MIDEPLAN
M INISTERIO DE PLANIFICACION Y COOPERACIONPROGRAMA DE ADIESTRAMIENTO EN PREPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS
SANTIAGO, Noviembre, 1997
PROYECTO
MINISTERIO DE PLANIFICACIÓN Y COOPERACIÓN PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE
“REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS EN SISTEMAS
DE AGUA POTABLE”
Participantes:
Manuel Albarrán Ulsen Freddy Banda Cheuquepán Esteban Colla
Héctor Concha Aspe María de Fátima Ferreira Alonso Figueroa Garay Juan Luis Orellana Iturriaga
ÍNDICE PRÓLOGO
RESUMEN Y CONCLUSIONES
CAPÍTULO I ORIGEN Y OBJETIVOS
I. Marco institucional e identificación de beneficios II. Origen del estudio
III. Objetivos del estudio
CAPÍTULO II SISTEMAS DE AGUA POTABLE, SUS PÉRDIDAS Y MEDIDAS DE REDUCCIÓN Y
CONTROL
I. Clasificación y origen de las pérdidas A. Pérdidas técnicas
B. Pérdidas comerciales
II. Caracterización de los sistemas de agua potable y análisis de sus pérdidas A. Etapa de producción
B. Etapa de distribución
III. Medidas de control y reducción de pérdidas A. Pérdidas físicas
B. Pérdidas y consumos operacionales C. Pérdidas comerciales
IV. Selección de las medidas
CAPÍTULO III EVALUACIÓN DE PROYECTOS DE REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS FÍSICAS EN LA
RED
I. Metodología
A. Determinación de las situaciones sin y con proyecto B. Beneficios y costos
C. Cuantificación de los beneficios por postergación de inversiones de ampliación de la capacidad del sistema
D. Cuantificación de la reducción de pérdidas
E. Tratamiento de la información para la evaluación de proyecto de reducción de pérdidas II. Aplicación de la metodología al sistema de agua potable EMOS-Santiago
A. Descripción de la situación actual
B. Número óptimo de vehículos en la detección sistemática100 C. Medición distrital
D. Evaluación económica
E. Conclusiones, recomendaciones y limitaciones
III. Aplicación de la metodología al sistema de agua potable de Arica (ESSAT) A. Situación sin proyecto
B. Situación con proyecto C. Beneficios del proyecto D. Evaluación económica
E. Conclusiones, limitaciones y recomendaciones
CAPÍTULO IV EVALUACIÓN DE PROYECTOS DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO APLICADO A
LA REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS POR ERRORES DE MEDICIÓN
I. Metodología general para la optimización de programas de mantenimiento preventivo A. Marco teórico
B. Estimación de los costos C. Criterio de decisión
II. Mantenimiento preventivo aplicado a micromedidores A. Origen de las pérdidas
B. Metodología de evaluación de cambio de tecnología de micromedidores C. Aplicación al parque de micromedidores de EMOS
D. Aplicación al parque de micromedidores de ESSAT
ANEXO 1 Análisis del sistema tarifario en empresas de agua potable
ANEXO 2 Descripción del sistema de agua potable de Santiago (EMOS) y de Arica (ESSAT)
ANEXO 3 Curva de error de los micromedidores
ANEXO 4 Comentarios panel evaluador
GLOSARIO BIBLIOGRAFÍA
RESUMEN Y CONCLUSIONES I. ORIGEN Y OBJETIVOS
El agua potable proviene de un sistema productivo compuesto por instalaciones que captan el agua cruda desde sus fuentes, la transforman en apta para el consumo humano y la distribuyen a los consumidores a través del sistema de distribución. Estas instalaciones se agrupan en las etapas de producción y distribución, y en ellas se producen diferencias entre el volumen de agua que ingresa y el que sale, las que se denominan pérdidas.
A. Marco institucional e identificación de beneficios
La explotación de los sistemas de agua potable en Chile es realizada por empresas en las que el Estado es el principal accionista, y por empresas privadas, todas las cuales operan con economías de escala y constituyen monopolios naturales. Con el propósito de que los consumidores paguen un precio eficiente por el servicio recibido y no se generen costos sociales netos derivados de la acción monopólica, la Superintendencia de Servicios Sanitarios fija la tarifa máxima que cada empresa puede cobrar. La ley establece que el cálculo de esta tarifa se realice simulando cada sistema con una empresa modelo que recién inicia su operación con costos marginales y medios de explotación eficientes, incluyendo un nivel máximo admisible de pérdidas. Este nivel máximo es del 20% para sistemas de captación superficial, y del 15% para los de captación subterránea. Por lo tanto, no influye en la tarifa la situación real de pérdidas que presenta el sistema explotado por la empresa en su área de concesión.
Los proyectos de reducción de pérdidas se ejecutan principalmente en (i) la red de distribución, para disminuir los volúmenes de fugas de agua (ya) potable en sus tuberías, y (ii) en el proceso de comercialización, para disminuir los errores de medición y los consumos clandestinos. Otros proyectos de reducción de pérdidas se relacionan con mejoramientos en la gestión de las actividades que las empresas habitualmente ejecutan para el control de otras pérdidas.
El nivel óptimo de pérdidas que a cada empresa le conviene alcanzar desde el punto de vista económico, se obtiene de evaluar los beneficios y costos asociados a su reducción, disminuyéndolas hasta aquél nivel en que los costos marginales de reducirlas se igualan a los beneficios marginales. Los beneficios dependerán del valor que tiene el agua recuperada; para el caso de pérdidas en la red de distribución, será el costo incurrido en obtenerla (costo del agua cruda más los de hacerla potable), si es que ello no genera una mayor facturación, más el ahorro que significa postergar las inversiones futuras requeridas para -como lo exige la ley- satisfacer la demanda futura. Para las pérdidas de comercialización, el beneficio principal será una mayor facturación o ingresos brutos para la empresa -cuyo valor depende de la tarifa-, lo cual a su vez puede llevar a un menor consumo y a la postergación de inversiones futuras.
Así, dependiendo de los costos y beneficios de reducir ambas pérdidas, las empresas podrán mejorar los resultados de su gestión y, por ende, su valor económico.
B. Origen del estudio
MIDEPLAN, a través de su Departamento de Inversiones, solicitó al curso del CIAPEP 97 desarrollar una metodología para determinar el nivel óptimo económico de pérdidas, y aplicarlo en sistemas “representativos” de la realidad del país. Ello, en vista de que los “altos” niveles de pérdidas en algunos sistemas de agua potable, que fluctúan entre el 20% y 40%, son superiores a los establecidos en las empresas modelo supuestas para la fijación tarifaría (20% como máximo). C. Objetivos del estudio
Durante el desarrollo del estudio se concluyó que -debido a las características particulares que presenta cada sistema y a que el nivel de pérdidas no influye en el nivel de las tarifas que las empresas puedan cobrar- el nivel óptimo de pérdidas de cada sistema sólo puede determinarse evaluando cada uno de los proyectos específicos que las empresas puedan ejecutar para su disminución. Por este motivo, el objetivo del estudio se limitó a formular metodologías de evaluación económica privada de proyectos específicos destinados a reducir pérdidas, y aplicarlas a la situación que enfrentan la Empresa Metropolitana de Servicios Sanitarios (EMOS) en el Gran Santiago, y a la de la Empresa de Servicios Sanitarios de Tarapacá (ESSAT), en Arica. Estas empresas han ejecutado investigaciones y realizado trabajos que son útiles para validar las metodologías que se desarrollarán en el presente estudio.
reducción de las pérdidas en la red de distribución mediante (i) el control de presiones (que reduce la tasa de ocurrencia y el caudal por fugas), y (ii) la detección de fugas que no son visibles, las cuales pueden con ellos detectarse antes de que afloren, y (b) a proyectos de reducción de pérdidas comerciales por errores de medición mediante un programa de mantenimiento preventivo y reposición de medidores al nivel de consumidor final, lo cual conducirá a una mayor facturación.
II. METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE PROYECTOS DE REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS EN LA RED
A. Origen de las pérdidas
Las pérdidas que se producen en la red de distribución pueden clasificarse como (i) físicas y (ii) operacionales, además de los consumos operacionales. La magnitud de estas pérdidas se calcula realizando balances de agua, utilizando información proveniente de medidores de caudal instalados en el sistema.
Las pérdidas físicas corresponden a los volúmenes de agua que se pierden como consecuencia de fallas en la infraestructura física instalada: fisuras, roturas y filtraciones. Las causas de estas fallas pueden ser: (i) factores sobre los cuales se pueden ejercer acciones de control, tales como presiones máximas, calidad de los materiales, procesos constructivos y estado de conservación de los materiales y elementos estructurales, y (ii) factores externos no controlables, tales como características del agua y de los suelos, siniestros provocados por terceros, efectos de las raíces de los árboles sobre las tuberías y presiones externas, entre otras.
Las pérdidas operacionales corresponden a los volúmenes de agua que son desechados debido a la operación misma del sistema, y se manifiestan en rebalses en estanques y desagües en cualquiera de las instalaciones de la red de distribución. También existen los llamados consumos operacionales, que corresponden a los volúmenes de agua que son utilizados con el objetivo de cumplir un propósito operacional y, por lo tanto, constituyen una pérdida intrínseca para su funcionamiento, que puede ser excluida del volumen de pérdidas totales del sistema. Los consumos operacionales más importantes ocurren en el lavado de filtros y estanques en las plantas de tratamiento, y en el lavado de los estanques de las redes de distribución. Las pérdidas y consumos operacionales no serán abordados en este estudio.
B. Proyectos para la reducción y control de pérdidas físicas en la red
Los proyectos para reducir y controlar las pérdidas físicas en la red consisten en la ejecución de medidas de: (i) mantenimiento correctivo, (ii) mantenimiento preventivo, (iii) control de las presiones y (iv) detección de fugas no visibles.
Estos proyectos buscan reducir el volumen de agua que se pierde en la red, disminuyendo
alguna(s) de las siguientes variables que lo determinan:
(a) número de fugas simultáneamente presentes en la red y (b) el caudal promedio que se pierde por cada fuga. A la vez, el número de fugas simultáneamente presentes en la red depende de (i) la tasa de aparición de nuevas fugas y (ii) el tiempo de permanencia de la fuga, hasta que sea detectada o se haga visible.
1. Mantenimiento correctivo-pasivo (fugas visibles)
Las medidas de mantenimiento correctivo consisten en los trabajos de reparación o reposición de elementos de la red cuando las fugas se hacen visibles o cuando éstas provocan una reducción tal en las presiones y caudales que son denunciadas por los usuarios. Estas medidas corresponden a un método de control pasivo de las pérdidas físicas. Los servicios de atención de emergencias, del que disponen la generalidad de las empresas, son un ejemplo de la aplicación de este método de control pasivo. Estas medidas no se evaluarán en este estudio.
2. Mantenimiento preventivo (fugas no visibles)
Las medidas de mantenimiento preventivo consisten en realizar trabajos periódicos destinados a mantener los elementos del sistema en buenas condiciones de funcionamiento, con el propósito de reducir la tasa de aparición de nuevas fugas. Estas medidas incluyen trabajos de inspección, pruebas de rutina, lubricación de los mecanismos y reparación y reposición parcial o total de los elementos del sistema. Información sobre la antigüedad y calidad de las instalaciones y sobre la frecuencia de fugas visibles pueden hacer más eficiente y eficaz el mantenimiento preventivo. Estas medidas no se evaluarán en este estudio.
El control de las presiones consiste en mantener las variaciones de la presión en la red dentro de un rango definido, lo que permite reducir la tasa de aparición de nuevas fugas y el caudal que se pierde por cada una de ellas. La sectorización de la red, materializando sectores aislados hidraúlicamente1, permite un mejor control de las presiones en ellos. Sin embargo, mantener los niveles de presión máximo y mínimo dentro de un rango de menor variación implica la creación de un mayor número de sectores, situación que involucra un aumento en los costos para ejecutarlos y operarlos. La evaluación del proyecto no será abordada en el estudio, si bien la metodología desarrollada para evaluar la distritación de los sectores es aplicable a la decisión de sectorizar.
4. Detección Sistemática de fugas no visibles
Las medidas de detección de fugas no visibles en la red pretenden reducir el tiempo que transcurre desde el inicio de la fuga hasta su detección y reparación. Esto se logra aumentando la frecuencia con que se recorre la red para detectar y reparar las fugas antes que se hagan visibles, con lo que se reduce el volumen de la pérdida que hubiera ocurrido si sólo se aplicase un mantenimiento correctivo-pasivo.
El método más común consiste en utilizar equipos de detección del sonido producido por la salida del agua a presión a través de una rotura en las tuberías (detector acústico), instalados en vehículos que recorren la red. Este equipo de detección se puede utilizar recorriendo sistemáticamente toda la red de distribución (“Detección Sistemática”), o bien priorizando la búsqueda en sectores aún de menor tamaño, llamados distritos, que presenten una mayor probabilidad de existencia de fugas (“Medición Distrital”).
Los distritos son también aislados hidraúlicamente, y abarcan entre 2 y 4 mil clientes. Se equipan con medidores de caudal para con ellos estimar las pérdidas sobre la base de balance de agua o de medir el consumo nocturno y compararlo con la cantidad que sugiere una norma técnica. La diferencia entre la Detección Sistemática y la Medición Distrital radica en que con la segunda se consigue una menor duración de la fuga (dado un número de vehículos), o bien se consigue la misma duración de la fuga con un menor número de vehículos detectores que los usados para la primera. Se generan entonces distintas combinaciones de inversión en equipos detectores acústicos y distritación, existiendo una que será la óptima.
C. Identificación de beneficios
Los beneficios de la reducción de las pérdidas físicas en la red se identifican comparando el nivel de pérdidas con versus sin la ejecución de los proyectos.
En el caso de sistemas que no estén sometidos a restricción de oferta, se generarán beneficios derivados de (i) el ahorro de costos variables del agua cruda, energía y químicos, y de (ii) la postergación de las inversiones requeridas para aumentar la capacidad del sistema, pues con proyecto será necesario producir un menor volumen de agua para satisfacer igual nivel de demanda.
En el caso de sistemas con restricción de oferta, el beneficio de la reducción de las pérdidas se manifiesta directamente en un mayor consumo de los clientes y, por lo tanto, en un aumento de la facturación de la empresa y, posiblemente, en una postergación de inversiones.
El beneficio por postergación de inversiones se refiere (i) a las obras de aumento de capacidad del sistema (para satisfacer las proyecciones futuras de demanda) que efectivamente son postergables (pozos, ampliaciones de plantas de tratamiento embalses, entre otras, y (ii) a la compra de derechos de agua, que también podrían postergarse.
Este beneficio se estima mediante el desplazamiento en el tiempo de estas inversiones, consideradas por la empresa en su Plan de Desarrollo, para lo cual se calcula su Costo Anual Equivalente (CAE). Este flujo de CAE se posterga en un lapso que se calcula en función de la magnitud de la reducción de las pérdidas del proyecto y la tasa de crecimiento de la producción requerida para satisfacer la demanda. El Valor Presente de la diferencia entre estos flujos, con y sin la postergación de las inversiones, determina la magnitud de este beneficio.
D Criterio de decisión
La evaluación económica se realiza sobre la base de calcular el máximo VAN de los flujos
1
Estos sectores tendrán definidos sus puntos de alimentación, límites físicos, tipo de
diferenciales netos de la empresa con y sin la ejecución de proyectos de distinto tamaño. Se recomendará ejecutar aquellos proyectos cuyo VAN diferencial de sus flujos sea máximo y positivo, pues éste representa el aumento en el valor de la empresa debido a la ejecución de cada uno de los proyectos, el cual debe maximizarse. Si los proyectos son interrelacionados (sustitutos o complementarios) deberá encontrarse aquel Proyecto conjunto que maximice el valor de la empresa.
