MIDEPLANMINISTERIO DE PLANIFICACION Y COOPERACION

PROGRAMA DE ADIESTRAMIENTO EN PREPARACIN Y EVALUACIN DE PROYECTOS

SANTIAGO, Noviembre, 1997

PROYECTO

MINISTERIO DE PLANIFICACIN Y COOPERACIN PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE CHILE

REDUCCIN DE PRDIDAS EN SISTEMAS

DE AGUA POTABLE

Participantes: Manuel Albarrn Ulsen Freddy Banda Cheuquepn Esteban Colla Hctor Concha Aspe Mara de Ftima Ferreira Alonso Figueroa Garay Juan Luis Orellana Iturriaga

NDICE PRLOGO RESUMEN Y CONCLUSIONES CAPTULO I ORIGEN Y OBJETIVOS I. Marco institucional e identificacin de beneficios II. Origen del estudio III. Objetivos del estudio CAPTULO II SISTEMAS DE AGUA POTABLE, SUS PRDIDAS Y MEDIDAS DE REDUCCIN Y

CONTROL I. Clasificacin y origen de las prdidas

A. Prdidas tcnicas B. Prdidas comerciales

II. Caracterizacin de los sistemas de agua potable y anlisis de sus prdidas A. Etapa de produccin B. Etapa de distribucin

III. Medidas de control y reduccin de prdidas A. Prdidas fsicas B. Prdidas y consumos operacionales C. Prdidas comerciales

IV. Seleccin de las medidas CAPTULO III EVALUACIN DE PROYECTOS DE REDUCCIN DE PRDIDAS FSICAS EN LA

RED I. Metodologa

A. Determinacin de las situaciones sin y con proyecto B. Beneficios y costos C. Cuantificacin de los beneficios por postergacin de inversiones de ampliacin de la capacidad del

sistema D. Cuantificacin de la reduccin de prdidas E. Tratamiento de la informacin para la evaluacin de proyecto de reduccin de prdidas

II. Aplicacin de la metodologa al sistema de agua potable EMOS-Santiago A. Descripcin de la situacin actual B. Nmero ptimo de vehculos en la deteccin sistemtica100 C. Medicin distrital D. Evaluacin econmica E. Conclusiones, recomendaciones y limitaciones

III. Aplicacin de la metodologa al sistema de agua potable de Arica (ESSAT) A. Situacin sin proyecto B. Situacin con proyecto C. Beneficios del proyecto D. Evaluacin econmica

E. Conclusiones, limitaciones y recomendaciones CAPTULO IV EVALUACIN DE PROYECTOS DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO APLICADO A

LA REDUCCIN DE PRDIDAS POR ERRORES DE MEDICIN I. Metodologa general para la optimizacin de programas de mantenimiento preventivo

A. Marco terico B. Estimacin de los costos C. Criterio de decisin

II. Mantenimiento preventivo aplicado a micromedidores A. Origen de las prdidas B. Metodologa de evaluacin de cambio de tecnologa de micromedidores C. Aplicacin al parque de micromedidores de EMOS D. Aplicacin al parque de micromedidores de ESSAT

ANEXO 1 Anlisis del sistema tarifario en empresas de agua potable ANEXO 2 Descripcin 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 BIBLIOGRAFA

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 travs del sistema de distribucin. Estas instalaciones se agrupan en las etapas de produccin y distribucin, y en ellas se producen diferencias entre el volumen de agua que ingresa y el que sale, las que se denominan prdidas.

A. Marco institucional e identificacin de beneficios La explotacin 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 economas de escala y constituyen monopolios naturales. Con el propsito de que los consumidores paguen un precio eficiente por el servicio recibido y no se generen costos sociales netos derivados de la accin monoplica, la Superintendencia de Servicios Sanitarios fija la tarifa mxima que cada empresa puede cobrar. La ley establece que el clculo de esta tarifa se realice simulando cada sistema con una empresa modelo que recin inicia su operacin con costos marginales y medios de explotacin eficientes, incluyendo un nivel mximo admisible de prdidas. Este nivel mximo es del 20% para sistemas de captacin superficial, y del 15% para los de captacin subterrnea. Por lo tanto, no influye en la tarifa la situacin real de prdidas que presenta el sistema explotado por la empresa en su rea de concesin. Los proyectos de reduccin de prdidas se ejecutan principalmente en (i) la red de distribucin, para disminuir los volmenes de fugas de agua (ya) potable en sus tuberas, y (ii) en el proceso de comercializacin, para disminuir los errores de medicin y los consumos clandestinos. Otros proyectos de reduccin de prdidas se relacionan con mejoramientos en la gestin de las actividades que las empresas habitualmente ejecutan para el control de otras prdidas. El nivel ptimo de prdidas que a cada empresa le conviene alcanzar desde el punto de vista econmico, se obtiene de evaluar los beneficios y costos asociados a su reduccin, disminuyndolas hasta aqul nivel en que los costos marginales de reducirlas se igualan a los beneficios marginales. Los beneficios dependern del valor que tiene el agua recuperada; para el caso de prdidas en la red de distribucin, ser el costo incurrido en obtenerla (costo del agua cruda ms los de hacerla potable), si es que ello no genera una mayor facturacin, ms el ahorro que significa postergar las inversiones futuras requeridas para -como lo exige la ley- satisfacer la demanda futura. Para las prdidas de comercializacin, el beneficio principal ser una mayor facturacin 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 postergacin de inversiones futuras. As, dependiendo de los costos y beneficios de reducir ambas prdidas, las empresas podrn mejorar los resultados de su gestin y, por ende, su valor econmico.

B. Origen del estudio MIDEPLAN, a travs de su Departamento de Inversiones, solicit al curso del CIAPEP 97 desarrollar una metodologa para determinar el nivel ptimo econmico de prdidas, y aplicarlo en sistemas representativos de la realidad del pas. Ello, en vista de que los altos niveles de prdidas en algunos sistemas de agua potable, que fluctan entre el 20% y 40%, son superiores a los establecidos en las empresas modelo supuestas para la fijacin tarifara (20% como mximo).

C. Objetivos del estudio Durante el desarrollo del estudio se concluy que -debido a las caractersticas particulares que presenta cada sistema y a que el nivel de prdidas no influye en el nivel de las tarifas que las empresas puedan cobrar- el nivel ptimo de prdidas de cada sistema slo puede determinarse evaluando cada uno de los proyectos especficos que las empresas puedan ejecutar para su disminucin. Por este motivo, el objetivo del estudio se limit a formular metodologas de evaluacin econmica privada de proyectos especficos destinados a reducir prdidas, y aplicarlas a la situacin que enfrentan la Empresa Metropolitana de Servicios Sanitarios (EMOS) en el Gran Santiago, y a la de la Empresa de Servicios Sanitarios de Tarapac (ESSAT), en Arica. Estas empresas han ejecutado investigaciones y realizado trabajos que son tiles para validar las metodologas que se desarrollarn en el presente estudio. Las metodologas de evaluacin econmica desarrolladas corresponden a (a) proyectos de

reduccin de las prdidas en la red de distribucin mediante (i) el control de presiones (que reduce la tasa de ocurrencia y el caudal por fugas), y (ii) la deteccin de fugas que no son visibles, las cuales pueden con ellos detectarse antes de que afloren, y (b) a proyectos de reduccin de prdidas comerciales por errores de medicin mediante un programa de mantenimiento preventivo y reposicin de medidores al nivel de consumidor final, lo cual conducir a una mayor facturacin.

II. METODOLOGA PARA LA EVALUACIN DE PROYECTOS DE REDUCCIN DE PRDIDAS EN LA RED

A. Origen de las prdidas Las prdidas que se producen en la red de distribucin pueden clasificarse como (i) fsicas y (ii) operacionales, adems de los consumos operacionales. La magnitud de estas prdidas se calcula realizando balances de agua, utilizando informacin proveniente de medidores de caudal instalados en el sistema. Las prdidas fsicas corresponden a los volmenes de agua que se pierden como consecuencia de fallas en la infraestructura fsica 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 mximas, calidad de los materiales, procesos constructivos y estado de conservacin de los materiales y elementos estructurales, y (ii) factores externos no controlables, tales como caractersticas del agua y de los suelos, siniestros provocados por terceros, efectos de las races de los rboles sobre las tuberas y presiones externas, entre otras. Las prdidas operacionales corresponden a los volmenes de agua que son desechados debido a la operacin misma del sistema, y se manifiestan en rebalses en estanques y desages en cualquiera de las instalaciones de la red de distribucin. Tambin existen los llamados consumos operacionales, que corresponden a los volmenes de agua que son utilizados con el objetivo de cumplir un propsito operacional y, por lo tanto, constituyen una prdida intrnseca para su funcionamiento, que puede ser excluida del volumen de prdidas totales del sistema. Los consumos operacionales ms 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 distribucin. Las prdidas y consumos operacionales no sern abordados en este estudio.

B. Proyectos para la reduccin y control de prdidas fsicas en la red Los proyectos para reducir y controlar las prdidas fsicas en la red consisten en la ejecucin de medidas de: (i) mantenimiento correctivo, (ii) mantenimiento preventivo, (iii) control de las presiones y (iv) deteccin 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) nmero de fugas simultneamente presentes en la red y (b) el caudal promedio que se pierde por cada fuga. A la vez, el nmero de fugas simultneamente presentes en la red depende de (i) la tasa de aparicin 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 reparacin o reposicin de elementos de la red cuando las fugas se hacen visibles o cuando stas provocan una reduccin tal en las presiones y caudales que son denunciadas por los usuarios. Estas medidas corresponden a un mtodo de control pasivo de las prdidas fsicas. Los servicios de atencin de emergencias, del que disponen la generalidad de las empresas, son un ejemplo de la aplicacin de este mtodo de control pasivo. Estas medidas no se evaluarn en este estudio.

