• Author / Uploaded
• Veronica Meza

Citation preview

LABORATORIO EPANET 2 – MODELACIÓN DE FLUIDOS

CONTENIDO: 1. Introducción 2. Objetivos 3. Marco teórico 4. Implementos 5. Procedimiento 6. Datos 7. Cálculos 8. Análisis de resultados 9. Conclusión 10. Bibliografía

1. INTRODUCCIÓN El comportamiento de fuentes hídricas o fluidos es un factor importante a la hora de la planeación de un proyecto. Si bien, los cálculos y experimentos cumplen un roll fundamental en dicho propósito, pues es una proyección a escala de lo que se requiere o necesita hacer en la vida real, no es exactamente el camino más óptimo para establecer si un proceso constructivo puede o no cumplir con los requerimientos hídricos necesarios. Por esto, se hace necesario la introducción de herramientas tecnológicas que, al ser utilizadas de la mano con la teoría, la formulación y la experimentación adecuada den como resultados datos específicos que sean claros y concisos para poder tomas decisiones acertadas. En el presente informe se presentan los resultados de una modelación de red hídrica a partir del programa computacional para el análisis sistemas de distribución de agua, EPANET 2 ,el cual “está diseñado para ser una herramienta de desarrollo en el aumento del conocimiento relacionado con el movimiento y el destino de los constituyentes del agua en una red de distribución. De hecho puede emplearse para multitud de aplicaciones en el análisis de sistemas de distribución (…) puede servir de ayuda para la evaluación de diferentes estrategias alternativas de gestión de los sistemas de distribución encaminadas todas ellas a la mejora de la calidad del agua dentro del sistema”

2. OBJETIVOS  Reconocer la importancia y utilidad de herramientas de ordenador para la facilidad de recolección de datos.  Utilizar adecuadamente nuevas metodologías dentro de los análisis hídricos.  Identificar y analizar los datos obtenidos de mencionada herramienta.  Analizar el cambio de la presión y altura de los depósitos dependiendo del caudal requerido por los diferentes nodos o puntos de interés de una red.

3. MARCO TEÓRICO 3.1.EPANET 2: Programa de ordenador que realiza simulaciones en periodo extendido del comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en redes de distribución a presión. En general, una red consta de tuberías, nodos (conexiones), bombas, válvulas y tanques de almacenamiento o depósitos. Es así como este programa calcula el caudal de que circula por cada una de los vías de flujo, el nivel de agua de concentración, tiempo de permanecía en tuberías, y otros datos de la red. 3.2.Red hidráulica: Sistema de elementos (tuberías, bombas, válvulas, tanques, etc.) que se conectan entre sí para transportar determinadas cantidades de fluido y donde las presiones nodales deben, en general, cumplir con un valor mínimo establecido en las normas locales. 3.3.Modelo hidráulico: describe matemáticamente el flujo en canales abiertos, ríos, humedales, lagos, estuarios y zonas costeras. También podemos utilizar modelos hidráulicos para describir el flujo sobre las planicies de inundación, o a través de estructuras hidráulicas como vertederos, compuertas, alcantarillas, puentes, embalses, diques y otros cuerpos de agua. Con estas herramientas de modelación podemos hacer cálculos hidráulicos que en operación manual tiene un costo de tiempo muy elevado. 3.4.Bombas: Una bomba de tipo hidráulica son equipos cuya función principal es la transformar la energía usualmente mecánica en energía para impulsar el fluido incompresible que pasa por ella. Esto se logra aumentado dentro de la bomba la presión, velocidad y altura. 3.5.Válvulas: Su propósito depende del tipo de válvula con que se trabaje, puede ser de reducción de caudal, de cierre, de presión, disipadoras de energía, etc. 3.6.Tanques: Es un elemento cuya función es la del almacenamiento y distribución de agua por la red de tuberías o red hidráulica 3.7.Depósitos: También se le conoce como embalse, es un depósito artificial de agua, su fin es el de proveer de agua a sectores o poblaciones, producir energía eléctrica y para el riego. 4. IMPLEMENTOS 4.1.Sistema operativo `EPANET 2` previamente instalada en el ordenador. 4.2.Manual del usuario EPANET 2, del cual se extraen datos iniciales.

5. PROCEDIMIENTO El procedimiento detallado (paso a paso) se extrajo del documento principal enviado por el ingeniero de laboratorio. A continuación se enumeran los pasos básicos establecidos en el mismo. 5.1. Dibujar una representación de la red del sistema de distribución o importar una descripción básica de la red en un fichero de texto. 5.2.Editar las propiedades de los objetos que conforman el sistema. 5.3.Describir como trabaja el sistema.

5.4.Determinar las opciones de análisis. 5.5.Iniciar un análisis hidráulico o de calidad del agua. 5.6.Obtener los resultados del análisis.

6. DATOS Los datos presentados a continuación son extraídos del manual de EPANET 2, en donde se presentan como didáctica para la utilización del programa. Análisis de red de distribución. - Un pozo de decantación, desde el cual es bombeada a una red de distribución. También hay una tubería conectada a un depósito de almacenamiento que servirá como fuente secundaria. Las etiquetas de identificación de los diferentes componentes se muestran en la figura 1. Los nodos de la red tienen características que se muestran en la tabla 1 y las características de las tuberías en la tabla 2. Además, la bomba tiene una altura en función del caudal dada por los puntos (H0-Q0, H1-Q1, H2-Q2), el tanque (nudo 10) tiene un diámetro de 20 m, el nivel del agua es de 5,25 .El nivel máximo es de 7m y el mínimo de 2.

Figura 1. Red de tuberías

Tabla 1. Nodos

Tabla 2. Conducciones

Asignación de datos al sistema:

Imagen 1. Datos en EPANET 2 7. RESULTADOS

A continuación, se presenta la red de distribución desarrollada a partir de los datos que sugiere el manual de EPANET 2, mencionado anteriormente.



Análisis de régimen permanente

-Resultados de línea de la Red

-Resultados de Nudos en la red

-Representación gráfica de la presión en los nudos y el caudal en las líneas de red



Análisis de período extendido Para el análisis del período extendido se hizo un patrón de demandas como se muestra a continuación, esto representa la variación de caudal demandado que puede haber en un día, por ejemplo, en las 6 primeras horas del día se pide el 50% del caudal base.

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS En este informe, se realizó un ejercicio a manera de ejemplo de un sistema de red hidráulica en el programa de EPANET 2. Se modelaron distintos tipos de relaciones como se puede ver en las gráficas (…..), el fin de ello era el análisis entre los resultados obtenidos en la práctica y los mostrados en el manual. Según los datos observados en las distintas graficas se puede afirmar que los resultados son los mismos que los consolidados en la guía. Sin embrago, aun cuando se tiene esta certeza, en la práctica tomó varios intentos el llegar a dichos resultados, esto debido a ciertos errores tanto personales a la hora de introducir los datos como del manual mismo, puesto que en ciertas ocasiones este no señalaba o especificaba ciertas acciones a la hora de introducir datos y de la realización de las gráficas. Ahora bien, otro de los motivos por los cuales se pueden cometer errores al momento de realizar este análisis de red hidráulica es que resulta muy importante la dirección en la que se realicen las tuberías ya que de ello dependerá si el dato del caudal está orientado en el sentido en el que viaja el flujo, es decir, si existe un caudal negativo significa el flujo en dicha tubería se desplaza de hecho de forma inversa. 9. CONCLUSIÓN 10. BIBLIOGRAFÍA  Rossman, L. A. (2000). EPANET 2: users manual.