Diagnóstico de la sostenibilidad de un abastecimiento de agua e identificación de las propuestas que la mejoren

[ES] La creciente demanda de agua, en cantidad y calidad, percibida en los países en desarrollo, debido a la intención de satisfacer las múltiples necesidades de una cada vez mayor población urbana que busca mejorar su nivel de vida, ejerce permanente presión sobre los gestores del agua, a base de la mejora constante de su desempeño y los obliga a replantearse su plan de acción, hasta ahora inconsistente y trivial en la mayoría de ellos, comprometiendo el equilibrio entre los aspectos que se involucran en el servicio de abastecimiento de agua. Mejorar el desempeño de los abastecimientos les significará que deben convertirse, temprano mejor que tarde, en gestores de sistemas de agua sostenibles, siempre que se comprendan bien y acaten las normas y políticas recomendadas para este fin, con sensatez y disciplina, por todos los involucrados del escenario hídrico urbano. Por nuestra parte, conocedores que la optimización del desempeño en los abastecimientos de agua aún debe concretarse y plantearse de forma más comprensible, práctica y sencilla para todos los organismos operadores del entorno, en un lenguaje técnico específico e integral, nace este trabajo de investigación para adaptar un primer conjunto de indicadores sociales, económicos y ambientales que permitan diagnosticar la sostenibilidad en sistemas urbanos de agua potable mediante el Índice de Sostenibilidad de Abastecimientos - ISA -; y con base en ello, su clasificación y posterior selección de alternativas generales para ser incluidas en un plan de medidas que permita mejorarla. El método ISA aquí propuesto, se evalúa mediante la intervención y puesta en práctica en varios abastecimientos de agua del Ecuador. Buscándose recabar siempre las mejores experiencias, conclusiones y recomendaciones aprovechables en los países aún en vías de desarrollo.[EN] La creciente demanda de agua, en cantidad y calidad, percibida en los paÍses en desarrollo, debido a la búsqueda por satisfacer las múltiples necesidades de una cada vez mayor población urbana que requiere mejorar su nivel de vida, ejerce permanente presión sobre los gestores del agua, a base de la mejora constante de su desempeño y los obliga a replantearse su plan de acción, hasta ahora inconsistente y trivial en la mayoría de ellos, comprometiendo el equilibrio entre los aspectos que se involucran en el servicio de abastecimiento de agua. Mejorar el desempeño de los abastecimientos les significará que deben convertirse, temprano mejor que tarde, en gestores de sistemas de agua sostenibles, siempre que se comprendan bien y acaten las normas y políticas recomendadas para este fin, con sensatez y disciplina, por todos los involucrados del escenario hídrico urbano. Por nuestra parte, conocedores que la optimización del desempeño en los abastecimientos de agua aún debe concretarse y plantearse de forma más comprensible, práctica y sencilla para todos los organismos operadores del entorno, en un lenguaje técnico específico e integral, nace este trabajo de investigación para adaptar un primer conjunto de indicadores sociales, económicos y ambientales que permitan diagnosticar la sostenibilidad en sistemas urbanos de agua potable mediante el índice de Sostenibilidad de Abastecimientos - ISA -; y con base en ello, su clasificación y posterior selección de alternativas generales para ser incluidas en un plan de medidas que permita mejorarla. El método ISA aquí propuesto, se evalúa mediante la intervención y puesta en práctica en varios abastecimientos de agua del Ecuador. Buscándose recabar siempre las mejores experiencias, conclusiones y recomendaciones aprovechables en los países aún en vías de desarrollo.Benavides Muñoz, HM. (2010). Diagnóstico de la sostenibilidad de un abastecimiento de agua e identificación de las propuestas que la mejoren [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8910Palanci