III. APLICACIÓN A LOS PROYECTOS DE REDUCCIÓN DE FUGAS FÍSICAS EN EL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE SANTIAGO (EMOS)
En Santiago, el 85% del consumo de agua potable de su población es abastecida por la empresa EMOS, cuyo sistema de distribución consta de subsectores hidráulicamente independientes. La empresa efectúa un mantenimiento sobre la base de una Detección Sistemática con sólo un detector acústico para recorrer todos los subsectores, los cuales no tienen distritos. Primeramente, se evaluará la conveniencia de adicionar nuevos detectores para recorrer toda la red, para posteriormente evaluar la conveniencia de efectuar una Medición Distrital. Finalmente, se encontrará aquella combinación de número de camiones y número de distritos que maximiza el VAN.
A. Descripción de la situación actual
El nivel total de pérdidas en el sistema de EMOS fue de un 31,4% en 1996; incluye consumos operacionales, del cual se estima que sólo un 3,65% corresponde a las pérdidas totales en la red de distribución; de ese porcentaje, entre un 1,7% a 1,8% corresponden a fugas sin afloramiento1. De acuerdo con estas cifras, dado que las captaciones en 1997 serán de aproximadamente 583 millones de m3, el volumen de pérdidas por fugas no visibles será de unos 10,2 millones de m3 (1,75%).
Las medidas de reducción de pérdidas que aplica EMOS son (i) el control de presiones mediante la sectorización de la red, y (ii) la detección sistemática de fugas no visibles mediante el uso de un vehículo equipado con un detector acústico de fugas.
Para el control de presiones, la red se encuentra dividida en 74 subsectores, cada uno de los cuales cuenta con válvulas reguladoras que permiten controlar las presiones máximas y mínimas en cada subsector. Además, está en ejecución un programa para facilitar el cálculo de balances de agua, mediante la instalación de medidores de caudales (“macromedidores”) en las tuberías por las que se abastecen estos subsectores, cuya conclusión está prevista para el año 2000.
Las características del suelo de Santiago (de origen fluvial) dificultan el afloramiento de las fugas, por lo que se estima que el tiempo transcurrido entre que se produce la fuga hasta que se hace visible es de a lo menos 3 años. El vehículo detector permite encontrar y reparar fugas antes que se hagan visibles.
El vehículo detector de fugas realiza el recorrido de toda la red (8.173 Km) en un plazo de dos años y medio a tres años, con lo cual la duración media de las fugas no visibles se ha reducido a un año y medio (pues cualquier punto de la red es revisado en un plazo máximo de 3 años), siendo la tasa de aparición de fugas (
λ
) en la red de 289 fugas al año. El vehículo trabaja dos turnos de 8 horas en los días de semana, aprovechando las horas de menor consumo de agua potable y de congestión, y las 24 horas los días sábado, domingo y festivos.El desarrollo del proyecto “detección sistemática con un vehículo” originó la reducción de las pérdidas por fugas no visibles en la red en un 40% a partir de 1996, en promedio, lo que generó un VAN de $2.102 millones.
B. Determinación del número óptimo de vehículos para la detección sistemática 1. Situación sin proyecto
Esta situación corresponde a la evolución que tendrán las pérdidas por fugas no visibles en la red de continuar la estrategia actual que aplica EMOS con un sólo camión. Se supuso que el caudal por fuga física en la red se disminuirá desde 1.400 a 1.300 m3/mes en el período 1997- 2006 como consecuencia de la menor duración de la fugas y el mejoramiento del control de las presiones. También en 25 años se reducirá la tasa de aparición de fugas (
λ
) presentes en la red desde 289 a 221 fugas por año, debido a un plan de reposición de tuberías y control de presiones. Sin embargo, la duración de la fugas no visibles se incrementará de 1,5 a 2 años
debido a que el vehículo se demorará más tiempo en recorrer una red que tendrá mayor longitud. En suma, y como consecuencia de la interpelación de estas 3 variables, la situación sin proyecto finalmente contempla que las pérdidas por fugas no visibles disminuirían linealmente desde 10,2 millones de m3 en 1997 a 7,1 millones de m3 en 2022.
2. Situación con proyecto
El proyecto consiste en incorporar más vehículos de detección de fugas en toda la red de distribución (Detección Sistemática). La incorporación de más vehículos tiene como efecto la reducción de la duración promedio de las fugas respecto de la situación sin proyecto, debido a que cualquier punto de la red es revisado con mayor frecuencia que con sólo un vehículo. Teniendo en cuenta que un vehículo demora aproximadamente 3 años en recorrer la red, la duración de las fugas cuando se utilizan 2, 3, 4 y 5 vehículos se muestran en el Cuadro N° 1. 3. Beneficios del proyecto
Corresponden a (i) 2,56 $/m3 por ahorros de costos variables de energía y productos químicos y (ii) la postergación de inversiones, siendo que una reducción de 10.000.000 m3 anuales en las pérdidas físicas en la red permite abastecer el incremento del consumo de todo el año 1997.
Cuadro N° 1 Duración promedio de las fugas no visibles en la situación con proyecto.
Cantidad de vehículos
Duración de las fugas no visibles con la ejecución del proyecto
D
T
N
T
meses N
=
=
=
2
*
;
36
,
2 3 4 5
, , ,
% de reducción de pérdidas por fugas detectadas (con respecto a la situación sin
proyecto)
2 9 meses 50%
3 6 meses 67%
4 4,5 meses 75%
5 3,6 meses 80%
FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 3. 4. Costos del proyecto
Los “costos de operación e inversión” de un vehículo adicional ascienden a $77,4 millones por año, desglosados en: $63,6 millones por remuneraciones al personal, $2,6 millones por costos directos de operación del vehículo (mantenimiento y combustible) y $11,2 millones por concepto de “costos de capital” del vehículo y del equipo detector, siendo que éste corresponde a un costo anual equivalente, considerando una vida útil de 5 años y una tasa de descuento del 9,16%.
5. Evaluación económica
Del Cuadro N° 2 se concluye que 3 es el número óptimo de vehículos de detección para hacer la detección sistemática de fugas en toda la red de Santiago. El VAN para 3 vehículos se desagrega de la manera indicada en el Cuadro N°3.
Cuadro Nº 2 Resultados de la evaluación para distintas cantidades de vehículos (millones de $
de enero de 1997)
Cantidad de vehículos 2 3 4 5
VAN del proyecto 2.625 2.977 2.772 2.347
Cuadro N° 3 Resultados de la evaluación económica (millones de $ de enero de 1997)
Valor presente de: Cantidad de vehículos Costos de operación e inversión Ahorro de costos variables
Benef. por post. de Inversiones
VABN a/
3 -1.508 105 4.380 2.977
FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 3. a/: Tasa de descuento del 9,16% anual.
En el Cuadro N° 4, se muestra la variación del VAN del proyecto ante distintas variaciones de % de donde se concluye que si aumentan las pérdidas en la red, debido al aumento de %, el proyecto aumenta su rentabilidad para un número dado de vehículos de detección.
Cuadro N°4 VAN para distintos escenarios de %(millones de $ de enero de 1997)
Cantidad de vehículos 2 3 4 5
% se reduce de 289 a 154 fugas por año 2.536 2.859 2.641 2.207
% no cambia 2.713 3.094 2.903 2.486
% crece 2.802 3.211 3.034 2.625
FUENTE: Elaboración propia, ver Capítulo 3. 6. Conclusiones, recomendaciones y limitaciones
Los resultados de la evaluación demuestran que es posible optimizar la situación actual de Detección Sistemática de fugas agregando dos vehículos de detección. Sería conveniente evaluar la operación del vehículo detector a 3 turnos las 24 horas durante los días de lunes a viernes, o utilizarlo alternativamente durante el día como vehículo para localización de las fugas visibles (control pasivo).
