LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en lÃnea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 169.
DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v5i5.2598
Optimización energética en planta de tratamiento de agua
potable de ManabÃ
Energy optimization in a potable water treatment plant in ManabÃ
Luis Damián MacÃas GarcÃa
lmacias1083@utm.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-8373-9569
Facultad de Posgrado. Universidad Técnica de ManabÃ
Portoviejo – Ecuador
Lenin Julián Pita Cantos
lenin.pita@utm.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-3847-0554
Facultad de IngenierÃa y Ciencias Aplicadas. Universidad Técnica de ManabÃ
Portoviejo – Ecuador
ArtÃculo recibido: 21 de agosto de 2024. Aceptado para publicación: 04 de septiembre de 2024.
Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.
Resumen
La gestión eficiente de la energÃa en las PTAP es crucial para la sostenibilidad y los costos de
operación, la investigación actual tiene como objetivo obtener una optimización, a través de los
indicadores que tienen incidencia directa, en una planta de tratamiento de agua potable de ManabÃ,
que contribuya en una propuesta de mejora de eficiencia energética en los procesos de la estación,
evaluar el estado del arte sobre los sistemas de gestión energética. Caracterizar las condiciones de
operación de los procesos de potabilización, determinar el impacto económico que generan los
factores de incidencia que influyen en la eficiencia energética, e identificar oportunidades para
establecer un plan de mejoras en el desempeño energético. La investigación se enfoca en la
optimización energética basada en la norma ISO 50001:2018, la metodologÃa sigue el ciclo Planear,
Hacer, Verificar, Actuar, que incluyen visitas a la planta, revisión de instalaciones eléctricas, obtención
de datos y análisis, se evalúa el consumo energético, Ãndices de consumo y eficiencia fÃsica entre
otras, con el objetivo de proponer mejoras para reducir costos y pérdidas, el análisis de la planta revela
un consumo anual de 15,681,926 kWh, en el que la sala de bombas 1 es responsable del 70.90% del
consumo, se identifica una contravención al factor de potencia, con un Ãndice de consumo de 0.4894
kWh/m3, por lo que se recomienda estrategias para reducir el consumo de energÃa, y optimizar
procesos para mejorar la sostenibilidad operativa y financiera. También se sugiere explorar
tecnologÃas más eficientes y fuentes de energÃa renovable.
Palabras clave: optimización, energÃa, eficiencia, agua potable
Abstract
Efficient energy management in WWTPs is crucial for sustainability and operating costs, the current
research aims to obtain an optimization, through indicators that have direct impact, in a drinking water
treatment plant in ManabÃ, which contributes to a proposal for improving energy efficiency in the
processes of the station, evaluate the state of the art on energy management systems. Characterize
the operating conditions of the drinking water treatment processes, determine the economic impact
generated by the incidence factors that influence energy efficiency, and identify opportunities to
LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en lÃnea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 170.
establish a plan to improve energy performance. The research focuses on energy optimization based
on ISO 50001:2018, the methodology follows the Plan, Do, Check, Act cycle, which include visits to the
plant, review of electrical installations, data collection and analysis, energy consumption is evaluated,
consumption rates and physical efficiency among others, with the aim of proposing improvements to
reduce costs and losses, the analysis of the plant reveals an annual consumption of 15,681,926 kWh,
in which the pump room 1 is responsible for 70. 90% of the consumption, a contravention to the power
factor is identified, with a consumption index of 0.4894 kWh/m3, so strategies are recommended to
reduce energy consumption, and optimize processes to improve operational and financial
sustainability. It is also suggested that more efficient technologies and renewable energy sources be
explored.
Keywords: optimization, energy, efficiency, potable wáter
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Cómo citar: MacÃas GarcÃa, L. D., & Pita Cantos, L. J. (2024). Optimización energética en planta de
tratamiento de agua potable de ManabÃ. LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y
Humanidades 5 (5), 169 – 184. https://doi.org/10.56712/latam.v5i5.2598
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ISSN en lÃnea: 2789-3855, septiembre, 2024, Volumen V, Número 5 p 171.