2. Mantenimiento preventivo (fugas no visibles) Las medidas de mantenimiento preventivo consisten en realizar trabajos peridicos destinados a mantener los elementos del sistema en buenas condiciones de funcionamiento, con el propsito de reducir la tasa de aparicin de nuevas fugas. Estas medidas incluyen trabajos de inspeccin, pruebas de rutina, lubricacin de los mecanismos y reparacin y reposicin parcial o total de los elementos del sistema. Informacin sobre la antigedad y calidad de las instalaciones y sobre la frecuencia de fugas visibles pueden hacer ms eficiente y eficaz el mantenimiento preventivo. Estas medidas no se evaluarn en este estudio.

3. Control de presiones

El control de las presiones consiste en mantener las variaciones de la presin en la red dentro de un rango definido, lo que permite reducir la tasa de aparicin de nuevas fugas y el caudal que se pierde por cada una de ellas. La sectorizacin de la red, materializando sectores aislados hidralicamente1, permite un mejor control de las presiones en ellos. Sin embargo, mantener los niveles de presin mximo y mnimo dentro de un rango de menor variacin implica la creacin de un mayor nmero de sectores, situacin que involucra un aumento en los costos para ejecutarlos y operarlos. La evaluacin del proyecto no ser abordada en el estudio, si bien la metodologa desarrollada para evaluar la distritacin de los sectores es aplicable a la decisin de sectorizar.

4. Deteccin Sistemtica de fugas no visibles Las medidas de deteccin de fugas no visibles en la red pretenden reducir el tiempo que transcurre desde el inicio de la fuga hasta su deteccin y reparacin. 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 prdida que hubiera ocurrido si slo se aplicase un mantenimiento correctivo-pasivo. El mtodo ms comn consiste en utilizar equipos de deteccin del sonido producido por la salida del agua a presin a travs de una rotura en las tuberas (detector acstico), instalados en vehculos que recorren la red. Este equipo de deteccin se puede utilizar recorriendo sistemticamente toda la red de distribucin (Deteccin Sistemtica), o bien priorizando la bsqueda en sectores an de menor tamao, llamados distritos, que presenten una mayor probabilidad de existencia de fugas (Medicin Distrital). Los distritos son tambin aislados hidralicamente, y abarcan entre 2 y 4 mil clientes. Se equipan con medidores de caudal para con ellos estimar las prdidas sobre la base de balance de agua o de medir el consumo nocturno y compararlo con la cantidad que sugiere una norma tcnica. La diferencia entre la Deteccin Sistemtica y la Medicin Distrital radica en que con la segunda se consigue una menor duracin de la fuga (dado un nmero de vehculos), o bien se consigue la misma duracin de la fuga con un menor nmero de vehculos detectores que los usados para la primera. Se generan entonces distintas combinaciones de inversin en equipos detectores acsticos y distritacin, existiendo una que ser la ptima.

C. Identificacin de beneficios Los beneficios de la reduccin de las prdidas fsicas en la red se identifican comparando el nivel de prdidas con versus sin la ejecucin de los proyectos. En el caso de sistemas que no estn sometidos a restriccin de oferta, se generarn beneficios derivados de (i) el ahorro de costos variables del agua cruda, energa y qumicos, y de (ii) la postergacin de las inversiones requeridas para aumentar la capacidad del sistema, pues con proyecto ser necesario producir un menor volumen de agua para satisfacer igual nivel de demanda. En el caso de sistemas con restriccin de oferta, el beneficio de la reduccin de las prdidas se manifiesta directamente en un mayor consumo de los clientes y, por lo tanto, en un aumento de la facturacin de la empresa y, posiblemente, en una postergacin de inversiones. El beneficio por postergacin 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 tambin podran 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 funcin de la magnitud de la reduccin de las prdidas del proyecto y la tasa de crecimiento de la produccin requerida para satisfacer la demanda. El Valor Presente de la diferencia entre estos flujos, con y sin la postergacin de las inversiones, determina la magnitud de este beneficio.

D Criterio de decisin La evaluacin econmica se realiza sobre la base de calcular el mximo VAN de los flujos

1 Estos sectores tendrn definidos sus puntos de alimentacin, lmites fsicos, tipo de

consumidores y niveles de presin apropiados.

diferenciales netos de la empresa con y sin la ejecucin de proyectos de distinto tamao. Se recomendar ejecutar aquellos proyectos cuyo VAN diferencial de sus flujos sea mximo y positivo, pues ste representa el aumento en el valor de la empresa debido a la ejecucin de cada uno de los proyectos, el cual debe maximizarse. Si los proyectos son interrelacionados (sustitutos o complementarios) deber encontrarse aquel Proyecto conjunto que maximice el valor de la empresa.

III. APLICACIN A LOS PROYECTOS DE REDUCCIN DE FUGAS FSICAS EN EL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE SANTIAGO (EMOS)

En Santiago, el 85% del consumo de agua potable de su poblacin es abastecida por la empresa EMOS, cuyo sistema de distribucin consta de subsectores hidrulicamente independientes. La empresa efecta un mantenimiento sobre la base de una Deteccin Sistemtica con slo un detector acstico para recorrer todos los subsectores, los cuales no tienen distritos. Primeramente, se evaluar la conveniencia de adicionar nuevos detectores para recorrer toda la red, para posteriormente evaluar la conveniencia de efectuar una Medicin Distrital. Finalmente, se encontrar aquella combinacin de nmero de camiones y nmero de distritos que maximiza el VAN.

A. Descripcin de la situacin actual El nivel total de prdidas en el sistema de EMOS fue de un 31,4% en 1996; incluye consumos operacionales, del cual se estima que slo un 3,65% corresponde a las prdidas totales en la red de distribucin; 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 sern de aproximadamente 583 millones de m3, el volumen de prdidas por fugas no visibles ser de unos 10,2 millones de m3 (1,75%). Las medidas de reduccin de prdidas que aplica EMOS son (i) el control de presiones mediante la sectorizacin de la red, y (ii) la deteccin sistemtica de fugas no visibles mediante el uso de un vehculo equipado con un detector acstico de fugas. Para el control de presiones, la red se encuentra dividida en 74 subsectores, cada uno de los cuales cuenta con vlvulas reguladoras que permiten controlar las presiones mximas y mnimas en cada subsector. Adems, est en ejecucin un programa para facilitar el clculo de balances de agua, mediante la instalacin de medidores de caudales (macromedidores) en las tuberas por las que se abastecen estos subsectores, cuya conclusin est prevista para el ao 2000. Las caractersticas 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 aos. El vehculo detector permite encontrar y reparar fugas antes que se hagan visibles. El vehculo detector de fugas realiza el recorrido de toda la red (8.173 Km) en un plazo de dos aos y medio a tres aos, con lo cual la duracin media de las fugas no visibles se ha reducido a un ao y medio (pues cualquier punto de la red es revisado en un plazo mximo de 3 aos), siendo la tasa de aparicin de fugas ( ) en la red de 289 fugas al ao. El vehculo trabaja dos turnos de 8 horas en los das de semana, aprovechando las horas de menor consumo de agua potable y de congestin, y las 24 horas los das sbado, domingo y festivos. El desarrollo del proyecto deteccin sistemtica con un vehculo origin la reduccin de las prdidas por fugas no visibles en la red en un 40% a partir de 1996, en promedio, lo que gener un VAN de $2.102 millones.

B. Determinacin del nmero ptimo de vehculos para la deteccin sistemtica 1. Situacin sin proyecto

Esta situacin corresponde a la evolucin que tendrn las prdidas por fugas no visibles en la red de continuar la estrategia actual que aplica EMOS con un slo camin. Se supuso que el caudal por fuga fsica en la red se disminuir desde 1.400 a 1.300 m3/mes en el perodo 1997- 2006 como consecuencia de la menor duracin de la fugas y el mejoramiento del control de las presiones. Tambin en 25 aos se reducir la tasa de aparicin de fugas ( ) presentes en la red desde 289 a 221 fugas por ao, debido a un plan de reposicin de tuberas y control de presiones. Sin embargo, la duracin de la fugas no visibles se incrementar de 1,5 a 2 aos

1 Todos los porcentajes se calculan sobre el volumen total captado.

debido a que el vehculo se demorar ms tiempo en recorrer una red que tendr mayor longitud. En suma, y como consecuencia de la interpelacin de estas 3 variables, la situacin sin proyecto finalmente contempla que las prdidas por fugas no visibles disminuiran linealmente desde 10,2 millones de m3 en 1997 a 7,1 millones de m3 en 2022.

2. Situacin con proyecto El proyecto consiste en incorporar ms vehculos de deteccin de fugas en toda la red de distribucin (Deteccin Sistemtica). La incorporacin de ms vehculos tiene como efecto la reduccin de la duracin promedio de las fugas respecto de la situacin sin proyecto, debido a que cualquier punto de la red es revisado con mayor frecuencia que con slo un vehculo. Teniendo en cuenta que un vehculo demora aproximadamente 3 aos en recorrer la red, la duracin de las fugas cuando se utilizan 2, 3, 4 y 5 vehculos se muestran en el Cuadro N 1.

