2. GESTION AVANZADA DE
DRENAJE URBANO
GADU
FORO INTERNACIONAL
DISCUSIÓN SOBRE DRENAJE URBANO
Bogotá, 18 de Noviembre de 2011
3. Agbar en pocas palabras
Barcelona – Finales siglo XIX Sede de Agbar en Barcelona Referente internacional
Desde 1867 A 2011 Presencia en 10 países
• En España más de mil municipios servidos
• Más de 16.000 empleados en 2010
3
4. Estructura accionarial de
Agbar
Otros
79,447% 35,41%
12,6%
100%
32,87% HISUSA 67,13%
España
73,11%
25,93%
Accionistas
Minoritarios 0,96%
4
5. Actividad
Ciclo integral del agua – Servicios transversales
Medio Natural Potabilización Distribución y abastecimiento
Retorno al medio natural
Depuración Saneamiento Gestión de clientes
Servicios
Laboratorios Consultoría Formación
5 Transversales
8. INDICE
Indice
1. Introducción
2. Situación actual y perspectivas futuras
3. Principios de la Gestión Avanzada del Drenaje Urbano
4. Plan Director de Alcantarillado
5. Los sistemas de soporte tecnológico
6. El caso de Barcelona
7. Aplicabilidad de la GADU
8. Conclusiones
8
10. 1. Introducción
Instalaciones componentes del sistema de saneamiento
La red de alcantarillado
Los elementos auxiliares
Las depuradoras
Los equipamientos de regulación
Los sistemas de informatización y
control
10
11. 1. Introducción
Historia del saneamiento - Evolución de la población mundial
6.000
5.000
4.000
III) Desarrollo
II) Estancamiento acelerado
I) Inicio: Ciudades
Expansión del Islam
Descubrimiento
Revolución
Imperio Romano
Alejandro Magno
Guerras Púnicas
Industrial
2.000
de América
Marco Polo
Las cruzadas
Atila
800
600
400
200
11 -500 -250 0 250 500 750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000
12. 1. Introducción
Funciones del saneamiento
• Higienista
– Evitar enfermedades
• Minimizar las inundaciones
– Proteger al ciudadano
• Ambiental
– Mantener y mejorar la calidad de los medios receptores
– Conservar el recurso
12
13. 1. Introducción
Problemas habituales en las redes de drenaje (1)
PROBLEMAS HABITUALES CAUSAS ORIGEN
Orografía
Naturales
Pluviometría
Olores Desarrollo urbanístico desmesurado
Urbanísticas Ocupación cuencas naturales
Inundaciones Barreras de superficie o subterráneas
Insuficiencias en colectores
Impacto Ambiental Deficiencias Materiales baja calidad o deteriorados
en la red Inflexibilidad red
Falta de limpieza Inexistencia elementos de regulación
Desconocimiento sistema
Accidentes
Deficiencias de gestión Desconocimiento funcionamiento
Mantenimiento insuficiente
Extensión permanente red
Ausencia plan actualizado
Deficiencias de planificación Uso criterios tradicionales
Visión local y a corto plazo
13
14. 1. Introducción
Problemas habituales en las redes de drenaje (2)
14
15. 1. Introducción
Problemas habituales en las redes de drenaje (3)
15
16. 1. Introducción
Problemas habituales en las redes de drenaje (4)
16
17. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Situación actual saneamiento a nivel mundial
17
18. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Algunos datos internacionales
% población
Población en Densidad media de % de población % de población
Área total en 1000 conectada a
País millones de población en conectada al conectada a
km2 alcantarillado
habitantes hab/km2 alcantarillado depuradora
unitario
Países Bajos 42 17 484 99 88 85
Bélgica 31 11 345 60 46 70
Reino Unido 245 61 246 98 82 70
Alemania 357 82 230 98,6 94,2 58,3
Italia 301 59 196 95 89 ?
Luxemburgo 2,6 0,5 187 96 91 >90
Suiza 41 7,6 184 96,7 97 85
Dinamarca 43 5,5 129 94 92 49,1
República Checa 79 10 129 77,4 93 ?