INTRODUCCIÓN
Existe una interrelación entre el agua y la energÃa, en particular, el incremento de la población, la
industrialización y las actividades agrÃcolas ejercen una gran influencia sobre los recursos más
relevantes del mundo, el agua y los combustibles fósiles, (Bailey et al., 2020). La energÃa es un insumo
crÃtico para la entrega de agua potabilizada y tiene destacada incidencia en los costos de prestación
del servicio, en Estados Unidos, se considera que alrededor del 4% de la demanda de electricidad se
emplea para la potabilización y distribución de agua, (Baquero-RodrÃguez et al., 2018).
Los objetivos de desarrollo sostenible relacionados con el agua y la energÃa son interdependientes, sin
embargo, las métricas de desempeño asociadas a menudo son distintas, por lo que se requieren
métodos y herramientas para un análisis que determinen una combinación adecuada de tecnologÃas y
escala de inversiones, (Parkinson et al., 2018), pues el gasto energético representa el 75% de las
emisiones de la Unión Europea, por lo tanto, la evolución de nuestro sistema energético es fundamental
para nuestras ambiciones climáticas, que se complementarán con las contribuciones nacionales que
cada estado miembro debe apoyar con el fin de lograr reducir el consumo de energÃa, para minimizar
las emisiones y los costos energéticos, lo que ayudará a conseguir una reducción del 9% de aquà a 2030
(EUR, 2021).
Para evaluar la influencia de los programas de eficiencia energética en función de la calidad de la
energÃa, se miden los valores para la determinación de la turbidez del agua, utilizando turbidÃmetros
ópticos, a través de una muestra de agua, (Castrillón et al., 2015). El Banco Interamericano de
Desarrollo y la Asociación Internacional del Agua, promueven proyectos como Aqua Rating a partir de
indicadores de desempeño, expresado por (Baquero-RodrÃguez et al., 2018), evaluación que consiste
en desarrollar una plataforma informática que compara la gestión de una empresa ficticia y una
perfecta, para establecer una brecha entre las dos empresas, las cuales deben irse cerrando con planes
de acción (Rating, 2017), para transformar la gestión de las empresas de agua y saneamiento,
evaluando su desempeño mediante el uso de estándares internacionales y auditores independiente
acreditados.
Estudios anteriores han requerido un análisis más detallado de las etapas individuales de suministro
de agua potable y la determinación de la energÃa necesaria para tratar el agua, es decir, la energÃa
utilizada por las ETAP. El propósito de estos análisis fue evaluar y comparar la intensidad energética
de las ETAP, es decir, la energÃa consumida por unidad de volumen (m3) de agua potable producida
(kWh/m3) Sin embargo, varios autores determinaron que la energÃa requerida para tratar el agua
depende de varios factores, incluyendo la calidad del agua y de los estándares de agua potable, asÃ
como la tecnologÃa de tratamiento de agua utilizada, (Molinos-Senante & Sala-Garrido, 2019).
Diversos estudios han examinado el consumo de energÃa para la administración de agua potable, se llevó a cabo
una revisión de la literatura y se comparó el consumo de energÃa de un tratamiento de agua convencional en
diversos paÃses, tales como, Australia (0.01–0.2 kWh m−3), España (0.11–1.5 kWh m−3), Nueva Zelanda (0.15–
0.44 kWh m−3) y Estados Unidos (0.184–0.47 kWh m−3). Los principales consumidores de energÃa fueron los
procesos de cloración (debido a la producción in situ de dióxido de cloro) y la coagulación, lo cual generó un 34%
y un 31% del consumo total de energÃa operativa de las ETAP, (Bukhary et al., 2020).
La eficiencia energética es esencial para el desarrollo sostenible de los paÃses, tiene un gran impacto
tanto en la rentabilidad como en la sostenibilidad de la producción industrial, para el análisis
económico se realizan varios escenarios en función de los requerimientos de agua. Se determina que
gracias al uso de variadores de velocidad se logran ahorros entre el 57 y 69% (entre 1,05 y 2,11 MMUSD)
y que gracias al uso del control estadÃstico de procesos se logran ahorros adicionales entre 2,4 y 5,3%
(73 y 127 MUSD) (Andrade, 2018). El diseño original de la planta en análisis es para laborar hasta un
lÃmite de niveles de turbiedad de 1500 (NTU), al sobrepasar estos niveles obliga a detener el