Las limitaciones del presente estudio son:
1) El proyecto no ha sido optimizado en el tiempo, lo que implica evaluar cuál es la cantidad óptima de vehículos para cada año. Teniendo en cuenta que las pérdidas se reducen al primer año, podría resultar conveniente dejar de operar uno o más vehículos en los años siguientes.
2) Las variables para calcular la reducción de las pérdidas (caudal por fuga, tasa de aparición de fugas en la red y duración de las fugas) en la situación sin proyecto se han estimado en forma conservadora con el propósito de no sobrevalorar los beneficios del proyecto. Por ello, sería conveniente revisar los resultados con antecedentes que se pudieran medir o determinar con mayor precisión.
3) La tasa disminución del 50% en la tasa de aparición de fugas en la red (de 289 fugas/año a 221 fugas/año) en el plazo de 25 años no ha sido sustentada y es más bien arbitraria. Sería conveniente tener una mejor estimación de ellas pues podría afectar los beneficios del proyecto y las conclusiones.
4) Se ha supuesto que la eficacia del equipo de detección es del 100% de las fugas consideradas detectables por el equipo, según la estimación realizada por EMOS, lo cual podría ser sensibilizado en una evaluación posterior.
5) No se ha considerado el costo financiero debido al adelanto de la reparación de las fugas detectadas en relación a la situación sin proyecto.
6) El cálculo de la postergación de inversiones se realizó estimando el flujo de fondos como un Costo Anual Equivalente (CAE) de las inversiones planificadas en el Plan de Desarrollo. Sería conveniente revisar el programa de inversiones en la situación con proyecto desde el punto de vista de la magnitud de las inversiones así como también de su real posibilidad de postergarlas en el tiempo. También existe una aproximación al suponer que el crecimiento de la producción requerida para satisfacer la demanda es una recta.
Este proyecto es sustituto -si bien no excluyente- del de Detección Sistemática. En efecto, si bien puede evaluarse la Medición Distrital tomando como “sin proyecto” la situación actual de EMOS (detección sistemática de fugas con un sólo camión), puede y debe evaluarse conjuntamente con el de establecer el número óptimo de vehículos para cada nivel de distritación, seleccionándose aquella combinación de número de distritos y número de vehículos que hace máximo el VAN. 1. Situación sin proyecto
Esta situación corresponde a la evolución que tendrán las pérdidas por fugas no visibles en la red si EMOS continúa con su estrategia actual. Es decir, corresponde a la misma que la del literal B.
2. Situación con proyecto
El proyecto consiste en planificar los trabajos de detección de fugas no visibles a partir de balances de caudales obtenidos de macromedidores instalados en subsectores. Aquellos que presenten mayores fugas, se priorizan para la instalación de macromedidores móviles en distritos que incluyan entre 2.000 y 4.000 clientes cada uno. La creación de distritos requiere construir o habilitar cámaras para instalar los medidores móviles durante una semana en cada subsector y así horquillar mejor la ubicación de la fuga. Considerando que el Gran Santiago abastece a aproximadamente un millón de clientes y que consta de 74 subsectores, cada subsector deberá en promedio dividirse en 3 distritos para abarcar unos 4.000 clientes cada uno. Así, en cada subsector se instalará un conjunto de 3 medidores móviles. Los balances o mediciones de consumos mínimos nocturnos aportados por estos medidores móviles permiten orientar los trabajos de detección de fugas del vehículo detector entre los distritos de un subsector, pues se conocerá cuáles son los que más contribuyen a las pérdidas y, por lo tanto, cuáles deben ser recorridos en forma prioritaria, mejorándose así la eficacia del camión detector.
Para operar la Medición Distrital, se requieren ejecutar las siguientes actividades en cada subsector (las duraciones son aproximadas): (i) construcción de cámaras e instalación de los medidores (duración: 5 días); (ii) medición y registro de las pérdidas en cada distrito (duración: diez días); (iii) retiro de los medidores y procesamiento de la información (duración: 2 días) y (iv) inspección de los distritos que presentan pérdidas y reparación de las fugas detectadas (duración aproximada: 8 días en promedio por subsector si se utiliza un sólo vehículo).
De acuerdo a estos plazos, si se utiliza un conjunto de 3 medidores móviles y un vehículo para detección de fugas en un subsector, se requieren alrededor de 50 días para revisar 4 subsectores (12 distritos), es decir, en un año se revisarían 39 subsectores. Si en cambio se utilizan 2 conjuntos de 3 medidores cada uno, podrían revisarse 44 subsectores en un año (más del 50% de la red y un porcentaje superior de aquella parte de la red que presenta mayores fugas); es decir, ello aumenta la frecuencia de las revisiones y se obtiene una reducción de la duración de las fugas, pero crecen también los costos de inversión y de operación. Los resultados de esta simulación se pueden resumir en el Cuadro Nº 5, que muestra la cantidad de subsectores que se pueden recorrer en un año en función del número de conjuntos de medidores y vehículos disponibles. De él se desprende que en la medida que se dispone de un mayor número de conjuntos de medidores y de vehículos detectores, aumentan las detecciones de fugas en un año (y, por lo tanto, disminuyen las pérdidas), pero también aumentan sus costos de inversión y operación. El objetivo es establecer aquella combinación que maximiza el VAN.
Cuadro Nº 5 Número de subsectores revisados por año
Conjuntos de Medidores Nº de vehículos 1 2 3 4 5 1 39 44 44 44 44 2 40 55 88 88 88 3 40 60 117 117 117 4 118 156 175
FUENTE: Elaboración propia basada en el Modelo de Simulación. Ver Capítulo 3. 3. Beneficios del proyecto
Los beneficios provienen de reducir la duración promedio de las fugas. Para estimar la reducción de pérdidas se utilizó un modelo de simulación de la operación de la Medición Distrital, que entrega los resultados para las alternativas estudiadas. (Ver Capítulo 3).
El valor presente de los beneficios por reducción de costos de producir agua potable, más el correspondiente a la postergación de inversiones, se calcularon de la manera indicada en el literal B.
4. Costos del proyecto
Además de los costos de capital y operación de las unidades de detección (vehículo y detectores acústicos), debe considerarse la construcción de cámaras y la inversión en los conjuntos de medidores móviles (se ha supuesto una vida útil de 10 años), más los costos de instalación y retiro de los medidores móviles, junto con los costos de manejar la información obtenida.
5. Evaluación económica
El Cuadro N° 6 muestra el VAN de cada combinación de vehículos y conjuntos de medidores considerados, obteniéndose que la de mayor VAN corresponde a 3 conjuntos de medidores y 2 vehículos. En el Cuadro N° 7 se muestra el valor presente de los ítemes que explican el máximo VAN de $3.681 millones en moneda de enero de 1997.
Cuadro Nº 6 VAN del proyecto para cada alternativa (millones de $ de enero de 1997)
Nº de vehículos Conjunto de Medidores
1 2 3 4 5
1 3.133 3.419 3.385 3.351 3.317
2 2.477 3.055 3.681 3.648 3.614
3 1.878 2.443 3.253 3.219 3.185
4 2.595 2.752 2.782
FUENTE: Elaboración propia en base al modelo de simulación. Ver Capítulo 3.
Cuadro N° 7: Componentes del VAN para la combinación óptima (millones de $ de enero de
1997)
Valor Presente de: Valor presente a/
Beneficio por postergación de inversiones 5.266
Ahorro de costos variables de prod. 143
Costos de operación e inversiones -1.728
VAN 3.681
FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 3. a/: Tasa de descuento del 9,16% anual. 6. Conclusiones, recomendaciones y limitaciones
De comparar el Cuadro N° 3 con el Cuadro N° 7, se concluye que para el caso de la ciudad de Santiago, la Medición Distrital es más rentable para EMOS que la Detección Sistemática optimizada. Es decir, es preferible adquirir un detector acústico adicional (con su vehículo), distritar y planificar los trabajos de detección a partir de los antecedentes entregados por tres conjuntos de medidores móviles, que recorrer sistemáticamente toda la red con 3 vehículos, consiguiendo con ello incrementar el VAN en 704 millones de pesos.
