AAP - G08 - MANUAL EPANET - Morales - Peña - Manuel

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA División de Ingenierías Civil y Geomática Profesor: Asignatura: Grupo: Nombre del trabajo: Alumno: Semestre: Fecha de entrega:

Ing. Bruno Rufino Hernández Abastecimiento de Agua Potable 08 Manual de Trabajo: Taller de software EPANET Morales Peña Manuel 2020-1 07/11/2019

Introducción EPANET es un programa de ordenador que realiza simulaciones en periodos prolongados del comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en redes de suministro a presión. Una red puede estar constituida por tuberías, nudos (uniones de tuberías), bombas, válvulas y depósitos de almacenamiento o embalses. EPANET efectúa un seguimiento de la evolución de los caudales en las tuberías, las presiones en los nudos, los niveles en los depósitos, y la concentración de las especies químicas presentes en el agua, a lo largo del periodo de simulación discretizado en múltiples intervalos de tiempo. Además de la concentración de las distintas especies, puede también simular el tiempo de permanencia del agua en la red y su procedencia desde las diversas fuentes de suministro. EPANET se ha concebido como una herramienta de investigación para mejorar nuestro conocimiento sobre el avance y destino final de las diversas sustancias transportadas por el agua, mientras ésta discurre por la red de distribución. EPANET contiene un simulador hidráulico muy avanzado que ofrece las siguientes prestaciones: • • • • • • • • • •

No existe límite en cuanto al tamaño de la red que puede procesarse Las pérdidas de carga pueden calcularse mediante las fórmulas de HazenWilliams, de Darcy-Weisbach o de Chezy-Manning Contempla pérdidas menores en codos, accesorios, etc. Admite bombas de velocidad fija o variable Determina el consumo energético y sus costes Permite considerar varios tipos de válvulas, tales como válvulas de corte, de retención, y reguladoras de presión o caudal. Admite depósitos de geometría variable (esto es, cuyo diámetro varíe con el nivel) Permite considerar diferentes tipos de demanda en los nudos, cada uno con su propia curva de modulación en el tiempo Permite modelar tomas de agua cuyo caudal dependa de la presión (p.ej. Rociadores) Admite leyes de control simples, basadas en el valor del nivel en los depósitos o en la hora prefijada por un temporizador, y leyes de control más complejas basadas en reglas lógicas.

Metodología para construir una red de distribución por gravedad con EPANET 1. INSTALACIÓN DEL SOFTWARE ➢ EPANET es un software libre, por lo cual es posible descargarlo directamente desde la página de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) por sus siglas en ingles. Desde la el siguiente enlace. https://www.epa.gov/water-research/epanet

➢ Únicamente se selecciona desde la página el programa ejecutable (EXE) y se abre automáticamente un instalador que se encarga de que el programa se instale en el equipo.

2. CONFIGURACIÓN DE UNIDADES Y ETIQUETAS DE LOS ELEMENTOS ➢ Una vez que se instaló el programa, se procede a abrirlo y nos encontramos con la interfaz del mismo (Imagen 1)

Imagen 1. Interfaz de trabajo de EPANET

➢ El primer paso para construir una red de distribución, consiste en configurar las unidades de trabajo. ➢ Para ello nos dirigimos a la opción PROJECT en la barra de tareas que se encuentra en la parte superior de la interfaz (Imagen 2), seleccionamos esta opción y se nos despliega una ventana de opciones en la cual hacemos clic en DEFAULTS.

Imagen 2. Opción PROJECT y DEFAULTS en la barra de tareas

➢ Posteriormente se abre la ventana DEFAULTS en la cual es posible modificar tanto las etiquetas de los elementos que integran al sistema de distribución (opción ID LABELS), así como las propiedades del cálculo hidráulico (HYDRAULICS). Para el caso de las etiquetas de los elementos se ocupó: o N- para nodos o E- para embalses o T- para tuberías o B- para bombas Para el caso de las características del cálculo hidráulico se ocupó: o Para unidades de flujo, se configuró en litros por segundo (LPS) o Para unidades de pérdidas de energía, se configuró para ocupar la fórmula de Darcy-Weisbach (DW)

Imagen 3. Ventada DEFAULTS para configurar las etiquetas y las caracterítiscas del cálculo hidráulico

