MANUAL DEL WATERCAD

WaterCAD/GEMS V8i, Water Distribution Design and Modeling, Basic Course (Spanish Edition Manual) Version V8i (SELECTseries 5) (metric) Bentley Institute Course Guide

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MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN USANDO WATERCAD/GEMS V8i

AGENDA CURSO – Modelación y Diseño de sistemas de distribución de agua, presentando WaterCAD/GEMS V8i DIA 1

DIA 2

Fundamentos de Hidráulica, Generalidades de la Modelación Hidráulica y Elementos de los Modelos Hidráulicos

Integración con Datos Externos y GIS, Asignación Automática de Demandas y elevaciones

 09:45 – Inicio Curso

 08:30 – Inicio Jornada

 Presentación Línea Bentley para Modelación de

 Integración con Datos Externos y Sistemas de

Sistemas de Distribución

Información Geográfica (GIS)

 Conceptos Básicos de Hidráulica

 ModelBuilder, construcción automática de modelos

 DEMO: Un paseo por WaterGEMS V8i SS5

 Taller 3 – Construcción automática de un Modelo usando ModelBuilder

 Generalidades de la Modelación de Redes de

 DEMO: Construcción de modelo desde Archivo CAD

Distribución

 Taller 1 – Construyendo una red a escala

 12:00 – 13:30 – Receso Mediodía


 Elementos Especiales de Modelación

 Asignación Espacial de Demandas

 Taller 2 – Bombas, Tanques y válvulas

 Taller 4 – Asignación Automática de Demandas con LoadBuilder

 Importación de Elevaciones basado en MDE con TRex

 Taller 5 – Importación de Elevaciones usando TRex

 17:00 – Sesión de Preguntas y Discusión Convenciones:

 Sesión Teórica / Lectura



Demostración Software / Ejercicio Práctico

 17:00 – Sesión de Preguntas y Discusión


AGENDA CURSO – Modelación y Diseño de sistemas de distribución de agua, presentando WaterCAD/GEMS V8i

DIA 3

DIA 4

Análisis de Criticidad, Flujo contra incendio y calibración de modelos en estado estático

Simulación en Período Extendido (SPE), análisis de costos de energía, Diseño de una red



 Análisis de criticidad en redes de distribución

 Simulación en Período Extendido (SPE)

 Taller 6 – Válvulas de aislamiento y análisis de

 Taller 9 – SPE y evaluación de costos de energía

segmentos críticos

 Análisis automático de capacidad de caudales contra incendio.


 DEMO: Detección de fugas mediante WaterGEMS


 Taller 7 – Análisis automatizado de flujo contra incendio

 Calibración de modelos hidráulico en estado estático

 Optimización de modelos de simulación

 Taller 10 – Dimensionamiento y herramientas de diseño optimizado

 Taller 8 – Calibración de Modelos Hidráulicos






 17:00 – Sesión de Preguntas y Discusión


AGENDA CURSO – Modelación y Diseño de sistemas de distribución de agua, presentando WaterCAD/GEMS V8i

DIA 5

Planeación de renovación de redes, Vaciado de redes, introducción a los Fenómenos Transitorios


 Taller 11 – Planeación para renovación de redes


 Taller 12 – Estrategias de vaciado en redes

 Introducción a los Fenómenos Transitorios

 DEMO: Un paseo por HAMMER  DEMO: Análisis del fenómeno transitorio en una línea de conducción






Curso de Modelación y Diseño de Sistemas de Distribución usando WaterCAD / GEMS V8i

ENUNCIADO DE LOS TALLERES

BENTLEY WaterCAD / GEMS V8i SS5

Modelación y Diseño de Sistemas de Distribución usando WaterCAD/GEMS

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Construyendo una red contra incendio a escala Usted dibujará el sistema de distribución de agua para una pequeña subdivisión localizada junto a un cerro. Luego alimentará la nueva red a través de un tanque con una elevación de 198 m en la base y de 207 m en el borde. OBJETIVO: Diseñar todas las tuberías en la subdivisión para que pueda entregar un caudal contra incendio de 60 l/s. Para lograr este objetivo vamos a utilizar los administradores de escenarios y de alternativas disponibles en WaterCAD/GEMS para crear tres distintas simulaciones: Simulación 1 Se realizará la simulación bajo las condiciones normales de demanda y con los diámetros de tubería actuales. Se asumirá una demanda de 1.3 l/s para todos los nodos y diámetros de 150 mm para todas las tuberías. Simulación 2 Esta simulación cuenta con evento de incendio que genera una demanda adicional de 60 l/s en el nodo J‐6. Simulación 3 Se modificarán los diámetros originales para que la red sea capaz de soportar el caudal de flujo contra incendio con presiones adecuadas en el sistema. © 20 1 4 BENTLEY SYSTEMS de México, SA de CV  Insurgentes Sur #1106, piso 7 – México, D. F. Internet: www.bentley.com.mx  Teléfono: +52 (55) 5488‐5420


