Gestión dinámica de la presión en la red de abastecimiento: presente y futuro



21/07/2020
Archivado en: Agua , Nº 220 Enero/Febrero 2020

De los 81 municipios que en la actualidad abastece el Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia (CABB) en red primaria, en 72 de ellos, se explota y opera la red secundaria de abastecimiento. A lo largo de los años desde su fundación, las prioridades del CABB en materia de abastecimiento han sido diversas en función de las necesidades del momento. Mientras que, en sus comienzos, la prioridad era la de construir redes que pudieran garantizar el abastecimiento a todos los municipios que lo integraban, con el paso del tiempo, se han ido consolidando esos objetivos y se han ido marcando otros hitos en la gestión y desarrollo de las redes primarias. Del mismo modo, las redes secundarias una vez resuelto el problema del abastecimiento en origen, dedicaban sus esfuerzos a que el agua llegara a todos los destinatarios como único y gran objetivo, sin tener tanto en cuenta aspectos como los rendimientos de la red o presiones de suministro. Sin embargo, a medida que las redes secundarias existentes, empezaban a tener un elevado número de roturas o las pérdidas no sintomáticas exigían en exceso al recurso en red primaria, surgen las necesidades de empezar a medir caudales, sectorizar la red e implementar una gestión activa de fugas. Una vez consolidados estos aspectos, aparece la necesidad de medir presiones en diferentes puntos de la red con la idea de tener una foto de partida y poder empezar a trabajar en la gestión de la presión, que a su vez ha evolucionado hacía una gestión dinámica de la misma.

Figura 1: Evolución del nº de roturas en las redes secundarias gestionadas por el CABB

 

Instalación de válvulas reguladoras de presión y dimensionado de existentes 

Una vez adquirida la conciencia de que la presión es un agente a combatir, la búsqueda de métodos para enfocar la reducción de la presión no puede tardar en llegar.

  • Modelización de la red y definición de un plan de actuación.

  • Ejecución de los trabajos propuestos en el plan de actuación. Instalación de nuevas válvulas reductoras de presión y modificación de los valores de consigna de las existentes

A la hora de crear nuevos sectores de presión, la elección de la válvula reductora adecuada es fundamental, siendo conveniente hacer hincapié en la precisión de regulación y elección del diámetro adecuado en función de los caudales y presiones de operación. La elección del modelo y dimensionado correcto, aportaran seguridad y robustez a la solución, de lo contrario, una mala elección de una válvula reductora puede provocar efectos inversos al cabo de pocos años.

En total, durante los años 2015 y 2016 en las redes secundarias de los municipios gestionados por el CABB, se instalaron 33 válvulas reductoras de presión nuevas y se dimensionaron correctamente 61 válvulas. A medida que los cambios se iban implementando, los resultados no tardan en aparecer, la evolución de la tasa de roturas empieza a caer en picado.

Figura 2: Curva típica tras instalación de válvula reductora de presión

 

Figura 3: Curva típica de presión en cola de sector

 

Instalando válvulas reductoras de presión se consiguen resultados de inmediato, y se lleva a cabo lo que se conoce como gestión básica de la presión. 

No obstante, con motivo de las pérdidas de carga de las redes, diferente en función de la demanda y el diseño de las conducciones, aparece un inconveniente, y es que no se puede bajar más la presión porque en horario de máxima demanda, las perdidas pueden provocar quejas de los clientes y sin embargo en hora de baja demanda, la red soporta un excedente de presión por la desaparición de esas pérdidas. 

Es en este punto donde una gestión dinámica de la presión toma protagonismo.

 

Escenario final, gestión dinámica de la presión

En el escenario anteriormente planteado, a pesar de que las tasas de roturas responden satisfactoriamente, sobre todo el primer año en la que se implanta una gestión básica en los puntos más prioritarios, se observa un estancamiento en la evolución en los años siguientes. Resulta evidente que todavía queda un margen de mejora en la gestión de la presión, principalmente por la diferencia de presiones que sufre el sector en función de la curva de la demanda.

