mismos que por ser generales y empleados en todos los sistemas evaluados pierden el sesgo que se pudiese generar con el empleo de los coeficientes referidos.
A pesar de que el valor deseable del ILI es de 1.0, ésta no debe ser la meta de los organismos, ya que su conceptualización es puramente técnica y no considera factores económicos. La ilustración 2 muestra la componente económica de la recuperación de pérdidas en un sistema de distribución de agua y que la IWA reconoce como ELL (Economic Level of Leakage). El cálculo de este parámetro requiere de evaluaciones detalladas del costo de recuperación unitario de agua perdida o fugada de las redes; este costo es, en general, variable de acuerdo con las condiciones propias de las ciudades donde se realiza la recuperación de caudales. Por esta razón se deja como trabajo futuro su evaluación y por ello los resultados presentados en este trabajo se centran en la presentación del ILI para distintas ciudades de México.
Aplicación del ILI en ciudades mexicanas
Con la finalidad de ilustrar el cálculo del ILI en ciudades mexicanas, se seleccionaron tres orbes, esto con base en la disponibilidad de la información requerida para el cálculo. Las ciudades incluidas son Mexicali, Baja California; Matamoros, Tamaulipas, y Santiago de Querétaro, Querétaro.
Mexicali
En términos generales, la ciudad de Mexicali, en el estado de Baja California, se ubica al noroeste de México, como se muestra en la ilustración 3. El organismo operador que brinda el servicio de agua potable en dicha ciudad es la Comisión Estatal de Servicios Públicos de Mexicali (CESPM). Tiene una población total de 661 170 habitantes, de los cuales 656 410 cuentan con servicio de agua potable, es decir el 99.28%. El sistema administra Ilustración 1. Componentes de la gestión y el control de fugas (tomado de Lambert et al., 1999).
Regulación de presión
UARL (pérdidas reales
irrecuperables)
Control continuo de fugas
CARL (pérdidas reales actuales) Mantemiento
de infraestructura
y redes Rapidez y calidad de
reparación de fugas
un total de 237 131 tomas domiciliarias, de las cuales el 99.4% cuenta con medidor y sólo 1 320 entran dentro del concepto de cuota fija. En el año 2005 se captó un volumen de 80 234 624 m3 de agua cruda conducida
hacia las tres potabilizadoras instaladas y operadas en la ciudad por la CESPM; el total de agua producida para esse año fue de 80 229 044 m3. El volumen facturado
llegó a los 70 351 722 m3, lo que indica que las pérdidas
físicas totales fueron de 9 882 902 m3 (dado que el
volumen medido es cercano al 100% y que el proceso de facturación permite la validación de consumos, es posible afirmar que el volumen consumido y facturado es igual), de los cuales 5 580 corresponden al agua perdida en las plantas potabilizadoras y el resto, 9 877 322, a pérdidas de agua en redes de distribución y tomas domiciliarias. Los datos anteriores corresponden a diciembre de 2005 (Mariano, 2005a).
La distribución del agua potable se realiza a través de 2 544 km de redes de distribución. El agua se inyecta directamente de las estaciones de bombeo hacia las redes, con la presión necesaria para poder sostener una presión media en la red de 4.3 kgf/cm2. La topografía de
la ciudad es plana, lo que facilita la administración de la presión media del sistema. El control de presión se realiza a través del paro de algunos equipos de bombeo, como operación normal, lo que permite mantener niveles de presión similares en horarios diurnos y nocturnos. El servicio es continuo las 24 horas de los 365 días del año.
Santiago de Querétaro
La ciudad de Santiago de Querétaro se localiza en el centro de la república mexicana, en el estado de Querétaro. El sistema es administrado por la Comisión Estatal de Aguas del Gobierno del Estado (CEA), la
cual ha implantado un programa muy ambicioso de recuperación de caudales por medio de la sectorización de la red, formando células de distribución de agua potable en toda la urbe. Una célula es un DMA que cuenta con su propia fuente de abastecimiento y tanque de regulación. Existen en toda la ciudad un total de 95 células o DMA.
En este trabajo se incluye la evaluación de tres de las células que constituyen el sistema de distribución celular de la ciudad, las cuales se seleccionaron con base en la información con la que se cuenta, ya que es confiable y actual, producida luego de realizar acciones relacionadas con el incremento de las eficiencias físicas y de facturación (Mariano, 2005b).
