Contenido Programa Integral de Mejora - Programa de Eficiencia Energtica y Agua. Objetivo bsico de un Programa Integral de Ahorro de energa Factores que influyen en el INDICE ENERGETICO Concepto Integral de Eficiencia en agua y energa (Watergy) Acciones tpicas de ahorro de energa .

Lado de la OfertaLa Eficiencia Electromecnica de sistemas de bombeoSistema de distribucin. El proceso de recuperacin de caudales

Automatizacin y Modelacin Hidrulica. 2 herramientas tiles Ejemplo Real en Desarrollo Conclusiones

Aspectos Clave para la Eficiencia Energtica bajo el Concepto Integral Watergy

Uso Eficiente de Energa y Agua en Organismos

Operadores de Agua y Saneamiento

Boca del Ri, Veracruz, 9-10 de Diciembre 2003

Realizar un Diagnostico IntegralRealizar un Diagnostico Integral Que Incluya aspectos:Que Incluya aspectos:

Programa Integral de Mejora en la operacin

Acciones Clave

Plan Estratgico de DesarrolloPlan Estratgico de Desarrollo

Basados en indicadores de gestinBasados en indicadores de gestin

Nivel de servicio Cobertura y Proyeccin a futuro

Comerciales o administrativosFinancieros

AmbientalesTcnicos - Operativos Energa y Agua; que tan

eficiente es su gestin ?

Programa de Eficiencia Energtica y Agua. 2 ideas clave

Disear un Programa IntegralNo solo acciones aisladas Aprovechar las oportunidades de ahorro y sus efectos en el sistemaRelacionar Ahorro de agua y energa

Se integran buenas base de datosLa comunicacin es efectiva

Resultados de alto impacto

Realiza acciones de ahorro con enfoque sistmicoLa Eficiencia. Componente clave

Equipo interdisciplinario

Dificultades de conseguir informacinResultados medios

Se enfoca a problemas aisladosAdministrador nico

Escasa informacinNula comunicacin y apoyo. Pocos resultados

Responde a los problemasAd Hoc

Tipos de modelos administrativos para el uso eficiente

Crear un equipo encargado del programa

Objetivo bsico de un Programa Integral de Ahorro de energa

Reducir el Indice EnergticokWh/ m

Factores que influyen en el Indice Energtico

Perfil del OrganismoNaturalesRelacionados con el nivel de servicioRelacionados con el nivel tecnolgico

Factores que influyen en el INDICE ENERGETICO de un organismo operador

Factores naturales

Tipo de fuentes que predominan en su sistema

Mezcla de fuentes SuperficialesMezcla de fuentes Superficialesy Subterrneas. y Subterrneas.

Profundidades predominantes en fuentes subterrneas

Desde que profundidad se bombeaDesde que profundidad se bombeaAbatimiento de acuferosAbatimiento de acuferosCalidad del agua de fuentesCalidad del agua de fuentes

Densidad de poblacin en cotas altas.Una ciudad plana requiere menos rebombeosUna ciudad plana requiere menos rebombeosen otras el rebombeo puede competir con la en otras el rebombeo puede competir con la extraccinextraccin

0.314

0.496

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

IE kWh/M3

SUPERFICIALES

SUBTERRANEAS

INDICE ENERGETICO Kwh/M3Global 0.384

Rebombeos29%

Fuentes, 71%

Factores que influyen en el INDICE ENERGETICO de un organismo operador

Relacionados con el nivel de servicio

Niveles de servicio.Horas de suministroHoras de suministroTandeosTandeosA mayor numero de horas de servicio mayor A mayor numero de horas de servicio mayor ndice energtico pero mejor nivel de ndice energtico pero mejor nivel de servicioservicio

Nivel de perdidasEficiencia fsica. Eficiencia fsica. A menores niveles de EF mayor ndice A menores niveles de EF mayor ndice energticoenergtico

Niveles de coberturaAgua PotableAgua PotableRecoleccin y tratamiento de aguas Recoleccin y tratamiento de aguas residualesresiduales

