Redes de abastecimiento y EPANET

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La necesidad de mejorar la calidad del agua suministrada y de optimizar las operaciones implicadas en ello, ha ido incorporando el uso de nuevas técnicas como la informática y la automática en la gestión y control de los sistemas hidráulicos.

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Redes de abastecimiento y EPANET

  1. 1. INFOGRAFÍA Redes de abastecimiento y EPANET
  2. 2. Nociones básicas de diseños de redes de abastecimiento Elementos básicos de un sistema de abastecimiento
  3. 3. Nociones básicas de diseños de redes de abastecimiento Captación Es el conjunto de infraestructura necesaria para extraer y reunir el agua bruta desde su estado natural, se dimensionan para cumplir con los criterios deseados de cantidad y de calidad. Según el origen de las aguas: - Captaciones de agua de lluvia - Captación de aguas subterráneas - Captación de aguas superficiales en arroyos y ríos
  4. 4. Nociones básicas de diseños de redes de abastecimiento Captación Según el origen de las aguas: - Captación de aguas superficiales en lagos y embalses - Captación de aguas salada - Captaciones de humedad atmosférica, niebla, hielo, rocío
  5. 5. Aducción La aducción se encarga de transportar el agua desde la captación hasta la planta de tratamiento, normalmente se trata de tuberías de gran tamaño, pero también pueden ser canales o galerías. Impulsiones Las impulsiones son las conducciones utilizadas para superar un desnivel, al no fluir el agua por gravedad es necesario aplicar una presión adicional para vencer el desnivel y las pérdidas de carga que se producen por el rozamiento entre el fluido y la conducción. Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) Son las infraestructuras e instalaciones industriales necesarias para convertir el agua bruta en potable Cumpliendo los parámetros que establece la legislación para ser considerada como apta para el consumo doméstico, industrial, riego, limpieza, incendios,... Desaladoras Las desaladoras son las infraestructuras e instalaciones industriales necesarias para convertir el agua de mar o salobre en agua dulce. Existen varios sistemas de desalación: ósmosis inversa, destilación, congelación, evaporación, de estos procesos la ósmosis inversa es el más utilizado.
  6. 6. Depósitos La aducción se encarga de transportar el agua desde la captación hasta la planta de tratamiento, normalmente se trata de tuberías de gran tamaño, pero también pueden ser canales o galerías. Regulación Función Carga Regulación y carga Tipologías según el factor Cabecera Operación Cola e intermedio
  7. 7. Conducciones o arterias de transporte Las conducciones de transporte comienzan después de la ETAP o desaladora y suelen finalizar en depósitos, suponen el inicio de la red de distribución de abastecimiento, en dichas conducciones se evitará situar acometidas, su función será acercar los caudales a los núcleos de mayor consumo. Redes de distribución Las redes de distribución son el conjunto de todas las conducciones que comenzando en depósitos o al final de las conducciones de transporte llegan hasta las acometidas domiciliarias, existen distintos tipos de redes de distribución según la forma que toman sus tramos. Redes ramificadas • Se basa en una estructura ramificada en la que a partir de una tubería o arteria principal parten las conducciones o tuberías secundarias que se van derivando en otras de la misma forma que lo van haciendo las ramas en los arboles. Redes malladas o reticuladas • A diferencia de las anteriores las ramas o ramales secundarios están unidos entre sí cerrando cuadrados completos de tal forma que a un punto de suministro o acometida puede llegar el agua por varios caminos
  8. 8. Ramas ramificadas Redes mixtas Redes malladas o reticuladas
  9. 9. Elementos de control de la red: válvulas Las válvulas son dispositivos hidromecánicos que se instalan entre dos tubos de una conducción cuyas funciones son controlar el paso del fluido, no permitir su retroceso, disminuir o controlar la presión, asegurar la instalación de abastecimiento... Las distintas normativas ofrecen definiciones de las válvulas con ejemplos de sus funciones: UNE-EN 736-1 y UNE-EN 805 Según su función Válvulas de paso Válvula antirretorno o de retención Válvula reductora de presión Válvula automática de control o pilotada Válvula de sobrevelocidad Bombeos Los bombeos aumentan la presión interior en las conducciones, con ello se consigue superar un desnivel entre el punto de entrada y el punto de salida de las impulsiones.
  10. 10. Parámetros básicos en el diseño de una red de abastecimiento Presiones que solicitan a la tubería Presiones máximas Presiones mínimas Caudales Velocidad máxima y mínima Pendiente mínima Pendiente máxima Diámetros Volúmenes de depósitos
  11. 11. El modelado de las redes hidráulicas a presión • Se define el modelo matemático de una red como una abstracción del sistema físico real que pretende, mediante una formulación más o menos compleja, simular la respuesta del sistema para cada situación que se le plantee. • En la práctica, la modelización de una red se reduce al estudio de un esquema simplificado de la misma, a cuyas líneas se asignan los parámetros adecuados para reproducir lo más exactamente posible su comportamiento efectivo. Las líneas del modelo pueden corresponder a tuberías reales o a una determinada asociación de las mismas (líneas ficticias); a elementos de regulación, estaciones de bombeo, etc.; por su parte, los nudos, definidos por las líneas de modelo, pueden corresponderse con una confluencia de tuberías más o menos próximas, un consumo aplicado en sustitución de una ramificación poco importante, un consumo puntual grande, etcétera. • Añadamos, a este respecto, que una de las aplicaciones más importantes de los modelos matemáticos de redes de distribución es la de constituir una herramienta básica con vistas a su gestión óptima, objetivo que es actualmente tema de investigación en muchas instituciones.