Determinación de pérdidas de carga en accesorios “k” de Sistemas Domiciliarios

Hydraulic load losses in fittings are important when designing hydro sanitary systems to estimate the service pressure that will be taken at certain demand points. The objective of this study was to determine the hydraulic load losses in the most frequently used fittings in household hydraulic supply systems, by creating a hydraulic test bench with different diameters of pipes and fittings in PVC material. Through a centrifugal pump, the water was propelled with determined pressure and flow and through a data logger, the pressures were recorded before and after each installed element that was analyzed. In addition, a calibrated hydraulic bench of ARMFIELDC6 – MKII – 10 brands were used to analyze the pressure losses in accessories, where the water was circulated with different flow rates and pressures to obtain circulating flow ratios with the resistance factor “k” obtained. With the built hydraulics bench it was determined that the resistance factor “k” in each installed branch varies depending on the internal diameter and circulating flow of each pipeline, resulting in the accessories: Universal, Elbow 90 °, and TEE are inversely proportional to its diameter. On the other hand, the union fitting is directly proportional to its diameter, with the hydraulic bench ARMFIELD C6 - MKII - 10 the value of the resistance coefficient “k” obtained experimentally is inversely proportional to the circulating flow in all the fittings inflows ranging from 0,4 L / s up to 1,3 L / s.Las pérdidas de carga hidráulica en accesorios son importantes al momento de diseñar sistemas hidrosanitarios para estimar la presión de servicio que se tendrá en ciertos puntos de demanda. El objetivo de este estudio fue determinar las pérdidas de carga hidráulica en los accesorios más frecuentemente utilizados en sistemas de abastecimiento hidráulico domiciliar, mediante la creación de un banco hidráulico de pruebas con diferentes diámetros de tuberías y accesorios en material PVC. A través de una bomba centrifuga el agua se impulsó con presión y caudal determinados y mediante un datalogger se registraron las presiones antes y después de cada elemento instalado que fue analizado. Además, se utilizó un banco hidráulico calibrado de marca ARMFIELDC6–MKII–10 para analizar las pérdidas de carga en accesorios, en donde se hizo circular el agua con diferentes caudales y presiones para obtener relaciones de caudal circulante con el factor de resistencia “k” obtenido. Con el banco hidráulico construido se determinó que el factor de resistencia “k” en cada ramal instalado varía en función del diámetro interno y caudal circulante de cada línea de tubería, teniendo como resultado que en los accesorios: Universal, Codo 90° y TEE son inversamente proporcionales a su diámetro en cambio el accesorio de Unión es directamente proporcional a su diámetro, con el banco hidráulico ARMFIELD C6–MKII–10 el valor del coeficiente de resistencia “k” obtenido experimentalmente es inversamente proporcional al caudal circulante en todos los accesorios en caudales que van desde los 0,4 L/s hasta 1,3 L/s

Implementation of Quantitative Resilience Measurement Criteria in Irrigation Systems

[EN] This paper shows the research developed in order to evaluate two resilience indicators, PHRI and Rsys, in the San Francisco de Cunuguachay pressurized irrigation network, specifically in the Yulchirón 2 branch. In this context, the irrigation branch was designed to operate on an on-demand basis and in shifts in order to evaluate the indicators in both operation modes, subjecting the network to unfavourable events. The resilience at the level of pressures and demands of the branch is estimated to remain operational in the different disruptive events, meeting the minimum conditions of the initial design. In this regard, with the implementation of resilience indicators in irrigation networks, it is possible to diagnose the response of the network to changes in its operation. Therefore, the use of indicators allows for obtaining a more reliable and adaptable network to changes in its operation. Consequently, the use of indicators allows for obtaining more reliable and adaptable networks to changes, since the engineer can make the right decisions in the project, improving the planning and management of irrigation networks.Universidad Tecnica Particular de Loja (Ecuador).Lapo Pauta, CM.; Briceño Ojeda, VA.; Martínez-Solano, FJ.; Benavides Muñoz, H. (2022). Implementation of Quantitative Resilience Measurement Criteria in Irrigation Systems. Water. 14(17):1-20. https://doi.org/10.3390/w14172698120141

Temporal Fluctuations in Household Water Consumption and Operating Pressure Related to the Error of Their Water Meters