Además de las limitaciones derivadas de la definición de la situación “sin proyecto” indicados en B.6, la principal limitación de este proyecto está en el modelo de simulación utilizado para determinar la reducción de las pérdidas funciona en base a números aleatorios que otorgan prioridad a cada subsector distritado de la red. Se recomienda evaluar este modelo utilizando antecedentes históricos de fugas visibles en la red para asignar esta prioridad en función de ellos, lo cual podría llevar a disminuir el tamaño del proyecto. Tampoco se han considerado los probables incrementos en los costos de administración debido al mayor manejo de información que requiere esta metodología.
IV. APLICACIÓN A LOS PROYECTOS DE REDUCCIÓN DE FUGAS FÍSICAS EN EL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE ARICA (ESSAT)
En Arica, la red ya cuenta con distritos para el control de las presiones y para la medición del balance de caudales. La detección de fugas se realiza mediante sólo un detector acústico, el cual prioriza la búsqueda de fugas con la información obtenida de los medidores fijos de caudal instalados en cada distrito. En este estudio se realizará una evaluación ex-post del proyecto conjunto “distritación-detección” para el control de presiones y de detección de fugas ejecutado por ESSAT.
A. Situación sin proyecto
La situación sin proyecto corresponde al método de detección de fugas que aplicaba ESSAT en la ciudad de Arica hasta 1995, y que consistía en el control pasivo de las fugas visibles en la red. Las pérdidas totales en el sistema eran de un 45%, estimándose que de continuar aplicando este método de control pasivo de fugas, las pérdidas se hubieran mantenido en el mismo nivel del 45%. La red estaba dividida en 4 sectores de aproximadamente 10.000 clientes en promedio cada uno. La presión se controlaba desde la salida de los estanques alimentadores y a través de la maniobra de las válvulas de corta de la red, registrándose niveles que variaban entre los 8 mca (0,8 kg/cm2) a 45 mca (4,5 kg/cm2), en promedio.
Por otra parte, hasta agosto de 1997 existió restricción de la oferta de agua potable, con una disponibilidad de hasta alrededor de 10 horas diarias en 1996, pues la capacidad del acuífero que se estaba explotando no era capaz de satisfacer toda la demanda. En enero de 1997 se inició la incorporación de nuevas captaciones subterráneas, lo que permitió que recién en agosto se terminara con la restricción de oferta de agua potable en la ciudad de Arica.
B. Situación con proyecto
La situación con proyecto corresponde al sistema de control de presiones y detección de fugas no visibles aplicada por ESSAT en su red de distribución a partir de enero de 1996.
El proyecto consistió en la construcción, durante 1995, de 20 distritos en la red de distribución, aislados hidráulicamente y equipados con macromedidores de caudal y dispositivos para la regulación y control de la presión. De esta forma, cada uno de los 4 sectores que conformaban la red de distribución incluyó un promedio de 5 distritos, con aproximadamente 2.100 clientes cada uno. Con la distritación, el nivel inferior de presiones en la red se pudo elevar a 15 mca y se redujo el nivel máximo a 30 mca.
A su vez, ESSAT adquirió un equipo detector de fugas que opera sobre un vehículo; trabaja 2 turnos diarios 5 días a la semana y es operado con 2 cuadrillas de 3 personas cada una.
En esta nueva situación que se define como con proyecto, el nivel de pérdidas bajó a 40,4% en diciembre de 1996, alcanzándose un 36% entre enero y septiembre de 1997, nivel que ESSAT estimó representativo del nivel de pérdidas que podría alcanzar el proyecto durante el horizonte de evaluación (25 años) si no se ejecutan medidas adicionales para controlarlas. En este estudio se supuso que la disminución de 9 puntos porcentuales en la pérdidas (45% a 36%) es toda atribuible a sólo este proyecto conjunto, lo cual seguramente conduce a sobreestimar sus beneficios, pues si bien no se ejecutó otro proyecto de reducción de pérdidas en este período, no puede con “certeza” asignársele a él toda dicha reducción.
C. Beneficios del proyecto
Los beneficios corresponden a i) mayor facturación en el período de restricción de la oferta de agua potable (1996 y hasta julio de 1997), ii) reducción de los costos variables de energía eléctrica y productos químicos a partir de agosto de 1997, y iii) postergación de las inversiones necesarias para satisfacer la demanda futura respecto a la situación sin proyecto.
La reducción de los costos variables energía eléctrica y productos químicos permite un ahorro de 16,4 $/m3. El beneficio por la postergación de inversiones1 corresponden a que el Valor Presente de las Inversiones para satisfacer la demanda en la situación con proyecto es de $37.716 millones, mientras que en la situación sin proyecto sería de $47.682 millones, obteniéndose un ahorro de $9.966 millones ($ de enero de 1997). Las obras postergadas corresponden a la construcción de pozos y aprovechamiento de recursos superficiales del río Lluta.
En el Cuadro N° 8 se detallan los consumos estimados, las producciones requeridas y las pérdidas totales en las situaciones con y sin proyecto, junto con los metros cúbicos ahorrados en cada año. El Cuadro N° 9 muestra el valor presente de los beneficios operacionales (mayor facturación y ahorro de costos variables) y los de postergar inversiones.
D. Costos del proyecto
El valor presente de las inversiones del proyecto suma $433 millones. Los costos anuales de operación son de $29,3 millones: $14,4 millones en remuneraciones del personal, $2,5 millones en mantenimiento y combustibles del vehículo y $12,4 millones por concepto de “costos de capital” del vehículo y de los equipos detectores. Ambos costos se indican en el Cuadro N° 9.
E. Evaluación económica
El Cuadro N° 9 muestra que el VAN del proyecto es positivo y asciende a $10.578 millones (en $ de enero de 1997), como así también que el beneficio más importante corresponde al de postergación de las inversiones.
Cuadro N° 8 Beneficio del Proyecto de reducción de pérdidas en la red (miles de m3)
Año Consumo Situación s/p Situación c/p Beneficio
previsto Producción Pérdidas Producción Pérdidas
a/ requerida Totales requerida Totales
(miles de m3) (miles de m3) (%) (miles de m3) (miles de m3) (%) (miles de m3) (miles de m3) 1995 10.111 18.675 45,9 8.564 18.675 1996 9.508 17.288 45,0 7.780 15.951 40,4 6.443 1.337 1997 10.973 19.951 45,0 8.978 17.145 36,0 6.172 2.806 1998 12.173 22.133 45,0 9.960 19.020 36,0 6.847 3.112 1999 13.361 24.293 45,0 10.932 20.877 36,0 7.516 3.416 2000 13.716 24.938 45,0 11.222 21.431 36,0 7.715 3.507 2001 14.067 25.576 45,0 11.509 21.979 36,0 7.912 3.597 2002 14.526 26.411 45,0 11.885 22.697 36,0 8.171 3.714 2003 14.795 26.900 45,0 12.105 23.117 36,0 8.322 3.783 2004 15.173 27.587 45,0 12.414 23.708 36,0 8.535 3.879 2005 15.561 28.293 45,0 12.732 24.314 36,0 8.753 3.979 2006 15.959 29.016 45,0 13.057 24.936 36,0 8.977 4.080 2007 16.367 29.758 45,0 13.391 25.573 36,0 9.206 4.185 2008 16.786 30.519 45,0 13.734 26.228 36,0 9.442 4.292 2009 17.215 31.300 45,0 14.085 26.899 36,0 9.683 4.402 2010 17.656 32.101 45,0 14.445 27.587 36,0 9.931 4.514 2011 18.107 32.922 45,0 14.815 28.293 36,0 10.185 4.630 2012 18.478 33.596 45,0 15.118 28.872 36,0 10.394 4.724 2013 18.856 34.284 45,0 15.428 29.463 36,0 10.607 4.821 2014 19.242 34.986 45,0 15.744 30.066 36,0 10.824 4.920 2015 19.637 35.703 45,0 16.066 30.682 36,0 11.046 5.021 2016 20.039 36.434 45,0 16.395 31.311 36,0 11.272 5.124 2017 20.449 37.181 45,0 16.731 31.952 36,0 11.503 5.229 2018 20.869 37.943 45,0 17.074 32.607 36,0 11.739 5.336 2019 21.296 38.721 45,0 17.424 33.276 36,0 11.979 5.445
2020 21.733 39.515 45,0 17.782 33.958 36,0 12.225 5.557 FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 3.
a/: ICSA Ingenieros Consultores. Informe final borrador. Actualización Planes de Desarrollo de Arica. I Región. ESSAT S.A. Santiago, mayo de 1995.
