Diseño del acueducto mayor del área Boyacá de la faja petrolífera del Orinoco

Introducción El Problema Planteamiento del problema Objetivos generales y específicos Metodología Resultados Ingeniería y Aspectos tecnológicos Aspectos socioculturales y ambientales Estimación de costos clase V Análisis Financiero Evaluación de riesgos del proyecto Plan de ejecución clase V del proyecto Conclusiones Recomendaciones Tabla de Contenido

Introducción Faja Petrolífera del Orinoco Superficie total 83.834,215 Km2 (Gp:) Ubicación Geográfica (Gp:) N Área Boyacá El Área Boyacá corresponde a la parte occidental de la FPO y está ubicada al sur del estado Guárico. Superficie total: 38.249,52 Km2 ˜ 46% Poblaciones ubicadas en el área de influencia del desarrollo petrolero: Cabruta, Santa Rita de Manapire y Espino

Planteamiento del problema Refinería Santa Rita Mejorador Arranque: 2026 Refinería-Petroquímica Arranque:2028 Área Boyacá Generación eléctrica Alimentada por Coque. Potencia 900 Kw. Arranque 2026 8 Bloques de Producción Prod. en caliente Bloque 1: 150 MBD Bloque 8: 250 MBD (Gp:) Crecimiento poblacional debido a la fuerza laboral asociada y crecimiento natural poblacional

Planteamiento del problema Refinería Santa Rita Mejorador Arranque: 2026 Refinería-Petroquímica Arranque:2028 Área Boyacá Generación eléctrica Alimentada por Coque. Potencia 900 Kw. Arranque 2026 8 Bloques de Producción Prod. en caliente Bloque 1: 150 MBD Bloque 8: 250 MBD (Gp:) Crecimiento poblacional debido a la fuerza laboral asociada y crecimiento natural poblacional El desarrollo de las actividades petroleras en la FPO será un atractivo de actividades económicas, para el cual se deberá planificar las acciones que permitan satisfacer las necesidades tanto de agua potable e industrial. Es por ello, que el desarrollo y ejecución de proyectos petroleros, industriales y socioproductivos en el Área Boyacá de la Faja Petrolífera del Orinoco generará un impacto poblacional en la región, por lo cual surge la necesidad de realizar el diseño del Acueducto Mayor del Área Boyacá, el cual tendrá como finalidad de garantizar el suministro de agua para consumo humano, petrolero e industrial.

5 Actualizar información existente de oferta y demanda hídrica en el Area Boyacá de la Faja Petrolífera del Orinoco. Establecer distintas alternativas de ruta de suministro y tratamiento del agua. Identificar las tecnologías para el sistema de captación del agua del Acueducto Mayor del Área Boyacá de la Faja Petrolífera del Orinoco. Definir los parámetros de diseño de las tuberías y equipos de bombeos. Analizar la factibilidad técnica del Acueducto Mayor del Área Boyacá de la FPO considerando las distintas alternativas de rutas de aducción. Objetivo Específicos Planteamiento del problema Analizar aspectos socioculturales y ambientales del Área de influencia del Acueducto Mayor del Área Boyacá de la FPO. considerando las regiones afectadas por el sistema de suministro. Actualizar el estimado de costos clase V del proyecto del Acueducto Mayor Boyacá. Actualizar el plan de ejecución del proyecto Clase V abordando las estrategias de ingeniería, procura, construcción, arranque y operaciones del Acueducto Mayor del Área Boyacá de la FPO. Evaluar la factibilidad económica-financiera de la fase visualización del proyecto. Desarrollar el análisis cualitativo de los riesgos del proyecto Acueducto Mayor Boyacá. Objetivo General Diseñar el acueducto Mayor para el Área Boyacá para garantizar el suministro de agua potable e industrial en el marco del desarrollo de la Faja Petrolífera del Orinoco.

Metodología

Periodo de diseño Se establecen dos tipos de consumo: Consumo Humano: Población natural y fuerza laboral asociada Consumo Industrial: Refinería y petroquímica, bloques de producción, generación eléctrica. El Acueducto Mayor del Área Boyacá de la FPO se dimensionará de acuerdo al cálculo de la demanda pico: Factor de diseño de 1,4. La selección de los equipos electromecánicos debe corresponder a modelos comerciales. Se establece una velocidad de transporte del agua no mayor a 3 m/s Se contempla un periodo de diseño de 20 años para el diseño de Acueducto Mayor Boyacá. Se considera la reposición de los equipos e instalaciones mecánicas y electromecánicas cada 10 años. De acuerdo a Corcho, Duque (2005). “Acueducto, Teoría y Diseño”. Fecha estimada que el arranque de operaciones del acueducto será para el año 2025. Se plantea la puesta en marcha del acueducto un año antes del arranque del mejorador de la Refinería Santa Rita. Premisas y bases de diseño Capacidad del acueducto

