Introduccion A EPANET
Introduccion A EPANET
Introduccion A EPANET
Julio de 2017
Introducción
¿Qué experiencia tenemos con la modelación?
La simulación por otra parte es el proceso a través del cual podemos apreciar los
posibles resultados de un experimento llevado a cabo sobre un modelo, mediante
la imitación de las leyes que gobiernan el comportamiento de dicho modelo en la
vida real. En la simulación se trata de entender un fenómeno o sistema (modelo),
por medio de ecuaciones, algoritmos y simplificaciones lógicas que logren predecir
el comportamiento del modelo analizado bajo diferentes escenarios.
Introducción
El Proceso de Toma de Decisiones:
Simplificación y
representación
plausible de la
Modelación
realidad
Imitación de un
fenómeno o del Selección de la
Simulación
comportamiento de un mejor alternativa
sistema en distintos
contextos según
Toma de decisiones
preferencias del
decisor, bajo
escenarios de
incertidumbre.
Introducción
La Modelación:
Nunca olvide que un modelo no puede ser mas complejo que la realidad que trata de
representar, este es el principio básico de la modelación …..
Modelación y Simulación
La Modelación:
Simplificación
Abstracción
Representación
Además..
Simulación Simulación
discreta Continua
Diámetros
Alturas en los nudos
Niveles en tanques
Pérdidas en las
Estado de válvulas válvulas
OUTPUT
Modelación y Simulación
¿y… el tiempo?
En este tipo de análisis se conocen los En este tipo de análisis se puede ver como una
diámetros de todos los tramos de la red, los secuencia de estados de flujo permanente con
niveles en los tanques y las demandas en los diferentes demandas en cada estado.
nudos, y se busca la distribución de caudales y
presiones en la red, en condiciones de
demanda y niveles constantes.
Modelación y Simulación
Tipos de modelos en RDAP
La demanda del modelo es establecida a Las demandas del modelo son establecidas
priori, es decir, antes de llevar a cabo los a posteriori, es decir, después de llevar a
cálculos hidráulicos. cabo los cálculos hidráulicos.
Q (m3/s)
P (m)
Modelación
Proceso de modelación para modelos dependientes de la demanda
Modelación
Partes de un modelo hidráulico:
Modelación
Tipos de modelos hidráulicos:
Modelación
Algunos programas o modelos hidráulicos comerciales:
Introducción a EPANET
¿Qué es EPANET?
Barras de Menú y
Herramientas
Buscador
Plano de Red
Barras de Estado
Introducción a EPANET
Menú File (Archivo)
Exportar:
- Scenario: Exporta resultados de
simulaciones.
- Network: Exporta las características
topológicas de la RDAP.
Introducción a EPANET
Menú Edit (Editar) Menú View (Ver)
Introducción a EPANET
Menú Project (Proyecto) Menú Report (Reporte)
Nunca sirve….
Mejor ver tutorial anexo en pdf…
Introducción a EPANET
Configuración de Valores por Defecto: Project > Defaults
Introducción a EPANET
Opciones Hidráulicas Opciones Temporales
Siempre usar Flow units: LPS Se usa para modelación en periodo extendido….
Headloss formula D-W
Elementos Básicos de una RDAP
Nodos
Demandas fijas
Elementos Básicos de una RDAP
Embalses
Elementos Básicos de una RDAP
Tanques de Almacenamiento
Elementos Básicos de una RDAP
Tuberías
¿Modo de Operación?
Controles
Controles Simples
Programados
Cambian el estado o consigna Controlan el estado o consigna
de un elemento representado de un elemento representado
como línea en función de: según una combinación de
situaciones que puede
• Nivel de agua en un tanque presentarse en una RDAP, una
• Presión en un nudo vez calculado inicialmente el
• Hora del día estado de la línea para el
• Instante de simulación intervalo en curso.
Uso de Controles
Control Simple
Condiciones
Consecuencias o
Acciones
Prioridad
Uso de Controles
Control Programado
Ejemplos:
Simulación en Período Extendido
¿Variación del caudal en el tiempo?
ARCHIVO .pat
Modelación de Fugas en RDAP
Modelación de Válvulas en RDAP
Modelación de válvulas en EPANET:
Parámetros: Instalación:
Tubería Imaginaria
(longitud cercana a 0)
Válvula Reductora de Limitan el valor de la presión máxima que se puede alcanzar en el nudo Presión deseada aguas abajo
Presión (VRP) aguas debajo de la misma (m)
Válvula Sostenedora de
Presión Mantiene el valor de la presión aguas arriba de la válvula. Presión aguas arriba (m)
(VSP)
Válvula de Rotura de Carga Fuerzan que la caída de presión en la válvula sea siempre un valor
Caída de presión (m)
(VRC) predeterminado. No son mecanismos existentes.
Válvula Limitadora de
Limitan el caudal a un valor específico. Caudal de paso
Caudal (VLQ)
Simulan una válvula parcialmente cerrada, ajustando adecuadamente el
Válvula de Regulación por
valor del coeficiente de pérdidas menores. Puede ser utilizado para
Estrangulación de Flujo Coeficiente de pérdidas
representar “líneas” con comportamiento diferente al estándar entre Q y
(VRG)
hf. Se utilizan para modelar turbinas, entre otros.