Cuadro N° 9 Resultados de la evaluación económica (millones de $ de enero de 1997)
Valor presente de: Valor presente a/
Inversiones -433
Costos de operación -281
Beneficios operacionales 1.326
Beneficio por postergación de Inv. 9.966
Total Valor Presente 10.578
FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 3. a/: Tasa de descuento del 9,16%. F. Conclusiones, limitaciones y recomendaciones
Los resultados de la evaluación económica demuestran que fue conveniente para ESSAT la ejecución del proyecto conjunto de control de presiones y Medición Distrital con un sólo equipo detector de fugas no visibles. Sería conveniente evaluar la operación del camión detector a 3 turnos y 7 días a la semana.
Las limitaciones del presente estudio son:
1) El proyecto de distritación de la red de distribución tiene el doble propósito de controlar las presiones y permitir la Medición Distrital. No fue posible separar estos proyectos de modo de evaluar el impacto del control de las presiones separadamente del de Medición Distrital.
2) El beneficio de la postergación de inversiones se calculó estimando que las obras adicionales que se hubiesen requerido son las consideradas en el Plan de Desarrollo presentado por ESSAT, el cual podría no ser el de mínimo costo.
3) Se supuso que el nivel de pérdidas se mantiene en un 36% con el proyecto conjunto. Este valor bien podría bajar debido a la más pronta instalación de nuevas cañerías permitida por el proyecto, respecto de la situación sin proyecto.
4) Se supuso que no es posible conseguir reducir el nivel de pérdidas por otros medios, por lo que es legítimo atribuirle los beneficios al proyecto, es decir: si bien una “máxima” de la evaluación de proyectos es que no es legítimo asignarle a un proyecto un beneficio mayor que el costo de obtener ese mismo beneficio por otro medio (proyecto), no se ha considerado aquí sino que esta alternativa, supuesta de mínimo costo.
V. METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE PROYECTOS DE REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS COMERCIALES
A. Origen de las pérdidas
Las pérdidas comerciales corresponden a las que se originan en la imprecisión de los medidores que registran los consumos de los clientes finales, ya sea por causa de una tendencia sistemática a subvalorar los caudales medidos cuando éstos son muy bajos o cercanos a su límite de
sensibilidad, o bien porque la precisión del instrumento disminuye con su uso producto del desgaste natural de sus piezas, produciéndose en ambos casos un “subcontaje”. Existen también pérdidas comerciales por consumos fraudulentos debidos a conexiones clandestinas a la red de distribución y otras acciones que conllevan hurto. No se incluye en este estudio la evaluación de medidas para disminuir el hurto de agua potable.
B. Identificación de costos y beneficios privados de reducir el subcontaje
Las pérdidas comerciales por subcontaje pueden disminuirse a través de proyectos de mantenimiento preventivo, consistentes en reemplazar los medidores con una determinada frecuencia. La mayor frecuencia de reemplazos origina costos en términos del recambio del
medidor completo o de algunas de sus piezas y beneficios en términos de una mayor facturación y de postergar inversiones si reducir el subcontaje reduce los niveles de consumo como consecuencia de que, para el cliente, el menor subcontaje es como un aumento de la tarifa que paga.
Para su evaluación se requiere, entonces, conocer cómo aumenta el subcontaje con el uso (“antigüedad”) del medidor -su “curva de error”- y el caudal que se está dejando de facturar por ello, junto con la mayor recaudación que se obtiene con su reemplazo. La curva de error se obtiene ocupando datos experimentales o históricos que las empresas tienen sobre esta relación.
C. Evaluación económica privada de los proyectos
La evaluación económica privada consiste en determinar el período de reemplazo más conveniente para la empresa, el cual considera los costos por subcontaje del medidor más los correspondientes al reemplazo de medidores (retiro e instalación, más el costo del medidor nuevo o de las piezas que se recambian).
El costo por subcontaje corresponde al producto de la tarifa por el menor volumen de m3 de consumo anual que registra por su deterioro el medidor (el cual se determina con la curva de error, la que relaciona el porcentaje de error con la “antigüedad” del medidor, expresada ésta en el volumen acumulado que registra el medidor). Por otra parte, el costo del programa de mantenimiento para cada período corresponde a los costos que le significan a la empresa efectuar el recambio, siendo que la frecuencia puede reemplazarlos cada 1, 2, 3 o más años.1
El criterio de decisión es determinar aquél período de reemplazo que minimiza el Costo Anual Equivalente (CAE) del costo total de ejecutarlo, el cual incluye tanto el costo por subcontaje como el de reemplazar el medidor.
Estos costos varían en forma inversa, ya que el CAE del subcontaje crece a medida que el recambio se hace con menor frecuencia, y el CAE del mantenimiento preventivo disminuye a medida que el recambio se realiza con menor frecuencia. Así, la suma de ambos costos tendrá un mínimo para alguna frecuencia de reemplazo, correspondiendo ésta a la frecuencia más conveniente para la empresa. La forma que asumirían las curvas de los CAE se muestra en el Gráfico Nº 2, siendo a* el período óptimo de reemplazo.
Gráfico Nº 2
CAE programa de mantenimiento preventivo
a*
Período de reemplazo CAE mantenimiento preventivo CAE Total programa de mantenimiento CAE del subcontaje CAEpm* C o s t o s ($)1
Para el caso de consumos “grandes” y con variaciones estacionales significativas,
D. Metodología de evaluación de cambio de tecnología de micromedidores
Para evaluar la conveniencia de cambiar de tecnología de medición de los micromedidores, se debe determinar además del Costo Total del programa de mantenimiento, el momento óptimo de reemplazo. Con este propósito se requiere conocer la Curva de Error de los medidores de la nueva tecnología y su costo de reemplazo. Para cada tecnología se determina el período óptimo de reemplazo, según la metodología explicada en D, y luego se evalúa el momento de reemplazo de tecnología para diferentes escenarios, dentro de 1,2,3, ó más años, eligiéndose la alternativa que represente el menor Valor Actual de Costo (VAC).
VI. APLICACIÓN AL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE EMOS EN SANTIAGO A. La curva de error
EMOS encargó un estudio del subcontaje de los medidores de transmisión mecánica de 15 mm de diámetro. Este se basó en una muestra de 180 medidores de 15 mm de un universo de 827.706 medidores residenciales. El 95,3% de los clientes que los tienen instalados, registran en consumo promedio anual de 256 m3/año, con una desviación estándar de 81 m3/año. El error por subcontaje derivado del estudio se muestra en el Cuadro N° 10.
Cuadro Nº 10 Error de medidores de 15 mm. (muestra de 180 medidores)
Volumen acumulado (m3) Error de medición (%) 0000 - 1000 - 0.85 a/ 1001 - 2000 - 2.25 a/ 2001 - 3000 - 4.25 a/ 3001 - 4000 - 5.95 4001 - 5000 - 6.29 5001 - 6000 - 6.63 6001 - 7000 - 8.41 7001 - 8000 - 10.93 8001 - 9000 - 12.72 9000 - más - 13.10
FUENTE: Programa de mantenimiento del parque de medidores de EMOS S.A. Período 1996-2005 (Cuadro N° 8).
a/ Valores extrapolados. B. Costos por recambio y por subcontaje
El costo neto de cambiar un medidor es de $8.377 (moneda de enero de 1997), e incluye el retiro del medidor usado y su reemplazo por uno con un “kit” metrológico nuevo. Este costo considera la reutilización de la carcaza del medidor retirado, en el cual se instalará a su vez un nuevo “kit”. El costo por subcontaje se determinó considerando que el consumo promedio se mantiene en los 256 m3/año. La pérdida por menor facturación se valorizó según el cargo variable de la tarifa fijada (que incluye agua potable y alcantarillado).