Polonia 312 38 122 59 58 23
Francia 544 62 114 97 73 45
Austria 84 8 99 86 86 > 50?
España 506 45 89 98 86 88
Croacia 57 4,5 78 43 28 >25
USA 9.826 304 31 70 70 15
Algeria 2.381 34,8 14 86 < 10 73
18
Noruega 385 4,8 12 81 76 40
19. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Situación actual: España (1)
17 Comunidades Autónomas / 8110 Municipios
Aguas residuales colectivas: Depuración:
3.100 Hm3/año (190 l/Hab·día) 1.520 Hm3/año
1.720 EDARS
86 % cobertura
Redes de alcantarillado:
89.900 Km Gestión y saneamiento:
98 % cobertura 72 % Población Pública
88 % unitario 15 % Población Mixta
15.000 aliviaderos 13 % Población Privada
700 tanques de tormenta
19
20. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Situación actual: España (2)
• Multiplicidad de administraciones: diferentes normativas y
criterios
• Responsabilidades crecientes
• Falta de visión de ciclo integral
• Mercado con poco valor añadido. Falta de tecnología.
• Duración corta de los contratos. Visión a corto plazo.
• Infrafinanciación
20
21. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Situación actual: España (3)
Precio medio del ciclo integral (€/m3). Encuesta AEAS
21
22. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Situación actual: España (4)
Problemas principales de la red de saneamiento (%). Encuesta AEAS
22
23. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: Directivas europeas
• Directiva 91/271 tratamiento de aguas residuales urbanas
– Objetivos de depuración
– Zonas sensibles
• Directiva 2000/60 Marco del Agua
– Participación ciudadana
– Especificidades locales (buen estado ecológico 2015)
– Recuperación de los costes (año 2010)
• Directiva 2006/7 de Aguas de Baño
– Importancia de la gestión
– Información al ciudadano
23
24. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: España
Antigüedad de la red de alcantarillado. Encuesta AEAS
24
25. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: España (4)
Rango de precios medios (Eur/m3) del ciclo integral
CICLO INTEGRAL
ABASTECIMIENTO SANEAMIENTO
MIN MAX
4,31
2,01
1,8 0,74 2,19
1,41
0,34 0,43 0,06 0,27 0,68 0,79
ESPAÑA EUROPA ESPAÑA EUROPA ESPAÑA EUROPA
Abast. Abast. San. ESP San. CI ESP CI EUR
25 ESP EUR EUR
26. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: España
NADA HAY TAN BARATO COMO EL AGUA !!
26
27. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: Requerimientos (1)
• Visión integral ciclo del agua:
– Conocimiento preciso del sistema
– Coordinación alcantarillado- EDAR-medio receptor
– Reutilización agua (adaptar la calidad al consumo)
– Conocimiento preciso: medición y simulación de
procesos
• Gestión & Infraestructura:
– Planificación (continúa haciendo falta infraestructura)
– Explotación y mantenimiento
– Rehabilitación
– Control en tiempo real
– Salud y seguridad
27
28. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: Requerimientos (2)
• Tecnología
– Conocimiento del sistema y control en tiempo real
– Modelización (EDAR, alcantarillado, medio receptor)
– Tratamientos avanzados: membranas, olores, anti-DSU
– Construcción e impacto ambiental
– Disminución / aumento de costes
• Sostenibilidad
– Participación-colaboración ciudadano
– Disminución impacto ambiental
– Tarificación: Sostenibilidad economía
– No contaminación en origen: Control de vertidos
– Minimización de residuos
28
29. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: Nuevos condicionantes
• Legislación:
– Directiva 91/271 de la UE de 21-05-91
– Plan Nacional de Calidad de las Aguas: 2007-2015
– Directiva Marco del Agua 2000/60/CE
– Normativas y planes de las C.C.A.A.
• Preocupación y demanda municipal:
– Competencia municipal del saneamiento y medio ambiente
– Incidencia de las EDAR’s
– Demandas generales (¿qué hacer en el alcantarillado?)