➢ Para que las etiquetas de los elementos de la red sean visibles nos dirigimos a la interfaz de trabajo y hacemos clic derecho en cualquier lugar, se abre un menú de opciones en la cual seleccionamos la que dice OPTIONS ➢ Posteriormente se abre la ventana MAP OPTIONS en ella hay una barra de opciones en la parte izquierda, damos clic a la opción de NOTATION y a la derecha activamos las opciones que dicen DISPLAY NODE ID’s y DISPLAY LINK ID’s y por último seleccionamos OK

Imagen 4. Opción OPTIONS y ventana MAP OPTIONS donde podemos hacer visibles las etiquetas de los elementos de la red en la opción NOTATION

3. IMAGEN DE FONDO

➢ Es necesario que el sistema de distribución este ubicado en el espacio para ello el programa cuenta con una herramienta que nos permite importar una imagen que puede ser un croquis o un plano del lugar donde se planea instalar el sistema de distribución. Esta imagen sirve como plantilla para poder hacer el trazo del sistema.

➢ Para poder importar la imagen nos dirigimos al menú VIEW de la barra de tareas, al hacer clic se abre el menú de opciones y seleccionamos BACKDROP, de nuevo se abre una pestaña de opciones en la cual se tiene que elegir LOAD

Imagen 5. Opción VIEW y BACKDROP en la barra de tareas

➢ Al seleccionar LOAD se abre una ventana externa OPEN A BACKDROP MAP que permite importar cualquier archivo en formato bmp, emf o wmf, Para esto caso seleccionamos una imagen bmp, que corresponde a un croquis del lugar donde se ubicará la red y seleccionamos ABRIR.

Imagen 6. Ventana OPEN A BACKDROP MAP que permite importar un mapa para poder trazar la red

➢ Una vez seleccionado el archivo a importar, este se fija como un fondo de pantalla en la interfaz de trabajo con el objetivo de sirva como plantilla para poder realizar el trazo de la red.

Imagen 7. Imagen fijada en la interfaz de trabajo como imagen de fondo (BACKDROP)

4. DIMENSIONES DE LA VENTANA ➢ Para continuar es necesario configurar las dimensiones de la imagen cargada previamente, para ello, nos dirigimos al menú VIEW en la barra de tareas y posteriormente se despliega una ventana de opciones, en ella, hacemos clic en la opción DIMENSIONS.

Imagen 8. Opción VIEW y DIMENSIONS en la barra de tareas

➢ Una vez que seleccionamos DIMENSIONS se despliega una nueva ventana llamada MAP DIMENSIONS en donde ingresamos las coordenadas que definen las dimensiones de escala del mapa donde se ubica el trazo del sistema de distribución

Imagen 9. Ventana MAP DIMENSIONS para configurar las coordenadas de mapa del sistema

5. AUTOLENGTH OFF ➢ Otro punto importante que se tiene que modificar antes de iniciar el trazo de la red es la herramienta AUTOLENGTH, esta herramienta esta activada por defecto y tiene como función definir de forma automática una longitud 1000 unidades para todas las tuberías que se tracen. ➢ Por lo anterior, se tiene que desactivar esta función para que al trazar la red las dimensiones de la tubería correspondan a las reales de acuerdo con la escala del mapa cargado. ➢ Para desactivar esta opción nos dirigimos a la esquina inferior izquierda de la interfaz donde aparece la herramienta que indica AUTO-LENGTH ON, hacemos clic derecho en ella y se despliega la opción que dice AUTO-LENGTH OFF hacemos clic en ella para desactivarla.

Imagen 10. Herramienta AUTO-LENGTH

6. UBICACIÓN DE NODOS ➢ Una vez que se realizaron los ajustes correspondientes a la configuración, se cuenta con condiciones para iniciar el trazo de la red de distribución. Para ello iniciamos con la ubicación de los nodos ➢ En la barra superior de herramientas se encuentra la opción para añadir nodos ADD JUNCTION y está definida por el ícono de un círculo.

Imagen 10. Herramienta ADD JUNCTION para añadir nodos

➢ Para poder añadir el nodo, hacemos un acercamiento al mapa y nos desplazamos al punto donde deseamos ubicar el nodo, con ayuda de las herramientas de ZOOM y DESPLAZAMIENTO ubicadas en la barra de herramientas.

