UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA.

“DIAGNÓSTICO Y SECTORIZACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA

UNAM. PUMAGUA”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE I N G E N I E R O C I V I L

P R E S E N T A

JOSÉ DANIEL ROCHA GUZMÁN

DIRECTOR DE TESIS

DR. FERNANDO J. GONZÁLEZ VILLARREAL

I. Antecedentes y Metas.

•

IV Foro Mundial del Agua: Idea de celebrar un

encuentro Universitario.

•

Primer Encuentro Universitario del Agua:

Programa específico de uso eficiente del agua

para la UNAM.

•

En 2007, el Consejo Universitario: medidas

concretas para el uso eficiente del agua.

Metas PUMAGUA...

En

2008

, se puso en marcha el “Programa de Manejo, Uso y Reuso del Agua en la UNAM” (PUMAGUA).

Infraestructura Hidráulica de Ciudad

Universitaria

Sistema de Drenaje

Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Sistema de Riego

Infraestructura Hidráulica

CU Sistema de Aguas Pluviales

Sistema de Recarga al Acuífero

Diagnóstico. Drenaje, Riego y Tratamiento

de Aguas

Sistema de Drenaje

40 Km de red de drenaje

400 Pozos de visita

18 Fosas de descarga a grietas. Dos Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales:

PTAR. Cerro del Agua.

Se estiman que llegan 80 l/s

Capacidad de Diseño: 40 l/s

Capacidad actual: 18 l/s PTAR. Ciencias Políticas.

Capacidad de Diseño: 7 l/s

Capacidad actual: hasta 0.8 l/s

PTAR Cerro del Agua

PTAR Ciencias Políticas

Diagnóstico. Drenaje, Riego y Tratamiento

de Aguas

Red de riego y áreas verdes regadas con agua tratada y agua potable

Ciudad Universitaria: 740 Ha

•16 Pozos de Absorción. •Lavaderos sobre vialidades

Diagnóstico. Agua Potable

El sistema de Agua Potable Integra a los siguientes elementos: A) - Tres Pozos profundos

•Pozo I. Química. 31 l/s. 125 HP. 132 m

•Pozo II. Multifamiliar. 91 l/s. 250 HP. 193 m

•Pozo III. Vivero Alto.48 l/s. 250 HP. 157 m

En promedio, se extraen 100 l/s (8640 m3 _{por día) y}

máximo 170 l/s (14688 m3 _{por día). Anualmente se}

extrae, en promedio: 2,783, 185.4 m3

B) - Tres Tanques de Regulación.

• Tanque Bajo. 2000 m3 _{de capacidad.}

• Tanque Alto. 4000 m3 _{de capacidad.}

• Tanque de Vivero Alto. 6000 m3 _{de capacidad.}

15%

59% 26%

Extracción de agua de Pozos

Química Multifamiliar Vivero Alto

Diagnóstico. Agua Potable

C) – 54 Km de Red de Distribución de Agua

47.81% 22.00% 17.96% 1.40% 10.83% Materiales de la Red de Distribución

Acero Asbesto Fierro Fundido PEAD PVC

Distribución mixta

Red de tipo combinada

300 Tomas de Agua Potable.

300 Cruceros

800 Válvulas.

45 Manómetros

35 Medidores de agua de los que

sólo 3 Funcionan.

Funcionamiento del sistema. Esquema general

Pozo Química Tanque Bajo

Pozo Multifamiliar

Pozo Vivero Alto Tanque Vivero

Alto

Diagnóstico. Agua Potable

Fugas de agua

Reportes: 2007: 236 reportes. 2008: 250 reportes 2009: 128 reportes hasta Junio 41 % de las fugas se presentan en Acero Galvanizado

Principales causas de fugas:

•Variación de presiones.

•Calidad de los materiales

Diagnóstico. Balance Hidráulico

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

ENERO FEB MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGO SEPT OCT NOV DIC

GA

ST

O

lp

s

"ESTIMACIÓN" DEL BALANCE 2008

RIEGO AGUA TRATADA= 6 lps RIEGO AGUA POTABLE= 18.8 lps CONSUMOS= 21.2 lps FUGAS= 52.5 lps

Estrategias de recuperación de

caudales

Sectorización y control de presiones.

Instrumentar programas de detección, localización y reparación de fugas.

