Ejemplos Epanet
Jose Manolo Barahona F. josemanolobarahon josemanolobarahona@gmail
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Epanet Los primeros 4 ejemplos tienen como fin, familiarizarnos con el entorno del programa
Ejemplo 1 •
1. Dibujar en Epanet una red como la que se muestra a continuación. Los elementos son 1 embalse y 10 nodos, que uniremos con tuberías.
•
2. Dibujar primero los nodos y luego unirlos con las tuberías. Guardamos nuestro proyecto como Ejemplo1.0
Ejemplo 1 •
3. Ahora borraremos la línea que une los nodos N-1 y N-2. Luego trazaremos una nueva línea picando varias veces entre ambos nodos
•
4. Esto nos permite dibujar tuberías que no sean necesariamente rectas. Guardar el proyecto como Ejemplo 1.1.
Ejemplo 2 •
1. Dibujar en Autocad una red como la que se muestra a continuación. La longitud de cada tubería es de 50m.
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2. Colocar todas las líneas en una única capa (Leyer 0). Guardar el archivo con extensión Ejemplo2.0.dxf
•
3.Abrir el programa EpaCAD, buscar el archivo Ejemplo2.0.dxf y elegir la capa 0.
•
4. Presionamos siguiente y luego finalizar
•
5. Luego guardamos nuestro archivo con extensión Ejemplo2.1.INP y lo abrimos en Epanet
•
6. Este proceso puede ahorrarnos tiempo y tendremos un dibujo de mejor calidad. Otra utilidad es que se mantienen las longitudes de las tuberías.
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7. Por último cambiamos un nodo por un embalse. Para conectar el embalse a la tubería, en propiedades de la tubería cambiamos su nodo inicial por nuestro embalse. Guardar archivo como Ejemplo2.2.Net
Ejemplo 3 •
1. Abrimos el archivo Ejemplo3.0.dxf. Luego vamos a exportar y lo guardamos como Ejemplo3.1.wmf. Luego seleccionamos el área de nuestro interés y presionamos Enter.
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2. Luego abrimos Epanet – Ver –Fondo de Pantalla elegimos el archivo Ejemplo3.1.wmf
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3.En la barra de estado en Longitudes Automáticas, presionar el botón derecho del mouse y cambiamos la opción a ON.
•
4.Colocamos 2 nodos y los unimos con una tubería. •
5. Para colocar los nodos utilizamos el icono para acercarnos. Una vez colocado presionamos el icono para volver a la vista general.
–
Cargar y
Ejemplo 3 •
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•
6. Ahora tenemos una imagen de fondo, que nos servirá para trazar nuestra red. Pero primero debemos escalarla. Guardamos este archivo como Ejemplo3.2. 7. En Autocad, la distancia entre los nodos usados, es de 100m. En Epanet, en propiedades de la línea, encontramos su longitud actual 2203.09m. Por lo tanto la imagen esta en una relación 100/2203.09=0.04539079202393 8. En Ver – Dimensiones, multiplico el valor obtenido por los valores de las coordenadas XyY. (0.04539*10000=453.90792)
Ejemplo 3 •
9. Luego de realizar el ajuste debemos borrar los nodos y la línea creada. Para esto vamos a Visor – Datos (Tuberías y Conexiones). Los seleccionamos y borramos con la tecla suprimir.
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10. En este momento nuestro dibujo ya tiene las dimensiones reales. Para comprobarlo podemos colocar 2 nuevos nodos, trazar una tubería y verificar su longitud. La Longitud Automática debe estar en ON.
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11.Guardamos el archivo como Ejemplo3.3.
Ejemplo 3 •
12. En Proyecto - Valores por Defecto – Propiedades. Longitud de tuberías = 50 Diámetro de tuberías = 57
•
13. Colocar los nodos, tuberías y deposito.
•
14.Luego Ver – Fondo de Pantalla guardamos como Ejemplo 3.4
–
Esconder. Lo
Ejemplo 4 •
1. Abrimos archivo Ejemplo 4.0.
•
2. Ver – Opciones – Etiquetas y seleccionamos mostrar ID de Nudos y de Líneas.
•
3.Ahora cambiamos todos los diámetros de las tuberías a 50mm. Para esto vamos a Editar – Seleccionar todo. Luego Editar – Editar Grupo. Para todas las tuberías con diámetro igual a 57mm reemplazar con diámetro igual a 50mm. Presionamos Aceptar y lo guardamos como Ejemplo4.1.
Ejemplo 4 •
4. Ahora cambiaremos los diámetros de las líneas p2,p3,p4 y p5. Utilizamos el icono seleccionar región. Para cerrar la región presionamos el botón derecho del mouse.
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5. Luego Editar – Editar Grupo. Para todas las tuberías con diámetro igual a 50mm reemplazar con diámetro igual a 84mm. Presionamos Aceptar y lo guardamos como Ejemplo4.2.
Ejemplo 4 •
6. La opción de consulta nos permite visualizar la información buscada. Utilizando el icono procedemos a buscar las tuberías con diámetro igual a 84 mm. Se marcara la información buscada en rojo y el resto del esquema en negro
Sistemas de Riego Los siguientes ejemplos se enfocan principalmente en sistemas de riego.
Ejemplo 5 •
•
1. Modelación de un sistema por gravedad. Abrimos un nuevo proyecto y definimos los valores por defecto.
2. En Menú-Archivo-Preferencias, podemos elegir donde guardar por defecto nuestros proyectos así como la cantidad de decimales para los diferentes parámetros. Presionamos el botón derecho del mouse y en opciones seleccionamos fondo y elegimos color negro.
Ejemplo 5 •
3. Ahora colocamos dos reservorios y un Nodo y los unimos con una tubería. Repetimos el proceso 8 veces
4. Botón derecho del mouse, y en Etiquetas seleccionar mostrar ID, de Nodos y Líneas. 5. Seleccionamos las propiedades de los embalses impares de 1 a 15 y en Altura total digitamos 40. Al hacer clic sobre esta celda, podemos avanzar por los restantes reservorios con las teclas Av pág. y Re pág.
Ejemplo 5 6. En este momento tenemos 8 sistemas que funcionaran por gravedad Diam Diam 7. En las propiedades de las tuberías agregamos Pulg mm los diámetros internos de la tabla adjunta. Esto nos permitirá simular un sistema por gravedad para todos los diferentes diámetros, con una diferencia de altura de 40m y una longitud de 200m.
•
•
12"
308.1
10"
259.8
8"
208.4
6"
160.1
4"
108.7
3"
84.6
2"
57.4
11/2"
45.9
8. Con todos los datos ingresados procedemos a correr el programa . Guardamos el archivo como Ejemplo5.0
Ejemplo 5 •
9. Visor – Planos y escogemos Nodos (presión) (caudal).
– Líneas
10. Botón derecho del mouse – opciones y en etiquetas, mostrar valores de Nodos y Líneas. 11. En el Libro de Excel llamado Cálculos, en la pestaña gravedad se puede ver el calculo del caudal, usando la formula de Hazen Williams.
Ejemplo 6 •
1. Vamos a correr nuestra primera red hidráulica. Abrimos el archivo Ejemplo6.0
•
2.En las propiedades del embalse, agramamos un valor de 40 m.c.a a la altura total y en el Nodo N-11 una demanda base de 15 m3/h. En nuestro esquema el agua se desplazara del Nodo n2, en tres direcciones. A-Por las tuberías p2,p3,p4 y p5, recorriendo una distancia de 200m B-Por las tuberías p6,p7,p8 y p9, recorriendo una distancia de 200m
C-Por las tuberías p10,p11, recorriendo una distancia de 100m •
3.En el Libro de Excel llamado Cálculos, en la pestaña CalculoPorTramos colocamos las longitudes mencionadas. El agua siempre tomara el camino que le ofrezca menor resistencia o sea menos perdidas.
Ejemplo 6 •
•
•
4.Al ser una red, existe un equilibrio de perdidas en los tres caminos. Como prueba colocar un caudal de 5 m3/h en cada Diametro Diametro Tipo de Rugosidad Longitud Caudal Velocidad Perdidas uno. Tramos Conocido Int (mm) Material C (m) (m3/h) (m/s) (m.c.a) 1
2"
57.40
PVC
150
200
5.000
0.54
1.13
2
2"
57.40
PVC
150
100
5.000
0.54
0.56
3
2"
57.40
PVC
150
200
5.000
0.54
1.13
5.Como era de esperarse el tramo de 100m tiene menores perdidas. Por lo tanto podemos aumentar su caudal hasta que las perdidas en los tres tramos sean iguales. 4
2"
57.40
PVC
150
200
4.338
0.47
0.87
5
2"
57.40
PVC
150
100
6.324
0.68
0.87
6
2"
57.40
PVC
150
200
4.338
0.47
0.87
6.Ahora regresamos a Epanet. Ya tenemos los datos de longitud, diámetro de tubería y caudal de demanda. Corremos el programa.