Programas de reciclajeProgramas de reciclajeA mayor cobertura de tratamientoA mayor cobertura de tratamientomayor consumo energtico y puedemayor consumo energtico y puedeoptimizarse con programas de reusooptimizarse con programas de reuso

SUMINISTRO ANUAL DE AGUA POTABLEY ENERGIA ELECTRICA REQUERIDA (2000 - 2002)

260270280290300310320330340350360

2000 2001 2002

M

m

3

1.14

1.15

1.16

1.17

1.18

1.19

1.20

1.21

K

w

h

/

m

3

1.201 Kwh/m3

1.173 Kwh/m3

HORAS PROMEDIO DE SUMINISTRO AGUA POTABLE

13.2015.00

21.70

24.00

0

4

8

12

16

20

24

H

O

R

A

S

85/91 91/SEP.97 OCT.97/SEP.00 OCT.00/DIC.02EFICIENCIA FISICA

67

72

78

727476788082848688

AO 2000 AO 2001 AO 2002

%

E

F

Factores que influyen en el INDICE ENERGETICO de un organismo operadorRelacionados con el nivel de tecnologa

Niveles de Eficiencia electromecnica de los sistemas de bombeo / Fuentes y sistemas de rebombeo

Instalacin elctrica inadecuada ( Baja Calidad de la Energa )Prdidas por sobrecalentamientos ( efecto joule)

Conductores y alimentadores subdimensionados, falsos contactos, Sobrecapacidad de subestaciones

Bajo Factor de potencia

Caractersticas de la red de distribucin Antigedad de tuberas (Incrustacin)Diseo inadecuado . Cadas de presin excesivas, contrapresionesFalta de equipos de regulacin de presin. Tanques, vlvulas variadores de velocidadFalta de sectores

Niveles automatizacin ( y uso de la misma)Operacin predominantemente manualSistemas SCADA o Telemetra subutilizado

WATERGYWatergy. Concepto integral

Demanda

Eficiencia de Agua y Energ a

Optimizando el uso de energa

para satisfacer las necesidades de agua al menor costo posible

=

Los Sistemas de Abastecimiento de agua ofrecen mltiples oportunidades para reducir de manera directa las perdidas de agua y energa y al mismo tiempo atender mejor al consumidor ___________________ Optimizacin desistemas de Bombeo

Recuperacinde caudales( fugas y robos)

Mejora en la Operaciones y Mtto. Opt. de Sistemas detratamiento de agua

/

Si se reduce la de demanda alentando al consumidor a un uso de agua mas eficiente, se disminuyen las reservas de aguas requeridas redundando en ahorros tanto de agua como de energa ___________________Programas de reciclaje de agua para uso industrial. Facturacinpor consumoTecnologas de bajoconsumo de agua

Inodoros y regaderas de bajo flujo

Programas de culturadel agua

Oferta

Distribucin

Oportunidades

Acciones tpicas de ahorro de energa en un organismo operador

Aprovechar la tarifa elctricaConversin de tarifa Control Automtico Hora punta Optimizacin del Factor de Potencia. Mxima bonificacin

Lado de la Oferta

Optimizar las Eficiencias Electromecnicas de los Sistemas de Bombeo

Rediseo de la Red.Modificaciones mnimas, beneficios mximosEliminacin de rebombeosUso de herramientas de MODELACION HIDRAULICA

Readecuacin de la instalacin elctricaCalidad de la EnergaMenores costos de mantenimiento y paros inesperados

Tarifas Elctricas aplicables

TARIFA 06TARIFA 06* Media Tensin* Cargo por energa, Cargo Fijo y F.P.