Montar un Sistema Integral de Medición y monitoreo: Macro y micro medición

Instrumentar programas de uso eficiente de agua en las entidades

universitarias.

Intercambiar agua potable por agua tratada

Hacer uso de la vegetación de la REPSA.

Sectorización y control de presiones

Objetivo

Ejercer un mayor control operativo de la presión, la cantidad de agua,

detección de fugas, así como la calidad del agua.

Disminuir pérdidas de agua en la red.

Metodología

Etapa I. Diagnóstico del sistema.

Etapa II. Elaboración de un modelo de simulación hidráulica de la red

Etapa III. Análisis y diseño de sectores.

Etapa IV. Ejecución en campo del proyecto de sectorización.

Sectorización y control de presiones

2.- Elaboración de un modelo de simulación hidráulica de la red (Modelación Dinámica, flujo no permanente o periodo extendido)

Modelo de periodos extendidos

Nodos: • Elevación • Demanda • Ubicación •Variación de la demanda Propiedades Tuberías: • Diámetro • Longitud • Rugosidad Tanques: • Nivel de agua • Elevación • Ubicación •Dimensiones Válvulas: • Tipo de función • Diámetro • Estado Bombas: • Curva Q-H-n • Nivel dinámico • Ubicación

Resultados para cada hora del día

Nodos: • Presiones Tuberías: • Gastos • Velocidades



    m j i ij q i n Q 1 , 2 , 1 0  g V D L f hf 2 2  Pérdidas por fricción Ecuación de continuidad

Sectorización del Sistema de Agua

Potable

3.- Análisis y diseño de sectores

Modelación matemática:

 Cinco Sectores Hidráulicos (SH).

 Dos Sectores Hidráulicos con Control de Presiones

Sin control de Presiones

Con control de Presiones

Reportes de Fugas

Sectores Hidráulicos

20 l/s

5 l/s

1.6 l/s

11 l/s

13 l/s

4.- Ejecución en campo

Medición de Pérdidas en la red y Relación

Gasto - Fugas

GASTOS SEMANALES (30 MAY-5 JUN) EN SECTOR BAJO CU

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 06 :00 06 :00 06 :00 06 :00 06 :00 06 :00 06 :00 GA ST OS EN lp s CONSUMO=6.1 lps SUMINISTRO=25 lps

SABADO _{DOMINGO LUNES} MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES

FUGAS=18.9 LPS 75%

MEDICIONES EN EL SECTOR 5 (VIERNES 14-LUNES 17 AG 09)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 1 1 :3 0 1 3 :3 0 1 5 :3 0 1 7 :3 0 1 9 :3 0 2 1 :3 0 2 3 :3 0 0 1 :3 0 0 3 :3 0 0 5 :3 0 0 7 :3 0 0 9 :3 0 1 1 :3 0 1 3 :3 0 1 5 :3 0 1 7 :3 0 1 9 :3 0 2 1 :3 0 2 3 :3 0 0 1 :3 0 0 3 :3 0 0 5 :3 0 0 7 :3 0 0 9 :3 0 1 1 :3 0 1 3 :3 0 1 5 :3 0 1 7 :3 0 1 9 :3 0 2 1 :3 0 2 3 :3 0 0 1 :3 0 0 3 :3 0 0 5 :3 0 0 7 :3 0 0 9 :3 0 1 1 :3 0 G A ST O l p s CONSUMO=1.9 lps FUGAS=12.8 lps

2.- Sectores Hidráulicos. Cuadro resumen

Sector

Hidráulico Usuarios Tendencia

Longitud de tubería (m) Demanda media estimada (lps) Pérdidas (l/s) Presiones medias en la red (mca) SH1 41,500.00 Investigación 14,110.00 9.61 20.00 55 SH2 38,650.00 Académico 8,884.00 8.95 5.00 40 SH3 35,000.00 Administrativo 10,545.00 8.10 11.00 45 SH4 3,780.00 Administrativo 4,510.00 0.88 1.60 30 SH5 13,750.00 Cultural/Administrativo 15,446.00 3.18 13.00 20 132,680.00 53,495.00 30.71 50.60 Tipos de usuario

Académico (Usuario tipo A),

Investigación (Usuario tipo B), Cultural (Por medir) (Usuario tipo C), Administrativo (Usuario tipo D) y

Servicios (Usuario tipo E).