Imagen 11. Herramientas para hacer ZOOM y DESPLAZAMIENTO en el mapa

➢ Para añadir el nodo, seleccionamos la herramienta para añadir nodo, situamos el cursor en el punto donde se desea ubicar el nodo, hacemos clic y automáticamente se añade el nodo, el cual, se muestra como un punto de color negro junto su etiqueta. Se sigue el mismo procedimiento hasta completar todos los nodos deseados del sistema.

Imagen 12. Ubicación de nodos en el mapa

7. UBICACIÓN DE EMBALSES ➢ Los siguientes elementos que se ubican en la red pueden ser ya sea embalses o tanques, la diferencia entre ellos es que en los embalses el software esta programado para que asuma que estos contienen una reserva de agua infinita mientras que para los tanques hay que dar dimensiones para específicar el volumen que puede contener. ➢ Para anadir estos elementos al mapa hacemos uso de las herramientas ADD RESERVOIR para embalses o ADD TANKS para un tanque.

Imagen 13. Herramientas ADD RESERVOIR y ADD TANK

➢ En este casos seleccionamos un embalse. El procedimiento para añadirlo al mapa es, seleccionamos la herramienta ADD RESERVOIR, situamos el cursor en el punto donde se desea ubicar el embalse, hacemos clic y automáticamente se añade, el cual, se muestra como un “rectángulo” de color negro junto su etiqueta. Se sigue el mismo procedimiento si se quiere agregar más embalses.

Imagen 14. Ubicación de embalses en el mapa

8. TRAZO DE TUBERIAS ➢ El siguiente paso es el trazo de las tuberías, para ello es necesario que se hayan ubicados todos los nodos y embalses del sistema ya que las tuberías se haran con una unión de 2 de estos elementos. La herramienta que nos permite añadir tuberías es ADD PIPE.

Imagen 15. Herramienta ADD PIPE para añadir tuberías

➢ Para añadir la tubería al mapa hacemos clic en la herramienta ADD PIPE y únicamente se selecciona el punto de inicio, inmediatamente, el cursor nos permite ir trazando de forma libre la tubería la cual finaliza cuando se de clic en un segundo punto. Finalmente estos dos puntos quedan unidos por una tubería la cual se muestra como una línea de color negro junto con su etiqueta. Se sigue el mismo procedimiento para trazar todas las tuberías de la red

Imagen 16. Procedimiento para añadir tuberías al mapa

Imagen 17. Esquema de la red despues de haber definido nodos, embalses y el trazo de las tuberías

9. ELEVACIONES DE NODOS ➢ El siguiente paso es definir las cotas o elevaciones de los nodos, para ello se da clic derecho en el nodo deseado, con lo cual se despliega una ventana de opciones, en la cual seleccionamos PROPERTIES.

Imagen 18. Opción PROPERTIES para modificar las propiedades de los elementos

➢ Una vez que seleccionamos PROPERTIES, se abre la ventana de propiedades del elemento en esta caso para el nodo 1, en ella modificamos la elevación del nodo de acuerdo con las especificaciones del mapa en el apartado que dice ELEVATION. Se sigue el mismo procedimiento para asignar las elevaciones de los todos nodos.

Imagen 19. Asignación de la elevación del nodo en la ventana de propiedades en la opción ELEVATION

10. CONFIGURACIÓN DE LA RUGOSIDAD PARA LAS TUBERÍAS ➢ Procedemos con la configuración del valor de la rugosidad en las tuberías, como en este caso la rugosidad será la misma para cada tubería hacemos uso del menú EDIT de la barra de tareas y en ella seleccionamos la opción SELECT ALL, volvemos a ingresar al menú EDIT y hacemos clic en GROUP EDIT.

Imagen 20. Herramientas SELECT ALL y GROUP EDIT en el menú EDIT

➢ Al hacer clic en GROUP EDIT, se abre una ventana con el mismo nombre la cual nos permite modificar en conjunto las tuberías seleccionadas que en este caso fueron todas las del sistema, en esta ventana modificamos la opción FOR ALL eligiendo PIPES, posteriomente dejamos la opción que dice REPLACE y en la pestaña de junto cambiamos a ROUGHNESS por último asignamos el valor de la rugosidad que en este caso es de 0.0015 en la opción WITH y damos clic en OK.