3. Beneficios del proyecto Corresponden a (i) 2,56 $/m3 por ahorros de costos variables de energa y productos qumicos y (ii) la postergacin de inversiones, siendo que una reduccin de 10.000.000 m3 anuales en las prdidas fsicas en la red permite abastecer el incremento del consumo de todo el ao 1997. Cuadro N 1 Duracin promedio de las fugas no visibles en la situacin con proyecto.

Cantidad de

vehculos

Duracin de las fugas no visibles con la ejecucin del proyecto

DT

NT meses N=

= =

236 2 3 4 5

*; , , , ,

% de reduccin de prdidas por fugas detectadas (con respecto a la situacin sin

proyecto)

2 9 meses 50% 3 6 meses 67% 4 4,5 meses 75% 5 3,6 meses 80%

FUENTE: Elaboracin propia. Ver Captulo 3. 4. Costos del proyecto

Los costos de operacin e inversin de un vehculo adicional ascienden a $77,4 millones por ao, desglosados en: $63,6 millones por remuneraciones al personal, $2,6 millones por costos directos de operacin del vehculo (mantenimiento y combustible) y $11,2 millones por concepto de costos de capital del vehculo y del equipo detector, siendo que ste corresponde a un costo anual equivalente, considerando una vida til de 5 aos y una tasa de descuento del 9,16%.

5. Evaluacin econmica Del Cuadro N 2 se concluye que 3 es el nmero ptimo de vehculos de deteccin para hacer la deteccin sistemtica de fugas en toda la red de Santiago. El VAN para 3 vehculos se desagrega de la manera indicada en el Cuadro N3. Cuadro N 2 Resultados de la evaluacin para distintas cantidades de vehculos (millones de $

de enero de 1997) Cantidad de vehculos 2 3 4 5

VAN del proyecto 2.625 2.977 2.772 2.347

FUENTE: Elaboracin propia, ver captulo 3.

Cuadro N 3 Resultados de la evaluacin econmica (millones de $ de enero de 1997) Valor presente de:

Cantidad de vehculos

Costos de operacin e

inversin

Ahorro de costos variables

Benef. por post. de Inversiones

VABN a/

3 -1.508 105 4.380 2.977

FUENTE: Elaboracin propia. Ver Captulo 3. a/: Tasa de descuento del 9,16% anual.

En el Cuadro N 4, se muestra la variacin del VAN del proyecto ante distintas variaciones de % de donde se concluye que si aumentan las prdidas en la red, debido al aumento de %, el proyecto aumenta su rentabilidad para un nmero dado de vehculos de deteccin. Cuadro N4 VAN para distintos escenarios de %(millones de $ de enero de 1997)

Cantidad de vehculos 2 3 4 5 % se reduce de 289 a 154 fugas por ao 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: Elaboracin propia, ver Captulo 3. 6. Conclusiones, recomendaciones y limitaciones

Los resultados de la evaluacin demuestran que es posible optimizar la situacin actual de Deteccin Sistemtica de fugas agregando dos vehculos de deteccin. Sera conveniente evaluar la operacin del vehculo detector a 3 turnos las 24 horas durante los das de lunes a viernes, o utilizarlo alternativamente durante el da como vehculo para localizacin 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 cul es la cantidad

ptima de vehculos para cada ao. Teniendo en cuenta que las prdidas se reducen al primer ao, podra resultar conveniente dejar de operar uno o ms vehculos en los aos siguientes.

2) Las variables para calcular la reduccin de las prdidas (caudal por fuga, tasa de aparicin de fugas en la red y duracin de las fugas) en la situacin sin proyecto se han estimado en forma conservadora con el propsito de no sobrevalorar los beneficios del proyecto. Por ello, sera conveniente revisar los resultados con antecedentes que se pudieran medir o determinar con mayor precisin.

3) La tasa disminucin del 50% en la tasa de aparicin de fugas en la red (de 289 fugas/ao a 221 fugas/ao) en el plazo de 25 aos no ha sido sustentada y es ms bien arbitraria. Sera conveniente tener una mejor estimacin de ellas pues podra afectar los beneficios del proyecto y las conclusiones.

4) Se ha supuesto que la eficacia del equipo de deteccin es del 100% de las fugas consideradas detectables por el equipo, segn la estimacin realizada por EMOS, lo cual podra ser sensibilizado en una evaluacin posterior.

5) No se ha considerado el costo financiero debido al adelanto de la reparacin de las fugas detectadas en relacin a la situacin sin proyecto.

6) El clculo de la postergacin de inversiones se realiz estimando el flujo de fondos como un Costo Anual Equivalente (CAE) de las inversiones planificadas en el Plan de Desarrollo. Sera conveniente revisar el programa de inversiones en la situacin con proyecto desde el punto de vista de la magnitud de las inversiones as como tambin de su real posibilidad de postergarlas en el tiempo. Tambin existe una aproximacin al suponer que el crecimiento de la produccin requerida para satisfacer la demanda es una recta.

C. Evaluacin del proyecto medicin distrital

Este proyecto es sustituto -si bien no excluyente- del de Deteccin Sistemtica. En efecto, si bien puede evaluarse la Medicin Distrital tomando como sin proyecto la situacin actual de EMOS (deteccin sistemtica de fugas con un slo camin), puede y debe evaluarse conjuntamente con el de establecer el nmero ptimo de vehculos para cada nivel de distritacin, seleccionndose aquella combinacin de nmero de distritos y nmero de vehculos que hace mximo el VAN. 1. Situacin sin proyecto

Esta situacin corresponde a la evolucin que tendrn las prdidas por fugas no visibles en la red si EMOS contina con su estrategia actual. Es decir, corresponde a la misma que la del literal B.

2. Situacin con proyecto El proyecto consiste en planificar los trabajos de deteccin 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 instalacin de macromedidores mviles en distritos que incluyan entre 2.000 y 4.000 clientes cada uno. La creacin de distritos requiere construir o habilitar cmaras para instalar los medidores mviles durante una semana en cada subsector y as horquillar mejor la ubicacin de la fuga. Considerando que el Gran Santiago abastece a aproximadamente un milln de clientes y que consta de 74 subsectores, cada subsector deber en promedio dividirse en 3 distritos para abarcar unos 4.000 clientes cada uno. As, en cada subsector se instalar un conjunto de 3 medidores mviles. Los balances o mediciones de consumos mnimos nocturnos aportados por estos medidores mviles permiten orientar los trabajos de deteccin de fugas del vehculo detector entre los distritos de un subsector, pues se conocer cules son los que ms contribuyen a las prdidas y, por lo tanto, cules deben ser recorridos en forma prioritaria, mejorndose as la eficacia del camin detector. Para operar la Medicin Distrital, se requieren ejecutar las siguientes actividades en cada subsector (las duraciones son aproximadas): (i) construccin de cmaras e instalacin de los medidores (duracin: 5 das); (ii) medicin y registro de las prdidas en cada distrito (duracin: diez das); (iii) retiro de los medidores y procesamiento de la informacin (duracin: 2 das) y (iv) inspeccin de los distritos que presentan prdidas y reparacin de las fugas detectadas (duracin aproximada: 8 das en promedio por subsector si se utiliza un slo vehculo). De acuerdo a estos plazos, si se utiliza un conjunto de 3 medidores mviles y un vehculo para deteccin de fugas en un subsector, se requieren alrededor de 50 das para revisar 4 subsectores (12 distritos), es decir, en un ao se revisaran 39 subsectores. Si en cambio se utilizan 2 conjuntos de 3 medidores cada uno, podran revisarse 44 subsectores en un ao (ms 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 reduccin de la duracin de las fugas, pero crecen tambin los costos de inversin y de operacin. Los resultados de esta simulacin se pueden resumir en el Cuadro N 5, que muestra la cantidad de subsectores que se pueden recorrer en un ao en funcin del nmero de conjuntos de medidores y vehculos disponibles. De l se desprende que en la medida que se dispone de un mayor nmero de conjuntos de medidores y de vehculos detectores, aumentan las detecciones de fugas en un ao (y, por lo tanto, disminuyen las prdidas), pero tambin aumentan sus costos de inversin y operacin. El objetivo es establecer aquella combinacin que maximiza el VAN. Cuadro N 5 Nmero de subsectores revisados por ao

Conjuntos de Medidores N de vehculos 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: Elaboracin propia basada en el Modelo de Simulacin. Ver Captulo 3. 3. Beneficios del proyecto

Los beneficios provienen de reducir la duracin promedio de las fugas. Para estimar la reduccin de prdidas se utiliz un modelo de simulacin de la operacin de la Medicin Distrital, que entrega los resultados para las alternativas estudiadas. (Ver Captulo 3). El valor presente de los beneficios por reduccin de costos de producir agua potable, ms el correspondiente a la postergacin de inversiones, se calcularon de la manera indicada en el literal B.

4. Costos del proyecto Adems de los costos de capital y operacin de las unidades de deteccin (vehculo y detectores acsticos), debe considerarse la construccin de cmaras y la inversin en los conjuntos de medidores mviles (se ha supuesto una vida til de 10 aos), ms los costos de instalacin y retiro de los medidores mviles, junto con los costos de manejar la informacin obtenida.