Un edificio de investigación consume hasta 3 veces más agua que un edificio administrativo y 5 veces más

que uno de servicios. 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Ga s to (l/s ) Hora

Patrón de suministro para diferentes tipos de usuario en CU. UNAM

Sistema Integral de Medición Automatizado

300

Medidores volumétricos. (34 % de avance)

10

Medidores Electromagnéticos (50 % avance)

3

Sensores de Nivel

(30 % de avance)

7

Concentradores de datos (Gateway) (28 % de avance) Sistema Integral de Medición

Objetivo del sistema.

Sistema Integral de Medición

Estación central

Usuarios

Concentrador

Recuperación de Caudales en edificios.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 01/01/2010 00:34 01/02/2010 12:34 01/04/2010 00:34 01/05/2010 12:34 01/07/2010 00:34 01/08/2010 12:34 01/10/2010 00:34 01/11/2010 12:34 01/13/2010 12:34:51 am 01/14/2010 12:34:51 pm 01/16/2010 12:34:51 am 01/17/2010 12:34:51 pm 01/19/2010 12:34:51 am 01/20/2010 12:34:51 pm 01/22/2010 12:34:51 am 01/23/2010 12:34:51 pm 01/25/2010 1:52:38 am 01/26/2010 1:52:38 pm 01/28/2010 1:52:38 am 01/29/2010 1:52:38 pm 01/31/2010 1:52:38 am 02/01/2010 13:52 02/03/2010 01:52 02/04/2010 13:52 02/06/2010 01:51 02/07/2010 13:51 02/09/2010 01:51 02/10/2010 13:51 02/12/2010 01:51 02/13/2010 1:51:17 pm 02/15/2010 1:51:17 am 02/16/2010 1:51:17 pm 02/18/2010 1:51:17 am 02/19/2010 1:51:17 pm 02/21/2010 1:51:17 am 02/22/2010 1:51:17 pm 02/24/2010 1:51:17 am 02/25/2010 1:51:17 pm 02/27/2010 1:51:17 am 02/28/2010 1:51:17 pm Litros por s e gund o (l/s ) PUMAGUA

Suministro Horario Enero-Febrero Edificio 10. FMVZ.

Fuga reparada

Vol. Fuga por día = 13 m3

Con la Instalación de los medidores en las tomas de agua de los edificios se han logrado recuperar 83.5 m3 _{de agua por} día. En la red de distribución se han recuperado 1000 m3 _{de agua} por día.

Resultados del programa de uso eficiente de agua en edificio 5 del Instituto de Ingeniería de la UNAM

Edificio 5. Subdirección de Hidráulica y Ambiental •225 personas •625 m2 •Tipo B. (Investigación) •34 Puntos de Consumo de agua.

Suministro (S) = Consumo (c) + Perdidas (P)

Balance Hidráulico Características

Sustitución de muebles de baño

Conclusiones

La problemática del uso y reuso del agua en la UNAM es semejante a la de otras

congregaciones

humanas-La infraestructura hidráulica en CU ha rebasado su vida útil.

Menos del 10% del agua extraída de los pozos se reutiliza para el riego de áreas verdes.

En Ciudad Universitaria se pierde en fugas

50.0 % del agua extraída: Se estima que 60% de las fugas no son visibles.

De acuerdo al balance hidráulico elaborado,

se destina una cantidad de agua similar al riego de áreas verdes y la que se consume.

Conclusiones

De acuerdo a las primeras mediciones, al interior de las entidades se pierde del orden del 21% del suministro. (Después del medidor)

El modelo matemático de la red mostró la conveniencia de segmentarla en cinco sectores hidráulicos. Dos de ellos con control de Presiones.

Durante el diseño de los sectores se estimó

que en las zonas donde se controlará presión

nocturna se podrán ahorrar hasta 17 l/s en los sectores con control de presiones.

Una vez sectorizada la red, se implementará un programa de detección y reparación de fugas lo cual permitirá recuperar un caudal aproximado de 8 l/s.

Conclusiones

Se han establecido recomendaciones para asegurar muebles de bajo consumo de agua en las entidades de la Universidad.

La sustitución de muebles de baño está generando que los suministros de agua se reduzcan hasta en un 40 %.

Se está iniciando a sensibilizar a las entidades en el asunto del agua.