Imagen 21. Ventana GROUP EDIT que nos permite modificar la rugosidad de un conjunto de tuberías seleccionadas

11. ASIGNAR DEMANDAS BASE ➢ Para poder asignar las demandas base a cada nodo primero se hizo un análisis de demanda, de acuerdo con el reglamento de CONAGUA y basándose en las características de los asentamientos de la población a abastecer. Para ello, en este caso, contabamos con esta información derivada del siguiente mapa. Donde los puntos en rosa son asentamientos UNIFAMILIARES, en azul están los MULTIFAMILIARES y en verde las AREAS VERDES, además se observa un CAMPO DE BEISBOL.

Imagen 22. Mapa con el número y el tipo de asentamientos que abastecerá la red

➢ De la imagen anterior, se contaron el número de edificaciones de acuerdo con el tramo de tubería en el que se encuentran y se elaboraron las siguientes tablas del análisis de demanda de acuerdo con la dotación recomendada por CONAGUA. TERRENOS Dotación Nombre [l/d] Unifamiliar 2200 Multifamiliar 27800 Areas verdes 4600 Campo beisbol 15950

DEMANDA EN TUBERÍAS Cantidad Dotación terreno Subtotal Total tubería Tramo Tubería Tipo Terreno edificaciones [l/d] [l/d] [l/d] 1 -2 Unifamiliar 10 2200 22000 22000 2 - 2a Unifamiliar 14 2200 30800 30800 2- 3 Unifamiliar 1 2200 2200 2200 3-4 Unifamiliar 10 2200 22000 22000 3-6 Unifamiliar 16 2200 35200 35200 4A-6 Unifamiliar 3 2200 6600 6600 4-5 Unifamiliar 2 2200 4400 4400 Unifamiliar 20 2200 44000 5-8 238600 multifamiliar 7 27800 194600 4a-4b Unifamiliar 12 2200 26400 26400 Unifamiliar 10 2200 22000 6-6a 37950 campo beisbol 1 15950 15950 5-11 Unifamiliar 27 2200 59400 59400 Unifamiliar 6 2200 13200 6-7 17800 areas verdes 1 4600 4600 Unifamiliar 14 2200 30800 7-7a 447800 multifamiliar 15 27800 417000 7-12 Unifamiliar 6 2200 13200 13200 8-9 izq Unifamiliar 26 2200 57200 57200 Unifamiliar 6 2200 13200 8-9 291200 multifamiliar 10 27800 278000 Unifamiliar 3 2200 6600 9-10 34400 multifamiliar 1 27800 27800 10-10a Unifamiliar 9 2200 19800 19800 11-11a Unifamiliar 5 2200 11000 11000 12-12a Unifamiliar 5 2200 11000 11000 Tabla 1. Análisis y estudio de demanda de acuerdo con las edificaciones del lugar

➢ Por último se hizo el análisis de demanda tributaria que tiene cada nodo de acuerdo con las tuberías que abastece de modo que finalmente obtuvieramos la demanda base de cada nodo.

RESUMEN Demanda Nodo [l/S] 1 0.127 2 0.318 2a 0.178 3 0.344 4 0.153 4a 0.191 4b 0.153 5 1.75 6 0.565 6a 0.22 7 2.771 7a 2.591 8 3.397 9 2.215 10 0.314 10a 0.115 11 0.407 11a 0.064 12 0.14 12a 0.064 Tabla 2. Cálculo de demanda base.

➢ El siguiente paso es definir la demanda base para cada nodo, para ello se da clic derecho en el nodo deseado, con lo cual se despliega una ventana de opciones, en la cual seleccionamos PROPERTIES. ➢ Una vez que seleccionamos PROPERTIES, se abre la ventana de propiedades del elemento en esta caso para el nodo 1, en ella modificamos la demanda base del nodo en el apartado que dice BASE DEMAND de acuerdo con lo calculado en la TABLA 1. Se sigue el mismo procedimiento para asignar la demanda base de los todos nodos.

Imagen 23. Mapa con el número y el tipo de asentamientos que abastecerá la red

➢ De acuerdo con el manual de CONAGUA se la demanda base se tiene que afectar por un COEFICIENTE DE VARIACIÓN de 1.4, para ello, hacemos uso del menú EDIT de la barra de tareas y en ella seleccionamos la opción SELECT ALL, volvemos a ingresar al menú EDIT y hacemos clic en GROUP EDIT. ➢ Al hacer clic en GROUP EDIT, se abre una ventana en esta ventana modificamos la opción FOR ALL eligiendo JUNCTIONS , posteriomente dejamos la opción que dice MULTIPLY y en la pestaña de junto cambiamos a BASE DEMAND por último en la opción WITH asignamos el valor del COEFICIENTE DE VARIACIÓN de 1.4 y damos clic en OK.