** se modelan como un
También llamada Antirretorno, evitan que el flujo regrese por la misma
Válvula de retención parámetro de una tubería
tubería.
(perdidas menores)
** se modelan como un
parámetro de una
También llamada válvula de aireación, evitan la formación de bolsas de aire
Ventosa tubería(perdidas menores)
dentro de las tuberías
Modelación de Válvulas en RDAP
Modelación de válvulas en EPANET: Restricciones
Válvula Sostenedora de Presión Dos VSP no pueden compartir el mismo nudo aguas arriba o
(VSP) conectarse en serie.
Válvula de Regulación por No puede conectarse en serie a una tubería cuyo extremo tenga
Estrangulación de Flujo (VRG) definida la demanda del nudo.
Modelación de Válvulas en RDAP
Hidrante
Válvula de compuerta
Ventosa
Válvula de
globo
Válvula de
retención
Modelación de Válvulas en RDAP
Tipos de válvulas limitadoras de caudal (VLQ)
Modelación de Válvulas en RDAP
Tipos de válvulas de compuerta (VLQ)
De vástago ascendente
Válvulas de admisión y
expulsión de aire
(cámara sencilla)
De admisión y expulsión
de aire con válvula de
globo incorporada
(cámara doble)
Tubería
Válvula combinada
Modelación de Válvulas en RDAP
Localización de válvulas en una red
Válvula liberadora de aire = Air-Rel Válvula de vacío (entrada de aire) = Air/Vac
Para garantizar buenas condiciones de servicio también se deben colocar válvulas de aire
en las siguientes condiciones o casos especiales:
Modelación de Estaciones de Bombeo
Estaciones de Bombeo: Curva de las bomba
Curva de eficiencia
Determinar la operación
óptima de una RDAP
minimizando la ocurrencia
Determinar el de efectos adversos como
conjunto de Operación fugas, transiente, mala
diámetros calidad del agua, y
óptimos para una consideraciones
Diseño
RDAP, económicas como costos
minimizando el de bombeo.
costo económico
de estos.
Problemáticas Típicas en RDAP
Problemáticas Típicas en Redes de Distribución de Agua Potable
Golpe de Ariete
Fugas Estaciones
de Bombeo
Problemáticas Típicas en RDAP
Golpe de ariete en Redes de Distribución de Agua Potable
Según el RAS 2000 (literal B.7.5.7.1) el análisis del golpe de ariete en la red de
distribución debe considerarse en los siguientes casos:
a) Para los niveles de complejidad del sistema bajo y medio, cuando en las redes
de distribución existan bombeos.
b) Para los niveles de complejidad del sistema medio alto y alto, en los casos de
redes principales nuevas o en ampliaciones/ extensiones a las redes principales
existentes.
c) Para los niveles de complejidad del sistema medio alto y alto, cuando se tengan
redes secundarias nuevas o cuando existan cambios sustanciales en la operación
de redes secundarias existentes.
Diseño de RDAP
Diseño:
Hallar el conjunto de diámetros para una RDAP de manera que se minimicen
los costos constructivos del sistema y se garanticen las restricciones de
suministro del sistema.
Restricciones:
- Presiones Negativas
- Presión Mínima
- Balance de Energía
- Balance de Masa
Diseño de RDAP
Presiones máximas de diseño:
Para determinar la presión máxima a la cual esta sometido un nodo, se debe correr
el modelo en estado estático y luego en modo de periodo extendido de forma que :
𝑘 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑘 = 1.1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑
𝑘 = 1.3 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜
Cámara de quiebre
Diseño de RDAP
Presiones máximas de diseño (válvulas y cámaras de quiebre):
Los problemas de alta presión no solamente afectan la red matriz o la red de distribución, también son
un problema para los usuarios de la red
Usuario 2
Cámara de quiebre
Usuario 1
Usuario 2
El limite de la velocidad máxima estará dado por las fuerzas de arrastre ocasionadas por los
esfuerzos cortantes internos de la tubería y por consiguiente de la resistencia al corte que los
anclajes proporciones. Sin embargo se recomienda que en general la velocidad máxima no
supere de 6 [m/seg]. Adicionalmente se debe verificar que la velocidad máxima de periodo
extendido no supere 1.5 veces la velocidad máxima en condiciones de estado estable o de lo
contrario se puede dar desprendimiento de biopeliculas.
Diseño de RDAP
Velocidades máximas permisibles:
Por otra parte, la velocidad máxima en las tuberías de la red de distribución, bajo
condiciones de caudal máximo horario (QMH) al final del período de diseño o bajo
condiciones excepcionales de mantenimiento o de protección contra incendios, debe
ser función del material de las tuberías tal y como lo señala el literal 7.4.8 del Ras 2000
en la tabla B.7.6:
B.6.5 y B.6.6
B.7.5 y B.7.6 Consideraciones de diseño
B.8.5 y B.8.6 RAS 2000
Diseño de RDAP
¿Costos?
500
450
400 y = 0.0136x1.6105
R² = 0.9905
350
Costo (€/m)
300
250
200
150
100
50
0
Ojo con las Unidades!
0 100 200 300 400 500 600 700
Diámetro de la Tubería (mm)
Taller