5. Evaluacin econmica El Cuadro N 6 muestra el VAN de cada combinacin de vehculos y conjuntos de medidores considerados, obtenindose que la de mayor VAN corresponde a 3 conjuntos de medidores y 2 vehculos. En el Cuadro N 7 se muestra el valor presente de los temes que explican el mximo VAN de $3.681 millones en moneda de enero de 1997. Cuadro N 6 VAN del proyecto para cada alternativa (millones de $ de enero de 1997)

N de vehculos 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: Elaboracin propia en base al modelo de simulacin. Ver Captulo 3. Cuadro N 7: Componentes del VAN para la combinacin ptima (millones de $ de enero de

1997) Valor Presente de: Valor presente a/

Beneficio por postergacin de inversiones 5.266 Ahorro de costos variables de prod. 143 Costos de operacin e inversiones -1.728 VAN 3.681

FUENTE: Elaboracin propia. Ver Captulo 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 Medicin Distrital es ms rentable para EMOS que la Deteccin Sistemtica optimizada. Es decir, es preferible adquirir un detector acstico adicional (con su vehculo), distritar y planificar los trabajos de deteccin a partir de los antecedentes entregados por tres conjuntos de medidores mviles, que recorrer sistemticamente toda la red con 3 vehculos, consiguiendo con ello incrementar el VAN en 704 millones de pesos. Adems de las limitaciones derivadas de la definicin de la situacin sin proyecto indicados en B.6, la principal limitacin de este proyecto est en el modelo de simulacin utilizado para determinar la reduccin de las prdidas funciona en base a nmeros aleatorios que otorgan prioridad a cada subsector distritado de la red. Se recomienda evaluar este modelo utilizando antecedentes histricos de fugas visibles en la red para asignar esta prioridad en funcin de ellos, lo cual podra llevar a disminuir el tamao del proyecto. Tampoco se han considerado los probables incrementos en los costos de administracin debido al mayor manejo de informacin que requiere esta metodologa.

IV. APLICACIN A LOS PROYECTOS DE REDUCCIN DE FUGAS FSICAS 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 medicin del balance de caudales. La deteccin de fugas se realiza mediante slo un detector acstico, el cual prioriza la bsqueda de fugas con la informacin obtenida de los medidores fijos de caudal instalados en cada distrito. En este estudio se realizar una evaluacin ex-post del proyecto conjunto distritacin-deteccin para el control de presiones y de deteccin de fugas ejecutado por ESSAT. A. Situacin sin proyecto

La situacin sin proyecto corresponde al mtodo de deteccin de fugas que aplicaba ESSAT en la ciudad de Arica hasta 1995, y que consista en el control pasivo de las fugas visibles en la red. Las prdidas totales en el sistema eran de un 45%, estimndose que de continuar aplicando este mtodo de control pasivo de fugas, las prdidas 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 presin se controlaba desde la salida de los estanques alimentadores y a travs de la maniobra de las vlvulas de corta de la red, registrndose 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 existi restriccin de la oferta de agua potable, con una disponibilidad de hasta alrededor de 10 horas diarias en 1996, pues la capacidad del acufero que se estaba explotando no era capaz de satisfacer toda la demanda. En enero de 1997 se inici la incorporacin de nuevas captaciones subterrneas, lo que permiti que recin en agosto se terminara con la restriccin de oferta de agua potable en la ciudad de Arica.

B. Situacin con proyecto La situacin con proyecto corresponde al sistema de control de presiones y deteccin de fugas no visibles aplicada por ESSAT en su red de distribucin a partir de enero de 1996. El proyecto consisti en la construccin, durante 1995, de 20 distritos en la red de distribucin, aislados hidrulicamente y equipados con macromedidores de caudal y dispositivos para la regulacin y control de la presin. De esta forma, cada uno de los 4 sectores que conformaban la red de distribucin incluy un promedio de 5 distritos, con aproximadamente 2.100 clientes cada uno. Con la distritacin, el nivel inferior de presiones en la red se pudo elevar a 15 mca y se redujo el nivel mximo a 30 mca. A su vez, ESSAT adquiri un equipo detector de fugas que opera sobre un vehculo; trabaja 2 turnos diarios 5 das a la semana y es operado con 2 cuadrillas de 3 personas cada una. En esta nueva situacin que se define como con proyecto, el nivel de prdidas baj a 40,4% en diciembre de 1996, alcanzndose un 36% entre enero y septiembre de 1997, nivel que ESSAT estim representativo del nivel de prdidas que podra alcanzar el proyecto durante el horizonte de evaluacin (25 aos) si no se ejecutan medidas adicionales para controlarlas. En este estudio se supuso que la disminucin de 9 puntos porcentuales en la prdidas (45% a 36%) es toda atribuible a slo este proyecto conjunto, lo cual seguramente conduce a sobreestimar sus beneficios, pues si bien no se ejecut otro proyecto de reduccin de prdidas en este perodo, no puede con certeza asignrsele a l toda dicha reduccin.

C. Beneficios del proyecto Los beneficios corresponden a i) mayor facturacin en el perodo de restriccin de la oferta de agua potable (1996 y hasta julio de 1997), ii) reduccin de los costos variables de energa elctrica y productos qumicos a partir de agosto de 1997, y iii) postergacin de las inversiones necesarias para satisfacer la demanda futura respecto a la situacin sin proyecto. La reduccin de los costos variables energa elctrica y productos qumicos permite un ahorro de 16,4 $/m3. El beneficio por la postergacin de inversiones1 corresponden a que el Valor Presente de las Inversiones para satisfacer la demanda en la situacin con proyecto es de $37.716 millones, mientras que en la situacin sin proyecto sera de $47.682 millones, obtenindose un ahorro de $9.966 millones ($ de enero de 1997). Las obras postergadas corresponden a la construccin de pozos y aprovechamiento de recursos superficiales del ro Lluta.

1 Incluye las inversiones en derechos de agua de captaciones superficiales.

En el Cuadro N 8 se detallan los consumos estimados, las producciones requeridas y las prdidas totales en las situaciones con y sin proyecto, junto con los metros cbicos ahorrados en cada ao. El Cuadro N 9 muestra el valor presente de los beneficios operacionales (mayor facturacin 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 operacin son de $29,3 millones: $14,4 millones en remuneraciones del personal, $2,5 millones en mantenimiento y combustibles del vehculo y $12,4 millones por concepto de costos de capital del vehculo y de los equipos detectores. Ambos costos se indican en el Cuadro N 9.

E. Evaluacin econmica El Cuadro N 9 muestra que el VAN del proyecto es positivo y asciende a $10.578 millones (en $ de enero de 1997), como as tambin que el beneficio ms importante corresponde al de postergacin de las inversiones.

Cuadro N 8 Beneficio del Proyecto de reduccin de prdidas en la red (miles de m3) Ao Consumo Situacin s/p Situacin c/p Beneficio

previsto Produccin Prdidas Produccin Prdidas 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: Elaboracin propia. Ver Captulo 3. a/: ICSA Ingenieros Consultores. Informe final borrador. Actualizacin Planes de Desarrollo de Arica. I

Regin. ESSAT S.A. Santiago, mayo de 1995. Cuadro N 9 Resultados de la evaluacin econmica (millones de $ de enero de 1997)

Valor presente de: Valor presente a/ Inversiones -433 Costos de operacin -281 Beneficios operacionales 1.326 Beneficio por postergacin de Inv. 9.966 Total Valor Presente 10.578

FUENTE: Elaboracin propia. Ver Captulo 3. a/: Tasa de descuento del 9,16%.

F. Conclusiones, limitaciones y recomendaciones Los resultados de la evaluacin econmica demuestran que fue conveniente para ESSAT la ejecucin del proyecto conjunto de control de presiones y Medicin Distrital con un slo equipo detector de fugas no visibles. Sera conveniente evaluar la operacin del camin detector a 3 turnos y 7 das a la semana.

Las limitaciones del presente estudio son: 1) El proyecto de distritacin de la red de distribucin tiene el doble propsito de controlar las

presiones y permitir la Medicin Distrital. No fue posible separar estos proyectos de modo de evaluar el impacto del control de las presiones separadamente del de Medicin Distrital.

2) El beneficio de la postergacin de inversiones se calcul estimando que las obras adicionales que se hubiesen requerido son las consideradas en el Plan de Desarrollo presentado por ESSAT, el cual podra no ser el de mnimo costo.

3) Se supuso que el nivel de prdidas se mantiene en un 36% con el proyecto conjunto. Este valor bien podra bajar debido a la ms pronta instalacin de nuevas caeras permitida por el proyecto, respecto de la situacin sin proyecto.

4) Se supuso que no es posible conseguir reducir el nivel de prdidas por otros medios, por lo que es legtimo atribuirle los beneficios al proyecto, es decir: si bien una mxima de la evaluacin de proyectos es que no es legtimo asignarle a un proyecto un beneficio mayor que el costo de obtener ese mismo beneficio por otro medio (proyecto), no se ha considerado aqu sino que esta alternativa, supuesta de mnimo costo.

V. METODOLOGA PARA LA EVALUACIN DE PROYECTOS DE REDUCCIN DE PRDIDAS COMERCIALES

A. Origen de las prdidas Las prdidas comerciales corresponden a las que se originan en la imprecisin de los medidores que registran los consumos de los clientes finales, ya sea por causa de una tendencia sistemtica a subvalorar los caudales medidos cuando stos son muy bajos o cercanos a su lmite de sensibilidad, o bien porque la precisin del instrumento disminuye con su uso producto del desgaste natural de sus piezas, producindose en ambos casos un subcontaje. Existen tambin prdidas comerciales por consumos fraudulentos debidos a conexiones clandestinas a la red de distribucin y otras acciones que conllevan hurto. No se incluye en este estudio la evaluacin de medidas para disminuir el hurto de agua potable.