La gestión dinámica de la presión consiste en inyectar al sector nada más y nada menos que la presión que éste necesita, aportando presión suficiente en horario de máxima demanda, pero sin sobrepresionar la red en horario de mínima demanda (noche). 
Algunas configuraciones típicas para una gestión dinámica de la presión son:

  1. Por control horario: Se gestiona la presión de entrada del sector con un control horario que permite dotar al sector la presión determinada en diferentes franjas horarias, controlando el tiempo de estas transiciones para minimizar el efecto de las mismas en la red.

  2. Por control de caudal: Se gestiona la presión de entrada del sector ligando la curva de caudal y de esa manera se aporta al sector la presión determinada en base al caudal de demanda.

  3. Por control de punto crítico: Se gestiona la presión de entrada al sector en base a una consigna que se aporta desde un punto de la red (o varios) al que se denomina punto crítico para asegurar siempre una presión en ese punto. También se puede combinar con la curva de caudal del sector.

Con la implementación de la gestión dinámica en 10 puntos, durante los años 2017 y 2018, las redes secundarias gestionadas por el CABB han mejorado aún más si cabe la tasa de roturas. 

Figura 4: Curva típica de presión modulada en función del caudal de entrada al sector

 

Figura 5: Curva de evolución de las roturas en los sectores con Gestión dinámica

 

La evolución de la tasa de roturas indica claramente los efectos beneficiosos en lo relativo a las roturas que supone para una red de abastecimiento de agua. La primera gran disminución del número de roturas se produce en el momento en que se empieza a controlar la presión de entrada a los sectores con la instalación de válvulas reductoras de presión. En la experiencia del Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia se obtuvo una disminución del 44% pasados los dos primeros años en los que se fueron realizando los trabajos de instalación de válvulas reguladoras. Manteniendo esta gestión básica, la tasa de roturas baja, pero en el siguiente año se estabiliza. Sin embargo, la implantación de la gestión dinámica ha proporcionado al sistema otro salto en la disminución del número de roturas, lográndose una disminución de otro 21% respecto a la situación anterior. En consecuencia, en total, se ha logrado en estos sectores una reducción de un 55% del número de roturas que se generaban cada año, la cantidad nada despreciable de 205 roturas menos al año en estos diez sectores. A esto hay que añadirle la reducción de los valores del ANR, ya que estadísticamente, el 60% de las roturas en la red se pueden catalogar como NO SINTOMATICAS, que son aquellas en las que se requiere una búsqueda activa de fugas para eliminarlas ya que no generan síntomas en el cliente. Por último, no es menos despreciable, el aumento que supone en el tiempo de vida de las conducciones al estar sometidas a menos presión.  En definitiva:

  1. Ahorro en reparaciones

  2. Ahorro en reposiciones

  3. Ahorra en producción de agua

  4. Ahorro en la búsqueda activa de fugas

Figura 6: Instalación típica de reductora de presión con Sistema de control dinámico

 

Figura 7. VRP con picoturbina y modulo con sensores para medición de la calidad de agua

 

Escenario futuro

Además de la implantación de este método, aprovechando la oferta del mercado, un salto de calidad en estas instalaciones pasa por dotar a la válvula reductora de presión de una picoturbina que permita aprovechar el salto de presión y poder energizar la instalación, abaratar el mantenimiento futuro en materia de reposición de baterías y aprovechar para instalar otro tipo de sensores para monitorizar la calidad del agua en la red de distribución y así poder facilitar el cumplimiento del Real Decreto 902/2018 (criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano). De esta manera es posible disponer de parámetros de calidad del agua como son la concentración de cloro libre residual, pH, conductividad o turbidez que son cada vez más demandados por los gestores. Sin obviar que dispondríamos de los datos en tiempo real al no ser el consumo energético de las comunicaciones un hándicap.

 

Bibliografía

Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ). (2011). Guía para la reducción de las pérdidas de agua. Un enfoque en la gestión de la presión.

 

Reconocimientos

Miembros y colaboradores del departamento de explotación de abastecimiento de las redes municipales integradas en el Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia.


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