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Esquema objetivo

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Configuración básica del modelo Ejecute WaterCAD/GEMS®. Elija New en el menú File o haga Clic en el Icono respectivo. WaterCAD/GEMS® tiene la capacidad de trabajar con varios fluidos a diferentes temperaturas al igual que con diferentes métodos de fricción. Para definir las opciones de cálculo, elija la opción Calculation Options que encuentra en el menú Analysis o presione [Alt+3] En este diálogo y sus distintas categorías, usted puede configurar estas opciones y otras relativas a la forma de ingreso de los datos. Indique que va a trabajar con agua a una temperatura de 20° C y que va a usar la ecuación de Hazen‐Williams. El programa dispone de un módulo de librerías que le permitirá guardar entre otras configuraciones y valores de los fluidos de su interés.



Con respecto a las opciones generales del proyecto, es necesario definir el sistema de unidades de nuestra preferencia, los colores de fondo y frontales, así como los tamaños de los textos y símbolos. Para configurar estas definiciones, ir a Options en el menú Tools. En la pestaña definiremos los colores de fondo de nuestra preferencia y estableceremos en la parte de abajo que el estilo de dibujo y de manejo de Zoom sea similar al de una herramienta CAD. Igualmente, para este taller definiremos como unidades de nuestra preferencia el Sistema Internacional (SI). En la pestaña en el menú desplegable Reset Defaults escoger “System Internacional”


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Con respecto a las escalas, si estuviéramos usando la versión de para las WaterCAD/GEMS® plataformas AutoCAD o MicroStation, trabajaríamos directamente a escala sobre un archivo DWG, DGN, DXF o un Shapefile. Sin embargo como estamos usando la versión Stand‐Alone, tenemos la flexibilidad de trabajar esquemáticamente o a escala. En la etiqueta indique que está usando un fondo a escala seleccionando Scaled. Utilice la escala horizontal indicada en la figura e introduzca un tamaño de 5 para los símbolos y textos. Seleccione el botón OK. Consejo: Haga un recorrido por las diferentes pestañas que ofrece el cuadro de diálogo Options y familiarícese con la gran cantidad de opciones existentes. © 20 1 4 BENTLEY SYSTEMS de México, SA de CV  Insurgentes Sur #1106, piso 7 – México, D. F. Internet: www.bentley.com.mx  Teléfono: +52 (55) 5488‐5420

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Ahora, elegiremos el archivo DXF que sirve de fondo y representa la geografía de la subdivisión. Para elegir el archivo DXF que nos servirá de guía para el dibujo, debemos ubicarnos en el lateral izquierdo de la interfaz, en la sección Background Layers. Si no está desplegado simplemente vaya al menú View y elija Background Layers. El primer botón de la izquierda es el botón New, seleccione New File para insertar un archivo DXF como background. El nombre de este archivo es Taller1.dxf. Seleccione el fólder donde se encuentren sus talleres para buscar y seleccionar el archivo. Haga clic en el botón Open y defina las propiedades del archivo DXF de la siguiente manera:

Haga clic en OK y aparecerá el archivo DXF de fondo. Si no aparece el archivo la primera vez, presione el botón Zoom Extents superior para obtener una vista de toda la extensión del modelo.

de la barra de herramientas



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Antes de iniciar el dibujo de la Red, haremos uso de la herramienta Prototypes, que permite definir los valores por defecto que tendrán los elementos de la Red. Para visualizar este cuadro de dialogo, vaya al menú View y seleccione Prototypes o presione [ctrl+6] En esta ventana usted puede determinar prototipos para cada uno de los elementos de WaterCAD/GEMS especificando las características que serán ingresadas por defecto cada vez que se crea un nuevo elemento. En este ejercicio sólo vamos a determinar un prototipo para las tuberías pero en un proyecto real, el usuario puede crear distintos prototipos para diferentes elementos y también cambiar los mismos durante el proceso de dibujo. Seleccionando la categoría Pipe, haga clic en el botón New para crear un nuevo prototipo de tubería. Use la ventana de propiedades del prototipo tuberías de presión para definir una tubería de PVC con un diámetro de 150 mm en el campo Diameter y un factor C de 150 en el campo Hazen‐Williams C. Observe que en el campo Material, ya existe una librería de ingeniería con los parámetros físicos de diferentes materiales. Al seleccionar el material PVC existente, los valores de rugosidad serán adoptados por el programa. Como no usaremos ningún otro prototipo, podemos cerrar este cuadro de dialogo. Luego haga clic en el botón Save archivo.

para guardar el



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Dibujo del modelo Ahora dibuje la red tal como se muestra en el siguiente dibujo. Inicie en el tanque T‐1 y dibuje progresivamente P‐1, P‐2, P‐3, P‐4, P‐5 y P‐6. Luego dibuje P‐7 y P‐8. Finalmente dibuje P‐9 (uniendo J‐7 y J‐4) y P‐10.