TARIFA OMTARIFA OM* Media Tensin* Demanda Mnima 10 KW Mxima 100 KWCargo por energa, Demanda y F.P. DAP 2 %

TARIFA HMTARIFA HM

* Media Tensin * Demanda Facturable* Demanda Mnima de 100 KW * F.P.* Cargo por Consumo en: * DAP del 2 %

. Perodo Base

. Perodo Intermedio

. Perodo Punta

Periodo de Punta, Intermedio y Base: Periodo de Punta, Intermedio y Base: SSe definen e definen para cada regin tarifaria y distintas temporadas del aopara cada regin tarifaria y distintas temporadas del ao

Ejemplo Regin SurEjemplo Regin Sur

Da de la Semana Base Intermedio Punta

06:00 - 20:0022:00 - 24:00

Sabado 00:00 - 07:00 07:00 - 24:00

Dominngo y Da Festivo 00:00 - 19:00 19:00 - 24:00

06:00 - 18:0022:00 - 24:0008:00 - 19:0021:00 - 24:00

Dominngo y Da Festivo 00:00 - 18:00 18:00 - 24:00

VERANOLunes a Viernes

FUERA DE

VERANO 19:00 - 21:0000:00 - 08:00Sabado

Del primer domingo de abril, al sbado anterior al ltimo domingo de octubre:

Del ltimo domingo de octubre, al sbado anterior al primer domingo de abril:

00:00 - 06:00 20:00 - 22:00

Lunes a Viernes 00:00 - 06:00 18:00 - 22:00

Recomendaciones generales sobre el manejo de Tarifas Elctricas (1)

1.- Conversin de tarifa 06 a OMprevio anlisis comparativo de costo unitario integrado( incluyendo consumo y demanda)

Ejemplo Regin Sur

Tarifa OM

Energa 0. 906 $ / kWh

Tarifa 06

Energa 0.594 $ / kWh

Demanda 82.59 $ / kW

0.7170.906Costo Unitario Integrado $ / kWh

Recomendaciones generales sobre el manejo de Tarifas Elctricas (2)

2.- Controlar Demanda y consumo en Hora Pico, Servicios en Tarifa HM..

0.6500.721Costo Unitario Integrado $ / kWh

Ejemplo Regin Sur

Energa 1.5834 $ / kWhpunta

Demanda 85.70 $ / kW

Tarifa HM

Energa 0.4947 $ / kWhIntermedia

Energa 0.4110 $ / kWhbase

Recomendaciones generales sobre el manejo de Tarifas Elctricas (3)

3.- Optimizar el Factor de potenciaA medida que mas se aleje abajo del 90 % es mas rentable optimizarlo

..

En la medida que la demanda sea mayor, es mas rentable la inversin para optimizarlo

Para tarifas OM ( menos de 100 kW) , es muy rentable compensar cuando se encuentra en 85 % o menorPara tarifas HM ( mas de 100 kW) , es muy rentable compensar ,

aun si se encuentra en 90 % o menor

BONIFICACION POR ALTO FACTOR DE POTENCIA

% Factor de Potencia

%

d

e

B

o

n

i

f

i

c

a

c

i

n

90 9891 92 93 94 95 96 97 99

0

100

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

Bonificacin Max 2.5 %

CARGO PR BAJO FACTOR DE POTENCIA

% Factor de Potencia

%

d

e

R

e

c

a

r

g

o

30 6535 40 45 50 50 55 60 70

0

90858075

20

40

60

80

100

120

Penalizacin Mxima 120 %

Optimizacin de Eficiencia Electromecnica de los sistemas de bombeo. Una Buena Oportunidad de ahorro

Eficiencia Electromecanica = Ps / PeDonde

Pe = Potencia Elctrica Suministrada

Ps = Potencia de salida de la bomba (Ps)Es la potencia, en watt, transferida al agua por la bomba, medida lo ms cerca posible del cabezal de descarga y depende fundamentalmente de;

qv Flujo volumtrico, en m3/s;H Carga total de bombeo, en m.r Densidad del agua bombeada, en kg/m3;g Aceleracin de la gravedad, en m/s2;

Definicin bsica

Optimizacin de Eficiencia Electromecnica de los sistemas de bombeo. Una Buena Oportunidad de ahorro