Colinas del Cimatario fue la primera de las tres células evaluadas. En 2005, el volumen suministrado fue de 505 097.43 m3 para un total de 731 conexiones a la
red de distribución. La presión media nocturna medida en tomas domiciliarias fue de 2.5 kgf/cm2, mientras
que la presión diurna logró un valor medio de 1.3 kgf/ cm2. Las pérdidas reales estimadas de acuerdo con el
balance realizado en 2005 llegaron a los 86 725.23 m3.
La distribución del agua se hace a través de 6.8 km de tuberías de distribución.
La segunda célula considerada fue Las Plazas, a la cual se le suministró un total de 224 948.96 m3 para
un total de 762 conexiones. La presión media nocturna medida directamente de las tomas domiciliarias llegó a los 2.0 kgf/cm2, mientras que la presión media diurna fue
de 1.0 kgf/cm2. Las pérdidas reales estimadas con base
en el balance realizado en el 2005 fueron de 36 155 m3;
la distribución del agua potable se hace a través de una red de distribución conformada por 4.83 km de tuberías de distribución.
La tercera y última célula evaluada fue Lomas del Marqués, con un volumen suministrado anual en el 2005 Ilustración 2. La representación del ILI y el nivel de fugas
económicamente viable (tomado de Lambert et al., 1999).
Regulación
de presión
Nivel de fugas económicamente
viable
UARL (pérdidas reales irrecuperables)
Control continuo de fugas
CARL (pérdidas reales actuales) Mantemiento
de infraestructura
y redes Rapidez y calidad de
reparación de fugas
Pérdidas potencialmente recuperables
de 157 569.9 m3 y con 851 conexiones. La presión media
medida directamente de tomas domiciliarias fue del orden de los 5.0 kgf/cm2. Para esta célula, el suministro no fue
constante y sólo se abasteció seis horas diarias de agua en promedio, de ahí la importancia de su evaluación y comparación con el resto de las células estimadas. Las pérdidas reales valoradas para 2005 fueron de 23 714 m3; la distribución se hace a través de 5.10 km de tubería
de distribución.
Matamoros
Finalmente, se tiene la ciudad de Matamoros, Tamaulipas, localizada al noreste de la república mexicana, como se muestra en la ilustración 3. El organismo operador responsable de brindar el servicio de agua potable a la ciudad es la Junta de Agua Potable y Drenaje de Matamoros (JAD). La población total de Matamoros es de 462 157 habitantes, de los cuales 94% cuenta con servicio. El sistema administra un total de 120 345 tomas o conexiones de servicio. El volumen suministrado a la red para el año 2005 fue de 65 477 652 m3 y las pérdidas reales
fueron de 21 192 766 m3. La distribución del agua potable
se hace a través de 1 156.4 km de redes de distribución.
Resultados
El cálculo del ILI a las tres ciudades mexicanas referidas se realiza con los valores de los parámetros mostrados
en el cuadro 4. Se destaca el comportamiento de la ciudad de Mexicali, que obtuvo un ILI de 2.43 para el año 2005, que se interpreta como que el nivel de pérdidas de agua por concepto de fugas en la ciudad de Mexicali es 2.43 veces superior al nivel de pérdidas irrecuperables estimadas de acuerdo con la expresión propuesta por la IWA para el UARL. Comparando el valor de ILI de 17.71 que se obtiene para la ciudad de Matamoros, se aprecia que en este caso existe una posibilidad de mejora mayor, siendo posible tener más rescate de caudales si se implantan los programas de recuperación de caudales adecuados. Por otro lado, y en complemento con los resultados para el año 2005 de la CESPM, se calculó el ILI para los parámetros hasta mayo del 2006.
El valor de ILI igual a 3.16 para mayo de 2006 representa un incremento sobre los niveles de agua irrecuperable, atribuible a un incremento en los niveles de pérdidas que se han presentado en la ciudad. Lo anterior se puede verificar al comparar el 16.38% en volumen de agua perdido respecto del volumen de agua suministrado en relación con el 12.32% que se presentó para este mismo rubro en el año 2005. Esta aseveración se hace dado que las condiciones de operación para esta ciudad son similares, no han sufrido alteraciones a lo largo del 2006 y la única variable que se incrementa tiene que ver con las pérdidas reales.