Demanda media estimada Consumo Humano

(Gp:) Mejorador Santa Rita Generación Eléctrica (Gp:) Refinería y Petroquímica Demanda media estimada Consumo Industrial

Demanada pico estimada Caudal 4.043 l/s Factor de diseño 1.4

Identificación y análisis de suministros Aguas Subterráneas Composición química: De carácter salobre del tipo clorurada sódica hacia el noroeste de la región. Escasas fuentes subterráneas, desfavorables al sur del Área Boyacá. Rendimiento pozos de agua en la FPO. Temporadas de sequía Fuente: Laboratorio Nacional de Hidráulica Rendimiento de los pozos al sur del Área Boyacá en temporadas seca: Gasto. 1-15 l/s

Identificacion y análisis de suministros Aguas Superficiales. Río Manapire, Río iguana Los ríos Manapire e Iguana, se descartan como fuentes de suministro de agua, debido a la intermitencia durante el año, lo cual, impide la continuidad en el servicio y a sus características topográficas planas, dificulta la utilización de sus aguas. El Río Manapire tiene la particularidad de ser de régimen intermitente, con aguas bajas entre enero a abril y con un máximo definido en agosto. De acuerdo al “ESTUDIO PARA EL APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS HÍDRICOS EN LA FPO (LNH) (Jun. 2011). El Río Iguana aunque presenta un caudal promedio anual del 17,3 m3/s no se considera fuente segura de préstamo, debido a que en los meses comprendidos entre diciembre y abril el caudal es cercano a cero. Caudal promedio anual (m3/s) Fuente: LNH (Gp:) Ríos en el Área Boyacá 1.Río Manapire; 2. Río Iguana (Gp:) 1 (Gp:) 2

(Gp:) Cabruta (Gp:) Caicara (Gp:) Matanzas Identificacion y análisis de suministros Aguas Superficiales. Río Orinoco Distancia desde Matanzas: Caicara: 459 millas Cabruta: 465 millas Nivel máximo : 35 m.s.n.m Nivel mínimo: 23.72 m.s.n.m. en el mes de septiembre En el balance de oferta y demanda se demostró que el RÍO ORINOCO es la fuente más segura y confiable de préstamo; en primer lugar porque se extraería un 0.084% del caudal en épocas de estiaje en comparacion al reporte más crítico (4789,68 m3/s) reportado el 13/03/2000 y en segundo lugar, los parámetros de agua cruda del Río Orinoco referenciales pueden ser tratados mediante un tratamiento convencional.

Batimetría del Río en el sector Caicara- Cabruta (INC) Profundidades = 4.5 m Profundidades 0.0 m Profundidades 2.5 m Captación sobre el Río Orinoco CABRUTA

Tipos de obras de captación

Este punto de toma se ubica en la población de Cabruta en pleno y en el trayecto de la troncal 12, troncal que conduce a la población de Santa Rita. Esta opción de captación se propone debido a que se cuenta con un camino sin asfaltar que conduce a la troncal 12. Además en las adyacencias de la carretera se presentan lomas o relieves del terreno favorables para la instalación de tanques elevados para el suministro de agua por gravedad a la población de Cabruta. Esta alternativa se debe a la proximidad a la población de Cabruta y a la troncal 12, la captación se propone a 1 Km de la población. Así mismo, se visualiza un amplio terreno en el que podría instalarse la(s) planta(s) de tratamiento. Alternativas de la ubicación de la captación Existe una carretera sin asfaltar que dirige a la troncal 12. A diferencia de las opciones siguientes, esta alternativa no se enfoca a la cercanía a la población de Cabruta, sino a las vías de acceso.

Matriz de selección MULTICRITERIO Alternativas de la ubicación de la captación

Matriz de selección MULTICRITERIO La ponderación se basa en la escala del 1 al 5, siendo 1 la ponderación categorizada como “muy malo” y 5 como “excelente”.

Matriz de selección MULTICRITERIO

Filtración convencional Tecnologías de tratamiento Filtración Directa Filtración por micromenbrana Filtración convencional Datos de la planta potabilizadora de Soledad en el estado Anzoátegui. Obras de tratamiento GACETA OFICIAL EXTRAORDINARIA: 5.021 del 18/12/1995. DECRETO N° 883 FECHA: 11 de Octubre de 1995 CAPITULO II: De la clasificación de las aguas ARTICULO 3º.- Sub Tipo 1B: Aguas que pueden ser acondicionadas por medio de tratamientos convencionales de coagulación, floculación, sedimentación, filtración y cloración. ARTICULO 4º.- ítem 2:

Ubicación de las plantas de tratamiento

Estación de Bombeo en la Captación, HIDROBOLIVAR Estaciones de bombeo Las potencias de las estaciones están determinadas en función al caudal y la altura a superar, así como también la disponibilidad en el mercado. Las potencias hidráulicas calculadas son preliminares al igual que el arreglo de los equipos electromecánicos. No se considera la disposición de equipos de reserva en esta fase del proyecto (fase de visualización) Premisas

Puede considerarse la utilización de tuberías de acero, fundición dúctil, tuberías plásticas como Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV o GRP en inglés) y Polietileno de alta densidad (PEAD o HDPE en inglés) La ADUCCIÓN debe abastecer AGUA POTABLE AGUA PRETRATADA Material de la tubería: Instalación: Tubería enterrada Aducción Tubería aérea o sobre suelo

Alternativa 1 137 Km. Alternativa 2 149 Km. Premisas: Direccionarse al margen o en sentido de las carreteras existentes o planificadas. Minimizar impactos ambientales e incrementar las facilidades de acceso en las fases de construcción, operación y mantenimiento del acueducto y de los elementos que lo conforman. Rutas para la aducción

Aspectos de Constructibilidad

Aspectos generales: Las alternativas de trazado del acueducto están en función a las poblaciones ubicadas en el eje de desarrollo petrolero y los proyectos industriales. La demanda calculada por centro poblado está en función a la actividad prevista y calidad del agua requerida, para consumo humano y uso industrial. La demanda con la que se diseñarán las distintas alternativas es preliminar. Software utilizado para simulación: Configuraciones del Acueducto Premisas: En cada opción intervienen: Captación, aducción, estaciones de bombeo y planta de tratamiento para garantizar el agua de distintas calidades (potable e industrial). La factibilidad de las distintas configuraciones del acueducto fueron Validadas mediante un Software de simulación interactivo EPANET. 2.0.

Opción 1: 1era Etapa: 2024 Santa Rita: 3188 l/s Espino: 698 l/s Cabruta: 150 l/s Configuraciones del Acueducto (Gp:) Sistema de tratamiento de agua (Gp:) Sistema de potabilización

Configuraciones del Acueducto

Opción 2: Configuraciones del Acueducto 1era Etapa: 2024 Santa Rita: 705 l/s Espino: 698 l/s Cabruta: 150 l/s 2da Etapa: 2027 Santa Rita: 2483 l/s (Gp:) Sistema de tratamiento de agua 1° etapa (Gp:) Sistema de tratamiento de agua 2° etapa (Gp:) Sistema de potabilización

Configuraciones del Acueducto

Opción 3: Configuraciones del Acueducto 1era Etapa: 2024 Santa Rita: 3188 l/s Espino: 698 l/s Cabruta: 150 l/s Sistema de tratamiento de agua 1° etapa Sistema de potabilización

Configuraciones del Acueducto

Opción 4: Configuraciones del Acueducto 1era Etapa: 2024 Santa Rita: 3188 l/s Espino: 698 l/s Cabruta: 150 l/s (Gp:) Sistema de potabilización

Configuraciones del Acueducto

Opción 5: Configuraciones del Acueducto 1era Etapa: 2024 Santa Rita: 705 l/s Espino: 698 l/s Cabruta: 150 l/s 2da Etapa: 2024 Santa Rita: 2504 l/s (Gp:) Sistema de tratamiento de agua 1° etapa (Gp:) Sistema de tratamiento de agua 2° etapa (Gp:) Sistema de potabilización

Etapa 1 Etapa 2 Configuraciones del Acueducto

Evaluación multicriterio de las variables ambientales Metodología utilizada: VIRAT: Valor de Impacto y Riesgo Ambiental Total 1º 2º Resultando

Estimación de Costos Clase V Se determina mes de referencia para los costos: Diciembre 2011. Se considera una tasa cambiaria de 4,30 BsF/ $. Se considera un periodo de análisis de 15 años Se considera una tasa de descuento del 10% anual Se considera una provisión por contingencia del 10% del costo total. Se considera una tasa de inflación de 1,4% de acuerdo a la inflación de Estado unidos para el año 2011. Se considera el año 2022 como año cero (0) en escala del tiempo para la evaluación de flujo de caja. Premisas generales Costo Total del proyecto por alternativa.