Ejemplo 6 •
7.Visor – planos y Nodos (presión), Líneas (Caudal).
•
8.Con el botón derecho del ratón, vamos a Opciones – Etiquetas – Mostrar Valores de Líneas. Opciones – Líneas – Tamaño de la línea en 4.
Opciones – Flechas de caudal – Rellena.
Ejemplo 6 • •
9.Para saber la presión en n11, debemos restar las perdidas a la carga en el reservorio (40-hf). 10. Ya tenemos las perdidas de la sección central 0.87m.c.a. Ahora debemos restar las perdidas en los tramos p1 y p12. Cada tramo es de 50m, con una caudal de 15 m3/h. Entonces calcularemos las perdidas en un tramo de 100m, con un caudal de 15 m3/h. 2"
• •
57.40
PVC
150
100
15.000
1.61
4.31
11. Ahora la presión en n11 es 40-0.87-4.31=34.82 m.c.a 12.Visor – planos y Nodos (presión), Líneas (pérdidas). Las perdidas en Epanet se dan en m/km. Por lo tanto una perdida de 43.16 para una longitud de 50m se obtiene de la siguiente manera. (43.16/1000)*50=2.158 m.c.a
Ejemplo 7 • •
•
1. Modelado de una red, con un equipo de bombeo. Abrir el archivo Ejemplo7.0 e introducir una bomba junto al depósito. 2. Para introducir una bomba necesitamos colocar un nodo y dibujar la bomba partiendo del deposito hasta N-1. Luego en p1, cambiamos su nodo inicial (Emb-1), por N-1. 3. Una bomba necesita una curva característica (Q vs H). Ingresamos a Visor – Datos, elegimos Curvas y creamos una nueva. En caudal colocamos 15 m3/h y en altura 40 m.c.a. Guardamos el archivo como Ejemplo7.1
Ejemplo 7 •
• •
4. Luego en las propiedades de la bomba, agregamos el nombre que le dimos a la curva, en este caso Bomba1. Recordar que las curvas características se pueden guardar y usarse en otros proyectos. 5. Ahora la bomba será la que aporte la energía al sistema, por lo tanto colocamos la altura total del embalse en 0. 6. Procedemos a correr el programa y se obtendrán exactamente los mismos resultados
Ejemplo 7 •
7.En el archivo Ejemplo 7.2 se sustituyo la bomba por un nodo con demanda negativa. Se incluyo una válvula sostenedora. La función de una válvula sostenedora antes de un depósito es la de simular el llenado del tanque por la parte superior. Para ello si la altura del tanque es de 5m, la consigna de la válvula será 5. La válvula sostenedora mantendrá una presión aguas arriba de la válvula de 5 m.c.a. Con esto logramos una descarga uniforme del caudal. En el caso de que el agua ingrese al tanque por la parte inferior, el caudal de entrada variará dependiendo de la altura del nivel del agua en el tanque.
Ejemplo 7 •
8.Abir el archivo Ejemplo7.1 y coloco 2 bombas en paralelo. Generar una curva para estas bombas con caudal de 7.5 m3/h y altura de 40 m.c.a. Guardar el archivo como Ejemplo7.3.
Ejemplo 7 •
9. Abrir el archivo Ejemplo7.1 y coloco 2 bombas en serie. Generar una curva para estas bombas con caudal de 15 m3/h y altura de 20 m.c.a. Guardar el archivo como Ejemplo7.4.
Ejemplo 8 1. Diseño de una red en periodo extendido, simulando turnos de riego. Definimos los valores por defecto.
•
•
2. Presionamos el botón derecho del mouse y en opciones seleccionamos fondo y elegimos color negro
Ejemplo 8 •
3. Dibujar el siguiente esquema. Ejemplo8.0
•
4. Introducir los siguientes datos. Al reservorio le colocamos una Altura total de 40. Cambiamos la longitud de las tuberías T-16 y T-17 por 25m. Los nodos impares de 1 a 15 les colocamos una cota de 7m. Cota Demanda base Patron N-2
10
5
P-1
N-4
10
6
P-1
N-6
12
7
P-2
N-8
12
4
P-2
N-10
8
8
P-3
N-12
8
5
P-3
N-14
22
7
P-4
Ejemplo 8 •
5. Ahora crearemos los patrones de demanda. Pero antes debemos indicarle a Epanet que trabajaremos en periodo extendido. Debemos ingresar a Visor – Datos – Opciones y elegir Tiempo (Doble clic). Debido a que el informe se inicia en cero, al escoger 3, tenemos 4 intervalos (0-1-2-3)
Ejemplo 8 •
6. Ahora crearemos un Patrón para cada turno de riego. Básicamente lo que hacemos es indicar que multiplique por 1 la demanda de los nodos que pertenecen a este turno y los demás multiplicarlos por 0.
•
7. En Visor – Datos - Patrones. Creamos uno nuevo. El ID del Patrón es el que colocaremos en los nodos (válvulas), que operaran en el Turno1. Cada patrón se puede guardar o cargar uno existente. 8- Corremos el programa y lo guardamos como Ejemplo8.1
•
Ejemplo 8 •
8. Luego de cambiar a un periodo extendido, en el Visor – Plano se habilita la opción de tiempo. Esto nos permite avanzar por los diferentes turnos. Una forma de visualizar como cambian las demandas de los nodos conforme se escogen los diferentes turnos de riego es utilizando la opción consulta
•
9. La siguiente imagen muestra el turno4. Los nodos restantes tienen una demanda igual a cero.
Ejemplo 9 1. Utilizar un nodo con demanda negativa en lugar de una bomba o depósito. Abrimos un nuevo proyecto y definimos los valores por defecto.
•
•
2. Presionamos el botón derecho del mouse y en opciones seleccionamos fondo y elegimos color negro
Ejemplo 9 •
3. Dibujar el siguiente esquema y guardarlo como Ejemplo9.0.
•
4. Agregar los siguientes datos: -N-1, demanda base -3.6 -3.6m3/h, m3/h, Cota 100m -DEP-1, Nivel inicial 1m, Nivel máximo 7.2m, Nivel mínimo 0.2m, Cota 100m y Diámetro 6.5m. -N-2, Cota 85m -N-3, demanda base 3.6m3/h, Cota 85m y Patrón de demanda P-1
Ejemplo 9 •
• •
•
5. En las tuberías T-1 y T-2, colocamos una válvula check. Esto es una propiedad de la tubería. En estado inicial elegimos V. Retención. Cambiar la Longitud de T-1 a 1m. 6. En Visor – Opciones. Escogemos tiempo y en Duración Total 24 horas 7. Luego creamos un Patrón de Demanda, con los datos adjuntos en el Libro de Excel llamado Cálculos, en la pestaña Deposito
8. El nivel del tanque varia con el tiempo. Por ejemplo en la hora 1, recibe un aporte de 3.6 m3, pero del tanque salen 0.84*3.6=3.024m3 hacia N-3. Esto quiere decir que lo que quedo en el tanque es 3.6-3.024=0.576 m3. Por ultimo esto hace que el Nivel en el tanque se eleve a 1.02m. Datos Deposito Di ame tro
6.50
m
Ni ve l Ini ci al
1.00
m
Area
33.18
m2
Volumen
33.18
m3
Caudal Entrada
3.6 m3 Hr Curva V ol Ni vel
De manda
1
0.84 3.024 1.02
2
0.54 1. 1.944 1. 1.07
3
0.34 1.224 1.14
4
0.22 0.792 1.22
Ejemplo 9 • • •
9. En Visor – Plano Nodos(Presión) y Líneas (Caudal). 10.Para cambiar el sentido de la V. Retención, basta con hacer clic derecho sobre la tubería y elegir Invertir. 11. Un nodo de demanda negativa, puede usarse en lugar de una bomba ya que nos aporta un caudal finito.
Ejemplo 10 •
1. En este ejemplo simularemos un Emisor (un nodo cuya demanda depende de la presión). Abrimos un nuevo proyecto y definimos los valores por defecto. Guardamos el proyecto como Ejemplo10.0.