B. Identificacin de costos y beneficios privados de reducir el subcontaje Las prdidas comerciales por subcontaje pueden disminuirse a travs de proyectos de mantenimiento preventivo, consistentes en reemplazar los medidores con una determinada frecuencia. La mayor frecuencia de reemplazos origina costos en trminos del recambio del

medidor completo o de algunas de sus piezas y beneficios en trminos de una mayor facturacin 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 evaluacin se requiere, entonces, conocer cmo aumenta el subcontaje con el uso (antigedad) del medidor -su curva de error- y el caudal que se est dejando de facturar por ello, junto con la mayor recaudacin que se obtiene con su reemplazo. La curva de error se obtiene ocupando datos experimentales o histricos que las empresas tienen sobre esta relacin.

C. Evaluacin econmica privada de los proyectos La evaluacin econmica privada consiste en determinar el perodo de reemplazo ms conveniente para la empresa, el cual considera los costos por subcontaje del medidor ms los correspondientes al reemplazo de medidores (retiro e instalacin, ms 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 antigedad del medidor, expresada sta en el volumen acumulado que registra el medidor). Por otra parte, el costo del programa de mantenimiento para cada perodo corresponde a los costos que le significan a la empresa efectuar el recambio, siendo que la frecuencia puede reemplazarlos cada 1, 2, 3 o ms aos.1 El criterio de decisin es determinar aqul perodo 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 varan 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. As, la suma de ambos costos tendr un mnimo para alguna frecuencia de reemplazo, correspondiendo sta a la frecuencia ms conveniente para la empresa. La forma que asumiran las curvas de los CAE se muestra en el Grfico N 2, siendo a* el perodo ptimo de reemplazo.

Grfico N 2 CAE programa de mantenimiento preventivo

a* Perodo de reemplazo

CAEmantenimiento

preventivo

CAE Totalprograma de

mantenimiento

CAE delsubcontaje

CAEpm*

Costos

($)

1 Para el caso de consumos grandes y con variaciones estacionales significativas,

convendr periodizar los reemplazos por trimestres.

D. Metodologa de evaluacin de cambio de tecnologa de micromedidores Para evaluar la conveniencia de cambiar de tecnologa de medicin de los micromedidores, se debe determinar adems del Costo Total del programa de mantenimiento, el momento ptimo de reemplazo. Con este propsito se requiere conocer la Curva de Error de los medidores de la nueva tecnologa y su costo de reemplazo. Para cada tecnologa se determina el perodo ptimo de reemplazo, segn la metodologa explicada en D, y luego se evala el momento de reemplazo de tecnologa para diferentes escenarios, dentro de 1,2,3, ms aos, eligindose la alternativa que represente el menor Valor Actual de Costo (VAC).

VI. APLICACIN AL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE EMOS EN SANTIAGO A. La curva de error

EMOS encarg un estudio del subcontaje de los medidores de transmisin mecnica de 15 mm de dimetro. Este se bas 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/ao, con una desviacin estndar de 81 m3/ao. El error por subcontaje derivado del estudio se muestra en el Cuadro N 10. Cuadro N 10 Error de medidores de 15 mm. (muestra de 180 medidores)

Volumen acumulado (m3)

Error de medicin (%)

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 - ms - 13.10

FUENTE: Programa de mantenimiento del parque de medidores de EMOS S.A. Perodo 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 metrolgico nuevo. Este costo considera la reutilizacin de la carcaza del medidor retirado, en el cual se instalar a su vez un nuevo kit. El costo por subcontaje se determin considerando que el consumo promedio se mantiene en los 256 m3/ao. La prdida por menor facturacin se valoriz segn el cargo variable de la tarifa fijada (que incluye agua potable y alcantarillado).

C. Resultados de la evaluacin El Cuadro N 11 muestra los resultados de la evaluacin. El valor mnimo del CAE de los costos por subcontaje ms el de cambio del medidor se obtuvo para un perodo de reemplazo de 11 aos, siendo que el volumen acumulado del medidor sera de 2.816 m3 y su error por subcontaje llegara al 4,25%.

Cuadro N11 Resultados evaluacin reemplazar medidores de 15 mm. ($ de enero de 1997) Perodo 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: Elaboracin propia. Ver Captulo 4. Se realiz una sensibilizacin de la frecuencia de reemplazo para los consumos que difieren en una desviacin estndar del consumo promedio: para consumos de 175 m3/ao y 337 m3/ao. Estos resultados se muestran en el Cuadro N 12. Como es obvio, la frecuencia de recambio es mayor para consumos anuales mayores. Cuadro N 12 Perodo de reposicin de micromedidores para diversos consumos anuales ($de

enero de 1997) Volumen estimado (m3/ao)

Perodo estimado de recambio

micromedidores (aos)

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: Elaboracin propia con base en resultados obtenidos. Ver Captulo 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 ptimo (situacin con proyecto) menos realizar el reemplazo con volmenes acumulados posteriores al ptimo (situacin 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 volmenes posteriores al ptimo (2.975 m3). Cuadro N 13 Rentabilidad de programas alternativos de recambio de micromedidores ($ de enero

de 1997) Volmenes de recambio alternativos (situacin 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

Valor actual del 800,2 1.466,2 2.028,4 2.506,6 2.964,0

mayor ingreso (b) VAN

(b) - (a) 134,3 244,5 339,5 418,1 533,8

FUENTE: Elaboracin 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 ptimo (situacin 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 carcter correctivo. 2) El CAE ptimo se estim para un cierto valor de la tarifa y de costo de reemplazo; si stos costos

aumentan, el valor de reemplazo ms conveniente para la empresa ser 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 medicin segn el caudal que est midiendo el instrumento (Curva Caracterstica del medidor). La Curva de Error del medidor integra estas dos fuentes de error. Por lo tanto, es conveniente optimizar el tipo de medidor segn los resultados obtenidos de la Curva de Error de cada tipo de cliente (alto, medio y bajo).

4) El inters 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 medicin utilizado para los medidores con volumen acumulado entre 2.000 y 3.000 m3 es un valor extrapolado, por lo que pudiera afectar la conclusin acerca del perodo de reemplazo ptimo.

2) Los clculos se han realizado suponiendo que el consumo promedio de los clientes se mantiene en 256 m3/ ao. Sin embargo, este supuesto slo afecta la estimacin del perodo de reemplazo y se utiliza por efectos de la metodologa de clculo, pero no afecta la decisin de reemplazarlo cuando el volumen acumulado que registra el medidor llegue a los valores aqu estimados. Por otra parte, para obtener una mejor estimacin del perodo de reemplazo, se debiera considerar que este consumo es creciente con el tiempo.

3) En este estudio slo se tuvo acceso a las Curvas de Error de los medidores de 15 mm para la estructura de consumo de clientes de 256 m3/ao. Se recomienda determinar las Curvas de Error para diferentes estructuras de consumo (alto, medio y bajo), as como tambin para los medidores residenciales de 20 mm.

4) No se evalu el proyecto de cambio de tecnologa de transmisin mecnica a magntica, que incluye la determinacin del momento ptimo de su reemplazo, para lo cual se requiere conocer la Curva de Error de los medidores de transmisin magntica.

VII. APLICACIN AL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE ESSAT EN ARICA El consumo promedio sin restriccin en la ciudad de Arica es de 185 m3/ao para los clientes con arranques de 15mm de dimetro, segn informacin entregada por ESSAT.

Debido a que no se dispone de informacin confiable sobre la curva de error de los medidores domiciliarios en la ciudad de Arica, se utilizar la derivada del estudio para Santiago. Sin embargo, debido a que las caractersticas de mayor salinidad del agua potable en Arica puede malograr el funcionamiento de los medidores, se la corregir aumentando el error de subcontaje en un 5%, 10% y 15%, para cada volumen acumulado, como se indica en el Cuadro N 14. El perodo ptimo de recambio se determinar para estos tres escenarios.

Cuadro N 14 Error estimado de la lectura de micromedidores de 15 mm.

Volumen acumulado (m3)

Error de medicin 5% mayor subcontaje

Error de medicin 10% mayor subcontaje

Error de medicin 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 ms 13,76 14,41 15,07

FUENTE: Cuadro N 8. Error de micromedidores en funcin 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 instalacin de uno nuevo; es decir, en Arica no se reutiliza la carcaza del medidor retirado para recibir un kit metrolgico nuevo. El costo debido al subcontaje se determin considerando que el consumo promedio se mantiene en los 185 m3/ao, utilizndose el cargo variable de la tarifa de agua potable ms la de alcantarillado para valorar la prdida por menor facturacin.

B. Resultados de la evaluacin Los Cuadros Nos 15, 16 y 17 muestran los resultados de la evaluacin, e incluye los CAE de los costos de la prdida por subcontaje, ms el de reemplazo del medidor en cada uno de los tres escenarios. Los perodos de reemplazo ptimos se muestran en el Cuadro N 18 para cada escenario.