C. Resultados de la evaluación
El Cuadro N° 11 muestra los resultados de la evaluación. El valor mínimo del CAE de los costos por subcontaje más el de cambio del medidor se obtuvo para un período de reemplazo de 11 años, siendo que el volumen acumulado del medidor sería de 2.816 m3 y su error por subcontaje llegaría al 4,25%.
Cuadro N°11 Resultados evaluación reemplazar medidores de 15 mm. ($ de enero de 1997)
Período Volumen Error CAE CAE CAE
de reem- acumulado Subcontaje Recambio Subcontaje Costo total
plazo (m3) (%) ($) ($) ($) 6 1.536 2,25 1.109,0 551,3 1.660,3 7 1.792 2,25 906,1 584,1 1.490,1 8 2.048 4,25 755,2 679,9 1.435,1 9 2.304 4,25 639,1 753,8 1.392,8 10 2.560 4,25 547,2 812,2 1.359,3 11 2.816 4,25 473,0 859,3 1.332,3 12 3.072 5,95 412,0 932,6 1.344,5 13 3.328 5,95 361,1 993,6 1.354,7 14 3.584 5,95 318,3 1.045,1 1.363,3 15 3.840 5,95 281,7 1.088,9 1.370,6
FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 4.
Se realizó una sensibilización de la frecuencia de reemplazo para los consumos que difieren en una desviación estándar del consumo promedio: para consumos de 175 m3/año y 337 m3/año. Estos resultados se muestran en el Cuadro Nº 12. Como es obvio, la frecuencia de recambio es mayor para consumos anuales mayores.
Cuadro N° 12 Período de reposición de micromedidores para diversos consumos anuales ($de
enero de 1997) Volumen estimado (m3/año) Período estimado de recambio micromedidores (años) Error Subcontaje (%) CAE Programa Mantenimiento ($) Volumen acumulado de recambio (m3) 175 17 4,25 748,6 2.975 256 11 4,25 1.332,3 2.816 337 8 4,25 1.963,8 2.696
FUENTE: Elaboración propia con base en resultados obtenidos. Ver Capítulo 4. D. Rentabilidad programa de mantenimiento
La rentabilidad del proyecto se mide como la diferencia de VAN entre realizar el reemplazo del medidor en el volumen óptimo (situación con proyecto) menos realizar el reemplazo con volúmenes acumulados posteriores al óptimo (situación sin proyecto). Para estos efectos, los costos del programa de mantenimiento se tratan como un gasto, dado que el primer micromedidor que se instala en el arranque domiciliario es de cargo del cliente de la empresa, por lo que no corresponde tratarlo contablemente como un activo. En el Cuadro N° 13 se resumen los VAN de efectuar reemplazos de medidores con volúmenes posteriores al óptimo (2.975 m3).
Cuadro N° 13 Rentabilidad de programas alternativos de recambio de micromedidores ($ de enero
de 1997)
Volúmenes de recambio alternativos (situación sin proyecto)
$/micromedidor 3.072 m3 3.328 m3 3.584 m3 3.840 m3 4.096 m3
Valor actual del mayor costo de recambio (a)
665,9 1.221,6 1.688,9 2.088,4 2.430,1
mayor ingreso (b) VAN
(b) - (a) 134,3 244,5 339,5 418,1 533,8
FUENTE: Elaboración propia en base al Cuadro N° 4.4.
Del Cuadro N° 13 se observa que si el reemplazo del medidor se realiza con mayor volumen acumulado respecto al óptimo (situación sin proyecto), el VAN del proyecto de un programa de mantenimiento preventivo es mayor.
E. Conclusiones
1) Realizar proyectos de mantenimiento preventivo aumenta el valor de la empresa frente a programas de recambio de micromedidores con carácter correctivo.
2) El CAE óptimo se estimó para un cierto valor de la tarifa y de costo de reemplazo; si éstos costos aumentan, el valor de reemplazo más conveniente para la empresa será menor.
3) El error de subcontaje de los medidores depende del: (i) desgaste de las piezas por su uso en el tiempo y (ii) error de medición según el caudal que está midiendo el instrumento (Curva Característica del medidor). La Curva de Error del medidor integra estas dos fuentes de error. Por lo tanto, es conveniente optimizar el tipo de medidor según los resultados obtenidos de la Curva de Error de cada tipo de cliente (“alto”, “medio” y “bajo”).
4) El interés del recambio del medidor es contrapuesto entre la empresa y el cliente, ya que el aumento de este error favorece al cliente como una rebaja en la tarifa.
F. Limitaciones y recomendaciones
Las limitaciones del estudio son las siguientes:
1) El error de medición utilizado para los medidores con volumen acumulado entre 2.000 y 3.000 m3 es un valor extrapolado, por lo que pudiera afectar la conclusión acerca del período de reemplazo óptimo.
2) Los cálculos se han realizado suponiendo que el consumo promedio de los clientes se mantiene en 256 m3/ año. Sin embargo, este supuesto sólo afecta la estimación del período de reemplazo y se utiliza por efectos de la metodología de cálculo, pero no afecta la decisión de reemplazarlo cuando el volumen acumulado que registra el medidor llegue a los valores aquí estimados. Por otra parte, para obtener una mejor estimación del período de reemplazo, se debiera considerar que este consumo es creciente con el tiempo.
3) En este estudio sólo se tuvo acceso a las Curvas de Error de los medidores de 15 mm para la estructura de consumo de clientes de 256 m3/año. Se recomienda determinar las Curvas de Error para diferentes estructuras de consumo (“alto”, “medio” y “bajo”), así como también para los medidores residenciales de 20 mm.
4) No se evaluó el proyecto de cambio de tecnología de transmisión mecánica a magnética, que incluye la determinación del momento óptimo de su reemplazo, para lo cual se requiere conocer la Curva de Error de los medidores de transmisión magnética.
VII. APLICACIÓN AL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE ESSAT EN ARICA
El consumo promedio sin restricción en la ciudad de Arica es de 185 m3/año para los clientes con arranques de 15mm de diámetro, según información entregada por ESSAT.
Debido a que no se dispone de información confiable sobre la curva de error de los medidores domiciliarios en la ciudad de Arica, se utilizará la derivada del estudio para Santiago. Sin embargo, debido a que las características de mayor salinidad del agua potable en Arica puede malograr el funcionamiento de los medidores, se la corregirá aumentando el error de subcontaje en un 5%, 10% y 15%, para cada volumen acumulado, como se indica en el Cuadro N° 14. El período óptimo de recambio se determinará para estos tres escenarios.
Cuadro N° 14 Error estimado de la lectura de micromedidores de 15 mm. Volumen acumulado (m3) Error de medición 5% mayor subcontaje Error de medición 10% mayor subcontaje Error de medición 15% mayor subcontaje 0000-1000 0,89 0,94 0,98 1001-2000 2,36 2,48 2,59 2001-3000 4,46 4,68 4,89 3001-4000 6,25 6,55 6,84 4001-5000 6,60 6,92 7,23 5001-6000 6,96 7,29 7,62 6001-7000 8,83 9,25 9,67 7001-8000 11,48 12,02 12,57 8001-9000 13,36 13,99 14,63 9001 y más 13,76 14,41 15,07
FUENTE: Cuadro N° 8. Error de micromedidores en función del volumen acumulado.
A. Costos
El costo de cambiar el medidor es de $12.550 ($ de enero de 1997) , e incluye el retiro del medidor usado y la instalación de uno nuevo; es decir, en Arica no se reutiliza la carcaza del medidor retirado para recibir un “kit” metrológico nuevo.