NOTA: MUCHA ATENCIÓN EN LA NUMERACION DE LAS TUBERIAS! Pistas: ‐ Utilice las herramientas de dibujo a la izquierda de la ventana de WaterCAD/GEMS®. ‐ No se preocupe por la longitud de la tubería P‐1, Ud. la definirá más adelante. ‐ Dibuje el sistema en el orden que determina la numeración de las tuberías en el dibujo ‐ Para seguir el contorno del fondo, agregue quiebres en P‐7 y P‐4, haciendo clic derecho y luego en Bend.



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Edición del modelo Con WaterCAD/GEMS® Stand‐Alone usted puede trabajar en el mismo archivo de forma simultánea con elementos a escala y esquemáticos. Ya que la localización del tanque no es exacta, usaremos una longitud definida por usuario para la tubería P‐1 dado que actualmente ha sido calculada según la escala del dibujo DXF. Haga clic sobre la tubería P‐1. Puesto que debemos ingresar manualmente la longitud de esta tubería. En la ventana propiedades para la tubería P‐1, diríjase a la categoría de parámetros físicos (Physical) y el campo Has User Defined lenght? defínalo como verdadero para poder ingresar manualmente el valor real de la longitud de esta tubería. Defina para esta tubería una longitud especificada de 140 m tal y como se muestra en la figura.



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Ahora modificaremos las características del tanque haciendo clic sobre el símbolo del mismo en el dibujo, y revisando los parámetros incluidos en la ventana de propiedades La primera categoría cuyos parámetros debemos definir es la de Rangos Operativos (Operating Range). Para este ejercicio definiremos el tanque por los valores de elevación de su lámina de agua (podríamos hacerlo también por sus niveles en relación a su fondo o base). Por tanto debemos definir las elevaciones de la siguiente manera: ‐ Elev. Base: 198 m (Dato Opcional) ‐ Elev. Mínima: 198 m ‐ Elev. Inicial: 203 m ‐ Elev. Máxima: 207 m Importante: A partir que el tanque alcance el nivel mínimo, el programa considerará que el tanque está vacío desde el punto de vista hidráulico. Ver Esquema.

Finalmente en la categoría de datos físicos (Physical) definimos al tanque con una Sección Circular y un diámetro de 15 m. Nota: Verifique en este punto que se encuentre trabajando en unidades del SI. Para ingresar los valores de demanda en los nodos podríamos hacer uso de distintas herramientas, en este caso utilizaremos el Administrador o Centro de Control de Demandas (Demand Control Center), que se encuentra como opción en el menú Tools o como el botón

de la barra de herramientas.



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Bajo el menú desplegable del botón New, seleccione Initialize Demands for All Elements. Para ingresar los valores de demanda nos aseguraremos que las unidades están en litros por segundo. Para tal fin, haga clic con el botón derecho del mouse en la columna de demanda (Demand (Base)) y seleccione Units and Formatting…

Nota: El campo ID, corresponde al identificador que WaterCAD/GEMS le asigna a cada elemento del modelo. El uso de este campo es exclusivamente interno. No se preocupe si en su modelo, los números ID que aparecen no corresponden a los de su tabla, esto no tiene ninguna incidencia.

Seleccione en el nuevo cuadro de dialogo L/s como la unidad de demanda con 2 decimales de precisión. Haga clic en OK.

Ahora vamos a asignarle a todos los nodos una demanda de 1.30 l/s. Para esto podemos hacer uso de la función Global Edit. Haga clic derecho de nuevo en la columna Demand (Base), y seleccione Global Edit.

Seleccione Set como la operación (Operation), y digite 1.30 como el valor para configurar globalmente las demandas de todos los nodos a 1.30 l/s.