Cuadro N 15 Resultados evaluacin recambio medidores. Escenario 5% ($ de enero de 1997) Ao 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: Elaboracin propia. Ver Captulo 4. Cuadro N 16 Resultados evaluacin recambio medidores. Escenario 10% ($ de enero de 1997)

Ao 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

FUENTE: Elaboracin propia. Ver Captulo 4.

Cuadro N 17 Resultados evaluacin recambio medidores. Escenario 15% ($ de enero de 1997) Ao 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: Elaboracin propia. Ver Captulo 4. Cuadro N 18 Perodo de reposicin de micromedidores para diferentes escenarios de curva de

error ($ en moneda de enero de 1997) Escenario

Curva de error (% sobre EMOS)

Perodo de recambio medidores

(aos)

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: Elaboracin propia. C. Conclusiones, limitaciones y recomendaciones

La frecuencia de recambio es prcticamente igual para los tres escenarios, pues los valores del mnimo CAE no se diferencian significativamente para una frecuencia de 10 a 11 aos en los tres escenarios. De la comparacin de estos resultados con los obtenidos en EMOS, se puede concluir que en la medida en que los programas de mantenimiento tienen costos ms altos, en trminos de prdidas por subcontaje, valor del agua y costos del recambio, es conveniente realizar el mantenimiento cuando se alcanzan volmenes acumulados menores. Las limitaciones son las siguientes: 1) El error por subcontaje para el perodo de reemplazo ptimo no fue observado en el estudio de

EMOS, sino que fue determinado a partir de un valor extrapolado. Ser as recomendable estudiar la curva de error para estos menores valores acumulados de consumos.

2) Los clculos se han realizado suponiendo que el consumo promedio de los clientes se mantiene en 185 m3/ao, slo para efectos de la aplicacin de la metodologa.

3) Sera conveniente revisar los resultados obtenidos por ESSAT, para la curva de error de los medidores de transmisin mecnica pues contienen contradicciones que no fue posible dilucidar. Asimismo, estimar dichas curvas para los medidores de transmisin magntica. Cabe sealar que en esta ciudad ESSAT est realizando el cambio de todos los medidores de transmisin mecnica por magntica, proceso que se inici en septiembre de 1997 y que est programado

terminarse en un plazo de 4 aos. Ser conveniente cambiarlos todos, cualquiera sea en nivel de consumo del cliente?. No se avalu el proyecto de cambio de tecnologa.

4) Para este proceso de cambio tecnolgico en ejecucin, sera 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 informacin 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 reduccin de prdidas en sistemas de agua potable:

1) Para la determinacin del nivel ptimo de prdidas de un sistema de agua potable es conveniente tener en consideracin los siguientes aspectos: - Estudiar en forma particular cada SAP, ya que stos tienen caractersticas propias que los hacen

diferentes entre ellos. - Recopilar la informacin pertinente para hacer el anlisis de las prdidas tanto fsicas como

comerciales. Esta informacin debe incluir los costos variables relacionados con dichas prdidas. - Revisar el programa de inversiones de aumento de capacidad y su relacin con la proyeccin de las

prdidas del sistema. - Uniformar el criterio para medir las prdidas del sistema, sealando los volmenes que corresponden

a los consumos operacionales y de utilidad pblica y los que son una estimacin de las prdidas. - Invertir en proyectos que entreguen la informacin necesaria para poder evaluar proyectos de

reduccin de las prdidas: macromedicin, determinacin de los parmetros que definen los volmenes 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 propsito de conocer en forma preliminar la situacin de sus prdidas y de los proyectos que se podran ejecutar para su reduccin: - Nivel de presiones en la red. - Macromedicin existente para la medicin de las prdidas y el manejo de la informacin que

entregan. - Indice de roturas en la red y sus causas probables: presin, antigedad de las tuberas,

caractersticas del suelo. - Ejecucin de programas de mantencin 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 prdidas . - Estructura de consumo de los clientes de la empresa. - Cobertura de la micromedicin a nivel de clientes. - Cultura de los consumos fraudulentos de los clientes: conexiones clandestinas y acciones que

conlleven hurto. - Calidad del agua en relacin al desgaste de los micromedidores. - Valor de la tarifa de agua potable.

PRLOGO El presente estudio forma parte de los cuatro elaborados durante la fase prctica de la Dcimo Novena versin del Curso Interamericano de Preparacin y Evaluacin de Proyectos (CIAPEP), que se desarroll entre febrero y diciembre de 1997, auspiciado conjuntamente por el Ministerio de Planificacin y Cooperacin Mideplan y el Instituto de Economa de la Pontificia Universidad Catlica de Chile. Esta fase prctica, cuyo objetivo es la aplicacin de los conocimientos entregados a los participantes, en la etapa terica, incluye la preparacin y evaluacin de un proyecto especfico que represente inters y sea adems un aporte metodolgico significativo en el estudio de los proyectos de alguno de los sectores de la actividad nacional, tales como: Transporte, Telecomunicaciones, Salud, Sanitario y Educacin, entre otros. De esta forma, los participantes se dedicaron en forma exclusiva entre los meses de julio y diciembre, a la preparacin, identificacin, formulacin y evaluacin del proyecto Reduccin de Prdidas en Sistemas de Agua Potable. Una versin preliminar de este trabajo fue presentada un panel evaluador en diciembre, la presente versin incorpora las sugerencias de los panelistas.

En principio Mideplan solicit la elaboracin de un proyecto que permitiese determinar el nivel ptimo de prdidas, en un sistema de agua potable; esto no fue posible pues dada la legislacin sanitaria vigente, las tarifas se calculan a partir de una "empresa modelo" terica, con un nivel de prdidas ideal, y por lo tanto no dependen de las prdidas reales que presenten los sistemas en explotacin.

En este escenario, las acciones que se emprenda para contener las fugas de agua slo inciden en mejoras de la eficiencia de la empresa real en el corto plazo, aumentando la disponibilidad de venta (y por lo tanto los ingresos) en situaciones de escasez, o bien por ahorro de costos de produccin variables, en situaciones sin escasez. En el largo plazo, los aumentos de disponibilidad se traducen en postergaciones de los planes de expansin de los sistemas al aumentar su capacidad disponible. Por ello, las decisiones de reduccin de prdidas y en definitiva el nivel ptimo que a cada empresa le convenga alcanzar estar dado por la evaluacin adecuada de los beneficios y costos asociados a los proyectos especficos.

La administracin de procesos productivos requiere de una serie de criterios de eficiencia, que en el caso del suministro de agua potable se traducen, entre otros, en cantidad de agua vendida versus cantidad de agua producida; para ello se requiere efectuar balances ya sea de flujo o de volumen de agua en determinados perodos de tiempo entre las diferentes etapas del proceso. De aqu surge la importancia de la macromedicin o medicin de grandes entregas (plantas, estanques o conducciones) y de la micromedicin o cuantificacin de los volmenes suministrados a nivel de los domicilios de los usuarios. Los balances de flujo requieren instantaneidad y simultaneidad en los balances de tipo volumtrico se facilitan al considerar perodos de tiempo adecuados de traspaso del agua entre una y otra etapa. En este sentido, las empresas sanitarias han desarrollado diversos sistemas de medicin aplicando los mecanismos y tecnologas que han ido apareciendo en el rea. Aunque la cobertura de micromedicin es lo suficientemente amplia (Chile ocupa uno de los primeros lugares en este aspecto en Amrica Latina), la cobertura de macromedicin no lo es. El estudio mostr, en general, la conveniencia de aumentar la macromedicin en las empresas de agua potable.

El anlisis de las caractersticas generales de los sistemas y sus situaciones permiti concluir que el estudio particular de cada caso, empresa o sistema en explotacin, dara las pautas o acciones a emprender para la reduccin de prdidas de nivel productivo y de grandes conducciones, determinndose all sus costos y beneficios, tarea que no debera ser muy laboriosa para los tcnicos de las empresas. Con ello, el objetivo del presente estudio se centr en la formulacin de metodologas para la identificacin y evaluacin de proyectos que pudieren ser vlidas en forma general y tener amplia aplicacin, orientndose por ello los esfuerzos a las etapas de distribucin y comercializacin del agua potable. Segn lo anterior, se formularon metodologas de evaluacin econmica privada de proyectos de reduccin de prdidas en la red de distribucin (usualmente denominadas fugas) y a la reduccin de prdidas de tipo comercial producto de sub-facturacin. Las metodologas se aplicaron al sistema que atiende al Gran Santiago cuya concesin pertenece a la Empresa Metropolitana de Servicios Sanitarios (EMOS S.A.), y al sistema de la ciudad de Arica cuya concesin pertenece a la Empresa de Servicios Sanitarios de Tarapac (ESSAT S.A.).

En el caso de las prdidas en la red de distribucin se abarcaron aspectos como el nmero de fugas presentes en la red, el caudal promedio que se pierde por fuga, las tasas de aparicin de nuevas fugas y el tiempo de permanencia de la fuga hasta ser detectada. Respecto de las acciones directas a seguir se examinaron las de deteccin sistemtica de

fugas y medicin distrital de caudales (balance de volmenes en sectores reducidos de la red), que estn orientadas a reducir la tasa de aparicin de nuevas fugas. Los costos se determinaron en funcin de las acciones de contencin, mientras que los beneficios corresponden a los aumentos de disponibilidad de agua en el corto plazo (con escasez y sin escasez) y largo plazo (postergacin de inversiones), tal como se mencion precedentemente.