• Presión de la opinión pública:
– Nivel de calidad de vida
– Auge ecologista-medioambiental
– Comparación del desarrollo europeo
29
30. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Perspectivas futuras: Interacciones drenaje urbano
INFRAESTRUCTURAS
CIUDADANOS URBANISMO
DRENAJE
URBANO
MEDIO AMBIENTE SALUD PÚBLICA
DEPURADORA
ES IMPRESCINDIBLE CONSIDERAR TODOS LOS ELEMENTOS
30 QUE INTERACCIONAN CON EL DRENAJE URBANO
31. 2. Situación actual y
perspectivas futuras
Necesidad de una nueva filosofía de gestión del drenaje urbano
• Los problemas actuales y los nuevos condicionantes obligan a una evolución
(revolución) en los planteamientos de la gestión del drenaje urbano, pasando
de sistemas pasivos y sin gestión a sistemas con una gestión integral,
moderna y avanzada, y, a ser posible, a sistemas activos
31
32. 3. Principios de la GADU
Evolución en la gestión
GADU
1- No sé por
dónde pasa 5- Puedo actuar
sobre el flujo
3- Sé por dónde 7- Controlo el impacto
pasa y su al medio receptor
estado
4- Sé como funciona 6- Conozco carga contaminante e
2- Sé por dónde pasa impacto sobre el medio receptor
cuando llueve
Higienista (SXIX) Anti-inundaciones (SXX) Anti-contaminación (SXXI)
Cartografía Base GIS y Plan Director Reguladores y telecontrol
32
33. 3. Principios de la GADU
Principios de una gestión moderna y avanzada
(modelo GADU)
Filosofía de gestión basada en:
3.1 Conocimiento preciso y exhaustivo del sistema
3.2 Planificación integral
3.3 Gestión completa y coordinada en tiempo real
3.4 Enfoque medioambiental y sostenible
33
34. 3. Principios de la GADU
3.1. Conocimiento preciso y exhaustivo del sistema
• Levantamiento topográfico exhaustivo de toda la red
• Implantación de un GIS con toda la información de la red
• Construcción de un modelo para conocer el comportamiento de la red
• Implantación de un sistema de telesupervisión para calibración y explotación de la red en
tiempo real
3.2. Planificación Integral
• Es necesario realizar una planificación integral del sistema de drenaje urbano,
integrado con la depuradora y el medio receptor, que establezca:
El estado y el funcionamiento actual del sistema
El estado y el funcionamiento futuro deseable del sistema
La relación de actuaciones valoradas y priorizadas para pasar
desde el estado actual al futuro
• Esta planificación debe ser dinámica, estando constantemente actualizada
34
35. 3. Principios de la GADU
3.3. Gestión completa, coordinada y en tiempo real
• Completa: Incluye todas las fases del drenaje urbano (Planificación-Proyectos-Dirección de Obra-
Explotación-Mantenimiento)
• Coordinada: Tiene en cuenta la gestión de las EDARs y el Medio Receptor. Importante
dependencia de las actuaciones infraestructurales y urbanísticas.
