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estacin de bombeo(1)

Como habreis podido leer en los últimos post he hecho referencia al control de calidad y seguimiento del funcionamiento de las redes de riego. En muchas de estas instalaciones nos encontramos también con equipo de bombeo.

Debido al encarecimiento de la energía en los últimos años practicamente todas las instalaciones cuentan con  baterías de condensadores o la tecnología adecuada (variadores de frecuencia) que compense la energía reactiva generada por las instalaciones, de manera que la Comunidad de regantes responsable de la factura eléctrica, no tenga perjuicio económico por este concepto.

En la factura eléctrica mensual aparece la penalización por reactiva cuando el factor de potencia cosϕ tiene un valor menor a 0,95.

En las Comunidad de regantes la energía reactiva se puede resumir como el consumo por parte del transformador y de los motores de las bombas de energía desfasada (“sucia”).

Las penalizaciones se calculan por periodos, solamente para los excesos de energía reactiva consumida, fuera de los periodos valle y con la siguiente fórmula:

P = R (kVArh) – 1/3·E (kWh x Tr ( €/kw)

Siendo:

R: reactiva

E: energía activa

Tr: precio reactiva

La cantidad de energía reactiva por energía total se mide con el factor de potencia (estimado con el Cos ϕ):

11-8-2014 13.8.8 1Donde:

Energía activa consumida:   kWh

Energía reactiva consumida: kVArh

Cuanto más bajo sea el valor de Cos ϕ, más caro es el Tr y por tanto más cara es la penalización por la energía reactiva

Para evitar que las Compañías Eléctricas penalicen por esta energía “sucia”, es necesario instalar una batería de condensadores que contrarreste el efecto de los motores.

Independientemente de lo anterior es fundamental mantener y medir la eficiencia instantánea de los equipos de bombeo.

Si tomamos como referencia las directrices del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE):

– Eficiencia del Equipo de Bombeo > 0,650 (calificada como Excelente por el IDAE).

– Eficiencia < 0,450 (calificada por IDAE como inaceptable)

Entre estos valores se pueden tomar valores según curvas semejante a las penalizaciónes usada por las compañías suministradoras para penalizar los excesos de potencia en la factura eléctrica.

Las curvas características de las bombas hidráulicas nos señalan gráficamente la relación entre el caudal, altura, rendimiento y potencia absorbida en el eje de la bomba. La dependencia entre estos valores se obtiene en el banco de pruebas a velocidad constante. Entre las distintas curvas características, a distintas velocidades de funcionamiento de una bomba, se cumple la ley de semejanza de Newton. En el cambio de un número de revoluciones a otro, el caudal varía linealmente, la altura varía con el cuadrado y la potencia lo hace aproximadamente con la tercera potencia de la relación del número de revoluciones.

La intersección de la curva característica (a unas determinadas revoluciones) de una bomba con la curva resistente de una impulsión determina el punto funcionamiento del sistema. Las bombas con motor eléctrico trabajan a una velocidad constante. Para elegir la bomba adecuada para una instalación, seleccionaremos aquella bomba en la que el punto del funcionamiento del sistema coincida con su rendimiento máximo. Si las alturas de aspiración e impulsión se mantienen constantes el rendimiento será siempre el máximo, aunque, lógicamente, con el uso perderá rendimiento.

Si impulsamos directamente a la red y se modifican los caudales y las alturas manométricas, el punto de funcionamiento se desplazará de su punto óptimo reduciéndose su rendimiento. Así mismo, si las presiones en aspiración (positivas o negativas) se modifican el punto de trabajo se desplazará en la curva reduciéndose su rendimiento.

En estas condiciones de presiones y caudales variables, si queremos mantener unos rendimientos aceptables se deben instalar variadores de frecuencia que adapten las revoluciones de las bombas a los requerimientos del sistema. Si en algún momento los caudales solicitados son muy bajos, incluso con variadores los rendimientos serán bajos. Por esta razón es conveniente fraccionar los sistemas de bombeo con alguna bomba de menor tamaño.

Los rendimiento de las grupos de bombeo (motor+bomba) trabajando en condiciones estables pueden estar, en una instalación bien diseñada, por encima del 75 % y debido al elevado coste de la energía eléctrica es fundamental mantener la eficiencia y para ello llevar a cabo labores de mantenimiento y monitorizar los principales parámetros de los equipos.