Imagen 24. Ventana GROUP EDIT que nos permite multiplicar la demanda base por el coeficiente de variación

12. CARGA EMBALSE ➢ El paso siguiente es modificar la carga del embalse, para ello abrimos la ventana de propiedades del embalse, en ella modificamos la carga total en el apartado que dice TOTAL HEAD, en este caso se asignó un valor de 1210 m.

Imagen 25. Ventana de propiedades del embalse donde se modifica el valor de la carga TOTAL HEAD

13. ASIGNACIÓN DE PATRÓN DE DEMANDA ➢ Continuamos con la asignación de un patrón de demanda de la población que será establecida, este surge de las variaciones de demanda de acuerdo a la hora del día.

➢ Para modificar este apartado nos vamos a la ventana izquierda del interfaz que se llama BROWSER en ella nos situamos en la pestaña DATA así en la cinta de opciones que dice RESERVOIR cambiamos PATTERNS

Imagen 26. Ventana BROWSER para añadir patrón de demanda con la opción PATTERNS

➢ Una vez seleccionada la opción PATTERNS, damos clic en el botón de añadir ADD que se encuentra en la parte inferior de la ventana.

Imagen 27. Botón ADD dentro de la opción PATTERNS para añadir un patrón de demanda

➢ Al hacer clic en ADD se abre una ventana para editar el patrón de demanda PATTERN EDITOR, en ella asignamos los valores de demanda de acuerdo a un periodo de tiempo.

Imagen 28. Ventana PATTERN EDITOR, para modificar el patrón de demanda

Imagen 29. Ventana PATTERN EDITOR, despues de asignar los valores de demanda al periodo de tiempo respectivo

14. CONFIGURACIÓN DE TIEMPO ➢ Para configurar las horas de inicio y final del patrón de demanda nos dirigimos a la opción OPTIONS en la pestaña DATA, y damos clic en el apartado que dice TIMES

Imagen 30. Apartado TIMES, para modificar el tiempo del patrón de demanda

➢ Al hacer clic en TIMES, se abre la ventana de TIMES OPTIONS, en ella modificamos la duración del tiempo en la opción TOTAL DURATION, así mismo asignamos el tiempo de inicio del patrón de demanda en la opción PATTERN START TIME y CLOCK START TIME.

Imagen 31. Ventana TIMES OPTIONS, para modificar el tiempo del patrón de demanda

15. ASIGNACIÓN DE DIAMETROS DE TUBERÍAS ➢ Para poder asignar diámetros a las tuberías se hace el primer análisis del sistema haciendo clic en la herramienta RUN

Imagen 32. Herramienta RUN, para hacer un análisis del sistema

➢ Para mejorar la visualización del sistema desactivamos la imagen de fondo y cambiamos el color del fondo a negro.

Imagen 33. Modificación del fondo para mejor visualización

➢ Así mismo, nos dirigimos a la ventana BROWSER y después a la pestaña MAP, en esta seleccionamos que en los nodos nos muestre la presión en PRESSURE y el las tuberías la velocidad en VELOCITY

Imagen 33. Pestaña MAP en la ventana BROWSER para mostrar la presión y velocidad en los elementos

➢ Después hacemos clic en el menú VIEW, después en la opción LEGENDS y seguimos seleccionando la opción de MODIFY y después en NODE para modificar nodos o el LINK para modificar tuberías.

Imagen 33. Opción MODIFY para modificar la visualización de la presión en los nodos

➢ Al hacer clic en MODIFY, se abre la ventana LEGEND EDITOR donde podemos fijar los valores permisibles y una escala de color que nos permita visualizar cuando nos encontramos dentro y fuera de rango de los criterios de diseño del reglamento los cuales indican: ➢ Criterios de diseño o Velocidad o Presiones permisibles o Gradiente Hidráulico (Pérdidas)

0.3 a 5 m/s 10 hasta 50 mca. 50 m

LEGEND EDITOR NODE LEGEND EDITOR LINKS Imagen 34. Ventana LEGEND EDITOR para fijar la escala de colores y los valores permisibles de acuerdo con los criterios de diseño tanto para nodos como para tuberías (NODE o LINKS)

➢ Ya con las modificaciones hechas, nos dirigimos a la ventana BROWSER en la pestaña MAP y en la opción TIME, escogemos la hora más desfavorable de acuerdo con el patrón de demanda que en este caso corresponde a las 9:00 am. ➢ Como se puede observar al hacer la revisión por velocidad, la mayoría de las tuberías se encuentran en color rojo por lo que no es aceptable la velocidad en ellas, por lo cual es necesario modificar los diámetros de estas.