• Tiempo Real: a partir de la telesupervisión del sistema se realiza:
– Gestión de las situaciones de alerta
– Operación hidráulica del sistema
3.4. enfoque medioambiental sostenible
• Debe tenerse en cuenta:
– Todas las fases de la gestión del drenaje urbano deben minimizar el impacto
medioambiental
– El ciclo integral del agua, incluyendo el medio receptor y se deben establecer sus
estándares de calidad
– Las aguas de tormenta urbanas no son aguas limpias
– El 50% de la contaminación vertida a los medios receptores proviene de las
Descargas de Sistemas Unitarios (DSU’s) (25% de los sedimentos en la red y 25%
del lavado de atmósfera y calles)
– El control de vertidos a la red
35
36. 3. Principios de la GADU
La conveniencia de una gestión avanzada: beneficios
• Para los ciudadanos: • Para el municipio:
– Alta calidad del servicio – Eficiencia y eficacia
– Disminución de inversiones
incomodidades – Aprovechamiento iniciativas
– Preservación medio de terceros
ambiente – Obtención de subvenciones
• Para los gestores:
– Definición clara de prioridades y actuaciones
– Voz propia ante otras administraciones
– Gestión eficaz de emergencias y fallos
36
37. 3. Principios de la GADU
Instrumentos básicos para el desarrollo de la gestión avanzada
Los instrumentos básicos para el desarrollo de la Gestión
Avanzada son:
– Elaboración de un Plan Director de Alcantarillado
– Implementación de los 3 sistemas básicos de ayuda a la
decisión:
o Sistema de Información Territorial
o Sistema de Modelización Matemática
o Sistema de Telecontrol
37
38. 4. Plan Director de
alcantarillado
COMPARATIVO
PLAN DIRECTOR DE ALCANTARILLADO INVERSIÓN vs BENEFICIO
• Es un hito imprescindible para arrancar la
modernización de la gestión del sistema Beneficio
15-100%
• Idealmente debe apoyarse en los tres sistemas
de soporte tecnológico
• Se justifica, desde el punto de vista económico,
por:
– Eliminación de los costes de no-planificación
– Proposición de soluciones óptimas y perdurables
– Optimización de los costes de limpieza y
mantenimiento Sin P.D.A Inversión
Con P.D.A
38
39. 5. Los sistemas de
soporte tecnológico
El sistema de información territorial
• Sistema para el conocimiento básico y exhaustivo
• Utilización de herramientas GIS y Base de Datos
• La dificultad principal es la obtención de datos fiables de la red
39
40. 5. Los sistemas de
soporte tecnológico
El sistema de modelización integral
• Simulación cuantitativa y cualitativa del funcionamiento del alcantarillado,
depuradora y medio receptor
• Calibración del modelo – ajuste progresivo
• Usos generales, de detalle y operativos: planificación, proyectos, explotación y
mantenimiento
40
41. 6. El caso de Barcelona
Obtención del conocimiento del sistema. Sistema de
Información Territorial (SITE)
DESCRIPCION EXHAUSTIVA DE LA RED
• 1.755 km de red: 46.000 pozos, 64.000 sumideros, 69.000 acometidas
• 600 instrumentos de control
• 2.200 obras, 173 km de red proyectada
• 671 km de actuaciones planificadas
OTROS DATOS DEL SUBSUELO
• 534 km red fibra óptica por el alcantarillado
• 229 km red recogida neumática de residuos
• 4.600 sondeos geológicos
• 200 km de red de agua freática
Planificación Proyecto
CLAVES ÉXITO
• Calidad de los datos
• Usado por todos los estadios del alcantarillado como
receptáculo de datos y para consulta
Red existente Obra
41
42. 6. El caso de Barcelona
Obtención del conocimiento del sistema. Sistema de
Modelización (SIMO)
Modelo cuantitativo Modelo cualitativo
LLUVIA • Permite tener en todo
LLUVIA
momento una simulación de:
LLUVIA LAVADO
– Niveles y caudales en la red
ESCORRENTÍA DE LA CUENCA ESCORRENTÍA
– Vertidos a los medios
HIDROGRAMA POLUTOGRAMA
ALCANTARILLADO receptores
MOUSE PROPAGACIÓN PROPAGACIÓN – Efectos de estos vertidos en
POR LOS DE LOS
COLECTORES POLUCIONANTES los medios
INTERCEPTORES
INTERCEPTORES
PROPAGACIÓN
ALIVIADEROS
ALIVIADEROS
FLUJO REDUCCIÓN DE
(ADSU)
HACIA LA
(ADSU)
POLUCIONANTES
DEPURADORA
DEPURACIÓN
DEPURADORA
EMISARI
EMISARI
STOAT
O
O
PROPAGACIÓN REACCIÓN
VERTIDO
MEDIO RECEPTOR EN EL DEL RECEPTOR
RECEPTOR
42 MIKE11/MIKE 21
43. 6. El caso de Barcelona
Obtención del conocimiento del sistema.