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Ahora la tabla del Centro de Control de Demandas, debe mostrar como demanda base 1.30 L/s en todos los nodos. Presione el botón Close para cerrar la tabla. Para ingresar las elevaciones de las uniones, vaya a la opción de reportes Nodo Elevación (m) tabulares (Menu View/Flex Tables) y expanda la categoría Tables – Predefined J‐1 189 haciendo doble clic en el reporte de nodos (Junction Table). A esta tabla puede también acceder a través del botón en las barra de herramientas cuyo menú desplegable muestra la tabla Junctions. Ingrese las elevaciones de la tabla de la derecha para cada nodo. Asegúrese que los nombres de los nodos (J‐1, J‐2,…etc) coincidan con los indicados en las tablas como así también el orden de los mismos. Nota: Haciendo clic derecho en la Columna Label, puede ordenar en orden acendente/descendente. Antes de ingresar los datos verifique su ordenamiento. La tabla de uniones debiera visualizarse de la siguiente manera: De esta manera hemos configurado la topología de la red, y podemos proceder a las simulaciones requeridas. Recuerde que para tuberías previamente habíamos establecido un prototipo que establecía su material y diámetro.

J‐2

184

J‐3

177

J‐4

166

J‐5

155

J‐6

177

J‐7

177

J‐8

183

J‐9

149

IMPORTANTE: La columna “ID” que aparece en las tablas de WaterCAD/GEMS se refiere a un identificador interno que utiliza el programa para relacionar y numerar tanto elementos topológicos del modelo como otros atributos de configuración que usa el Software. Es posible que en su modelo y sus tablas estos números, no coincidan con las capturas de pantalla que se presentan en el texto de este taller. No se preocupe esto no tiene ninguna implicación. © 20 1 4 BENTLEY SYSTEMS de México, SA de CV  Insurgentes Sur #1106, piso 7 – México, D. F. Internet: www.bentley.com.mx  Teléfono: +52 (55) 5488‐5420


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Simulación 1 ‐ Escenario actual Ahora estamos listos para correr el modelo. Para estos nos desplazaremos al cuadro de dialogo de los escenarios de modelación (Menu Analysis/Scenarios). Para el escenario Base que por defecto ha sido creado, observamos en las opciones de cálculo que se trata de un cálculo simplemente hidráulico (Hydraulics Only) y el tipo de análisis (Time Analysis Type) es en Estado Estático y no incluye cálculos de calibración, flujo contra incendio, ni calidad del agua. Haga clic en el botón Compute . Cuando la simulación se haya completado, usted verá la ventana de resultados para el escenario actual. Si usted ingresó los datos correctamente, su ventana de resultados se verá de la siguiente manera:

Observamos que no existe ningún de error de cálculo simplemente algún mensaje informativo o de advertencia indicándonos que el tanque como única fuente de este sistema se está vaciando. Haga clic en close para salir de esta ventana. Ahora estamos listos para ver los resultados haciendo uso de los reporte tabulares. Para esto simplemente accedemos al cuadro de dialogo FlexTables y en las tablas predefinidas hacemos doble clic en Junction Table. Bajo el reporte tabular de nodos, examine las presiones (columna Pressure) y piezométricas (columna Hydraulic Grade). De manera análoga, examine la tabla de tuberías (FlexTables ‐> Predefined Tables/Pipe Table). Compare sus resultados con los de la tabla de resultados. © 20 1 4 BENTLEY SYSTEMS de México, SA de CV  Insurgentes Sur #1106, piso 7 – México, D. F. Internet: www.bentley.com.mx  Teléfono: +52 (55) 5488‐5420


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Asegúrese que las unidades en la tabla de tuberías estén de acuerdo con aquellas en la tabla de respuestas. Si no es así, modifique las unidades en los reportes tabulares haciendo clic en el botón derecho en la columna, seleccionando las unidades y formatos deseados “Units and Formatting…” y haciendo los cambios apropiadamente. Pista: ‐ Para observar las velocidades u otro parámetro, es posible que deba modificar la tabla de tuberías “Pipe Table” para agregar los parámetros o campos deseados (consulte con el instructor en caso de dudas)



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Simulación 2 – Evento de Incendio En esta simulación vamos a modelar un evento contra incendio en el nodo J‐6 del sistema. El caudal necesario para atacar el incendio se ha estimado en 60 l/s. Para modelar este escenario adecuadamente vamos a crear una nueva alternativa de demanda basada en la alternativa base con la que se corrió la Simulación 1. Para crear la nueva alterativa, seleccione del menú principal Analysis y luego Alternatives o haga Clic en el botón de la barra de herramientas. Seleccione y expanda la alternativa de Demanda en el árbol de alternativas tal y como lo indica esta pantalla.