Esto último permite verificar la sensibilidad del ILI a las variaciones que se presentan en las variables implícitas en su cálculo. La sensibilidad a la que se hace
Cuadro 4. Valores de las variables requeridas para el cálculo del ILI en ciudades mexicanas. En el caso de Querétaro, los valores reportados corresponden al año 2005 y fueron generados a partir de la evaluación de eficiencias físicas para las tres células repor�
de Servicios Públicos de Mexicali, de la misma forma que para Matamoros.
Organismo Longitud de Número Longitud Presión media Volumen Pérdidas Pérdidas Días de % de CARL UARL ILI
la red de de media de las de suministro total totales aparentes servicio pérdidas (l/día) (l/día) distribución tomas tomas en la red suministrado de agua Pa días/año respecto
Lr (km) de servicio domiciliarias P (m.c.a) en el Pt hm3/año a Vs
Nt después 1 kgf/cm2 ≈ 10 periodo hm3/año
del medidor m.c.a de análisis
Lp (km) vs hm3/año
Matamoros 1 156.44 120 345.00 0.00 28.00 65.48 24.28 3.09 365.00 37.08 58 062 372.60 3 278 574.26 17.71 Mexicali
(2005) 2 530.34 237 131.00 0.00 47.34 80.23 9.88 0.00 365.00 12.32 27 076 443.84 11 137 563.57 2.43 Mexicali
(mayo 2006) 2 544.18 243 452.00 0.00 43.61 30.57 5.01 0.00 151.00 16.38 33 170 735.10 10 490 679.87 3.16 Querétaro
Las Plazas 4.83 762.00 0.00 20.00 0.22 0.04 0.00 7.00 16.07 5 165 011.80 4 228 656.38 1.22
Querétaro Colinas del
Cimatario 6.84 731.00 0.00 25.00 0.51 0.09 0.00 7.00 17.17 12 389 318.36 6 122 724.48 2.02
Querétaro
referencia facilita la comparación del desempeño de los organismos operadores. Es posible también comparar el desempeño de un mismo organismo operador para distintos periodos, pudiendo medir el efecto de las acciones encaminadas a ofrecer un mejor servicio y a la recuperación de caudales perdidos.
El ILI para los tres DMA o células evaluados en la ciudad de Querétaro, la eficiencia física en porcentaje de relación de las pérdidas reales respecto al volumen suministrado a la célula es muy similar: 16.07, 17.17 y 15.05%, para Las Plazas, Colinas del Cimatario y Lomas del Marqués, respectivamente. Sin embargo, si se observan con cuidado, los valores de ILI obtenidos son 1.22, 2.02 y 17.12 para Las Plazas, Colinas del Cimatario y Lomas del Marqués, respectivamente. El comportamiento de las eficiencias en porcentaje hace suponer que el desempeño de las tres células es muy similar y aceptable en países en desarrollo, no existiendo una gran oportunidad de mejora en las tres. Sin embargo, conforme a los valores del ILI, se comprueba que la situación no es la misma para los tres distritos, y que la célula Las Plazas es la que presenta mejor condición de conservación y operación, seguida por Colinas del Cimatario y finalmente Lomas del Marqués, que tiene un rendimiento sujeto a una gran mejora, conforme al valor del ILI obtenido.
De acuerdo con los resultados obtenidos y presentados en Mariano (2005b), la situación cualitativa y cuantitativa observada de las tres células permite validar los resultados de ILI presentados en este artículo; es decir, las condiciones de las células Las Plazas y Colinas del Cimatario es aceptable; no se localizó un alto índice de fugas; la micro medición se realiza adecuadamente, con errores aceptables, además de que el servicio es continuo las 24 horas del día los 365 días del año, con niveles de presión dentro de los parámetros recomendables. En contraste se tiene la célula Lomas del Marqués, donde se observó un alto índice de la tasa de fallas de las líneas de distribución del orden de 15 fallas/km-año. Otro aspecto importante es que el servicio sólo se brinda por seis horas al día, lo que ocasiona un valor elevado de ILI, existiendo una posibilidad de mejora elevada para esta célula, al poder reducir el índice de manera considerable con acciones ya identificadas.