En el caso de las prdidas de tipo comercial, las investigaciones desarrolladas respecto de la micromedicin han mostrado que los medidores domiciliarios presentan sistemticamente un error de subcontaje, el que es funcin del uso o volumen acumulado que haya registrado el medidor. Sobre esta base, se definieron proyectos de reemplazo con sus costos de recambio de medidores en funcin de la edad y beneficios provenientes de facturar volmenes crecientes en el tiempo y que sin recambio se perderan.

Teniendo en cuenta los supuestos y limitaciones, los resultados permiten afirmar la conveniencia de realizar deteccin sistemtica de fugas ya sea con o sin medicin distrital, en tanto que la cantidad de equipamiento por emplear depender de cada caso. Respecto de los proyectos de reduccin de prdidas comerciales, en ambos sistemas sometidos a anlisis, se observ la conveniencia de efectuar, las reposiciones de medidores aproximadamente a los 11 aos de uso, para un determinado nivel de consumo mensual promedio.

La evaluacin de los proyectos fue solamente de tipo privado, ya que se supuso que tanto los costos como los ingresos percibidos por las empresas a precios de mercado son representativos de los precios sociales. Sin embargo, los aumentos de disponibilidad no fueron valorados socialmente en lo que a excedente del consumidor se refiere y que sera un beneficio adicional de los proyectos que cubren situaciones de escasez. Tampoco se incorpor el efecto que podra tener en la contraccin de demanda, va elasticidad-precio, el aumento de precio que podran percibir los usuarios al cambiarles los micromedidores y recibir facturaciones mayores.

La Direccin del Programa desea expresar los agradecimientos a la Empresa Metropolitana de Obras Sanitarias y a la Empresa de Servicios Sanitarios de Tarapac, por su cooperacin en el suministro de informacin, adems de las orientaciones y comentarios de sus profesionales de las reas de Operaciones, Planificacin y Comercial. Tambin hago presente el aporte realizado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios, como ente regulador del sector, por su apoyo e inters en el desarrollo de este trabajo.

Finalmente, deseo expresar mi reconocimiento personal a la magnfica labor realizada por todos y cada uno de los integrantes del grupo de trabajo, as como por su supervisor, el ingeniero seor Daniel Saavedra. El profesionalismo y dedicacin en la ejecucin de las tareas, la capacidad para abordar reas de conocimiento desconocidas y el espritu y organizacin del grupo de trabajo son aspectos dignos de destacar.

Ernesto R. Fontaine Director CIAPEP

Nota: Las opiniones, conclusiones y recomendaciones contenidas en el presente trabajo no coinciden necesariamente con las que pudiera tener MIDEPLAN o el Instituto de Economa de la Pontificia Universidad Catlica de Chile.

GLOSARIO Arranque Irregular

Consiste en una manguera de plstico que se deriva desde un punto de la caera secundaria o un arranque regular, hasta las viviendas contiguas existentes en el lugar.

Arranque Regular Tubera que se deriva desde una caera de la red secundaria y termina al interior del sitio de un consumidor en un medidor de caudal, el cual permite determinar el consumo de agua potable en

una vivienda. By Pass

Desvo fraudulento del medidor. Coeficiente de Demanda Mxima Diaria

Corresponde aproximadamente a 1,1 veces el coeficiente de mximo mensual (correspondiente al mes de enero). Se utiliza el mes de enero por ser este donde se produce la mxima demanda en el ao. Por su parte, el coeficiente mximo mensual se obtiene comparando la demanda total media

mensual del mes de enero con respecto a la media mensual anual (caso EMOS). Coeficiente mximo da = 1,1* coeficiente mensual (enero) Coeficiente mximo mensual = (Consumo medio de enero)

(Consumo total anual/12) En el caso de Arica este coeficiente corresponde a 1,3 veces el coeficiente de mximo mensual,

tambin del mes de enero. Coeficiente Mximo Horario

En general se considera un coeficiente de mximo horario de 1,5 veces sobre el coeficiente de mximo diario.

Coeficiente mximo horario = 1,5* coeficiente mximo diario Capacidad Mxima Diaria

Volumen mximo que puede pasar por el aparato durante un da. El nmero de das por mes debe ser tal que no se exceda la capacidad mxima mensual.

Capacidad Mxima Horaria Volumen mximo que puede pasar por el aparato, durante perodos de una hora. El nmero de estos perodos por da, debe ser tal que no exceda la capacidad mxima diaria. Tambin se denomina caudal admisible y equivale a la mitad del caudal nominal para medidores de velocidad.

Capacidad Mxima Mensual Volumen de agua que puede pasar por el aparato durante un mes sin que sufra desgaste acelerado.

Consumo no Residencial Corresponde a las categoras industrial, comercial y fiscal, se mide en lts/arranq/da.

Consumo no Registrado o no Facturado Son aquellos consumos que no son registrados a travs del sistema comercial de la empresa y que por lo tanto no generan facturacin. Por ejemplo: aguas de uso pblico para riego, incendios, lavado de calles, instalaciones sin medidor o con medidor en mal estado, conexiones clandestinas, etc.

Dimensionamiento del Medidor Corresponde a la eleccin de medidor ms adecuado a un determinado usuario, basndose en las caractersticas de consumo y de presin disponible.

Dotacin de Consumo Consumo per-cpita, en lts/hab/da, dado un ingreso promedio de cada estrato social y a un nivel de tarifa imperante.

Eficiencia de la Facturacin Es la relacin existente entre el volumen de agua consumida y el agua facturada en un perodo de tiempo dado

Donde: Ef = Eficiencia de la facturacin. Vcoi = Volumen consumido en el perodo i. Vfi = Volumen facturado en el perodo i.

Eficiencia Operativa del Sistema de Distribucin de Agua Potable Es la relacin porcentual entre el agua que es registrada en los medidores de los usuarios en un perodo de tiempo dado, y el volumen de agua que ingresa al sistema de distribucin desde los centros de produccin, en el mismo perodo.

Ed VseiVcoi

= 100

Donde Ed = Eficiencia de la distribucin. Vsei = Volumen a la salida de estanques en el perodo i. Vcoi = Volumen consumido en el perodo i.

Eficiencia Productiva Es la relacin existente entre el agua medida o estimada a nivel de captacin y la registrada a la salida de los estanques que alimentan la red de distribucin de agua potable (expresada en trminos porcentuales), vlida en un perodo determinado.

EpVseiVci

= 100

Donde: Ep = Eficiencia productiva. Vci = Volumen captado en el periodo i. Vsei = Volumen a la salida de estanques en el perodo i.

Eficiencia del Sistema Es la relacin existente entre el agua medida o estimada a nivel de captacin y el consumo facturado a los usuarios.

EsVfiVci

= 100

Donde Es = Eficiencia del sistema. Vfi = Volumen facturado en el perodo i. Vci = Volumen captado en el perodo i.

Estanqueidad Capacidad de mantener el agua durante un determinado tiempo a una determinada presin,

sin fugas, sin exudaciones y sin deformaciones de la caera o del medidor. Kit

Se denomina a todo el conjunto de mecanismo interior del medidor, formado por: relojera, platina intermediaria, tren reductor y conjunto de medicin.

Mecanismo Totalizador Esta constituido por un dispositivo que permite a travs de la simple yustaposicin de las indicaciones de los diferentes elementos que lo componen, una lectura segura, fcil y sin ambigedades del volumen de agua medido.

Perodo de Expansin Perodo durante el cual se realizan las inversiones que permiten dimensionar la capacidad del sistema con el objeto de satisfacer la demanda proyectada.

Perodo de Previsin Perodo durante el cual un sistema puede satisfacer la demanda prevista sin necesidad de incrementar su capacidad.

Perodo Punta Conjunto de meses en que la demanda del sistema excede significativamente la demanda correspondiente a los meses de menor consumo. Los criterios para la determinacin de perodos punta se establecen en las bases de los estudios tarifarios.

Transmisin Sistema utilizado para transferir el movimiento del mecanismo de medicin al mecanismo totalizador.

Zona de Concesin o Territorio Operacional rea geogrfica delimitada en extensin territorial y cota, donde existe obligatoriedad de servicio

para las empresas de distribucin de agua potable que tiene la concesin.

CAPTULO 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 travs del sistema de distribucin. Estas instalaciones se agrupan en las etapas de produccin y distribucin, y en ellas se producen diferencias entre el volumen de agua que ingresa y el que sale, las que se denominan prdidas.

I. Marco institucional e identificacin de beneficios La explotacin 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 economas de escala y constituyen monopolios naturales. Con el propsito de que los consumidores paguen un precio eficiente por el servicio recibido y no se generen costos sociales netos derivados de la accin monoplica, la Superintendencia de Servicios Sanitarios fija la tarifa mxima que cada empresa puede cobrar. La ley establece que el clculo de esta tarifa se realice simulando cada sistema con una empresa modelo que recin inicia su operacin con costos marginales y medios de explotacin eficientes, incluyendo un nivel mximo admisible de prdidas. Este nivel mximo es del 20% para sistemas de captacin superficial, y del 15% para los de captacin subterrnea. Por lo tanto, no influye en la tarifa la situacin real de prdidas que presenta el sistema explotado por la empresa en su rea de concesin. Los proyectos de reduccin de prdidas se ejecutan principalmente en (i) la red de distribucin, para disminuir los volmenes de fugas de agua (ya) potable en sus tuberas, y (ii) en el proceso de comercializacin, para disminuir los errores de medicin y los consumos clandestinos. Otros proyectos de reduccin de prdidas se relacionan con mejoramientos en la gestin de las actividades que las empresas habitualmente ejecutan para el control de otras prdidas. El nivel ptimo de prdidas que a cada empresa le conviene alcanzar desde el punto de vista econmico, se obtiene de evaluar los beneficios y costos asociados a su reduccin, disminuyndolas hasta aqul nivel en que los costos marginales de reducirlas se igualan a los beneficios marginales. Los beneficios dependern del valor que tiene el agua recuperada; para el caso de prdidas en la red de distribucin, ser el costo incurrido en obtenerla (costo del agua cruda1 ms los de hacerla potable), si es que ello no genera una mayor facturacin, ms el ahorro que significa postergar las inversiones futuras requeridas para -como lo exige la ley- satisfacer la demanda futura. Para las prdidas de comercializacin, el beneficio principal ser una mayor facturacin 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 postergacin de inversiones futuras. As, dependiendo de los costos y beneficios de reducir ambas prdidas, las empresas podrn mejorar los resultados de su gestin y, por ende, su valor econmico.