Análisis Económico La principal fuente de ingreso será la venta del servicio a los diferentes usuarios, Gaceta Oficial N° 39.353, Resolución N° 013 “del Ministerio del Poder Popular Para el Ambiente, Venezolana, HIDROVEN, C.A. Precio Medio de Referencia (PMR): HIDROPAEZ. 0,6 BsF/m3

Análisis Económico Flujo de caja de las alternativas Valor Presente

Análisis Cualitativo de Riesgos Probabilidades de riesgo definidas para el proyecto Nivel de incidencia del impacto de riesgo en el proyecto

Análisis Cualitativo de Riesgos Resultando:

Se plantea la división de las obras en frentes de trabajo, dependiendo la naturaleza de la obra. Plan de Ejecución del proyecto Clase V Estrategias aplicables para cada área del proyecto. Conceptualización: 21 meses duración Definición: 30 meses de duración Identificación de Equipos y materiales de Largo Tiempo de Entrega (ELTE)

Fuente de abastecimiento El río Orinoco se muestra como fuente más favorable para el préstamo del fluido para el abastecimiento de la demanda de agua potable e industrial para el Acueducto Mayor del Área Boyacá de la FPO. Obras de captación En función a las variables evaluadas en la matriz multicriterio para la selección de la ubicación de la captación se muestra como ideal la opción C, ubicada aguas arriba de la población de Cabruta. De acuerdo a estudios batimétricos y las características del Río Orinoco las estructuras tipo torre toma y muelle toma se muestran favorables de manera preliminar. Plantas de tratamiento Se plantea la instalación de plantas convencionales, cumpliendo con los procesos de tratamiento de la siguiente manera: Agua pretratada: Agua para consumo humano: Los factores que sustentan esta alternativa son: Nivel de complejidad de la construcción, nivel de dificultad de operación, nivel de dificultad de mantenimiento. La calidad de agua cruda y tratada, según los rangos aceptables de calidad que plantean las normas nacionales e internacionales vigentes. Conclusiones

Estaciones de bombeo La ubicación preliminar de las estaciones queda definida por los requerimientos hidráulicos, teniendo en cuenta ubicarlas en las cercanías de centros de consumo u usuarios. El estudio hidráulico está en función a bombas disponibles en el mercado y marcas especializadas en grandes dimensiones como RUHRPUMPEN y GOULD PUMP. Aducción La ruta más conveniente de la aducción corresponde a seguir la vialidad existente y construyendo la aducción paralelo a los mismos en el espacio existente a las márgenes del camino. Aspectos de constructibilidad No se visualizan complicaciones en cuanto a los aspectos constructivos del Acueducto, previendo que podrán adoptarse soluciones y tecnologías suficientemente probadas para la realización de todas sus obras. Conclusiones

Conclusiones Análisis de riesgos de proyecto Se evaluaron 3 riesgos posibles (tiempo, alcance y costos), dándose mayor peso de importancia al criterio “tiempo”, ya que al este sufrir modificaciones de acuerdo a lo planificado acarrearía impactos en los costos y en dado caso a molestias hacia los clientes del servicio estimado para el proyecto. Estimación de Costos Clase V La opción más económica según el estimado de costos clase v es la 2, en la que se visualiza una aducción como primera etapa que transportará agua pretratada a las poblaciones de Espino y Santa Rita, en conformidad con la demanda hídrica estimada hasta el año (2028), planteando la instalación de plantas potabilizadoras en cada una de las locaciones estudiadas (Cabruta, Santa Rita y Espino). Asimismo, se plantea anexar una 2da aducción (año 2028) observando la diferencia de caudal requerido para la refinería y petroquímica de Santa Rita. Factibilidad económica del proyecto Al analizar el Valor Presente de cada opción propuesta se pudo constatar que la alternativa 1 es la mas conveniente para ejecutar, alcanzando un monto de $ 2.484.225.640, caso contrario ocurre con la alternativa 4, en la que se percibe un monto negativo de $ (995.276.274), traduciéndose en que opción propuesta no es rentable ya que la inversión no se recupera.

Recomendaciones Actualizar los datos de población, caracterización socioeconómica del área al obtener los datos de los censos poblacionales y censo agrícola 2009, para así obtener información detallada y precisa. Renovar la información referente a las industrias existentes por centros poblados relacionados al Área Boyacá y la población asociada a la fuerza de trabajo por rama de actividad económica, lo cual, se invita a realizar visitas programadas a la región con la finalidad de elaborar diagnósticos del área y con ello actualizar y validar la información existente. Actualizar la información de la demanda de agua industrial con los diferentes entes competentes. Validar la volumetría de producción en frío y en caliente de aquellos bloques de producción en los cuales hasta la fecha se desconoce esta información. Considerar como fuente de abastecimiento de agua potable e industrial el Río Orinoco para el Acueducto Mayor del Área Boyacá de la FPO. Profundizar el desarrollo en la fase de Conceptualización del Proyecto de “Acueducto Mayor de Boyacá” en cuanta a la Evaluación Ambiental Preliminar. Evaluar la factibilidad técnica de uso de agua subterránea y/o de pequeños cauces superficiales para consumo humano. Evaluar estrategias y tecnologías para el cruce de áreas ambientalmente sensibles (morichales y centros poblados) a lo largo de la ruta de la aducción.