Acciones con inversin generalmente rentableAcciones con inversin generalmente rentableSustitucin por equipo eficienteSustitucin por equipo eficienteInstalacin de Variador de frecuencia con control de Instalacin de Variador de frecuencia con control de

presin o nivel de tanque constantepresin o nivel de tanque constante

Ajuste dePresin

De la Fuente

Acciones sin / con mnima InversinAcciones sin / con mnima InversinAjustar la operacin del equipo de bombeo existenteAjustar la operacin del equipo de bombeo existenteLimpieza AdmeLimpieza Adme--tubo de succintubo de succin

Valores mnimos de eficiencia para sistemas de bombeo para pozo profundo en operacin.NOM-006-ENER-1995

64126-35094,0 - 261

6051-12538,0 - 93,3

5621-5015,7 - 37,3

527,5-205,6 - 14,9

hpkW

Eficiencia electromecnica (%)

Intervalo depotencias

Eficiencia Electromecnica Ejemplo tpico real

80CAPACIDAD REAL (l/s)

0.47Indice energtico kWh/m3

29EFICIENCIA ELECTROMECANICA %

28POTENCIA DE SALIDA DE LA BOMBAPs

33.8Eficiencia de la Bomba % (Adimensional)

86Eficiencia del Motor % (Adimensional)

82.7Potencia de Entrada a la Bomba (Kw)

94

51.78

41.78

0.304

0.029

55

41.4

10

PERDIDAS DE FRICCION EN LA COLUMNA (m)

hfc

CARGA A LA DESCARGA (m)hd

CARGA TOTAL (m)H

POTENCIA DE ENTRADA AL MOTORPe

CARGA DE VELOCIDAD (m)hv

FLUJO REAL (l/s)qv

PRESION A LA DESCARGA (m)Pm

NIVEL DINAMICO (m)NDSituacin actualSituacin actualSistema de bombeo de pozo profundo Bomba de turbina de flechaGasto ;55 lpsPotencia real; 94 kW C.D.T. 52 M.C.A

Eficiencia ElectromecnicaEficiencia ElectromecnicaClculo Tpico de ahorroClculo Tpico de ahorro

Situacin propuestaSituacin propuesta Gasto: 80 LPS ( 288 m3/hr )Gasto: 80 LPS ( 288 m3/hr )C.D.T.: 52 M.C.A. C.D.T.: 52 M.C.A. Bomba sumergible de alta eficienciaBomba sumergible de alta eficiencia

Eficiencia ElectromecnicaEficiencia ElectromecnicaClculo Tpico de ahorroClculo Tpico de ahorro

Sistema Original:Sistema Original:Potencia Elctrica : Potencia Elctrica : 94 kW94 kW

Consumo de Energa ( kWh / Ao) 68,620 kWh/mesConsumo de Energa ( kWh / Ao) 68,620 kWh/mes

REALES ( CFE) = 62, 879 Factor de Utilizacin FU = 0.91REALES ( CFE) = 62, 879 Factor de Utilizacin FU = 0.9166

Costo energetico ( $ / Mes) = 37,724Costo energetico ( $ / Mes) = 37,724

Costo de Operacin = $ 452,728 / aoCosto de Operacin = $ 452,728 / ao

Propuesta a 80 LPS:Propuesta a 80 LPS:Potencia Elctrica = ( Q x H x 9.806 / Ef )= ( 0.08 x 52.0 x 9.8Potencia Elctrica = ( Q x H x 9.806 / Ef )= ( 0.08 x 52.0 x 9.806 / .624 ) = 06 / .624 ) = 65.8 kW65.8 kW

kWh/mes = EHP x Hrs/yr x $/kWkWh/mes = EHP x Hrs/yr x $/kW--hr = 65.8 x 24 x 365 X0.916/12 = 43,999 hr = 65.8 x 24 x 365 X0.916/12 = 43,999

Costo de Operacin = $ 316,792 / aoCosto de Operacin = $ 316,792 / ao

Ahorro Anual : $ 13,593 USD

Costo-Beneficio: Inversin estimada: $ 10,500 USD

Pay back Simple: 9.2 meses

Acciones tpicas de ahorro de energa en un organismo operador

Programas de recuperacin de caudales.