Tal y como indicaba en el post anterior, uno de los indicadores relacionados con la calidad de las redes de riego en los proyectos de participación pública privada en regadíos (y que también se puede utilizar en el resto de infraestructuras hidráulicas de riego) es el “coeficiente mensual de servicio de presiones”.

Este indicador pretende asegurar que se cumplan con las presiones mínimas que se establezcan en el proyecto constructivo.

Están presiones vendrán determinados por la pérdida de carga que se produzca con los caudales de diseño. Estos caudales se suelen determinar para una determinada alternativa de cultivo, utilizando datos climatológicos de una serie de años y para el mes de máximo consumo.

Se suele asumir que un determinado número de años del periodo estudiado la instalación estará infra-dimensionada. Además se debe asumir que si hubiera un cambio de alternativa y se intensificara el cultivo de especies con elevadas necesidades hídricas (maíz, alfalfa, dobles cosechas) la instalación podría estar infradimensionada durante un número mayor de años. Evidentemente esta situación se dará en los meses con más necesidades hídricas del año.

Por otra parte, en el proyecto  se calcula la instalación a la demanda pero para un determinado coeficiente de simultaneidad. Esto quiere decir que no está previsto que todas las tomas rieguen al mismo tiempo. Si una mayoría de los regantes quieren regar de noche o después de una semana con mucho viento, la instalación tendrá problemas de presión.

Por otro lado, en la fase de proyecto se considera que la distribucion de los cultivos (unos con más requerimientos hídricos que otros) se realiza de forma aleatoria en el perímetro de riego de cada zona. Si en un ramal se concentra todo el cultivo de altas necesidades (maíz), ese ramal tendrá más perdidas de carga de las previstas y la presión será inferior a la exigida. Este escenario no es descartable en zonas donde existan cooperativas o empresas que gestionen fincas por ejemplo para deshidratar alfalfa y por tanto puede haber un elevado número de parcelas con un mismo cultivo.

En las condiciones de diseño, cuando el caudal de trabajo coincida con el de diseño, ¿qué puede suceder para que la presión sea inferior a la mínima?

  • Que se haya instalado una tubería de menor diámetro de la calculada en los proyectos.
  • Que la rugosidad de la tubería aumente por abrasión y la pérdida de carga sea mayor. Con el tiempo todas las tuberías son más rugosas pero su incidencia no va a ser apreciable.
  • Que las válvulas no abran completamente y provoquen una pérdida de carga excesiva. Los transductores de presión detectarán rápidamente esta anomalía.
  • Que no funcionen correctamente los reguladores de presión y provoquen más pérdida de carga de la prevista. Los transductores de presión detectarán rápidamente esta anomalía.

Además, aunque las presiones sean correctas es fundamental el buen funcionamiento de los transductores y el telecontrol para poder monitorizar el sistema. Un correcto sistema de gestión por telecontrol en el que estén incluidos los principales datos hidráulicos de la red permitirá adelantarse a los posibles problemas de bajas presiones y proporcionar soluciones de gestión, como podría ser el riego por turnos. Palabras casi malditas entre los regantes, estas del riego por turnos, y que sin embargo podrían llevar a importantes ahorros energéticos a cambio de libertad para elegir el momento del riego. Mi experiencia con determinadas Comunidades de Regantes que, a veces  obligadas por limitaciones en sus infraestructuras, están utilizando el riego a turnos es positiva. El gestor de la Comunidad dispone de herramientas informáticas para facilitar su gestión si bien también me he encontrado con Comunidades de Regantes que lo gestionan con una plantilla en papel y poco más. Pero esto ya es historia para otro post.

 

 

fiabilidad redes de riego

Como continuación del anterior post, voy a plantear unas premisas para aumentar la fiabilidad de las redes de riego en grandes sectores de riego. Para Comunidades de Regantes más pequeñas algunas de las ideas expuestas también serán aplicables pero otras, en mi opinión, serán demasiado costosas. Por tanto los gestores de estas últimas deberían seleccionar y priorizar entre los diferentes parámetros planteados

La fiabilidad de las redes de distribución y la continuidad del suministro a los regantes se puede incrementar si se actúa sobre la reducción de la frecuencia de interrupciones y la reducción del tiempo de afectación.