•
2. Presionamos el botón derecho del mouse y en opciones seleccionamos fondo y elegimos color negro
Ejemplo 10 3. Vamos a simular un Emisor con Epanet. La formula de un emisor esta dada por q = C p y . Donde: q = Caudal del emisor / C = Coef de descarga / p = Presión y = Exponente (0.5 para boquilla de aspersores) •
4. En el Libro de Excel, en la pestaña Aspersión se encuentran los pasos para despejar el Coeficiente de descarga (C), conocida la presión y el caudal del emisor. Se obtuvo el Coeficiente para todas las presiones y luego se saco un promedio.
•
5.Dibujar el siguiente esquema en Epanet.
Ejemplo 10
Ejemplo 10 •
6. Según los datos:
-Marca del Aspersor: Raind Bird / Modelo: 30H / Boquilla: 9/64 ” -Caudal 4.1 gpm (0.93 m3/h) / Presión: 50 psi (35.18 m.c.a) -Despejando C =0.15484. Este será el Coef. del Emisor que ingresamos en N-2 •
7. Crear un Patrón de Altura para DEP-1, los datos a ingresar están en el Libro de Excel - Aspersión
Ejemplo 10 •
8. El Patrón de altura nos permitirá ver como cambia el caudal con la presión. Para esto vamos a Visor – Plano – Tiempos
•
9. Las Longitudes de T-1 y T-2 cambiarlas por 0.1m.
Ejemplo 11 • • • • • • •
1. Ejemplo para simular perdidas secundarias producidas por accesorios. Abrir el archivo Ejemplo11.0 2. Ir a Visor – Datos -Opciones – Tiempo y colocar Tiempo Total en 0 3. Borrar el Patrón de Altura del Embalse. Colocar en Altura Total = 40 4. Cambiar la longitud de las tuberías T-1 y T-2 a 100m 5. Eliminar el Coeficiente del Emisor de N-2 6. Ahora vamos a Visor – Plano – Nodos (Presión) y Líneas (Velocidad) 7. Colocar una Demanda Base de 15 m3/h en N-2
Ejemplo 11 •
•
•
•
8. Simulamos una Válvula de Globo totalmente abierta (K=10). Las perdidas menores las calculamos como K*V2/2g = 10(1.63^2)/(2*9.81)=1.3589m.c.a 9. Ahora vamos a Visor – Plano – Nodos (Presión) y Líneas (Pérd. Unit)
10. Cada tubería de 100m muestra una perdida por kilómetro de 44.66. Eso quiere decir que cada tubería pierde 4.466 en 100. La presión en N-2 es 40-4.466-4.466 = 31.068 m.c.a 11. En las propiedades de T-2, en Coef de pérdidas colocamos nuestro K=10.
Ejemplo 11 • •
•
• •
12. Con el Coef. Perdidas (K=10), debemos sumar a las perdidas existentes 1.3589 m.c.a. 13. Luego de agregar nuestro K=10, corremos el programa y vemos que las perdidas en T-2 han cambiado. Las nuevas perdidas son 58.24 por km, esto quiere decir 5.824 en los 100m.
14. La presión en N-2 es 40-4.466-5.824 = 29.71. Recordar que el 5.824 sale de sumar las perdidas en 100m de tubería 4.466 + las perdidas provocadas por la válvula de globo 1.3589 = 5.824 m.c.a. 15. En el caso de tener varios accesorios podemos sumar todas las K y colocar un Ktotal. 16. En el Libro de Excel, en la pestaña PérdidasMenores, se encuentra el detalle de los cálculos para todos los tipos de accesorios.
Ejemplo 12 •
1. En este ejemplo se simula una tubería de goteo autocompensada. Abrimos el proyecto llamado Ejemplo12.0
•
2. La tubería de goteo tendrá una longitud de 100m y goteros cada 20cm.
•
3.Datos Técnicos
no
-Nombre: Streamline (Netafim) / Diámetro interno (16.2 mm) / Q=1.05 lph -Coeficiente K = 0.392 / Exponente x = 0.45 / -Coeficiente KD=0.1
Ejemplo 12 •
4. En el Libro de Excel, en la pestaña Goteo, se hace un cálculo por tramos de las perdidas para la tubería de goteo.
•
5. Para calcular las perdidas de cada tramo se utiliza la formula de Hazen Williams. Para el calculo del caudal utilizamos q=kHx .A las perdidas por fricción en la tubería debemos sumarle las perdidas secundarias producidas por el gotero, mediante la formula hfs=KD*V 2/2g.
Tramos
Diametro Conocido
Diametro Int (mm)
Tipo de Material
Rugosidad Longitud C (m)
Caudal (m3/h)
Velocidad (m/s)
Perdidas (m.c.a)
Acc KD
P Total (m.c.a)
Presíon (m.c.a)
1
Goteo
16.20
Goteo
137.8
0.2
0.000944
0.001272
0.000000
0.000000
0.000000
8.053267
2
Goteo
16.20
Goteo
137.8
0.2
0.001888
0.002545
0.000000
0.000000
0.000000
8.053267
3
Goteo
16.20
Goteo
137.8
0.2
0.002832
0.003817
0.000001
0.000000
0.000001
8.053267
4
Goteo
16.20
Goteo
137.8
0.2
0.003776
0.005089
0.000001
0.000000
0.000001
8.053268
Ejemplo 12 •
6. El coeficiente KD, se ingresa en las propiedades de las tuberías. El coeficiente k para el calculo del caudal en el gotero, se ingresa en las propiedades de los nodos. Guardamos el archivo como Ejemplo12.1
Ejemplo 12 • • •
7. Podemos exportar los datos de Epanet a Excel y compararlos con nuestros cálculos. 8.En el Menú – Informes – Tablas o simplemente presionando el icono de la barra de herramientas 9. Luego elegimos los campos a mostrar
Ejemplo 12 •
10. En la tabla hacemos clic en la esquina superior derecha para seleccionar toda la tabla.
•
11.En el Menú – Editar – Copiar a… Elegimos Portapapeles
•
ID Línea
EPANET Caudal Velocidad
Longitud
Diámetro
m
mm
CMH
1 Tubería p500
0.2
16.2
2 Tubería p499
0.2
3 Tubería p498
12. Luego abrimos Excel y los pegamos. Pérd. Unit.
Perdidas
Presion
m/s
m/km
m.c.a
m.c.a
0.000944
0.001272
0
0.000000
8.053267
16.2
0.001888
0.002545
0
0.000000
8.053267
0.2
16.2
0.002832
0.003817
0.005814
0.000001
8.053267
4 Tubería p497
0.2
16.2
0.003776
0.005089
0.005814
0.000001
8.053267
5 Tubería p496
0.2
16.2
0.00472
0.006361
0.00872
0.000002
8.053268
Ejemplo 12 •
13. También se pueden exportar los datos de la red de la siguiente manera. En Archivo – Exportar – Red. Se guarda el archivo con extensión .INP (Ejemplo12.2)
•
14.Luego abrimos Excel y buscamos nuestro archivo. •
15. Seleccionamos la opción Todos los archivos.
•
16. Presionamos, Siguiente-Siguiente y Finalizar.
Ejemplo 12 •
17. Podemos comparar los datos obtenidos en Excel y en Epanet, los cuales son muy similares. También se pueden ver los datos en el programa Hydro Calc de Netafim 18. Hay una variación en las perdidas, pero también podemos ver que el programa utilizo un k=0,373, diferente al utilizado en los cálculos.
Ejemplo 12 •
19. Ahora calcularemos el tiempo de avance para una tubería de goteo. En Visor-Datos, elegimos Opciones-Calidad, y Tiempo de Permanencia. En opciones de Tiempo, el intervalo de calculo de calidad colocarlo en 0:00:01.
•
20. El calculo del tiempo de avance por tramos se encuentra en el Libro de Excel, en la pestaña Goteo y es de 0,3 horas, mientras que en Epanet el tiempo es de 0,33 horas. Guardar el archivo como Ejemplo12.3.
Acueductos Los siguientes ejemplos se enfocan principalmente en Acueductos.