Al expandir las alternativas de demanda aparecen las diferentes alternativas de demanda que están disponibles, en este caso a partir de la existente Base‐Demand, crearemos una nueva alternativa “hija” de la existente. El crear un “hijo” de la alternativa existente, nos permitirá conservar la mayoría de los valores de demanda. Seleccionando Alternativa Base Demand, hacemos clic en el botón derecho del mouse y seleccione New/Child Alternative una vez creada la nueva alternativa la renombraremos haciendo clic derecho como “Demanda de Incendio en J‐6”

La nueva alternativa aparece en la jerarquía como “hijo” de la anterior. Esto puede identificarse porque la nueva alternativa se encuentra “desplazada” hacia la derecha. Ahora simplemente haga doble clic en la Alternativa Demanda de Incendio en J‐6, y seleccionando el nodo J‐6 ingrese una demanda de 60 L/s por concepto de caudal de incendio. El cuadro de dialogo debe aparecer como se muestra en la siguiente tabla:



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Note que el resto de demandas se conservan en 1.3 heredando la información de la alternativa “padre”. Haga clic en el botón Close para cerrar esta ventana. Ahora vamos a crear un escenario que tenga en su configuración esta nueva alternativa de demanda. Los escenarios permiten almacenar alternativas de diferentes tipos incluyendo las de demanda. De esta forma la composición de las diferentes alternativas constituyen un escenario que se puede simular, analizar y comparar sus resultados. Para crear el nuevo escenario seleccione Analysis y después Scenarios del menú principal. Se le presentara una ventana como la indicada a la derecha. De manera análoga a lo realizado el dialogo de Alternativas, estando seleccionado el escenario Base, hacemos clic en botón derecho y seleccionamos New/Child Scenario. A este nuevo escenario, lo renombraremos como “Incendio en J‐6”



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Hasta ahora el nuevo escenario ha heredado las alternativas Base que constituían al escenario padre. Para modificar esta configuración y asignar diferente(s) tipos de alternativa, simplemente debemos hacer doble‐clic en el escenario Incendio en J‐6. Instantáneamente la ventana de propiedades, nos indicará las alternativas vigentes. Para modificar alternativas en un escenario determinado debe seleccionar la categoría correspondiente a la izquierda del cuadro de dialogo. En este caso seleccionamos la Alternativa de Demanda y seleccionamos del menú desplegable Demanda de Incendio en J‐6. Todas las demás alternativas serán las mismas que para la Simulación 1. Vuelva al cuadro de dialogo de escenarios, para ejecutar la simualcion de este nuevo escenario.



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Haga clic en el menú desplegable del Botón Compute y seleccione Batch Run… del conjunto de opciones desplegadas. Con esta herramienta usted puede correr todos o algunos de los escenarios simultáneamente. En este caso solo vamos a correr el escenario nuevo. Active la caja para el escenario Incendio en J‐6 y haga clic en Batch.

Se le presentara con un mensage de confirmacion; haga clic en Yes.

Luego obtendrá un mensaje de finalización. Haga clic en OK.

Cierre el Administrador del Escenarios, pero antes haga activo el escenario Incendio en J‐6, simplemente o haciendo clic derecho en el estando parado en el escenario haga clic en el Botón “Make Current” Mouse. Si desea ver el cuadro resumen de la simulación de este escenario, puede ir al el menú Analysis/Calculation Detailed Summary donde observara que para este escenario se presentan advertencias por la existencia de valores negativos de presión. Analice los resultados de esta segunda simulación utilizando los reportes tabulares y compare con la tabla al final de este ejercicio. Nuevamente asegúrese que el escenario Incendio en J‐6 se encuentra seleccionado al momento de analizar un reporte tabular con los resultados del mismo. © 20 1 4 BENTLEY SYSTEMS de México, SA de CV  Insurgentes Sur #1106, piso 7 – México, D. F. Internet: www.bentley.com.mx  Teléfono: +52 (55) 5488‐5420


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Simulación 3 – Incendio con nuevos diámetros De acuerdo a nuestras simulaciones anteriores concluimos que el sistema de tuberías de 150 mm, no funciona adecuadamente bajo el escenario de incendio en J‐6. Las áreas con problema son probablemente las tuberías con las velocidades y gradientes de pérdidas más altos. Observe las tuberías con las velocidades y pendientes de fricción más altas en las tablas. En la siguiente simulación vamos a aumentar el tamaño de las tuberías para lo cual es necesario crear un nuevo escenario, repitiendo el proceso anterior pero esta vez creando y modificando una nueva alternativa Física. Vamos a conservar la misma alternativa de demanda del escenario pasado para tener en cuenta el flujo de incendio en J‐6. Vamos a cambiar los diámetros de las tuberías P‐3, P‐4, P‐5 y P‐6 a 200 mm y las tuberías P‐1 y P‐2 a 250 mm. Diríjase al menú Analysis y después Alternatives o simplemente presione el Botón de Alternativas que encontrara en la barra de herramientas. Seleccione y expanda la categoría de parámetros físicos (Physical). Seleccionando la alternativa Base Physical, haga clic en botón derecho y seleccione New/Child Alternative. Nombre la nueva alternativa “Diámetros Nuevos”. Teniéndola seleccionada haga doble clic y en la tabla de características físicas seleccione la etiqueta Pipe. Modifique los diámetros de las tuberías P‐1 a P‐6 de acuerdo al enunciado de esta simulación, en la columna Diameter (diámetro). El cuadro de dialogo debe aparecer de la siguiente forma:



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Usted ha creado una nueva alternativa. Haga clic en Close de nuevo para salir de la ventana de Alternativas. Desde el menú principal desplegable, seleccione Analysis y después Scenarios para construir un nuevo escenario usando esta alternativa de nuevos diámetros. Teniendo seleccionado el escenario “Incendio en J‐6” vaya al menú de desplegable del botón Nuevo, haga clic en Child Scenario. Teclee el nombre del escenario como “Con diámetros nuevos”. Para definir el grupo de alternativas que configuraran o caracterizaran a este nuevo escenario, hacemos doble‐ clic en el escenario Con diámetros nuevos, inmediatamente la ventana de propiedades nos indicara las distintas categorías para las alternativas.



Observe nuevamente como el escenario hijo hace uso de una estructura de herencias en la conformación de sus alternativas. Seleccione la alternativa física Diámetros Nuevos para este escenario (Physical). Verifique que Demanda de Incendio en J‐6 esté activa como la alternativa de demanda (Demand). Haga clic en Close.

Haga clic en el menú desplegable del Botón Compute y seleccione Batch Run… del conjunto de opciones desplegadas. Selecciones el escenario Con diámetros nuevos y haga clic en Batch.


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Se le presentará un mensage de confirmacion; haga clic en Yes y otra vez OK.

Cierre las confirmaciones y analice los resultados asegurándose que el escenario correcto esta seleccionado (Make Current). Si usted termina el problema antes de tiempo, trate crear un nuevo escenario en el cual cambien los factores de C a 130 usando otra alternativa física, para ver los efectos que produce este cambio en los resultados de Presión a lo largo de la Red.



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Resultados Nota: Dado a que utilizamos un dibujo a escala, algunos valores pueden ser levemente diferentes a los de sus compañeros e instructor, pero deben estar muy cercanos. Simulación

1

2

3

Escenario

Base

Incendio en J‐6

Incendio en J‐6 con diámetros nuevos

Presión (Pressure) en J‐1 (m H2O)



Piezométrica (HGL) en J‐5 (m)

Velocidad (Velocity) en P‐1 (m/s)

Velocidad (Velocity) en P‐6 (m/s)

Caudal (Flow) en P‐3 (l/s)

Caudal (Flow)en P‐7 (l/s)

Tubería con mayor gradiente de pérdidas

Gradiente de pérdidas de esa tubería (m/km)

Discusión 1. Aunque J‐9 está ubicada lejos de la fuente, ¿por qué la presión en ese punto es tan alta? 2. ¿Qué significan las presiones negativas para la simulación de Incendio en J‐6? ¿Qué le sucede realmente al sistema? 3. ¿Cómo cambia la división de flujo entre las tuberías 3 y 7 cuando usted cambia los diámetros? ¿Por qué? 4. ¿Cómo pudiera afectar el diseño si usted tuviera otra fuente de agua disponible cerca de la carretera en J‐9? 5. ¿Qué más puede hacer el diseñador para mejorar las presiones? © 20 1 4 BENTLEY SYSTEMS de México, SA de CV  Insurgentes Sur #1106, piso 7 – México, D. F. Internet: www.bentley.com.mx  Teléfono: +52 (55) 5488‐5420


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Construyendo una Red incluyendo Bombas Tanques y Válvulas

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Construyendo una Red incluyendo Bombas, Tanques y Válvulas

Objetivo General Usando el sistema de distribución de agua de la figura de abajo, construiremos un modelo conteniendo un tanque, un reservorio, una bomba y tres válvulas reductoras de presión (PRV). Vamos a llevar a cabo dos simulaciones que nos permitirán analizar el comportamiento del sistema, la bomba y las válvulas reductoras de presión bajo ciertas condiciones de análisis. El primer escenario contará con una demanda normal, y el segundo tendrá una demanda adicional en el nodo J‐4. Las tuberías del sistema son de hierro fundido (Cast Iron) y tienen diez años de antigüedad por lo cual les asignaremos un coeficiente de rugosidad C (Hazen‐Williams) de 100. T-1 P16

J-7

P-12

J-8

P-1 1

3 P-1

P-1

PMP-1

P-2

J-1

P-10

J-6

J-5

P-9

P-8

P-14

R-1

PRV-2

J-2 P-4

PRV-1

P-5

P-7

P-15

P-3

PRV-3

J-3

P-6

J-4

NOTA: No comience el dibujo o trazado de la Red, hasta no haber leído el enunciado completo e instrucciones generales en las siguientes 5 páginas.