La reducción de la frecuencia de las interrupciones se puede conseguir incrementando la calidad de sus componentes.

Las medidas a tomar en las instalaciones pueden ser las siguientes:

  • Mantenimiento preventivo de redes.
  • Reposición preventiva de componentes que hayan alcanzado su vida útil.
  • Vigilancia y control de las instalaciones: número de guardas destinados a tal misión, medios con los que cuenta, telecontrol, etc.

La reducción del tiempo de afectación puede conseguirse sobre la base de un adecuado seguimiento y de una sistematización de las averías, pudiendo actuar sobre los siguientes aspectos:

  • Monitorización y telecontrol de válvulas de seccionamiento.
  • Sistema de diagnóstico del fallo y de la mejor solución.
  • Acopio de materiales necesarios en la reparación de averías habituales.
  • Equipo especializado de actuaciones rápidas.

La reducción de la frecuencia de las interrupciones es la mejor forma de mantener la continuidad del servicio.

Todo lo comentado en el post anterior y que hacían referencia al control del agua suministrada es válido para mejorar la fiabilidad.

Debemos tener en cuenta que las averías más frecuentes en redes de distribución primarias y secundarias son:

  • Roturas en tubería de PVC orientado o PRFV por defecto de fabricación.
  • Exceso de presión en algunas redes que han provocada problemas en el funcionamiento de los hidrantes afectados: mal funcionamiento de las membranas de los pilotos regulador y limitador, problemas en los solenoides.
  • Corrosión de la tornillería en los terrenos agresivos.
  • Problemas en los variadores de frecuencia de los bombeos, ocasionados por sobretensiones durante las tormentas.
  • Problemas con la electrónica, las baterías, la comunicación y el servidor (por falta de capacidad) del telecontrol.
  • Obstrucciones en los hidrantes y rotura de paletas por las piedras que suele haber en el interior de la tubería en los primeros meses de funcionamiento , que han entrado en el proceso de montaje y que son difíciles de sacar por las válvulas de desagües.

Según el tipo de avería o deficiencia nos podemos ver obligados a una interrupción del riego en la zona afectada y a su reparación inmediatao nos permiten retrasar las reparaciones a periodos con menos afecciones a los regantes, a los periodos de mantenimiento programado o admiten reparaciones sin interrupción de servicio (avería de una bomba, con posibilidad de utilizar otra similar; hidrantes sin riego).

Los fallos o avería que pueden obligar a la interrupción del servicio son:

  • Rotura explosiva de la tubería o separación de los tubos por la unión.
  • Interrupción del servicio eléctrico por avería dentro de la estación de bombeo.
  • Avería en las estaciones de bombeo si solamente disponemos de un equipo.
  • Rotura de la teja de una válvula de desagüe (improbable).
  • Oxidación de las piezas especiales de calderería y de la tornillería

 

Cualquier otro tipo de fallo puede retrasase sin afectar al servicio aunque suponga una pérdida de agua (siempre que no sea excesiva) o incremento del coste energético.

Una vez identificadas las principales causas que afectan a la fiabilidad de las redes de riego, en el siguiente artículo propondré las soluciones para minimizar su afección.

Un saludo y feliz semana !

Jesús.

7-5-2014 12.5.18 1

Voy a tratar en una serie de post la explotación de instalaciones de regadío, diferentes maneras de gestionar la explotación, el ejemplo del modelo de Participación Público Privada (PPP) y algunas recomendaciones para tener en cuenta en el momento de la redacción del proyecto y ejecución de la obra.

Uno de los objetivos de las obras desarrolladas dentro del marco de la PPP es garantizar una adecuada calidad técnica en la explotación.

Mi opinión es que la calidad en la explotación es uno de los aspectos clave en las redes de regadío y que normalmente se ha llevado  a cabo bajo mínimos por falta de personal cualificado y experimentado y por la ausencia de un mínimo presupuesto, en muchos casos como consecuencia de la ausencia de un mínimo análisis que permita confrontar el coste del mantenimiento con los beneficios que lleva asociados.