Ejemplo 13 •
•
•
1. En este ejemplo encontraremos el tiempo que tarda en desplazarse un paquete de fluido desde un punto a otro. Abrir el archivo Ejemplo13.0. 2. El tiempo de permanencia, o “edad” del agua, es el tiempo que permanece una porción de agua en el interior de la red. Epanet realiza este calculo mediante un algoritmo lagrangiano, basado en el seguimiento en el tiempo de avance a través de la red de una serie de porciones de agua bien definidas. 3. Para conocer el tiempo de permanencia realizamos lo siguiente: -Pasar a un modelo extendido: Visor – Datos – Opciones – Tiempo. En Intervalo Cálculo de Calidad colocar un tiempo muy pequeño como 0:00:01 -En Calidad escogemos el Parámetro Tiempo de Permanencia: Visor – Datos – Calidad – Tiempo Permanencia
Ejemplo 13 •
4. En el documento de Excel, en la pestaña Tiempo de avance, están los cálculos para una red y 3 depósitos adicionales. El cálculo del tiempo se realizo dividiendo la distancia entre la velocidad de cada tubería. El valor obtenido es de 0.4 hrs
Calculo Calculo del Tiempo de Avanc A vance e Distanci a
Vel oci dad
T. Avance
m
m/s
s
hr
p1
50.00
0.544
91.91
0.0255
p2 p3 p4
50.00 50.00 50.00
0.158 0.158 0.158
316.46 316.46 316.46
0.0879 0.0879 0.0879
p5
50.00
0.158
316.46
0.0879
0.0255
0.3516
Ejemplo 13 • •
5. Visualizando las velocidades y conociendo las longitudes(50m). Podemos obtener un tiempo de avance 6. Para poder visualizar el tiempo de avance: Visor – Plano – Nodos (Tiempo de Permanencia). Guardamos el archivo como Ejemplo13.1
Ejemplo 13 •
7.En una red los valores que presenta Epanet, son diferentes a los calculados, esto porque utiliza un tiempo ponderado. Si se toman los tiempos siguiendo las 3 rutas desde N-2 hasta N-6 y calculamos el promedio ponderado, coincidirán con los valores obtenidos en el programa. Este calculo se puede encontrar en el documento de Excel adjunto. Calculo del Tiempo de Avance
p1
Distancia
Velocidad
T. Avance
m
m/s
s
hr
50,00
0,544
91,91
0,0255
0,31
0,0255
p2
50,00
0,158
316,46
0,0879
p3
50,00
0,158
316,46
0,0879
p4
50,00
0,158
316,46
0,0879
p5
50,00
0,158
316,46
0,0879
p10
50,00
0,229
218,34
0,0607
p11
50,00
0,229
218,34
0,0607
p9 p8 p7
50,00 50,00 50,00
0,158 0,158 0,158
316,46 316,46 316,46
0,0879 0,0879 0,0879
p6
50,00
0,158
316,46
0,0879
0,3516
p12
50,00
0,544
91,91
0,0255
0,0255
Distancia
Velocidad
m
m/s
s
hr
Epanet (hrs)
T-1
500
0,544
919,12
0,2553
0,25
T-2
1000
0,544
1838,24
0,5106
0,51
0,3516
0,1213
T. Avance
0,3103
Valor tomado directamente de Epanet Valor calculado utilizando tiempo ponderado (método usado por Epanet)
0,4027
Valor calculado Dividiendo la distancia entre la velocidad
Ejemplo 14 •
1. Este ejemplo tiene como finalidad el uso de elementos usados comúnmente en acueductos. Se ejecutara el proyecto en modo estático y en periodo extendido. Definimos los valores por defecto y guardamos el proyecto como Ejemplo14.0 (Estático).
•
2. Presionamos el botón derecho del mouse y en opciones seleccionamos fondo y elegimos color negro
Ejemplo 14 •
3. Dibujar el siguiente esquema.
Ejemplo 14 •
•
4. En el Libro de Excel llamado Cálculos en la pestaña Ejemplo14, están los datos de la red. Tanto para la simulación en periodo estático como extendido. A continuación los datos del deposito.
5. Luego de ingresar los datos, correr el programa.
Ejemplo 14 •
6. Presionando el botón derecho sobre el entorno de diseño – Opciones - Etiquetas. Elegimos mostrar los valores de Nodos y Líneas. En Visor – Plano – Líneas (Velocidad) y Nodos (Presión)
Ejemplo 14 •
7. Utilizaremos esta misma red para hacer un análisis en periodo extendido. Agregamos los elementos que se muestran a continuación y lo guardamos como Ejemplo14.1 (Extendido).
Ejemplo 14 •
8. Ingresar las siguientes propiedades para los depósitos 1 y 2. La válvula es del tipo Reductoras de Presión, con una consigna de 3.
Sobre las Válvulas Reductoras de Presión (VRP): evitan que la presión aguas abajo supere el valor de consigna. Se encontrará activa cuando el valor aguas arriba sea superior al valor de consigna; completamente abierta si es inferior; y cerrada si aguas abajo la altura piezométrica es mayor que aguas arriba con el objetivo de evitar el flujo inverso.
Ejemplo 14 • •
•
9. Colocar válvulas de retención para las tuberías T-23 y T-24. 10. Crear una curva característica para la bomba. La curva C-1, debemos de agregarla a las propiedades de la bomba en Curva Característica.
11. Para un análisis en periodo extendido debemos definir nuestras opciones de tiempo. En este caso, elegimos una duración total de 24h.
Ejemplo 14 •
12. Ahora definimos nuestra una curva de modulación. Esta curva se puede cargar de la carpeta Ejemplo14, se encuentra con el nombre Curva.pat. Asignamos este Patrón de demanda al nodo N-6.
Ejemplo 14 • •
•
13. Cuando se usan depósitos y bombas es conveniente definir leyes de control. 14. Ley de control Simple: Indicamos que la bomba encienda a las 10 PM
15.Ley de control Programado: Indicando que la bomba arranque cuando el nivel esta bajo y apague cuando se alcance su máximo nivel.
Ejemplo 15 •
1. En este ejemplo simularemos red con varios cambios. Definimos los valores por defecto y lo guardamos como Ejemplo15.0
Ejemplo 15 •
2. En la carpeta Ejemplo15 se encuentra un documento CAD (Ejemplo15.CAD), con los datos de la red. Importar esta información como fondo de pantalla wmf (Ejemplo15.Fondo). 1
H=5m
100 l/s
65m
D=250mm L=1500m 1
5 l/s
L=200m
e=0.05mm 2
28m
D=150mm
10 l/s
L=300m 16
27m
4 l/s
D=150mm
12
27m
11 28m
8
L=300m
D=80mm L=300m
D=150mm 13
D=80mm 12
L=250m
L=150m
11
D=125mm 15
L=100m
15 23m
D=100mm L=300m
D=80mm 13
24m
26m
19
L=300m
D=60mm 20
D=80mm 22m
L=200m
L=150m
21
D=60mm 10 24m
23 8 l/s
25m
5 l/s
D=80mm
D=80mm
14
7
10 l/s
6 l/s
L=300m
L=250m 18
17
16 10 l/s
D=80mm 9
L=400m
L=100m
8
24m
22 3 l/s
5
23m
7
25m 3 l/s
24m
6
L=500m
D=100mm
14
17
4 23m
D=80mm
6
D=125mm L=150m
3
5
L=150m
L=150m
9
28m
D=100mm
L=250m
10
3
D=100mm 4
L=200m
15 l/s
D=150mm L=400m
2
D=200mm
5 l/s
4 l/s
D=200mm
2 l/s
10 l/s
Ejemplo 15 •
3. Ahora trazamos nuestra red sobre nuestro mapa de fondo. Para el embalse ubicado en el punto 1, colocamos una Altura Total de 70m (65 cota +5 de altura del tanque).
•
Datos: Líneas (Longitud) (Demanda Base).
y
Nodos
•
Datos: Líneas (Diámetro) y Nodos (Cota).
Ejemplo 15 •
4. En Ver – Fondo de Pantalla, elegimos Esconder y procedemos a realizar el análisis de nuestra red. En grafico, seleccionamos Mapas de Contorno y las magnitudes de Altura y Presión
Ejemplo 15 •
5. Modificaremos la red para tener presiones sobre los 30 m.c.a. Por lo tanto se decide colocar una bomba en N-17. Para simular esta bomba colocaremos una demanda negativa de 30 l/s (30% de la demanda actual). Guardamos el archivo como Ejemplo15.1.
Ejemplo 15 •
6. Al ingresar una demanda negativa de 30 lps en N-17, se observa que la presión es de 36.56 m.c.a. Por lo tanto buscamos una bomba con este punto de operación.