Objetivos Específicos del Taller Después de completar este taller, usted deberá ser capaz de realizar en WaterCAD ‐ WaterGEMS:  Familiarizarse con la interfaz de WaterCAD/GEMS 

Trazar una red e ingresar los datos de los elementos



Configurar prototipos de elementos



Ingresar definiciones de bombas y datos complementarios



Modelar válvulas reductoras de presión (PRVs) y Tanques en una Red



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Configuración básica del modelo

Creación de un nuevo proyecto de WaterCAD/GEMS 1. En su escritorio, haga Doble clic en el ícono de WaterCAD V8i o WaterGEMS V8i o diríjase al botón de Inicio /Programas/Bentley/ para encontrar el acceso directo. A continuación recibirá la siguiente ventana de bienvenida. 2. Clic en Create a New Project. Si la ventana de bienvenida no estuviera abierta seleccione el menú File/New. 3. Una vez el nuevo proyecto haya sido creado, diríjase al menú File/ Save As. Nombre como Taller 2.wtg su modelo y haga clic en el botón Save.

Configuración de las Propiedades del Proyecto (Opcional) Un primer paso recomendable será ingresar las propiedades del proyecto. Aunque esto no es obligatorio, siempre es recomendable agregar información relativa y notas adicionales al modelo. 1. Haga clic en el Menú File/Project Properties. 2. En el cuadro de diálogo, ingrese una información más descriptiva del título que tendrá este proyecto, del nombre del ingeniero proyectista, su empresa. Finalmente, tiene un campo de Notas donde puede agregar observaciones que faciliten la revisión del modelo por parte de una tercera persona. Haga clic en una vez complete la información.



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Definición de Opciones del Proyecto A continuación, será necesario definir algunas opciones generales y de dibujo del proyecto antes de comenzar el dibujo del sistema. 1. Haga clic en el Menú Tools/Options. 2. En la pestaña “Units” vaya al menú desplegable Reset Defaults y seleccione Sistema Internacional, para asegurarse que este será el sistema de unidades que por defecto adoptará cada parámetro.

3. En este taller trabajaremos en forma esquemática (es decir, la longitud en el dibujo no es la real, pero el esquema es proporcional). Seleccione entonces la pestaña “Drawing” y defina el modo de dibujo (Drawing Mode) como esquemático (Schematic) y seleccione los multiplicadores de tamaño de símbolos y anotaciones como 2.0 tal y como se ilustra:

4. Finalmente, haga clic en OK para aceptar los cambios realizados.

Nota: Al escoger la opción de dibujo como esquemática, esto implicará que usted estará ingresando manualmente las longitudes de la tubería en lugar de usar longitudes escaladas que serían calculadas automáticamente por el programa. © 20 1 4 BENTLEY SYSTEMS de México, SA de CV  Insurgentes Sur #1106, piso 7 – México, D. F. Internet: www.bentley.com.mx  Teléfono: +52 (55) 5488‐5420


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Siempre deberá tener en cuenta que al crear nuevos modelos es necesario en primera instancia definir la configuración básica del proyecto. WaterCAD/GEMS® tiene la capacidad de trabajar con varios fluidos a diferentes temperaturas al igual que con diferentes métodos de fricción. Para definir las opciones de cálculo, abra el cuadro de diálogo Calculation Options que encuentra en el menú Analysis o presione [Alt+3].

Sobre la categoría Steady State/EPS Solver (opciones de cálculo para régimen permanente) haga doble clic sobre “Base Calculations Options” para desplegar la ventana de propiedades En este caso aceptaremos las configuraciones por defecto. Esto es la ecuación de Hazen‐Williams como método de fricción, y como líquido, seleccione agua a 20° C. Los valores intrínsecos del fluido proceden de las librerías de ingeniería previamente creadas en el programa, pero estas librerías pueden ser personalizadas por el usuario.