Finamente, en la ilustración 4 se muestra la comparación de algunas ciudades reportadas en Liemberger (2002). Los organismos prestadores de servicios para las ciudades de referencia son Filadelfia, en Estados Unidos de América; WML, en Holanda; Ecowater de Nueva Zelanda; Halifax, en Cánada; Singapur, y South West Water y Southern Water, en
Inglaterra, marcadas en color claro. Se incluyen también los resultados presentados por Pearson (2002) para los valores medios de ILI en los distritos hidrométricos de ciudades en el Reino Unido, marcadas con hueco. Estos valores se comparan con los obtenidos para las tres ciudades mexicanas evaluadas, marcadas con la barra sólida.
En la ilustración 4 se aprecia que los valores de ILI más competitivos corresponden a los reportados para distritos hidrométricos, con valores que van desde 3.32 para Hybdburn hasta 1.13 para Chester. En este grupo se integran las células Las Plazas con 1.22 y Colinas del Cimatario con 2.02. Como se mencionó previamente, todos estos casos corresponden a distritos hidrométricos, cuya característica es que el número de tomas o conexiones de servicio es pequeño, comparado con el número de tomas para ciudades medianas, tal y como las reportadas en la sección izquierda de las misma ilustración, además de que el control de la operación es relativamente más simple y es más fácil establecer control sobre el agua perdida.
Con esta comparación es posible afirmar que las acciones de sectorización de redes, como es el caso de Querétaro, realmente permiten realizar un control de pérdidas de agua de forma eficiente. Sin embargo, esta conclusión es sólo parcial y la sectorización no debe considerarse como la única alternativa para el control de pérdidas de agua. Antes de eso es necesario evaluar las características de las redes y las condiciones de operación, para con ello poder tomar las decisiones más adecuadas que garanticen un adecuado control de pérdidas.
Ilustración 4. Infrastructure Leakage Index para algunos distritos en el Reino Unido (Pearson, 2002) y algunas ciudades en el mundo (Liemberger, 2002).
International Leakage Index
Organismo
21.10
17.71
17.12
13.81 13.80
11.00
8.00
5.30 4.90
3.32 3.20 3.16 3.06 3.02 2.96 2.79 2.75 2.70 2.63 2.58 2.55 2.53 2.46 2.46 2.46 2.43 2.37 2.22 2.20 2.16 2.12 2.02 1.90 1.90 1.89 1.87 1.83 1.82 1.80 1.72 1.70 1.70 1.70 1.46 1.26 1.22 1.13
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
South w est w
ater
Matam oros
Querétaro M arquez
Philadelphia Southern W
ater
EcoW ater
Halifax W ML
SingaporeHybdbum Bolton
Mexicali (M ay 2006)
Manchester
Barrow LiverpoolCopelandO
ldhamWigan
RossendaleTam esid
e
Vale R oyal
Mexicali (2005) Bum
ley
Ribble ValleyM acdefieldRochdaleAllerddale
Querétaro C olina
s C limatarioKendal
SoutheportLancaster Preston
South R ibbleCrew
e
CongletonBlackburn Eden
St HelensHaltonC arlisle Fyld
e
Chester
Querétaro Las P lazas
ILI
Warrington Wirral Stockport Bury
Cabe destacar que en el grupo donde se obtienen los valores más bajos de ILI aparecen los dos años de Mexicali (para todo 2005 y hasta mayo de 2006). Esto permite resaltar la competitividad de la CESP para el control de fugas y la recuperación de caudales perdidos, además de las políticas que el organismo tiene establecidas en este sentido, mismas que se pueden consultar en su página de Internet (www.cespm.gob. mx).
Conclusiones
En este artículo se ha presentado la aplicación de indicadores propuestos por el IWA para la evaluación del Infrastructure Leakage Index (ILI), que a diferencia de los indicadores de porcentaje comúnmente empleados para la evaluación de pérdidas de agua, facilita la comparación del desempeño de organismos operadores
en materia de control de fugas. El ILI involucra aspectos directamente relacionados con la cantidad de agua que se fuga a causa de roturas en líneas o fugas, como es el efecto de la presión y el tiempo de servicio, aspectos que tradicionalmente no se toman en cuenta al evaluar las cantidades de agua perdidas y que mucho menos están consideradas en los indicadores porcentuales tradicionalmente utilizados, además de que estable-cen un nivel comparativo basado en estadística de ocurrencia, tomando como referencia un organismo operativamente bueno y con una infraestructura con un nivel adecuado de conservación .