Ejemplo 15 •
7. Tomamos algunos puntos de la curva de la bomba para construir su curva característica. Los datos de la curva se encuentran en la carpeta Ejemplo15 como RNI.crv. Agregamos el embalse EMB-1 y lo conectamos mediante nuestra bomba a N-17. •
8.Debemos eliminar la demanda base de N-17 y colocar una altura de 24m a EMB-1
Ejemplo 15 •
9. Corremos nuestro proyecto y lo guardamos como Ejemplo15.2.
Ejemplo 15 •
10. Probaremos como funciona la red con una reducción del 15% en la demanda. Para esto vamos a Valores por Defecto – Opciones Hidráulicas y en Factor de demanda colocamos el valor de 0.85. Todas las demandas serán multiplicadas por nuestro factor. El caudal del embalse + caudal bomba (57.48+27.52=85 lps). Guardamos el archivo como Ejemplo15.3
Ejemplo 15 •
11.Para analizar el comportamiento de nuestra red para diferentes demandas y ver el comportamiento de N-17. Podemos utilizar el archivo Ejemplo15.1, para ingresar los siguientes factores de demanda (0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2 y 1.3). El archivo Ejemplo15.4 y Ejemplo15.5, han sido corridos con factores de demanda 50% y 130%. Para una demanda de 50% se tiene Pmin=38.98, Pmax=44.04 y P N-17=43.34m.c.a. Dado que queremos la presión entre 30 y 45 m.c.a, se hace el siguiente análisis. La Pmin, nos muestra que tenemos 38.98-30=8.98m.c.a extra. Por lo tanto podemos restar esto a N-17, 43.348.98=34.46m.c.a. En el Libro Excel en la pestaña Ejemplo15, se detallan los cálculos para las demandas. Demanda Pmin Pmax P N-17 Demanda Pmin Pmax P N-17
30% 40,82 46,08 45 34,18 60% 37,76 42,85 42,4 34,64
Demanda Pmin Pmax P N-17 Demanda Pmin Pmax P N-17
40% 40 45,05 44,31 34,31 70% 36,34 41,45 41,19 34,85
Demanda Pmin Pmax P N-17 Demanda Pmin Pmax P N-17
50% 38,98 44,04 43,44 34,46 80% 34,72 39,87 39,81 35,09
Ejemplo 15 •
12.El punto mas critico se da para una demanda de 130%. Con una presión en N-17 de 42.38m.c.a y 39 lps. Se decide colocar 3 bombas en paralelo. Buscamos bombas con presión de 42.38m.c.a y 13 lps. Mientras las presiones se mantienen los caudales se duplican y triplican, cuando trabajan las tres bombas.
Ejemplo 15 •
13.La curva de consigna se obtiene con las presiones para cada uno de los factores de demanda. Si se desea obtener la ecuación de las curvas 1B,2B,3B, se pueden ingresar los puntos en Epanet en VisorDatos-Curvas y se genera una ecuación.
1 Bomba
lps
m.c.a
P1 P2 P3
0 13 20
46 42,38 34
2Bomba
lps
m.c.a
P1 P2 P3
0 26 40
46 42,38 34
3Bomba
lps
m.c.a
P1 P2 P3
0 39 60
46 42,38 34
Ejemplo 15 •
14.Segun las curvas 1B,2B,3B, se puede observar que para un factor de demanda menor al 60% solo es necesaria una bomba. Para un factor de demanda de 70 a 100%, se necesitan 2 bombas y para una demanda superior al 100% deben trabajar las 3 bombas.
•
15.Conociendo nuestro factor de demanda podemos apagar las bombas que no necesitemos ante de crear nuestra simulación.
Ejemplo 15 •
16.Dibujamos 2 bombas adicionales sobre la ya existente. Estas bombas tiene como nodo inicial EMB-2 y como nodo final N-17. Creamos una nueva curva característica y la agregamos a las tres bombas B-1, B-2 y B-3.
Ejemplo 15 •
17. Podemos correr el programa con un factor de demanda del 100%. Por lo que se necesitan 2 bombas, lo que implica que una debe estar cerrada Procedemos al análisis y guardamos el archivo como Ejemplo15.6
Ejemplo 15 •
18. Veremos como varia la red al colocar válvulas reguladoras. Agregamos las siguientes modificaciones a nuestra red.
Ejemplo 15 •
•
19. En tipo de válvula escogemos, Reguladora. Las Válvulas 1,2 y 3 tendrán un diámetro de 250, 200 y 150mm y una consigna de 120,0 y 0, respectivamente (La consigna corresponde a un su coeficiente de perdida de carga). Los Nodos 19,20 y 21 tendrán demanda 0 y una cota de 28,24 y 27m. Esto provocará una reducción en el paso de caudal desde el depósito, lo que aumentara la entrada de agua desde las bombas. 20. Corremos nuestro proyecto y lo guardamos como Ejemplo15.7.
Ejemplo 15 • • • • •
21. Ahora modificaremos la red utilizando válvulas Reductoras. Utilizamos un factor de demanda de 0.7. Cambiamos las cotas de los nodos N-14, N-10 y N-8 por 11,13 y 19m. 22. Colocar a la válvula 1, una consigna de 0. 23. Agregamos los nodos 22 y 23 con cotas 11 y 13m respectivamente. 24.Agregamos 2 nuevas válvulas de tipo Reguladoras, según se ve en la imagen.
Ejemplo 15 •
25. En las propiedades de las válvulas reductoras 4 y 5, agregamos una consigna de 40. Esto hará que la presión en el nodo aguas abajo sea 40m.c.a. Corremos nuestro proyecto y lo guardamos como Ejemplo15.8.
Ejemplo 15 •
26. Cambiamos el factor de demanda al100% y observamos los resultados. Para este caso las presiones han disminuido y la válvula V-5 no actúa, ya que solo lo hace cuando la presión es mayor a su consigna. Guardamos el archivo como Ejemplo15.9.
Ejemplo 15 •
27. Abrimos el archivo Ejemplo15.6. Simulamos la rotura de la tubería 4. Para ello en las propiedades de T-4, en estado inicial, escogemos Cerrada. Corremos el proyecto y lo guardamos como Ejemplo15.10.
Ejemplo 15 •
28. Se puede observar que las presiones bajan considerablemente. Para solucionarlo aumentamos los diámetros de T-5 y T-6, a 150mm. Guardarlo como Ejemplo15.11.
Ejemplo 15 •
29. Abrimos el archivo Ejemplo15.6 y simulamos 2 hidrantes con 8.33 lps y buscamos que tengan una presión mínima de 10 m.c.a. Para ello agregamos la línea 27 y el nodo 19. El nodo 19 tendrá una cota de 23mm y una demanda de 8.33lps. El segundo hidrante estará en N-5, la nueva demanda será 10+8.33=18 lps. La línea 27 tendrá una longitud de 200m y la línea 6 una longitud de 300m. Ambas tienen un diámetro de 80mm.
Ejemplo 15 •
30. Corremos nuestro proyecto y lo guardamos como Ejemplo15.12. Como podemos ver el proyecto cumple con los requerimientos y no es necesario hacer cambios.
Ejemplo 15 •
31. Iniciaremos los cambios necesarios para correr nuestro proyecto en periodo extendido. En primera instancia calcularemos las presiones cuando a-) Actúa solo el deposito b-) Deposito + 1Bomba c-) Deposito + 2Bomba d-) Deposito + 3Bomba. Abrimos el archivo Ejemplo15.6 y lo guardamos como Ejemplo15.13. Definimos la demanda en 30% (factor 0,3) y cerramos las tres bombas para la opción a, para la opción b abrimos una bomba ….. etc.
Ejemplo 15 •
32. Este proceso lo repetimos para todos los porcentajes de demanda. Para cada proceso obtenemos la presión máxima y mínima. Estos resultados se pueden tomar directamente de la red o por medio de tablas (resultados ordenados).