Imagen 35. Mapa de la red en la hora más desfavorable de demanda fijada con la opción TIME en la ventana BROWSER

➢ Para poder asignar diámetros nos dirigimos a la opción TABLE en la barra de herramientas y damos clic en ella.

Imagen 36. Herramienta TABLE

➢ Al hacer clic en TABLE, se abre la ventana TABLE SELECTION, en ella primer nos dirigimos a la pestaña TYPE y seleccionamos la opción que dice NETWORK LINKS AT y seleccionamos la hora más desfavorable por otro lado, en la misma ventana vamos a la pestaña COLUMS y únicamente seleccionamos la opción que dice FLOW

Imagen 37. Ventana TABLE SELECTION

➢ Después nos aparece una table con los valores del gasto (FLOW) para cada tubería

Imagen 38. Tabla de resultados del gasto

➢ Para poder copiar la tabla a Excel y modificar los diámetros hacemos uso de la herramienta COPY

Imagen 39. Herramienta COPY

➢ Al hacer clic en COPY se abre una ventana COPY NETWORK TABLE que nos permite copiar los datos de la tabla al portapapeles (CLIPBOARD), paralelamente abrimos un archivo de Excel y pegamos ahí los valores de la tabla

Imagen 40. Ventana COPY NETWORK TABLE

➢ En la tabla de Excel agregamos las columnas para convertir el gasto a m3/s, posteriormente a partir de la ecuación de continuidad Q = VA y sustituyendo la formula de área del circulo en la ecuación, dejamos la ecuación de continuidad en función del diámetro y obtenemos los valores del diámetro comercial

Link ID Pipe T1 Pipe T2 Pipe T3 Pipe T4 Pipe T5 Pipe T6 Pipe T7 Pipe T8 Pipe T9 Pipe T10 Pipe T11 Pipe T12 Pipe T13 Pipe T14 Pipe T15 Pipe T16 Pipe T17 Pipe T18 Pipe T19 Pipe T20 Pipe T21 Pipe T22 Pipe T23 Pipe T24

LPS 33.78 33.51 32.46 17.18 17.75 14.56 0.38 -0.88 -1.6 0.31 11.3 0.46 5.45 0.04 7.58 6.49 0.18 0.26 -4.21 -5.11 0.24 0.14 0.4 0.14

ABS LPS Q M3/S DIAMETRO TEÓRICO [M] DIAMETRO TEÓRICO [MM] DIAM COMERCIAL [MM] 33.78 0.03378 0.169332084 169.3320836 200 33.51 0.03351 0.168653999 168.6539992 200 32.46 0.03246 0.165990674 165.9906737 200 17.18 0.01718 0.120759418 120.7594175 150 17.75 0.01775 0.122746356 122.7463561 150 14.56 0.01456 0.111170643 111.1706429 150 0.38 0.00038 0.017959789 17.95978892 25 0.88 0.00088 0.027330701 27.33070068 25 1.6 0.0016 0.036852709 36.85270928 25 0.31 0.00031 0.016221473 16.22147258 25 11.3 0.0113 0.097937418 97.9374183 100 0.46 0.00046 0.019760064 19.76006394 25 5.45 0.00545 0.068015466 68.01546647 75 0.04 0.00004 0.005826925 5.826924963 12.5 7.58 0.00758 0.080212866 80.21286576 100 6.49 0.00649 0.074221851 74.22185054 75 0.18 0.00018 0.012360774 12.36077446 25 0.26 0.00026 0.014855802 14.85580205 25 4.21 0.00421 0.059779252 59.77925216 62.5 5.11 0.00511 0.06585972 65.85971998 75 0.24 0.00024 0.014272993 14.27299293 25 0.14 0.00014 0.010901178 10.90117842 20 0.4 0.0004 0.018426355 18.42635464 25 0.14 0.00014 0.010901178 10.90117842 20