[EN] The growing population is creating a rising demand for water, particularly in developing countries. As the urban population seeks to improve their standard of living, the authorities responsible for providing domestic utility services face increased pressure to provide higher-quality and secure services. To meet this challenge, the performance of all systems must be improved, and a better understanding of user behavior and water consumption patterns must be achieved. Modern routing and water quality models need accurate demand information. This research will analyze household water consumption patterns over time and their correlation with pressure levels. The results will inform a new methodology for managing and delivering services, considering the global error of gauges in the study area. The goal is to ensure sufficient and effective capacity to provide appropriate services for community development.The authors express their deep gratitude to the Universidad Tecnica Particular de Loja (UTPL) for funding the acquisition of the equipment through the Hydraulics Laboratory of the Department of Civil Engineering. The authors also express their gratitude to Manuel Quiñones Cuenca, the professional leading the Telecommunications Prototypes Laboratory¿UTPL, who provided valuable support in the electronic configuration and calibration, as well as technical instructions for field deployment of flow and pressure sensors. Likewise, to Santiago Quiñones Cuenca for his valuable assistance in data management. Finally, authors appreciate the support of the Management Team and professionals of the Municipal Unit of Drinking Water and Sewerage of Loja (UMAPAL), Ing. Rafael E. González González, Ing. Richard Vaca Carrión, Ing. George Buele Torres, and their entire technical team, for their generous and timely collaboration that made it possible to access cadastral information, their flowmeter laboratory, and intervene in the potable water distribution networks. Also, our immense gratitude to the patience and understanding of the homeowners and property owners who granted us access to work on their internal water networksBenavides-Muñoz, HM.; Medina-Armijos, B.; González-González, R.; Martínez-Solano, FJ.; Lapo Pauta, M. (2023). Temporal Fluctuations in Household Water Consumption and Operating Pressure Related to the Error of Their Water Meters. Water. 15(10):1-14. https://doi.org/10.3390/w15101895114151

Experimental Evaluation of the Issuer Coefficients of a Locality in Ecuador

The objective of this research is to evaluate the variation of the discharge coefficients of the emitters provided by the commercial companies. This includes coefficients obtained in an experimental bench test. The testing assembly was composed of the supply unit, the filter, the adduction line, the distribution lines, the selected emitters, the analogue volume meters, and digital sensors to obtain the pressure and flow rate. There were two sectors in the plot: the first was a low-pressure sector operated by gravity and the second was high-pressure, supplied by a pump. Nine types of emitters (drippers, micro-sprinklers, sprinklers) were used, including some self-compensating ones. Using an electronic data acquisition system, the pressure and flow rate were obtained and used to generate the characteristic curves of emitters. This made it possible for the characteristic curves to be determined by using the discharge equations of the emitters selected for this study. Subsequently, the network was modelled using the discharge coefficient and exponent obtained for each emitter. The results show which of the tested emitters meet the technical specifications of the local supplier

Cálculo del coeficiente de rugosidad "n" para canales trapezoidales con presencia de sedimento (Ø = 0.05 mm)

En conducciones naturales y canales artificiales, es frecuente encontrar que la característica física del agua trasegada se vea alterada por la presencia de sedimento en el flujo; el depósito de dichas partículas sobre el fondo y paredes de la conducción, provoca que se modifique el valor de rugosidad del perímetro mojado. Determinar la velocidad o caudal de estos flujos con ecuaciones empíricas como la de Chezy-Manning, requiere considerar cambios físicos al momento de calcular el coeficiente de rugosidad «n» de la sección transversal del cauce. El objetivo fue calcular el coeficiente de rugosidad en un canal con presencia de sedimento. El trabajo fue realizado en el canal trapezoidal del laboratorio hidráulico, campus Universidad Nacional de Loja; se dividió en tres secciones; la primera, sin sedimento (inicio); la segunda, con sedimento (parte media) y una de control, mediante vertedero de 90o (parte final). Se aplicaron dos metodologías: i) el coeficiente de rugosidad ponderado, aplicando la ecuación de Horton-Einsten y ii) método gráfico, con la relación entre función (R/k) y el valor del diámetro de las partículas (k). Se determinó que n se puede expresar en función del diámetro de partículas de sedimento. Con el nuevo valor de n en las ecuaciones de Nanning, los valores de velocidad y caudal fueron más cercanos a los medidos con el correntómetro