II. Origen del estudio MIDEPLAN, a travs de su Departamento de Inversiones, solicit al curso del CIAPEP 97 desarrollar una metodologa para determinar el nivel ptimo econmico de prdidas, y aplicarlo en sistemas representativos de la realidad del pas. Ello, en vista de que los altos niveles de prdidas en algunos sistemas de agua potable, que fluctan entre el 20% y 40%, son superiores a los establecidos en las empresas modelo supuestas para la fijacin tarifaria (20% como mximo).

III. Objetivos del estudio Durante el desarrollo del estudio se concluy que -debido a las caractersticas particulares que presenta cada sistema y a que el nivel de prdidas no influye en el nivel de las tarifas que las empresas puedan cobrar- el nivel ptimo de prdidas de cada sistema slo puede determinarse evaluando cada uno de los proyectos especficos que la empresas puedan ejecutar para su disminucin. Por este motivo, el objetivo del estudio se limit a formular metodologas de evaluacin econmica privada de proyectos especficos destinados a reducir prdidas, y aplicarlas a la

1 Para los efectos del presente estudio, el costo del agua cruda (derechos de agua) se

considerar entre las inversiones que las empresas tienen planificado ejecutar para cumplir con su obligacin de contar con los recursos hdricos necesarios para satisfacer siempre toda la demanda en su sistema.

situacin que enfrentan la Empresa Metropolitana de Servicios Sanitarios (EMOS) en el Gran Santiago, y a la de la Empresa de Servicios Sanitarios de Tarapac (ESSAT), en Arica. Estas empresas han ejecutado investigaciones y realizado trabajos que son tiles para validar las metodologas que se desarrollarn en el presente estudio. Las metodologas de evaluacin econmica desarrolladas corresponden a (a) proyectos de reduccin de las prdidas en la red de distribucin mediante (i) el control de presiones (que reduce la tasa de ocurrencia y el caudal por fugas), y (ii) la deteccin de fugas que no son visibles, las cuales pueden con ellos detectarse antes de que afloren, y (b) a proyectos de reduccin de prdidas comerciales por errores de medicin mediante un programa de mantenimiento preventivo y reposicin de medidores al nivel de consumidor final, lo cual conducir a una mayor facturacin.

CAPTULO II SISTEMAS DE AGUA POTABLE, SUS PRDIDAS Y MEDIDAS DE REDUCCIN Y CONTROL

I. Clasificacin y origen de las prdidas Un Sistema de Agua Potable (SAP) es un conjunto de instalaciones destinadas a la captacin, aduccin, tratamiento, regulacin, distribucin y comercializacin de agua potable en calidad y cantidad demandada por los diversos tipos de consumidores. Comprende la etapa de produccin, que incluye las unidades desde la captacin hasta la entrega en los estanques de regulacin, y la etapa de distribucin, que incluye desde los estanques hasta las instalaciones domiciliarias. Las Figuras Nos. 2.1 y 2.2 ilustran los diversos tipos y unidades componentes de un SAP. En un SAP se registran prdidas de agua en cada una de las unidades que lo componen y adems consumos propios para el adecuado funcionamiento de las unidades del sistema, llamados consumos operacionales. Por lo tanto, el volumen de agua disponible en un SAP debe atender los requerimientos de los consumidores ms las prdidas y consumos operacionales previstas. Para los efectos de este trabajo, se considera que la prdida total en un sistema de agua potable corresponde a la diferencia entre el volumen captado en la fuente y el volumen facturado (medido ms el estimado)1 a los diversos clientes. Normalmente se expresa como un porcentaje del volumen captado. Esta definicin de prdida incluye los consumos operacionales, que son prdidas intrnsecas de cada SAP, y los consumos de utilidad pblica (riego de jardines, agua para la extincin de incendios y otros). Sin embargo, stos volmenes se pueden descontar del agua que es captada en la fuente y, por lo tanto, no ser consideradas como prdidas.

Figura N 2.1 Sistema de agua potable - esquema general

captacin superficial Aduccin gravitacional

FUENTES ESTANQUE REGULACIN PLANTACIN CAPTACIN ELEVACIN CLORACIN MATRIZ ADUCCIN FLUORACIN

PLANTA TRATAMIENTO

ARRANQUE DOMICILIARIO RED SECUNDARIA RED DISTRIBUCIN

Aduccin por bombeo ESTANQUE REGULACIN PLANTA CLORACIN FUENTES ELEVACIN FLUORACIN ADUCCIN MATRIZ

1 El volumen estimado corresponde a los consumos de agua que no son medidos, pero son

estimados como cuotas mensuales para efectos de facturacin, a partir de criterios adoptados por cada empresa.

PLANTA TRATAMIENTO

ARRANQUE DOMICILIARIO

RED SECUNDARIA RED DISTRIBUCIN Figura N 2.2

Sistema de agua potable - esquema general captacin subterrnea Captacin por pozos ADUCCIONES CLORACIN ESTANQUE FLUORACIN REGULACIN MATRIZ

ARRANQUES DOMICILIARIOS RED SECUNDARIA RED DISTRIBUCIN

Captacin por drenes PLANTA CLORACIN ESTANQUE ELEVACIN FLUORACIN REGULACIN MATRIZ

ARRANQUES DOMICILIARIOS RED SECUNDARIA

RED DISTRIBUCIN

Su determinacin, en cada una de las etapas del sistema, depende de la infraestructura de medicin instalada o de estimaciones, en caso de ausencia de medidores. La macromedicin (medidores instalados en la etapa de produccin y ductos principales de alimentacin de la red de distribucin) asociada a la micromedicin (medidores instalados en las unidades de consumo) permiten evaluar los niveles de prdidas en cada una de las etapas del sistema.

Para facilitar el anlisis de las prdidas en las diversas etapas de un SAP conviene clasificarlas segn las caractersticas que las distinguen. Para efectos del presente trabajo las prdidas sern clasificadas segn su naturaleza en dos grupos: tcnicas y comerciales. Adems, se definirn los consumos operacionales, dentro de las prdidas tcnicas, las que pueden o no ser consideradas como prdidas del SAP.

A. Prdidas tcnicas Corresponden a los volmenes de agua que se pierden en las unidades del sistema como

consecuencia de sus condiciones fsicas u operacionales. Estas prdidas se producen principalmente en la planta de tratamiento y en la red de distribucin. Estas prdidas pueden ser subdivididas en: fsicas y operacionales. 1. Prdidas fsicas Son los volmenes de agua que se pierden en una etapa cualquiera del SAP como

consecuencia de fallas en la infraestructura fsica instalada o por evaporacin. Se manifiestan como fugas en las juntas de interconexin entre tuberas y elementos accesorios (piezas especiales, vlvulas, ventosas, medidores, grifos), y fugas por fisuras, roturas, filtraciones y goteos en las diversas unidades del sistema. Las prdidas por evaporacin ms comunes ocurren en los canales abiertos de aduccin, en los estanques de almacenamiento y plantas de tratamiento. Las prdidas fsicas son funcin de varios factores sobre los cuales se pueden o no ejercer acciones de control. Se destacan los indicados a continuacin: a) Presiones internas: son aquellas a que estn sometidas internamente las tuberas, y en

cualquier punto analizado presentan tres situaciones distintas en cuanto a su magnitud: i) presiones dinmicas: ocurren en condiciones normales de escurrimiento del agua; ii) presiones estticas: son de mayor magnitud que las dinmicas y ocurren en condiciones de interrupcin del escurrimiento del agua; iii) sobrepresiones: son aquellas generadas cuando ocurren cambios bruscos en las condiciones del escurrimiento del agua, provocados por corte de energa, o cierres rpidos de vlvulas. Son las llamadas presiones de golpe de ariete, que muchas veces llegan a sobrepasar en el doble a las presiones normales de trabajo (dinmicas). La experiencia en la operacin de los sistemas y los estudios y anlisis del comportamiento de las prdidas frente a las presiones a que estn sometidos1 han comprobado el efecto de mayor frecuencia de roturas en funcin del aumento de las presiones. Normalmente, esta mayor frecuencia se registra durante la noche, cuando el menor consumo nocturno somete a las tuberas de distribucin a presiones cercanas a la esttica, o en situaciones de sobrepresiones, por efecto del golpe de ariete. Las altas presiones tambin provocan el aumento de las secciones de las roturas y consecuentemente el de los caudales que se pierden.

b) Calidad d