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Como se ha anotado, el programa ofrece la posibilidad determinar prototipos para cada uno de los elementos de WaterCAD/GEMS. Para visualizar este cuadro de dialogo, vaya al menú View y seleccione Prototypes. En esta ventana usted puede determinar prototipos para cada uno de los elementos de WaterCAD/GEMS especificando características que serán ingresadas por defecto cada vez que se crea un nuevo elemento. En este ejercicio solo vamos a determinar un prototipo para las tuberías a presión (Pipe) no obstante el modelador tiene la posibilidad de crear tantos prototipos como sea necesario. Expanda la categoría Pipe, haga clic en el botón New para crear el nuevo prototipo (escoja el nombre de su preferencia) y a continuación configuraremos este prototipo en la ventana de propiedades. Como primera medida en la tabla de propiedades del prototipo, elegiremos hierro fundido (Cast Iron) como el Material. Para hacer esto seleccionamos material en los parámetros físicos (physical) y haremos clic en el botón ellipsis , y se desplegará esta nueva ventana con la librería de materiales que al expandir la lista nos mostrara el material Hierro Fundido.



Para seleccionar el material simplemente haga clic en el botón , esta vez no seleccionaremos manualmente los elementos, asi que haremos uso de la herramienta Query, que permite hacer consultas y selecciones según criterios dados.

4.

Haga Clic en el botón y seguidamente en la categoría Custom Queries/Pipe, tal y como se muestra a la derecha.

.


Calibración Hidráulica en Estado Estático usando Darwin Calibrator

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Haga un filtro seleccionando lo siguiente: ‐ Label: Material (Haga doble clic sobre Material en la ventana de atributos) ‐ Operator: = ‐ Value: ‘Cast Iron’ (descripción del Material, atributo tipo “String”) Antes de oprimir el botón , verifique que la descripción de la consulta coincida con la figura que se indica a continuación.

Nota: Observe la gran cantidad de operadores disponible en el cuadro de dialogo “Query Builder” este está basado en el lenguaje SQL y permite hacer consultas compuestas de alta complejidad. 5.

Haga clic en OK, y a continuación en el botón Done

de la herramienta Select.



6.

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Este filtro o Query va a seleccionar 17 tuberías de hierro fundido que se encuentran en nuestro modelo topológico.

Las tuberías incluidas en este conjunto de selección, aparecerán en la ventana Selection Set.

7.

Añada ahora con el Botón New, el otro grupo de ajuste por rugosidad al cual denominaremos Hierro dúctil en la columna Label.

8.

Siguiendo el mismo proceso ejecutado anteriormente, oprima el botón ellipsis (…) y a continuación seleccione en el cuadro de dialogo Selection Set el botón Select from Drawing

9.

.

Sobre la ventana de Selección que se activará encima del área de dibujo, haga clic en el botón Query y en el menú desplegable seleccione Custom Queries/Pipe.



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Para esta nueva consulta definimos los criterios de la siguiente manera: ‐ Label: Material (Haga doble clic sobre Material en la ventana de atributos) ‐ Operator: = ‐ Value: ‘Ductile Iron’

10. Haga clic en OK, y a continuación en el botón Done




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11. En el dialogo de Selection Set, aparecerán las 29 tuberías restantes que tiene el modelo y que corresponden al material Hierro Dúctil. Su cuadro de dialogo debe lucir de manera similar a como se ilustra a la derecha.

12. Finalmente oprima el botón , a partir de allí utilizaremos nuevamente la herramienta Query incluida en la ventana de herramientas de selección sobre dibujo, que sabemos nos permite seleccionar elementos según criterios dados.

7.

Haga Clic en y seguidamente en el set de selección Consumo Comercial, tal y como se ilustra.

Nota: Los grupos de selección (Selection Set) Consumo Comercial y Consumo Residencial fueron previamente creados en el modelo agrupando los nodos que tenían un patrón de consumo (Pattern ‐ Demand) comercial y residencial respectivamente. Para verificar esta información puede oprimir posteriormente el botón Demand Control Center y verificar el patrón de consumo asociado a cada nodo. En caso de tener dudas sobre la creación de grupos de selección sobre los elementos de la red, consulte a su instructor. 8.

Observe que los elementos agrupados con consumo comercial quedaran resaltados en Rojo. A continuación oprima el botón Done




9.

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Este filtro o Query va a seleccionar los 8 elementos de unión, caracterizados por un patrón de consumo de tipo comercial.

10. Los nodos incluidos en este conjunto de selección, aparecerán en la ventana Selection Set. Haga clic en .

11. Deberá observar un grupo de ajuste con 8 elementos denominado Comercial. Nuevamente haga clic en New y nombre en la columna label un nuevo grupo de ajuste como Residencial.

12. De manera análoga a los pasos 5) a 10) ejecutados anteriormente, para el campo de la columna elements, oprima el botón ellipsis (…) y a continuación seleccione en el cuadro de dialogo Selection Set el botón

MANUAL DEL WATERCAD

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