El costo debido al subcontaje se determinó considerando que el consumo promedio se mantiene en los 185 m3/año, utilizándose el cargo variable de la tarifa de agua potable más la de alcantarillado para valorar la pérdida por menor facturación.
B. Resultados de la evaluación
Los Cuadros Nos 15, 16 y 17 muestran los resultados de la evaluación, e incluye los CAE de los costos de la pérdida por subcontaje, más el de reemplazo del medidor en cada uno de los tres escenarios. Los períodos de reemplazo óptimos se muestran en el Cuadro N° 18 para cada escenario.
Cuadro N° 15 Resultados evaluación recambio medidores. Escenario 5% ($ de enero de 1997)
Año Volumen Error de CAE CAE CAE
acumulado subcontaje recambio subcontaje Costo total
(m3) (%) ($) ($) ($) 6 1110 2,36 1661,4 663,4 2324,8 7 1295 2,36 1357,4 749,2 2106,6 8 1480 2,36 1131,4 813,0 1944,4 9 1665 2,36 957,4 862,2 1819,5 10 1850 2,36 819,8 901,0 1720,8 11 2035 2,36 708,6 932,4 1641,0 12 2220 4,46 617,2 1024,9 1642,1 13 2405 4,46 541,0 1102,0 1643,0 14 2590 4,46 476,8 1167,0 1643,8 15 2775 4,46 422,1 1222,3 1644,4 16 2960 4,46 375,1 1269,8 1645,0
FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 4.
Cuadro N° 16 Resultados evaluación recambio medidores. Escenario 10% ($ de enero de 1997)
Año Volumen Error de CAE CAE CAE
acumulado subcontaje recambio subcontaje Costo total
(m3) (%) ($) ($) ($) 5 925 0,94 2.090,3 568,3 2.658,7 6 1.110 2,48 1.661,4 695,4 2.356,8 7 1.295 2,48 1.357,4 785,5 2.142,9 8 1.480 2,48 1.131,4 852,4 1.983,8 9 1.665 2,48 957,4 904,0 1.861,4 10 1.850 2,48 819,8 944,8 1.764,5 11 2.035 4,68 708,6 1.058,2 1.766,7 12 2.220 4,68 617,2 1.151,4 1.768,6 13 2.405 4,68 541,0 1.229,0 1.770,1 14 2.590 4,68 476,8 1.294,5 1.771,3 15 2.775 4,68 422,1 1.350,3 1.772,4
Cuadro N° 17 Resultados evaluación recambio medidores. Escenario 15% ($ de enero de 1997)
Año Volumen Error de CAE CAE CAE
acumulado subcontaje recambio subcontaje Costo total
(m3) (%) ($) ($) ($) 5 925 0,98 2090,3 594,4 2684,8 6 1110 2,59 1661,4 727,5 2388,9 7 1295 2,59 1357,4 821,8 2179,2 8 1480 2,59 1131,4 891,9 2023,3 9 1665 2,59 957,4 945,9 1903,3 10 1850 2,59 819,8 988,6 1808,3 11 2035 4,89 708,6 1107,5 1816,1 12 2220 4,89 617,2 1205,2 1822,4 13 2405 4,89 541,0 1286,6 1827,7 14 2590 4,89 476,8 1355,3 1832,1 15 2775 4,89 422,1 1413,8 1835,9 16 2960 4,89 375,1 1464,0 1839,2
FUENTE: Elaboración propia. Ver Capítulo 4.
Cuadro N° 18 Período de reposición de micromedidores para diferentes escenarios de curva de
error ($ en moneda de enero de 1997) Escenario Curva de error (% sobre EMOS) Período de recambio medidores (años) Error de subcontaje (%) CAE Costo total ($) Volumen acumulado (m3) 5 11 2,36 1.641,0 2.035 10 10 2,47 1.764,5 1.850 15 10 2,59 1.808,3 1.850
FUENTE: Elaboración propia.
C. Conclusiones, limitaciones y recomendaciones
La frecuencia de recambio es prácticamente igual para los tres escenarios, pues los valores del mínimo CAE no se diferencian significativamente para una frecuencia de 10 a 11 años en los tres escenarios. De la comparación de estos resultados con los obtenidos en EMOS, se puede concluir que en la medida en que los programas de mantenimiento tienen costos más altos, en términos de pérdidas por subcontaje, valor del agua y costos del recambio, es conveniente realizar el mantenimiento cuando se alcanzan volúmenes acumulados menores.
Las limitaciones son las siguientes:
1) El error por subcontaje para el período de reemplazo óptimo no fue observado en el estudio de EMOS, sino que fue determinado a partir de un valor extrapolado. Será así recomendable estudiar la curva de error para estos menores valores acumulados de consumos.
2) Los cálculos se han realizado suponiendo que el consumo promedio de los clientes se mantiene en 185 m3/año, sólo para efectos de la aplicación de la metodología.
3) Sería conveniente revisar los resultados obtenidos por ESSAT, para la curva de error de los medidores de transmisión mecánica pues contienen contradicciones que no fue posible dilucidar. Asimismo, estimar dichas curvas para los medidores de transmisión magnética. Cabe señalar que en esta ciudad ESSAT está realizando el cambio de todos los medidores de transmisión mecánica por magnética, proceso que se inició en septiembre de 1997 y que está programado
terminarse en un plazo de 4 años. ¿Será conveniente cambiarlos todos, cualquiera sea en nivel de consumo del cliente?. No se avaluó el proyecto de cambio de tecnología.
4) Para este proceso de cambio tecnológico en ejecución, sería conveniente para ESSAT estudiar la posibilidad de reutilizar la carcaza del medidor antiguo de modo de reducir el costo del medidor nuevo. De acuerdo a información entregada por la empresa, se han iniciado las gestiones para evaluar esta alternativa.
VIII. RECOMENDACIONES GENERALES
De acuerdo a las conclusiones y limitaciones determinadas para cada uno de los proyectos evaluados, es posible mencionar las siguientes recomendaciones generales para continuar con estudios tendientes a evaluar proyectos de reducción de pérdidas en sistemas de agua potable:
1) Para la determinación del nivel óptimo de pérdidas de un sistema de agua potable es conveniente tener en consideración los siguientes aspectos:
- Estudiar en forma particular cada SAP, ya que éstos tienen características propias que los hacen diferentes entre ellos.
- Recopilar la información pertinente para hacer el análisis de las pérdidas tanto físicas como comerciales. Esta información debe incluir los costos variables relacionados con dichas pérdidas. - Revisar el programa de inversiones de aumento de capacidad y su relación con la proyección de las
pérdidas del sistema.
- Uniformar el criterio para medir las pérdidas del sistema, señalando los volúmenes que corresponden a los consumos operacionales y de utilidad pública y los que son una estimación de las pérdidas. - Invertir en proyectos que entreguen la información necesaria para poder evaluar proyectos de
reducción de las pérdidas: macromedición, determinación de los parámetros que definen los volúmenes de fugas en la red, curvas de error de los medidores por estructura de consumo de los clientes y otros que se estimen convenientes.
2) Observar los siguientes aspectos de un sistema de agua potable con el propósito de conocer en forma preliminar la situación de sus pérdidas y de los proyectos que se podrían ejecutar para su reducción: - Nivel de presiones en la red.
- Macromedición existente para la medición de las pérdidas y el manejo de la información que entregan.
- Indice de roturas en la red y sus causas probables: presión, antigüedad de las tuberías, características del suelo.
- Ejecución de programas de mantención preventiva de los elementos del sistema. - Programa de las inversiones futuras de aumento de la capacidad del sistema. - Cultura organizacional dentro de la empresa orientada al control de las pérdidas . - Estructura de consumo de los clientes de la empresa.
- Cobertura de la micromedición a nivel de clientes.
- Cultura de los consumos fraudulentos de los clientes: conexiones clandestinas y acciones que conlleven hurto.
- Calidad del agua en relación al desgaste de los micromedidores. - Valor de la tarifa de agua potable.