  12. 12. Programas de cálculo Los modelos se utilizan en el estudio y desarrollo de proyectos de mejora o revisión de las instalaciones (modelos de análisis y diseño) o de su explotación diaria (modelos operacionales) ePICCOLO de la Safege (Francia) EPANET de la USEPA (EUA) KYPIPE de la Universidad de Kentucky (EUA) STONER de Stoner Workstation Services (EUA) WaterCAD de Haestad Methods (EUA) DYSCAD RED de la EIPHH ROKO del ISPJAE ADOSA del CEDICO
  13. 13. Modelo teórico de una red Esquematización de la red Consiste esencialmente en la confección de un esquema simplificado de la red, que constituirá la base topológica del modelo. Deberá representar con suficiente precisión el conjunto de todas las líneas y su conexionado. Estudio de consumos y asignación de cargas Para poder ajustar los parámetros del modelo, de manera que sea capaz de reproducir fielmente el comportamiento real de la red, se requiere conocer con la suficiente precisión cuáles son las condiciones de carga para las cuales se contrasta el modelo Toma de mediciones Si el modelo tiene que reproducir el funcionamiento real de la red deberemos conocer cuál es su comportamiento y la única forma posible de averiguarlo es tomando medidas. En base a éstas ajustaremos los parámetros de nuestro modelo para su posterior validación.
  14. 14. Estructura del modelo: espacio de trabajo El programa EPANET presenta seis zonas bien diferenciadas: • • • • • • Zona 1: Menú General de opciones (Barra de Menú). Zona 2: Botonera de acceso directo a los comandos más usuales. Zona 3: Botonera de Componentes. Zona 4: Plano de la red. Zona 5: Barra de estado. Zona 6: Visor.
  15. 15. Zona 1 – Menú General (Barra de Menú) Engloba todas las funciones y opciones que se pueden ejecutar con el programa. Se encuentra en la parte más alta de la pantalla Archivo Editar Ver Proyecto Informe Extensiones Ventana Ayuda
  16. 16. Zona 2 – Botonera de acceso directo a los comandos más usuales (Barra de Herramientas Estándar) Permite tener acceso directo a las funciones más usuales desarrolladas en el programa. Se encuentra justo debajo del menú general. Todos estos comandos están a su vez en el Menú General, sin embargo, se incorporan en esta zona con el fin de agilizar los procesos más usuales. Dicha barra puede arrastrarse a cualquier lugar de trabajo de EPANET.
  17. 17. Zona 3 – Botonera de componentes (Barra de Herramientas de Plano) Permite tener acceso directo a las Selecciona un objeto en el Plano. operaciones más usuales de edición Selecciona vértices en líneas. gráfica y visualización de la red. Dicha barra puede arrastrarse a cualquier lugar Selecciona una región en el Plano. Moverse en el Plano. Zoom cercanía sobre el Plano. de trabajo de EPANET. Zoom lejanía sobre el Plano. Dibuja el Plano a tamaño máximo. Añade una conexión al Plano Añade un depósito al Plano Añade un tanque al Plano Añade una tubería al Plano Añade una bomba al Plano Añade una válvula al Plano Añade una etiqueta al Plano
  18. 18. Zona 4 – Plano de la Red Es la zona donde se van introduciendo todos los objetos que conforman el sistema de distribución de agua, para lo que bastará pinchar directamente con el botón izquierdo del ratón (hacer un clic) sobre un tipo de objeto en la botonera de componentes y hacer un segundo clic en el lugar deseado por el usuario de la zona de edición gráfica.
  19. 19. Zona 5 – Barra de estado La Barra de Estado aparece en la parte inferior del espacio de trabajo de EPANET y se divide en: Longitudes automáticas. Indica cuando el cálculo automático de la longitud de la tubería está activado o no (On-Off) Unidades de Caudal. Muestra las unidades de caudal en las que se está trabajando. Ejemplo: LPS (litros/segundo) Estado de Inicio. El icono de un grifo que significa: 1. no arrancar si los resultados del análisis no están disponibles 2. arrancar cuando los resultados validados del análisis estén disponibles. 3. un grifo cerrado cuando los resultados del análisis están disponibles pero no son correctos porque los datos de la red han sido modificados. Nivel de Zoom. Muestra la escala de zoom a la que se ve el Plano (100% escala máxima. Situación XY. Muestra las coordenadas del Plano en las que se encuentra el puntero del ratón.
  20. 20. Zona 6 – Visor El menú horizontal superior se presta a una familiarización rápida, sin embargo la mayoría de opciones y comandos están en el Visor. El Visor es la puerta de entrada a todos los datos del programa, pero también permite configurar opciones de cálculo y modos de representación de los resultados. El uso del Visor se irá viendo según vayamos avanzando. Sin embargo, no te olvides de él, es la puerta principal de comunicación con Epanet. El visor puede arrastrarse a cualquier lugar de trabajo de EPANET El visor también llamado buscador tiene dos pestañas: Datos y plano. En la pestaña datos se da acceso a los diferentes elementos del sistema y en la de plano se seleccionan los parámetros que queremos observar.

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