Ejemplo 15 •
33. Los datos de presión máxima y mínima para las opciones a,b,c y d, para cada una de las demandas desde 30% hasta 120% con incrementos de 10%, se encuentran en el Libro de Excel, en la pestaña Ejemplo15. Demanda 30% Pmin Pmax
DEP
DEP + 1B
DEP + 2B
DEP + 3B
39,63 44,57
40,95 46,22
41,39 47,27
41,54 47,9
DEP
DEP + 1B
DEP + 2B
DEP + 3B
37,88 42,86
39,95 44,94
40,7 46,58
40,96 47,45
DEP
DEP + 1B
DEP + 2B
DEP + 3B
35,24 40,72
38,66 43,48
39,8 45,7
40,2 46,87
DEP
DEP + 1B
DEP + 2B
DEP + 3B
32,07 38,15
37,08 41,69
38,69 44,61
39,26 46,15
Demanda 40% Pmin Pmax
Demanda 50% Pmin Pmax
Demanda 60% Pmin Pmax
Ejemplo 15 •
34. Con estos datos definimos las combinaciones idóneas para que nuestro proyecto trabaje entre 30 y 45 m.c.a. Podemos también observar que para demandas mayores al 100% el sistema no cumple las expectativas y debería pensarse un bombeo de mayor capacidad. Presiones
30% 40% DEPOSITO 50% 60% 70% DEP + 1B 80% 90% DEP + 2B 100%
Pmin
39,63
Pmax
44,57
Pmin
37,88
Pmax
42,86
Pmin
35,24
Pmax
40,72
Pmin
32,07
Pmax
38,25
Pmin
35,23
Pmax
39,58
Pmin
32,97
Pmax
37,14
Pmin
33,31
Pmax
40,43
Pmin
30,28
Pmax
38,75
Ejemplo 15 •
35. Cambiamos el diámetro de la tubería T-1 a 350mm, con el fin de disminuir perdidas y aprovechar la carga del deposito. Con esto el deposito ahora suministra una carga optima para el 80% de la demanda (antes 60%). Abrimos el archivo Ejemplo15.1 y aplicamos los siguientes cambios
Ejemplo 15 •
36. Realizar los siguientes cambios.
El diámetro de T-1 cambio a 350 mm, para aprovechar al máximo la altura del tanque La tubería T-28 tiene una longitud de 2500m y un diámetro de 450mm. Su estado inicial será Cerrada. La tubería T-25 tendrá una longitud de 1m y un diámetro de 125mm La tubería T-24 tendrá una longitud de 600m y un diámetro de 200mm El nodo N-9 tendrá una demanda negativa de -23 lps y cota de 24m El depósito DEP-1 tendrá una cota de 65m y una altura inicial de 1m El nodo N-17 tendrá una demanda igual a cero. Como se pudo ver para demanda de 130% no se alcanzaba la presión mínima de 30 m.c.a. El valor de 23 lps en N-19 se obtiene probando diferentes valores de caudal, hasta alcanzar las presiones mínimas requeridas en todos los nodos.
Ejemplo 15 •
37. Luego de realizar los cambios, corremos el proyecto y lo guardamos como Ejemplo15.14.
Ejemplo 15 •
38. Con estos datos simulamos dos bombas en paralelo. El punto de operación es 30 lps (23 x 1,3) y 33,44m.c.a. Como son 2 bombas, cada una tendrá un punto de operación de 15 lps y 33,44m.c.a. Luego de hacer los cambios mencionados, podemos ver que las presiones se mantienen. Guardamos nuestro proyecto como Ejemplo15.15
Ejemplo 15 •
39. Luego podemos cargar un patrón de demanda para correr el sistema en un periodo extendido. Los datos del deposito son: Nivel mínimo 2m y máximo 6m. Por prueba y error ajustamos el punto de operación de las bombas a 48 lps y 45 m.c.a.
Ejemplo 15 •
40. La operación del sistema se muestra a continuación. La simulación se realiza en un tiempo de 24 horas. Guardamos el proyecto como Ejemplo15.16 Configuracion 1 Deposito + 2 Bombas en paralel o Hora
Factor
Haci a e l
Haci a la
de Demanda
Deposito
Red
12
am
0,4
T-25 CERRADA
1
am
0,3
T-24 CERRADA
2
am
0,3
3
am
0,3
4
am
0,3
5
am
0,4
6
am
0,5
7
am
0,6
8
am
0,9
9
am
1
10
am
1
11
am
1,1
12
pm
1,2
2 D M
O
E B P O S B
IT A O S
DEPOSITO + 1 BOMBA
B
pm
1,2
pm
1,3
3
pm
1,1
S
4
pm
0,8
P
5
pm
0,6
6
pm
0,4
7
pm
0,5
M
2
pm
0,6
9
pm
0,6
10
pm
05
T-26 CERRADA T-25 Y T-26 ABIERTAS T-26 ABIERTA DE 11 AM A 3PM
O
1
8
BOMBA 2 APAGADA
BOMBA 2 ENCENDIDA B
BOMBAS
A + D E O S IT O
BOMBA 1 Y 2 APAGADAS D E P O S
2 BOMBAS
BOMBA 1 Y 2 ENCENDIDAS O
IT
Ejemplo 15 •
41. Luego corremos nuestro proyecto y verificamos si las presiones se encuentran entre 30 y 45 m.c.a,
Ejemplo 15 •
42. Encontramos presiones mayores a 45 m.c.a. Para solucionarlo colocamos 2 válvulas reductoras con consigna 45. Guardamos el proyecto como Ejemplo15.17.
Ejemplo 15 •
43. La forma de indicar cuando una línea, bomba o nodo están operando o cuando dejan de hacerlo, se hace mediante leyes de control. Estas son las leyes de control usadas en esta simulación
•
44. El archivo Ejemplo15.18, tiene la tubería T-26 siempre abierta. Esto evita presiones mayores a 45 metros, y no son necesarias las válvulas reductoras. Por otra parte el deposito puede tener una altura de 5m y no de 6m.
Ejemplo 15 •
45. El siguiente grafico muestra como el deposito alcanza el nivel mínimo (1m) y su nivel máximo a lo largo del día.
Ejemplo 16 •
1. En este ejemplo se analizara la evolución del cloro en la red. Definir valores por defecto. Guardar archivo como Ejemplo16.0
Ejemplo 16 •
2. Realizaremos la simulación de Calidad de agua, usando como soluto el cloro. Dibujamos la siguiente red.
•
Cota y Diámetro
•
Demanda base y Longitud
Ejemplo 16 •
3. En las propiedades del embalse EMB-1, agregamos una concentración de 1 mg/L en Calidad Inicial.
•
4. En Visor-Datos-Reacciones se ingresan los siguientes parámetros. Coef. Global Flujo: Coeficiente global para tuberías y depósitos Coef. Global Pared: Coeficiente global para tuberías El valor por defecto es 0. Las tuberías poseen un coeficiente de flujo y de pared que puede modificarse individualmente. Recordar que hay que utilizar coeficientes positivos para las reacciones de crecimiento, y coeficientes negativos para las
Ejemplo 16 Sobre los Coeficientes: •
5. Coeficiente de masa kb. Este sirve para simular la desaparición de una sustancia. Posee valores típicos de Cloro residual libre 0,1 /día < kb < -1,5 /día. Cloro residual combinado -0,014 /día < kb < -0,019 /día
•
6. Coeficiente de pared kw. Este sirve para simular la velocidad de reacción con la pared. Posee valores típicos de Cloro residual libre -0,06 m/día < kw < -1,52 m/día. Cloro residual combinado kw aprox 0,006 m/día.
Ejemplo 16 •
7. En Datos – Opciones – Calidad, elegimos Parámetro (Químico), se puede cambiar el nombre Químico por la sustancia deseada, por ejemplo cloro libre.
•
8. En Datos – Opciones – Tiempo, escribimos en Duración Total 24
Ejemplo 16 •
9. Luego corremos nuestro programa. Los resultados los podemos observar mediante tablas y gráficos. En Gráficos-Curvas de evolución, escogemos el parámetro Químico, que en este caso aparece como Cloro-Libre. Luego escogemos 2 nodos y vemos la concentración del cloro a través del tiempo.
Ejemplo 16 •
10. En Tablas elegimos Nodos mostrar todos los parámetros para 24h
•
11. En Tablas elegimos Líneas mostrar todos los parámetros para 24h .
•
Ejemplo 16 •
12. Agregar un depósito junto al nodo N-4, conectado por una tubería de 450mm de diámetro y longitud de 100m.
•
13. En opciones de tiempo elegimos un intervalo para el informe de 10min.
•
14. Vamos a Gráficos-Curvas de Evolución y seleccionamos el depósito y los nodos N-3 y N-4. Con parámetro: Cloro libre. •
15.Guardamos el archivo como Ejemplo16.1
Ejemplo 16 •
16. En Visor-Datos-Opciones, elegimos Calidad y seleccionamos procedencia. Esto nos muestra que porcentaje de agua llega a cada nodo, en el tiempo. Guardamos el archivo como Eejemplo16.2
T=14:20hr
Ejemplo 16 •
17. Debido a las variaciones de la concentración de cloro, después de agregar el depósito, haremos un inyección en el mismo de 0,6 mg/L, al caudal entrante. Para esto modificamos las propiedades – Fuente de Calidad. Luego vamos a graficar la concentración de cloro. Guardamos nuestro archivo como Ejemplo16.3.