Sistema de Modelización (SIMO) - Análisis de lluvia
4 Pumping stations
9 Ultrasonic level-sensors
15 Raingauges
350
Intensidad de Precipitación
RAINFALL [my-m/s] 300 280
260
Intensidad de precipitación
60.0
250 240
(mm/h)
50.0 220
200 200
40.0
180
150
(mm/h)
30.0 160
140
20.0 100 120
100 10 0
10.0 50 80 Período de
10
60
0.0
0 40 1 Retorno T500
WWTP
5
20
8-12-1932 31-5-1938 21-11-1943 13-5-1949 3-11-1954 25-4-1960 16-10-1965 8-4-1971 28-9-1976 21-3-1982 11-9-1987 3-3-1993
20
35
(años)
50
T100
0
65
80
0 .1
95
T10
110
5 10 15 20
25 30 35 T1
Duración (min.) 40 45
50 55 60
Inte rvalo (m in)
43
44. 6. El caso de Barcelona
Obtención del conocimiento del sistema.
Sistema de Modelización (SIMO) - Análisis de la escorrentía
Precipitación
Subcuenca
Escorrentía
superficial
Almacenaje
en superficie
Imbornal
PARÁMETROS DE LAS SUBCUENCAS URBANIZADAS
Parámetro Área Impermeable Área Permeable
Humectación [m] 0,00035 0,001
Almacenamiento [m] 0,00355 0,00467
Infiltración inicial [m] - 0,3 10 -4
Infiltración final [m] - 0,2 10 -5
44
Parámetro de Horton [m] - 0 00116 10 -2
45. 6. El caso de Barcelona
Obtención del conocimiento del sistema. Sistema de
Modelización (SIMO) - Análisis de la propagación
45
46. 6. El caso de Barcelona
Sistema de Modelización (SIMO) - Modelización de la calidad
en el alcantarillado
[mg/l] CONCENTRACIÓN, NH4+
SIMULADO
70.0 MEDIDO
60.0
Reaireación
50.0
Oxígeno
Crecimiento
40.0 Decaimiento
DBO
Decaimiento
Hidrólisis
Heterotrópico
DBO
en suspensión
Disuelto
Erosión Erosión Sedimentación
12:00:00 00:00:00
Demanda de DBO
00:00:00 del DBO
Oxígeno
Líquido
SedimentoIntersticial
Sedimento
Sedimento
MOUSE
TRAP
[106 UFC/100ml] CONCENTRACIÓN, F. COLI
SIMULADO
6000.0 MEDIDO
4000.0
2000.0
0.0
00:00:00 12:00:00 00:00:00
46
47. 6. El caso de Barcelona
Sistema de Modelización (SIMO) - Modelización del medio receptor
47 08/08 02:00 UTC
09/08 17:00
14:00
11:00
08:00
05:00
48. 6. El caso de Barcelona
Obtención del conocimiento del sistema.
Sistema de telesupervisión (SITCO)
• Suministra información • Claves de éxito
– Puntos de medida – Riguroso mantenimiento del
o Caudales de la red 146 sistema
o Radares meteorológicos 2 – Adecuados algoritmos de
o Pluviometría en la ciudad 24 control
o Caudales DSU 11 – Base de Datos Técnica
o Calidad de agua 4
o Anomalías de funcionamiento660 equipos
• Opera los actuadores
Visión local y/o visión global
Depósitos Bombeos Compuertas
12 23 38
Nº maniobras al año 1.200
48
49. 6. El caso de Barcelona
Redacción del Plan Integral
DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL
OBJETIVOS
• ANTI-INUNDACIONES
– General T = 10 años
– Túneles urbanos y puntos críticos 10≤T≤50 años
• ANTI-DSU
+ – Playas: Limitar a 1,5% horas por temporada de baño
incumplimiento calidad sanitaria preceptiva
– Puerto: Reducir 1/2 nº y volumen de vertidos
– Besós: Reducir a 1/3 nº y volumen de vertidos
ACTUACIONES PREVISTAS PROGNOSIS DE FUNCIONAMIENTO
• 27Km colectores primarios
• 117Km red local
• 64107 Imbornales
• 18 depósitos (V=709.100 m3)
49
50. 6. El caso de Barcelona
Redacción del Plan Integral 06 - Actuaciones propuestas
Extensión-rehabilitación de redes
Nuevos colectores locales
Depósitos de retención de uso Ventilaciones y anti-retornos en
mixto o anti-DSU conexiones
Limpiezas preventivas (entradas,
Compuertas de derivación red y medios)
Sumideros Técnicas de drenaje urbano
sostenible
50
51. 6. El caso de Barcelona
Plan Integral. Ejecución de las actuaciones 1997-2011
• 12 depósitos construidos 1997-2010
(V = 485.000m3)
• 5 Compuertas de derivación y 1 de
almacenamiento
• 33 Km Grandes Colectores
• 180 M€ invertidos
51
52. 6. El caso de Barcelona
Gestión completa en tiempo real. Operativa de alertas por lluvias
Previsiones
Meteorológicas Sistema de Telecontrol
Sistema de
Radar Explotación Sistema de Información Territorial
Centralizada
Pluviómetros
Sistema de Modelización
Limnímetros
NIVEL DE ALERTA ( 0 a 5 )
PROCEDIMIENTOS DE ACTUACIÓN
Técnicos Coordinación
Operación de Operativos Informativos
depósitos y compuertas
Bomberos Responsables
Coordinación Depuradora Guardia urbana Municipales
52
53. 6. El caso de Barcelona
Gestión de la calidad de las aguas de baño.