Perfiles de velocidad en sistema de flujo a superficie libre con un vórtice rotacional hidráulico

Free-surface flow system are characterized by the exposure of an area to the atmosphere. The flow velocity in these systems is conditioned by factors such as the roughness of the materials which forms the section that produces friction forces opposed to the fluid movement. The purpose of this study is to provide an overview of the distribution of velocity lines in a free-surface flow (channel) which includes a hydraulic rotational vortex. Gauging and velocity were measured in nine sectors of the experimental flow system; seven were set in the section of the channel that feeds the prototype and two in the rotational vortex. Flow velocities were taken with the Pitot tube at various points along each sector. Velocity distributions were made with the aid of a computer application for data interpolation and were tested through a computational-fluid-dynamics (CFD) method. The results obtained allowed to visualize the flow’s maximum velocities location in the sections of the channel and the rotational vortex; and to check the flow’s velocity variation in accordance with the gradual changes of the dimensions and features in each driven section. In addition, a significant increase of fluid velocities when producing the rotational and vortex flow was observed.Los sistemas de flujo a superficie libre se caracterizan por la exposición de una región del fluido a la atmósfera. La velocidad de flujo en estos sistemas está condicionada por factores como la rugosidad de los materiales que conforman la sección que producen fuerzas de fricción que se oponen al movimiento del fluido. El propósito de este trabajo es el proporcionar una visión general de la distribución de las líneas de velocidad en un flujo a superficie libre (canal) que incluye un vórtice rotacional hidráulico. El aforo y toma de velocidades se realizó en nueve sectores del sistema de flujo experimental; siete sectores se fijaron en la sección del canal que abastece el prototipo y dos sectores en el vórtice rotacional. Las velocidades del flujo se midieron con el tubo Pitot en varios puntos en cada sector. Las distribuciones de velocidad se elaboraron con el apoyo de una aplicación informática para interpolación de datos y se comprobaron mediante un sistema de Dinámica de Fluidos Computacional-CFD. Los resultados obtenidos permitieron visualizar la localización de las velocidades máximas del flujo en las secciones del canal y del vórtice rotacional; y, comprobar la variación de la velocidad del flujo de acuerdo a los cambios graduales de las dimensiones y características de cada sección de la conducción. Además, se observó un aumento significativo de la velocidad del fluido cuando se produce el flujo rotacional y vorticial

Perfiles de velocidad en sistema de flujo a superficie libre con un vórtice rotacional hidráulico

Free-surface flow system are characterized by the exposure of an area to the atmosphere. The flow velocity in these systems is conditioned by factors such as the roughness of the materials which forms the section that produces friction forces opposed to the fluid movement. The purpose of this study is to provide an overview of the distribution of velocity lines in a free-surface flow (channel) which includes a hydraulic rotational vortex. Gauging and velocity were measured in nine sectors of the experimental flow system; seven were set in the section of the channel that feeds the prototype and two in the rotational vortex. Flow velocities were taken with the Pitot tube at various points along each sector. Velocity distributions were made with the aid of a computer application for data interpolation and were tested through a computational-fluid-dynamics (CFD) method. The results obtained allowed to visualize the flow’s maximum velocities location in the sections of the channel and the rotational vortex; and to check the flow’s velocity variation in accordance with the gradual changes of the dimensions and features in each driven section. In addition, a significant increase of fluid velocities when producing the rotational and vortex flow was observed.Los sistemas de flujo a superficie libre se caracterizan por la exposición de una región del fluido a la atmósfera. La velocidad de flujo en estos sistemas está condicionada por factores como la rugosidad de los materiales que conforman la sección que producen fuerzas de fricción que se oponen al movimiento del fluido. El propósito de este trabajo es el proporcionar una visión general de la distribución de las líneas de velocidad en un flujo a superficie libre (canal) que incluye un vórtice rotacional hidráulico. El aforo y toma de velocidades se realizó en nueve sectores del sistema de flujo experimental; siete sectores se fijaron en la sección del canal que abastece el prototipo y dos sectores en el vórtice rotacional. Las velocidades del flujo se midieron con el tubo Pitot en varios puntos en cada sector. Las distribuciones de velocidad se elaboraron con el apoyo de una aplicación informática para interpolación de datos y se comprobaron mediante un sistema de Dinámica de Fluidos Computacional-CFD. Los resultados obtenidos permitieron visualizar la localización de las velocidades máximas del flujo en las secciones del canal y del vórtice rotacional; y, comprobar la variación de la velocidad del flujo de acuerdo a los cambios graduales de las dimensiones y características de cada sección de la conducción. Además, se observó un aumento significativo de la velocidad del fluido cuando se produce el flujo rotacional y vorticial