todo el año 2005 y para los primeros cinco meses del 2006), en donde se lleva por igual un programa intensivo de control de fugas y un sistema eficiente en la contabilización de consumos de más de 98% y donde se tienen reportadas eficiencias físicas por encima de la media nacional, y que a diferencia de Santiago de Querétaro, no se ha sectorizado. La tercera ciudad analizada es Matamoros, en donde se ha iniciado el programa de reducción de pérdidas y se aprecia que se cuenta con oportunidades de mejora potenciales que permitirán en el corto plazo mejorar los desempeños medidos a través del ILI. Los valores obtenidos para los seis casos mostrados se comparan con valores reportados en la literatura.
Es importante destacar que la evaluación a través del cálculo del ILI permite, como lo afirman los autores, comparar desempeños de los organismos operadores encaminados a la recuperación y el control de pérdidas de agua por fugas. Esto se aprecia de los resultados obtenidos, de los que además se vislumbra que la sectorización no es la única alternativa para poder lograr desempeños aceptables. Esto se aprecia con los resultados obtenidos para Mexicali, que en comparación con los reportados para los distritos hidrométricos es competitivo en esos niveles. Al respecto, habrá que continuar y completar la evaluación con variables económicas y contar con valores del costo de recuperación para cada caso, y con ello poder establecer si es o no conveniente para un organismo sectorizar antes de corregir las fallas que ocasionan las fugas. Este aspecto no se incluye, dado que es necesario primero establecer una base de comparación equitativa, situación que desarrollan actualmente los autores del presente trabajo.
Finalmente, se puede concluir que las acciones encaminadas a la reducción de pérdidas de agua en sistemas de distribución es una tarea compleja. Si bien es cierto que existen ejemplos como el caso de Querétaro, donde la sectorización se ha realizado de manera intensa, a fin de tener un control sobre las pérdidas de agua, también existen ejemplos (Mexicali) donde la reducción de pérdidas se ha hecho aplicando métodos relacionados con garantía de calidad de servicio, reparaciones y atención de fugas. También podemos afirmar que no existe una receta única que nos garantice la eficacia en este rubro, que los profesionales inmersos en el tema tengan la apertura para analizar los problemas bajo entornos específicos y no sesgar las decisiones por tendencias, aplicando como recurso de peso su conocimiento técnico, sensibilidad y experiencia, a fin de proponer soluciones adecuadas a las condiciones particulares de los sistemas.
Recibido: 26/06/2006 Aprobado: 23/10/2006
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Abstract
MARIANO-ROMERO, C.E. & BOURGUETT-ORTIZ, V.J. Performance comparison of Mexican water utilities
regarding active leakage control and management using the Infrastructure Leakage Index (ILI). Hydraulic
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One of the main concerns of the water distribution sector in Mexico is the adequate control and management of leaks. Therefore, efforts have been centered in setting criteria for assessing the performance of water utilities in this regard. The basis of water metering in Mexico is centered in calculating Physical Efficiency, which is defined by CONAGUA (Comisión Nacional del Agua, National Water Commission) as the ratio of water consumed to water delivered to a distribution system. As mentioned in this paper, this basis does not allow for a congruent performance comparison among water utilities and it does not consider all the parameters involved in water leaks. In this regard, the Infrastructure Water Association (IWA) proposes the use of the ILI, which does cover the above-mentioned aspects. This paper presents the application of the ILI to six cases in three Mexican cities.
Keywords: hold comparison, benchmarking.
Dirección institucional de los autores:
Dr. Carlos Eduardo Mariano-Romero
Investigador titular. Coordinación de Hidráulica,
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac 8532,
Progreso, 62550 Jiutepec, Morelos, México teléfono: + (52) (777) 329 3600, extensión 203, fax: + (52) (777) 329 3678.
cmariano@tlaloc.imta.mx
M.I. Víctor Javier Bourguett-Ortiz
Subcoordinador de Hidráulica Rural y Urbana, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac 8532,
Progreso, 62550 Jiutepec, Morelos, México teléfono: + (52) (777) 329 3600, extensión 516, fax: + (52) (777) 329 3678,
vbourgue@tlaloc.imta.mx OCHOA, L. Planeación de acciones de incremento y control de
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