Operativa de alertas por vertido
Pluviómetros
Sistema de Telecontrol
Limnímetros Sistema de
Explotación Sistema de Información Territorial
Info meteorolog. Centralizada
Sistema de Modelización (COWAMA)
Información externa
NIVELES DE ACTUACIÓN (0a5)
PROCEDIMIENTOS ACTUACIÓN
Detección y validación (0,1,2) Gestión sanitaria ambiental (3,4,5)
DTS DSU Confirmación activación PJBIM Activación
Validación Aviso lluvia Envío avisos CLABSA PAEM
Confirmación Detección DSU Aviso a los bañistas PJIBM
Criterios establecimiento grado afectación
53
54. 6. El caso de Barcelona
Gestión completa en tiempo real.
Herramientas y procedimientos (Radar)
54
55. 6. El caso de Barcelona
Enfoque medioambiental
Diagnóstico de impactos sobre los medios receptores, y planteamiento de
acciones correctoras (PECLAB+COWAMA):
Mejora de calidad de los medios receptores gracias a los depósitos:
– 3.700.000 m3 regulados/año
– 940 Tm MES (materia en suspensión) al año no vertidas
– reducción MES y zonas anóxicas en fondos marinos del puerto
55
56. 7. Aplicabilidad de la GADU
Aplicabilidad de la GADU a cualquier municipio
• La GADU es aplicable y adaptable a cualquier municipio
• Puede hacerse de una manera gradual en función de las
necesidades y posibilidades
• Existen ya muchos municipios en España o incluso en Sudamérica
que han empezado esta modernización:
– Ciudades AGBAR: Barcelona, Murcia, Alicante, Santiago (Chile), etc.
– Otros: Madrid, Vitoria, Reus, Puerto de Barcelona, etc.
56
57. 8. Conclusiones
CONCLUSIONES
• Los problemas y la sensibilidad actual respecto al drenaje así como las nuevas
directivas están impulsando el paso de una gestión tradicional y parcial a una
gestión integral moderna y avanzada (GADU)
• La GADU requiere de un cierto desarrollo tecnológico y está basada en un
profundo conocimiento del sistema, una buena planificación, una explotación
activa y una sensibilidad ambiental
• La GADU permite conseguir eficazmente los objetivos deseados, y está en
línea con el nuevo enfoque de la problemática del agua
• El beneficio en la actividad que proporciona la GADU es inigualable por
cualquier otro sector de gestión del ciclo del agua, pudiéndose llegar a
multiplicar entre 5 y 8 veces el presupuesto actual destinado a inversiones y
explotación en sistemas de drenaje urbano
57
58. GRACIAS !
Gustavo Robledo Villegas
Director Comercial
AQUALOGY Latinoamérica - Grupo AGBAR
Calle 104 Nº14A-45 Of 402 Bogotá - Colombia
Móviles +57 3174882583, +34 690647790
grobledo@agbar.net