Análisis de tres elementos de aforo para sistemas de riego en la provincia de Loja, Ecuador

The objective of the study was to analyze the three typical elements of gauging in small channels and ditches for irrigation and to generate mathematical models that govern their hydrodynamic behavior. The devices analyzed were the Parshall gutter (CP), the neck gauge (AC) and the neckless gauge (AS). The research was developed in three phases. In the first stages, the discharges between 0 L/s and 10 L/s were determined, the number of measurements was nine for each element, with a total of 54 measurements, and finally the calibration equations, and the curves characterizing the flow meters were generated in the hydraulic bench of the laboratory. Results show a variation between 0.001 L/s and 0.002 L / s for discharges of less than 2 L/s; and from 0.008 L/s to 0.063 L/s for expenses between 2 L/s and 10 L/s. The equations and calibration curves were established to determine the flow rate in L/s as a function of the height of the tie rod in mm. The simulation of flow in the gauges was due to flow behavior under supercritical regime.El objetivo del estudio fue analizar los tres elementos típicos de aforo en pequeños canales y acequias para riego y generar modelos matemáticos que gobiernan su comportamiento hidrodinámico. Los dispositivos que se analizaron fueron la canaleta Parshall (CP), el aforador con cuello (AC) y el aforador sin cuello (AS). La investigación se desarrolló en tres fases. En las primeras etapas se determinó las descargas entre 0 L/s – 10 L/s, el número de mediciones fue de nueve por cada elemento, con un total de 54 medidas y finalmente en el banco hidráulico del laboratorio se generaron las ecuaciones de calibración y curvas características de los medidores de caudal. Los resultados obtenidos muestran una variación entre 0.001 L/s a 0.002 L/s para descargas menores a 2 L/s; y, de 0.008 L/s a 0.063 L/s para gastos entre 2 L/s y 10 L/s. Se establecieron las ecuaciones y curvas de calibración para la determinación del caudal en L/s en función de la altura del tirante en mm. La simulación del flujo en los aforadores obedeció a un comportamiento del flujo bajo régimen supercrítico

Valor de ajuste del índice de fugas de agua en infraestructuras

At present it is estimated that 85% of the population has access to an adequate service of drinking water; but about 40% is not registered or billed, for leakage or clandestine outlets, which is a problem in the management and distribution of water for human consumption. A way to determine the efficiency of the system based on the values of the leakage flows, having as main indicator the infrastructure leakage index (ILI), which allows to measure the effectiveness of maintenance activities of red. In developed countries this index is considered, with an average pressure value during the 24 hours of the day; but the reality of the developing countries is another, so in this paper the two alternatives for the correction of the ILI are presented, based on statistical data on the unaccounted-for water of an Ecuadorian populationEn la actualidad se estima que un 85% de la población tiene acceso a un servicio adecuado de agua potable; sin embargo, cerca de un 40% no es registrada o facturada, debido a pérdidas, fugas o tomas clandestinas, lo que constituye un problema en la gestión y distribución de agua para consumo humano. Una manera de determinar la eficiencia del sistema es basándose en los valores de los caudales de fuga, teniendo como principal indicador el índice de fuga estructural (IFE), que permite medir la efectividad de actividades de mantenimiento de la red. En países desarrollados este índice es considerado, con un valor de presión promedio durante las 24 horas del día; pero la realidad de países en vías de desarrollo es otra, por lo que en este trabajo se presentan dos alternativas para la corrección del IFE, basándose en datos estadísticos del agua no contabilizada de una población ecuatorian