La deficiente explotación afecta especialmente al telecontrol y elementos electromecánicos, válvulas,…

La falta de información hace suponer que el rendimiento es el adecuado o al menos suficiente.

Tenemos en el otro extremo el caso de la explotación controlada por una Oficina Técnica y con Parámetros a controlar ya expuestos en el momento de la licitación de la obra, en el caso de la ampliación de la Zona Regable del Canal de Navarra son:

K1: Coeficiente anual de eficiencia técnica y de gestión del agua.

k2: Coeficiente mensual de eficiencia en la continuidad del suministro.

k3: Coeficiente mensual de servicio de presiones.

K4: Coeficiente anual de instalaciones electromecánicas.

K5: Coeficiente anual de atención al cliente.

(El carácter anual de los coeficientes se significa con la letra K mayúscula, y el carácter mensual con la letra k en minúscula)

El control del agua suministrada se realiza por medio del primero de los coeficientes K1 que a su vez se ha subdividido en varios subcoeficientes:

K1t (técnico):

Anualmente se cuantifican las pérdidas físicas de agua debidas a averías imprevistas (PI) en los ramales de gran diámetro que normalmente se conoce por distribución “en alta”. El concesionario-adjudicatario  estará obligado a que estas sean las mínimas posibles pues está obligado a hacer frente a un coste asociado al volumen de agua perdido por averías.

K1g (de gestión):

Representa hasta qué punto se registra de forma precisa el volumen suministrado anualmente. Depende en gran medida del grado de mantenimiento del parque de caudalímetros y contadores.

Dentro de este grupo distinguiremos, de nuevo, dos (2) subcoeficientes:

– K1ga (de grandes ramales): controla la precisión de la medición del volumen suministrado “en alta”. Para ello se comparará anualmente el volumen medido por el caudalímetro instalado al comienzo del ramal y una vez descontadas las pérdidas del ramal, con la agregación de los caudalímetros de las zonas abastecidas por cada ramal.

– K1gb (de redes de distribución): controla la precisión de la medición de caudales en las redes de distribución a cargo del Concesionario. Para ello se comparará anualmente el volumen medido por el caudalímetro general de cabecera de sector o zona, una vez descontadas las pérdidas de la red, con la agregación de los volúmenes individuales registrados en los contadores de los hidrantes.

Una vez obtenidos los subcoeficientes (K1ga y K1gb) se calculará el coeficiente K1g, del sector o zona, como producto de ambos subcoeficientes. En la figura que aparece al principio del post se aprecia como el coeficiente disminuye conforme la diferencia de lecturas “en alta” o en redes de distribución aumenta.  Por tanto se hace necesario implementar una serie de medidas en proyecto y obra para evitar los siguientes problemas:

Valvulería y piezas especiales:

  • Oxidación de los tornillos y las piezas de calderería.
  • Bloqueo de los flotadores de las ventosas por suciedad.
  • Rotura de las clapetas.
  • Roturas de los hidrantes (cuerpo, microtubo, pilotos) por hielo si no se vacían o se protegen en invierno.

Tubería de PVC (roturas explosivas)

  • Tuberías defectuosas.
  • Instalación incorrecta con un mal asiento y relleno con material no seleccionado que golpea la tubería. La tubería de PVC, que es bastante frágil, se debe asentar sobre una cama de material seleccionado y la primera capa de tapado se debe hacer manualmente con material seleccionado procedente de la propia excavación. Si la tubería se golpea con piedras pueden ocasionar microfisuras que con el tiempo y la presión pueden provocar la rotura del tubo.
  • Separación de los tubos: si no se anclan debidamente las curvas y las tes de derivación, al desplazarse el anclaje por las fuerzas ejercidas por la presión interna de la tubería se separan.
  • Las sobrepresiones provocadas por transitorios ocasionados por cierre rápido de las válvulas y las ventosas.
  • Sobrepresiones sobrevenidas por el mal funcionamiento de las válvulas reguladoras.
  • Sobrepresiones provocadas por acumulación de aire.

En este tipo de tubería puede haber fugas en las juntas si están mal montadas o son defectuosas.

