Análisis energético y estrategias de optimización para el sistema de abastecimiento de agua potable de los sectores Virgen del cisne y 25 de Julio de la ciudad de Guayaquil (Ecuador).

Abstract

[ES] Ante el estrés hídrico y el deterioro del medio ambiente debido a los gases de efecto de invernadero, se hace imperativo trabajar sobre el nexo agua y energía de manera conjunta. El uso de energía en los sistemas de agua potable tiene un peso importante, ya que usamos energía para su captación, potabilización, conducción y distribución hasta los usuarios. El abastecimiento de agua potable en sectores con deficiencia hídrica, da lugar a un gasto del recuso hídrico limitado que afecta ambientalmente y económicamente a las empresas gestoras del servicio de agua potable, más aún cuando es necesario el uso de energía para realizar dicho abastecimiento. El presente trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo analizar la gestión hídrica y energética de un abastecimiento de agua potable y presentar alternativas de optimización mediante cuatro fases: diagnóstico hídrico y energético de la red, auditoría energética al sistema de abastecimiento, propuesta de medidas correctivas y análisis del costo-beneficio de estas medidas. El caso de estudio analiza la eficiencia hídrica y energética de un sistema de abastecimiento de agua potable de dos sectores de la ciudad de Guayaquil (Ecuador), denominados como Virgen del Cisne y 25 de Julio. La red de agua potable de ¿Virgen del Cisne¿, se abastece mediante un tanque de almacenamiento, que recibe el agua desde un sistema de bombeo ubicado en un punto bajo de la red. Por su parte, el sector de ¿25 de Julio¿ se abastece mediante sistema booster, el mismo que capta agua del tanque ya mencionado. Estos sistemas de abastecimiento de agua potable presentan presiones de servicio muy por encima de la mínima requerida de 15 mca. La zona de Virgen del Cisne cuenta con un rendimiento hídrico del 78% y presiones promedio que van desde los 15 m.c.a. hasta 45 m.c.a. Así mismo, la red de 25 de Julio tiene un rendimiento hídrico del 53% y las presiones promedio varían de 15 m.c.a. a 100 m.c.a. En la fase de diagnóstico se definirá el margen de mejora de estos abastecimientos, para posteriormente, mediante el uso de un modelo matemático de la red realizar la auditoría energética a dicho abastecimiento. Mediante el uso del programa EPANET se pretende representar la realidad de campo para construir y calibrar dicho modelo, y en el cual se representará diferentes estrategias de optimización hídrica y energética para estos sistemas. Al final del trabajo se evaluará el costo-beneficio de estas estrategias asociadas a su impacto en la reducción de las pérdidas de agua potable y por consecuencia en el consumo energético.

[EN] Given the water stress and the deterioration of the environment due to greenhouse gases, it is imperative to work on these two axes, which historically have not been worked on in a unified way. The use of energy in drinking water systems has an important weight, since we use energy for its collection, potabilization, conduction and distribution to users. When energy is used to supply the users of the vital liquid, in sectors with water and energy deficiency, it results in a limited resource expenditure that affects environmentally and economically the companies that manage the drinking water service. The objective of this Master's thesis is to analyze the water and energy management of a drinking water supply and to present optimization alternatives; through four phases: diagnosis of the network, audit of the supply system, proposal of corrective measures and cost-benefit analysis of these measures. The case study analyzes the water and energy efficiency of a drinking water supply system in two sectors of the city of Guayaquil (Ecuador), called Virgen del Cisne and 25 de Julio. The drinking water network of "Virgen del Cisne" is supplied by a storage tank, which receives water from a pumping system located at a low point of the network. The "25 de Julio" sector is supplied by a booster system, which draws water from the aforementioned tank. These potable water supply systems have service pressures well above the required minimum of 15 mca. The Virgen del Cisne area has an efficiency of 78% and average pressures ranging from 15 mca. to 45 m.c.a. Likewise, the 25 de Julio network has an efficiency of 53% and average pressures varying from 15 mca. to 100 m.c.a. In the diagnostic phase, the margin for improvement of these supplies will be defined, in order to later, through the use of a mathematical model of the network, carry out the audit of said supply. Through the use of the EPANET program, we intend to represent the field reality to build and calibrate this model, and in which different water and energy optimization strategies for these systems will be represented. At the end of the work, the cost-benefit of these strategies associated to their impact on the reduction of drinking water losses and consequently on energy consumption will be evaluated.