Ejemplo 17 •
1. Ahora calcularemos el volumen de un depósito. Definimos los valores por defecto
Ejemplo 17 •
2. Se desea proveer agua para una comunidad (Personas y animales). El consumo medio por persona es de 0.245 m3/h y el consumo medio por animal es de 0.445 m3/h. Existe una fuente que provee un caudal medio de 1.8 m3/h. En el archivo de Excel en la pestaña Ejemplo17 se encuentran los consumos horarios. Horas
Patron
Personas
Patron
Animales
1:00 2:00 3:00 4:00 5:00
0 0 0 0,24 0,96
0,000 0,000 0,000 0,059 0,235
0 0 0 4,8 4,8
0 0 0 2,184 2,184
6:00
3,12
0,764
4,8
2,184
7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00
4,32 4,08 1,68 0,48 0,24 0,24
1,058 1,000 0,412 0,118 0,059 0,059
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
13:00
0,24
0,059
0
0
14:00 15:00
0,96 2,4
0,235 0,588
0 0
0 0
16:00
2,88
0,706
0
0
17:00
1,44
0,353
0
0
18:00
0,48
0,118
4,8
2,184
19:00 20:00 21:00 22:00
0,24 0 0 0
0,059 0,000 0,000 0 000
4,8 0 0 0
2,184 0 0 0
Ejemplo 17 •
3. El aporte de la fuente de 41.4 m3 y el volumen demandado es de 16.8 m3/h. Esto implica que solo se necesitan (16.8 / 1.8)= 9.33 horas de aporte de la fuente. Colocamos el aporte en las horas de mayor demanda. Horas
Patron
Personas
Patron
Animales Consumo Tot Producción
Balance
Tot Acum
1:00 2:00 3:00 4:00 5:00
0 0 0 0,24 0,96
0,000 0,000 0,000 0,059 0,235
0 0 0 4,8 4,8
0 0 0 2,184 2,184
0 0 0 2,2428 2,4192
1,8 1,8
0,000 0,000 0,000 -0,443 -0,619
6:00
3,12
0,764
4,8
2,184
2,9484
1,8
-1,148
-2,210
7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00
4,32 4,08 1,68 0,48 0,24 0,24
1,058 1,000 0,412 0,118 0,059 0,059
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
1,0584 0,9996 0,4116 0,1176 0,0588 0,0588
1,8 1,8 0,6
0,742 0,800 0,188 -0,118 -0,059 -0,059
-1,469 -0,668 -0,480 -0,598 -0,656 -0,715
13:00
0,24
0,059
0
0
0,0588
-0,059
-0,774
14:00 15:00
0,96 2,4
0,235 0,588
0 0
0 0
0,2352 0,588
1,8
-0,235 1,212
-1,009 0,203
16:00
2,88
0,706
0
0
0,7056
1,8
1,094
1,297
17:00
1,44
0,353
0
0
0,3528
-0,353
0,944
18:00
0,48
0,118
4,8
2,184
2,3016
1,8
-0,502
0,443
19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
0,24 0 0 0 0
0,059 0,000 0,000 0,000 0 000
4,8 0 0 0 0
2,184 0 0 0 0
2,2428 0 0 0 0
1,8
-0,443 0,000 0,000 0,000 0 000
0,000 0,000 0,000 0,000 0 000
0 0,000 0,000 -0,443 -1,062
Ejemplo 17 •
4. El volumen del depósito es la resta del volumen acumulado máximo 1.297 litros y del mínimo -2.210 litros = 3507 litros. Dibujamos el siguiente esquema. Guardamos el archivo como Ejemplo 17.0
Ejemplo 17 •
5. Creamos las curvas de modulación.
Ejemplo 17 •
6. Agregamos los datos de los nodos y el depósito.
Ejemplo 17 •
7. Pasamos al análisis en periodo extendido, definiendo las opciones del tiempo.
•
8. Luego en Línea(Caudal).
el
visor
en
plano
elegimos
Nodo(Presión)
y
Ejemplo 17 •
9. Ahora observamos como varía el nivel del depósito a lo largo del tiempo. En el documento de Excel, se encuentra el cálculo de la altura del depósito. Guardamos el archivo como Ejemplo17.1
Ejemplo 18 •
1. En este proyecto utilizaremos la red existente de una comunidad, para evaluar su comportamiento con un patrón de demanda. Definimos los valores por defecto
Ejemplo 18 •
2. En Ver-Fondo-Cargar, elegimos el archivo Ejemplo18.0 y dibujamos la red siguiendo los datos del archivo Ejemplo18.1. Abrirlo con el block de notas para ver la información.
Ejemplo 18 •
3. Dibujar la red y guardarla como Ejemplo18.2
Ejemplo 18 •
4. Cargar la curva de demanda del Archivo Ejemplo18.3
•
5. Correr el proyecto y guardarlo como Ejemplo18.4. Crear un grafico de contorno de demanda y presión. Visualizar las velocidades y los caudales. Todo a las 8am.
Ejemplo 18 •
Resultados
Ejemplo 19 •
1. En este proyecto utilizaremos una red existente (Ejemplo19.0) para calcular el tiempo de avance y la variación de la concentración de fertilizante para un sistema de riego.
Ejemplo 19 •
2. Mediante el tiempo de avance podemos calcular el tiempo que tarda el agua para desplazarse desde el reservorio hasta cada una de las válvulas.
•
3. Para esto vamos a Visor – Datos – Opciones – Tiempo, elegimos los datos tal como se muestra en la figura. Se debe prestar atención a los siguientes datos. Duración Total: Este tiempo debe ser mayor que la suma de los tiempos de avance de los turnos de riego. Por lo cual elegimos un tiempo de entre 48 a 72 horas. Intervalo Cálculo de Calidad: Estos valores pueden llegar a ser muy pequeños, por lo tanto se deben escoger valores del orden de minutos o segundos.
Intervalo de patrones: Solamente hay 24 intervalos y tiene un valor por defecto de 1. Esto correspondería a 24 horas. Por ejemplo si tenemos 4 turnos (24/4 = 6 horas), si para un turno tenemos un tiempo de avance mayor a 6 horas, no se mostrarían los resultados correctos. En este caso se eligió un valor de 2, por lo tanto tenemos 48 horas.
Ejemplo 19 •
4. Creamos 4 patrones de 12 horas cada uno (Turno1, Turno2, Turno3 y Turno4).
Ejemplo 19 •
5. En Visor – Datos – Opciones – Calidad, elegimos Tiempo de permanencia. Corremos el proyecto y visualizamos los datos. Para ver los datos del turno1, observamos los valores entre las 0:00 horas y las 12:00 horas
•
6. En el documento Excel, en la pestaña Ejemplo19, se muestran los cálculos obtenidos por Epanet y un ejercicio en Excel, donde se calcula el tiempo de avance desde el embalse hasta uno de los nodos. Ejecutamos el proyecto. RESULTADOS EPANET
PROJECT NAME: Senyera Tabla de Red - Nudos en 11:55 Hrs TURNO 1
Tiempo Permanencia
RESULTADOS EXCEL
Cálculo del tiempo de Avance en Conexiones Longitud
J2 Velocidad
Tiempo (s)
Tiempo(hr)
P98
125,43
0,323
388,3281734
0,107868937
ID Nudo Conexión J110 Conexión J116 Conexión J75 Conexión J111
horas 1.77 1.79 1.81 1.87
P75 P27 P127 P108 P24
102,97 77,79 5,81 83,59 152,86
0,323 0,323 0,323 0,323 0,323
318,7925697 240,8359133 17,9876161 258,7925697 473,250774
0,088553492 0,066898865 0,00499656 0,071886825 0,131458548
Conexión J86 Conexión J89
1.93 2.05
P136 P137
22,61 90,95
0,323 0,323
70 281,5789474
0,019444444 0,078216374
Conexión J2
2.09
P38
185,43
0,323
574,0866873
0,159468524
Conexión J105 Conexión J128 Conexión J102
2.11 2.23 2.31
P79 P125 P117 P118 P83
4,88 302,93 208,85 72,24 202,77
0,323 0,323 0,323 0,323 0,285
15,10835913 937,8637771 646,5944272 223,6532508 711,4736842
0,004196766 0,260517716 0,179609563 0,062125903 0,197631579
P85 P89 P132 P133 P95
133,3 168,44 141,03 166,45 140,1
0,285 0,792 0,592 0,553 0,504
467,7192982 212,6767677 238,2263514 300,994575 277,9761905
0,129922027 0,05907688 0,066173986 0,083609604 0,077215608
P96
41,79
0,504
82,91666667
0,023032407
Ejemplo 19 •
7. Al correr el proyecto podemos ver como el valor del nodo J2 se vuelve constante.
Ejemplo 19 •
8. Para comparar los resultados calculados en Excel con los obtenidos por Epanet, necesitamos exportar la información de cada turno de riego por separado. Esto lo podemos hacer de la siguiente manera. Seleccionamos Tablas - Nodos de la Red. Como el Turno 1 funciona de las 0 horas hasta las 12:00, elegimos un tiempo igual o cercano al tiempo máximo.