Lado de la Oferta. Sistema de distribucin

Tcnicas de sectorizacin

Aumentar los volmenes efectivamente entregados para consumo

Mejorar el servicio a nuestros usuarios

Posibilitar la dotacin del agua a nuevas colonias o sectores

Incrementar los ingresos del organismo

Supervisar y mejorar la calidad y veracidad del padrn de usuarios

Detectar a los usuarios clandestinos, tomas extraviadas y consumos fraudulentos

Diferir las inversiones en obras de infraestructurakwh/mkwh/m

2 Herramientas bsicasModelacin HidrulicaAutomatizacin de Sistemas

Modelacin Hidrulica.

Permite simular distintos escenarios con un enfoque sistmico

Permite estimar costos energticos con distintos arreglos de bombeo y tubera, variador de frecuencia, mecanismos de control, etc.

Util para determinar los limites de un sector hidromtrico

Mnima presinFlujo positivo

Analiza los cambios en los sistemas de bombeo y sus efectos en el sistema.

Algunos Beneficios

Sistemas de AutomatizacinA nivel individual (Fuentes y plantas de tratamiento

Equipos tpicos

Sistemas de AutomatizacinA nivel integral

Algunos beneficios

9 Reduccin del desperdicio de aguatratada

9 Mejora del abastecimiento9 Reduccin del consumo de energa9 Uniformizacin de procedimientos9 Confianza en los datos

operacionales

9 Capacidad de actuar en losdispositivos de control del sistema en tiempo real para correccion de anomalias

Programas de reduccin de consumo usuarios

Promover cultura del agua Programas de reciclaje de agua tratada Actualizacin de cuotas, de acuerdo a costos reales de

produccin Programa paulatino de facturacin por medicin Estmulos por reduccin en el consumo Financiar paquetes de equipos de bajo consumo al

sector domestico y comercial con cargo a la facturacin Implementar software de manejo comercial integral

El beneficio energetico se da ajustando los sistemas de bombeo despus de reducir la demanda final

Sistema de Agua y Saneamiento SAS Metropolitano

Veracruz , Boca del Ri, Medelln de Bravo

Caso Real. En desarrolloCaso Real. En desarrollo

Potabilizadora El tejar

50 Pozos profundos

Pozos tembladeras

18 PTAR y 7 Carcamos

SAS PRODUCCION DE AGUA POTABLE POR FUENTE

M3/mes

Superficiales Pot.el Tejar

62%

Subterraneas Pozos 38%

SASDISTRIBUCION CONSUMO DE ENERGIA ELECTRICA

kWhTotal 3645 MWh/mes

FUENTES 81%

OFICINAS 2%

TRATAMIENTO A.R. 17%

SASCONSUMO DE ENERGIA ELECTRICA FUENTES

Total 2951,878 kWh/mes

SUPERFICIALESPotab. El Tejar

49%

SUBTERRANEASPozos, rebombeos

51%

0.314

0.496

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

IE kWh/M3

SUPERFICIALES

SUBTERRANEAS

SAS INDICE ENERGETICO Kwh/M3

Global 0.384

55.721.661.645.546.629.0EFICIENCIA ELECTROMECANICA

h21

30.64911.73444.73614.974

43.60750.72127.928POTENCIA DE SALIDA DE LA BOMBAPs20

0.6330.2450.6920.3400.5290.4910.338Eficiencia de la Bomba % (Adimensional)19

48.447.964.744.082.4103.482.7Potencia de Entrada a la Bomba (Kw)18

0.880.880.890.90.860.950.86Eficiencia del Motor % (Adimensional)17

55.00554.40372.66148.874

95.806108.810

96.217POTENCIA DE ENTRADA AL MOTORPe16

72.0241.9975.5361.0883.1261.1451.78CARGA TOTAL = [(3) + (11)] (m)H12

27.0215.0438.2330.3337.5242.8941.78CARGA A LA DESCARGA = [(6) + (9) + (10)] (m)

hd11

0.80.10.300.150.181.040.3048PERDIDAS DE FRICCION EN LA COLUMNA (m)

hfc10

0.0160.0070.0310.0320.0610.3700.029CARGA DE VELOCIDAD = [{(8)/(7)}2 / 19,613 3] (m)

hv9

0.04340.02850.06040.0250.05350.08460.055FLUJO (m3/s)qv8

26.214.9337.930.1537.2841.4841.45PRESION A LA DESCARGA = [(4) + (5)] (m)Pm6

4526.9537.330.7545.618.2510NIVEL DINAMICO (m)ND3

3NIVEL ESTATICO(m)