Tubería helicosoldada:

  • Tubería defectuosa.
  • Poros en las soldaduras defectuosas.
  • Poros por corrosión. Los terrenos de alta capacidad corrosiva y las corrientes vagabundas pueden corroer el tubo. Si se realiza un mal enterrado de la tubería se puede dañar la capa de protección externa facilitando la corrosión del tubo.
  • Al ser tubería de poco espesor es conveniente situar abductores de aire, ventosas y purgadores capaces de introducir y sacar el aire de la red correctamente.
  • En principio, es una tubería que puede soportar las sobrepresiones por transitorios.

En los siguientes post analizaremos el resto de coeficientes que nos pueden ayudar a llevar un adecuado control de las infraestructuras de regadío.

Un saludo.

Jesús.

PRIVADO PUBLICO

La semana pasada se procedió por parte de la sociedad pública Instituto Navarro de Tecnologías e Infraestructuras Agroalimentarias (Intia) a la adjudicación de la ampliación de la zona regable del Canal de Navarra. La 1ª fase contaba con 22.363 Ha (contratada por el mismo sistema en 2.006) y la ampliación son 15.275 ha.

Es un buen ejemplo de la aplicación del modelo de Participación Pública Privada (P.P.P) a las obras de creación de regadíos y está dando buenos resultados. A finales de 2.012 el 80 % de la superficie estaba transformada en riego por aspersión. También es cierto que la administración navarra favorece el rápido equipamiento de las parcelas por su sistema de ayudas puesto que sólo subvenciona los primeros años después de la puesta en regadío.

En el modelo P.P.P el mecanismo retributivo transmite el riesgo al sector privado y maximiza el recurso a deuda bancaria garantizando la máxima eficiencia presupuestaria. Es la concesionaria quien asume el riesgo.

El objetivo de la aplicación del modelo es diferir el pago de las infraestructuras a lo largo de 30 años de explotación.

De forma esquemática se pueden destacar los principales trabajos previos hasta la licitación de las obras:
– Redacción de anteproyecto constructivo con una primera definición de las obras y presupuesto que sirve de base para la licitación.

– Tramitación de la Declaración de Impacto Ambiental (D.I.A) favorable.
– Proyecto concesional de aguas.
– Redacción Estudio de viabilidad.
– Contraste de mercado (financiación y constructoras).
– Aprobación del presupuesto plurianual cánones de la concesión.
– Cumplimiento criterios SEC95 para la no consolidación de la concesión en el Balance de la Administración Foral.
– Análisis de riesgos y estructura de la concesión.
– Redacción de pliegos PCAP y PCEX y fijación de criterios de retribución y penalización.
– Aprobación por la Asamblea de la CGRCN del inicio de los trámites.

La retribución al concesionario se realiza de la siguiente manera:
Durante el proceso de ejecución de las obras, por cada sector terminado se emite la correspondiente certificación y las comunidades de regantes hacen frente, a través de la Sociedad Concedente, al importe correspondiente al quince por ciento (15%) del importe de las obras relativas a la infraestructura hidráulica de distribución.

El resto de la inversión se recupera por parte del concesionario una vez puesta en marcha las instalaciones, en función del volumen de agua consumido y de una serie de parámetros de calidad.

En el caso de la ampliación de la ampliación del regadío de la primera fase del Canal de Navarra, el mecanismo de retribución de la Sociedad Concesionaria se basará en un componente único de retribución (RuT) de acuerdo a parámetros objetivos de calidad de gestión de la obra pública y correcta gestión del agua para el riego, desglosado a su vez en tres subcomponentes de cobro: (i) el Canon de Calidad y Gestión de la Infraestructura (CCGI), ii) el Canon de Volumen de Agua (CVA), y (iii) el Canon de Explotación (CE).

– Canon de Calidad y Gestión de la Infraestructura (“CCGI”): vinculado con la puesta a disposición de las CCRR de la obra pública para su uso, en las adecuadas condiciones técnicas y de servicio.
– Canon de Volumen de Agua (”CVA”): es el producto de la tarifa de consumo (i.e. tarifa por m3 consumido por las CCRR) por el total de m3 de agua efectivamente consumidos por las CCRR y medidos en baja (i.e. medidos en los hidrantes de las unidades de riego) o en contador general, según el caso.
– Canon de Explotación (“CE”): a percibir por la Sociedad Concesionaria directamente de las CCRR, como abono anual de los gastos de explotación de la obra pública.