Elegimos Tiempo de Permanencia y Seleccionamos Clasificar por Tiempo de permanencia
Solo los nodos del turno que est a funcionando tienen su demanda mayor que cero. Por lo tanto en el filtro elegimos nodos con Demanda Mayor que 0. Luego presionamos Añadir.
Ejemplo 19 •
9. Ya tenemos el tiempo de avance en la tubería principal y ahora calcularemos el tiempo para la tubería de goteo. Abrir el Ejemplo12.3 (guardarlo como Ejemplo19.1) y cambiar los siguientes datos: longitud = 0.5m, Coeficiente de pérdidas = 0.4. Agregar una demanda base = 0.001 m3/h y eliminar el Coef del Emisor. Con estos cambios simulamos una tubería de goteo DripNet PC. Guardamos el proyecto como Ejemplo19.2
•
10. Cambiar tantos datos puede ser un problema. Podemos ir a Archivo, exportar – Red y guardamos nuestro archivo con extensión .INP. Este archivo se puede abrir en el bloc de notas, de forma que podemos manipularlo y luego volver a cambiar su extensión y abrirlo en Epanet.
Ejemplo 19 •
11. Luego de los cambios corremos el proyecto y obtenemos un tiempo de avance de 0.69 horas. Esto quiere decir que para el Turno 1, se necesitan 3hr (2.61+0.69), para que un paquete de agua se traslade desde el reservorio hasta el último gotero a 250m de la Válvula.
•
12. Ahora procederemos a analizar como se comporta una concentración de fertilizante ingresada en la fuente. El fertilizante se comporta como una sustancia no reactiva y mediante Epanet se someterá solamente a procesos de transporte y mezcla.
Ejemplo 19 •
13. Para este análisis vamos a Visor – Datos – Opciones – Calidad y escogemos el parámetro Químico. Hacemos clic y modificamos la palabra Químico y escribimos Fert. (este cambio es meramente estético).
•
14. Para visualizar los resultados vamos a Visor – Plano y elegimos Nodos(Fert) y Líneas (Fert).
Ejemplo 19 •
15. Ahora crearemos un patrón que nos ayude a definir cuando se inyectará el fertilizante. Tal como se muestra a continuación se aplicará el fertilizante durante 2 horas en cada turno.
Ejemplo 19 •
16. En el embalse definimos la concentración a inyectar, en este caso 5000 mg/L. En las propiedades del embalse en Fuente de Calidad, hacemos clic en los tres puntos y se mostrará el cuadro Editor de la Fuente. En este caso indicamos la concentración mencionada y le asignamos el patrón creado. El escoger la opción Concentración fija a la salida, hace que este valor permanezca constante, simulando lo que sucede cuando se hace una inyección con bomba.
Ejemplo 19 •
17. Corremos el proyecto y vemos como evoluciona la concentración del fertilizante a través del tiempo. Por ejemplo el Nodo J58 del turno2 que opera de las 12 a las 24 horas, se le inyecta fertilizante de las 16 a las 20 horas. La concentración de 5000 mg/L alcanza el nodo a las 17:45 (1.50 hrs después) y luego de que se deja de aplicar el fertilizante, la concentración desaparece a las 21:45 (1.50 hrs después). Guardamos el archivo como Ejemplo19.3 Cambio de la concentración en la Red
Nodo
Riego
Fertirriego
5000 mg/L
0 mg/L
J2
0 a 12
4a8
6:10
10:10
J58 J13 J23
12 a 24 24 a 36 36 a 48
16 a 20 28 a 32 40 a 44
17:45 30:40:00 46:30:00
21:45 34:40 No
Ejemplo 19 •
18. Abrimos el archivo Ejemplo19.2 y lo guardamos como Ejemplo19.4. Seguimos los mismos pasos que en el punto 14 y le asignamos la misma concentración a la fuente de agua. En este caso creamos un Patrón para la fertilización de tan solo 1 hora.
•
19. Ejecutamos el proyecto y podemos ver que se necesitan 45 min para que se alcance la concentración máxima en el último gotero.
•
20. Se puede observar que en los primeros 10 minutos ya se ha recorrido aproximadamente el 80% del lateral.
Ejemplo 20 1. Ahora veremos el funcionamiento de los depósitos con mas detalle.
•
•
2. Presionamos el botón derecho del mouse y en opciones seleccionamos fondo y elegimos color negro
Ejemplo 20 •
3. Un depósito es una fuente limitada de agua. Aunque no existe diferencia entre el comportamiento de un depósito en régimen estático con un embalse ya que no se establece balance alguno de volúmenes. Las diferencias entre ambos aparecen al realizar una simulación dinámica en periodo extendido. Nivel inicial (zinicial) de agua en el depósito antes de iniciarse la simulación.
Nivel mínimo (zmín) a partir del cual se cierran los consumos. Nivel máximo (zmáx) a partir del cual se cierran los aportes.
Ejemplo 20 •
4. Simularemos un depósito con llenado por la parte superior. Si tomamos en cuenta que un depósito se llena por la parte inferior, la presión en la entrada del tanque estará variando según la altura del agua en el mismo. Mientras que en un depósito que se llena por su parte superior, la presión permanecerá constante.
Ejemplo 20 •
5. Procederemos a crear un proyecto con las siguientes datos. Cotas: Reservorio (0m), Nodos E-3 (0m)/E-4 (60m)/E-5 (60m)/E-6 (0m), Depósito (55m) Válvula sostenedora: consigna =0, diámetro 1000mm Depósito: Zmín=0, Zinicial=1, Zmax=5, Diámetro=15. Bomba: Punto operación 40 lps a 70 m.c.a Demanda base: Nodo E-6 = 20 lps. Longitud: T-5(500m), T-7(0.1m), T-6(1000m) Diámetro: T-5(200mm), T-7(300mm), T-6(150mm)
•
Este será nuestro Modelo 1, seguidamente crearemos otro sistema con los mismos datos pero sin usar la válvula sostenedora y se llamará Modelo 2.
Ejemplo 20 •
6. Esquema de los Modelos 1 y 2. Guardamos el proyecto como Ejemplo20.0
Ejemplo 20 •
7. Generar tablas para ver la Evolución de caudales de las tuberías T5 y T-2. Como se observa, el Modelo 1, proporciona una descarga constante.
Ejemplo 20 •
7. Generar un grafico que muestre la evolución de la presión del deposito. El depósito presenta un comportamiento peculiar cuando alcanza su nivel máximo.
Ejemplo 20 •
8. Utilizaremos leyes de control para simular una boya. Indicaremos que cierre la tubería T-5 cuando el nivel del tanque sea de 4.95m y que se abra cuando sea 4m. Guardamos el proyecto como Ejemplo20.1.
Ejemplo 20 •
9. Ahora haremos un análisis de un depósito con rebosadero. Abrimos el Ejemplo20.0. Luego eliminamos el esquema del Modelo 2 y hacemos los cambios indicados al Modelo 1. Guardamos el archivo como Ejemplo20.2.
Ejemplo 20 •
10. Esta imagen muestra el esquema dibujado en Epanet.
Ejemplo 20 •
11. Conforme aumenta el nivel en el tanque, el caudal de entrada disminuye y aumenta la presión en el nodo E-2.
Ejemplo 20 •
12. A las 16:50 horas, se alcanza el nivel máximo en el tanque y se produce el rebalse del mismo. Las variables a partir de este momento permanecen constantes.
Ejemplo 20 •
13. Guardar el Ejemplo20.2 como Ejemplo20.3 y hacer la modificación mostrada. Agregar la tubería T-1, con longitud 0.1m y diámetro 300mm. En este caso la mezcla de caudales se produce en el nodo E-3. Esto produce errores, ya que al cerrarse la tubería T-1, la totalidad de la bomba alimenta al nodo E-2
Ejemplo 20 •
14. Adicionaremos un embalse, para dirigir el agua producida por el rebalse. El embalse tendrá una cota de 80m (60m de cota+20m de altura máxima del depósito). Las tuberías tendrán una longitud de 1m y un diámetro de 300mm.
Ejemplo 20 •
15. Con esta modificación obtenemos los mismos resultados que en el Ejemplo20.2. Guardamos nuestro archivo como Ejemplo20.4.