1775180017701785360017851755FRECUENCIA DE ROTACION (RPM)n2

0.3140.3140.3140.20.250.20.305DIAMETRO INTERNO DE LA TUBERIA (m)Di1

42413919a2320a22DESCRIPCIONSIMBOLO

#

30.6

Eficiencias Electromecnicas evaluadas. SAS Metropolitano

Prom

49 %

Resumen de medidas de ahorro. Etapa 1Consiste en:Rango de Ahorro

Potencial anual ( USD)

Medida de ahorro

Mnimo: Potab. El Tejar Mximo: paulatinamente los pozos de mayor rentabilidad

Llevar como mnimo el FP a 97% en los casos mas rentables

$ 23,000- $ 32,000 Optimizacin del FPMedida ideal para un Contrato por ahorros garantizados

Mnimo; Pozos Zona tembladerasMximo ; Eficientar Todos los pozosAlgunos casos incrementaran caudal disponible y mejora en el servicio

$ 59,500- $ 169,000Optimizacin de Eficiencias Electromecnicas (EE) de sistemas de bombeo (pozos)

Mnimo : Sacar una bomba de envi de 350 HpMximo Combinndola con Optim. De Ef. Electromecnicas de pozos en zona tembladeras

Instalar controlador automtico $25,000 - $ 84,600Control Automtico de demanda Potabilizadora El Tejar

Reflejarlo como mejora en el Indice Energtico

Min $ 117,500 5%Max $ 286,000 14 %Potencial 20- 25 %

Globales ( Metas del Programa de Ahorro)

Aprovechar el Sistema Scada para Ahorro de Energa

Instalando variadores de velocidad. Previa evaluacin en el modelador EPANET Y/O WATERCAD

Combinando EE de fuentes y recuperacin de caudal( sectorizacin)

Por definirOtras medidas

Etapa 2

RECUPERACION CAUDALES

0% FP11%CONTROL

DEMANDA30%

EFICIENCIA ELECTROMEC

59%

OTRAS0%

Distribucin Actual de Ahorros Distribucin Actual de Ahorros potencialespotenciales

Distribucin esperada de ahorrosCombinando Agua y Energa

Sistemas de control10% Optimizacion FP

3%

Optimizacion Tarifaria

2%Optim Red de distribucion

3%

Opt. Eficiencia Electromecanica y recuperacion de

agua80%

Resumen y conclusiones

Se pueden cubrir los incrementos de cobertura (m suministrados) sin incrementar consumo energtico

Recuperacin de caudales

Ambos kWh/ m

Incremento de eficiencias electromecanicas de sistemas de bombeo

Se pueden reducir los consumos energticos (kWh)manteniendo o incluso incrementando el nivel de produccin

Otras acciones clave Expandir los sistemas de monitoreo y medicin de

sistemas de agua. Determinar lneas base (referencia) y un sistema de

indicadores Llevar a cabo auditorias de los sistemas y las

instalaciones con enfoque sistemico y uso de herramientas como la modelacion hidraulica

Establecer metas Desarrollar un plan de accin para el manejo de agua y

su relacion con el consumo energetico Evaluar los xitos benchmarking Aprovechar ayuda externa-Consultoria Recordar Trabajo en equipo y Liderazgo son puntos

claves

Para ms informacin

www.ase.org www.watergy.org www.ase.org/directoriomexico www.conservaenergia.com

Alliance to Save Energy (ASE Washington,D.C.) Chris Godlove

Cgodlove@ase.orgStephanie Campbell

Scampbell@ase.orgAlianza para el Ahorro de Energia en Mxico

Arturo Pedraza Martinez alianzamexico@prodigy.net.comapedraza@ase.org