Tabla 3. Cálculo de diámetro comercial

16. CONVERSIÓN DEL ARCHIVO DE EPANET A FORMATO INP ➢ Para poder hacer asignar los diámetros comerciales calculados a la red de EPANET sin tener que modificar nodo por nodo, es muy útil la convertir el archivo de EPANET a formato INP para ello, vamos al menú FILE, en el cual seleccionamos la opción EXPORT y por último damos clic en NETWORK

Imagen 41. Opción EXPORT para convertir la red a formato INP

➢ Una vez seleccionada la opción NETWORK, se abre una ventana para guardar el archivo en la cual el formato automático de guardado es INP.

Imagen 42. Ventana para guardar la red en formato INP

➢ El archivo que guardamos en INP, lo abrimos desde Excel, bajamos la página y nos situamos en la sección del documento que tiene la tabla de tuberías con diámetros, en esta tabla copiamos y pegamos los diámetros comerciales obtenidos en la TABLA 3 y finalmente guardamos el documento de nuevo en archivo INP.

Imagen 43. Archivo INP abierto desde Excel para realizar la modificacion de los diámetros

➢ Para que estos cambios tengan efectos, ahora en EPANET, de nuevo nos dirigimos al menú FILE y ahora damos clic en IMPORT y después en NETWORK

Imagen 44. Opción IMPORT y selección de opción NETWORK

➢ Una vez seleccionada la opción NETWORK, se abre una ventana para abrir el archivo INP en el cual modificamos los diámetros de las tuberías.

Imagen 45. Ventana para abrir en EPANET el archivo INP modificado en Excel

17. CORRER ANÁLISIS Y REVISAR REQUERIMIENTOS

➢ Cuando se importa correctamente el archivo INP, se puede ver que la modificación de los diámetros tuvo efecto, lo único que resta hacer es correr un análisis con los nuevos diámetros con la herramienta RUN, y se revisa de acuerdo con los colores de las leyendas que cumpla los siguientes criterios de diseño: • • •

Velocidad Presiones permisibles Gradiente Hidráulico (Pérdidas)

0.3 a 5 m/s 10 hasta 50 mca. 50 m

Imagen 46. Mapa de la red después de modificar los diámetros

➢ Como se puede observar, a la hora más desfavorable que son las 9:00 am se cumple en todas las tuberías con el requisito de velocidad, sin embargo, la presión en los nodos no es satisfactoria.

18. AGREGAR VALVULAS PARA COMPENSAR PRESIONES ➢ Para lograr los criterios de diseño por presión, se necesita agregar válvulas de alivio al sistema, para ello primero tenemos que identificar el primer nodo después de embalse que presente presión negativa, en este caso fue el nodo 2. ➢ Una vez identificado se elimina la tubería principal del nodo 2 al nodo 3 y se inserta un NODO AUXILIAR, con la misma elevación que el nodo 2

Imagen 47. Eliminación de tubería y adición de NODO AUXILIAR

➢ Después añadimos una válvula entre el nodo 2 y NODO AUXILIAR con ayuda de la herramienta ADD VALVE

Imagen 48. Herramienta ADD VALVE

➢ Una vez que se añadió la válvula hacemos doble clic en ella y se abre la venta de propiedades de la misma, en esta ventana modificamos el apartado DIAMETER con un diámetro de válvula poniendo igual al de la tubería que unía a los nodos 2 y 3; también modificamos TYPE cambiándolo a PRV que corresponde a una válvula de alivio y por último en SETTING que corresponde a la cantidad de presión que la válvula puede absorber, este valor lo fijamos en 20.

Imagen 49. Modificación de las propiedades de la válvula

➢ Para finalizar unimos el NODO AUXILIAR con el nodo 3, con una tubería de iguales dimensiones a la que se eliminó en un principio que era la que unía a los nodos 2 y 3

Imagen 50. Unión del NODO AUXILIAR con el nodo 3 para que la válvula tenga efecto

➢ Se corre de nuevo un análisis con la herramienta RUN y se verifican los criterios de diseño, como se puede observar en la imagen 51, para la hora más desfavorable, ahora sólo 2 nodos no son satisfactorios mientras que los demás cumplen con los requerimiento, por lo que la válvula tuvo una gran repercusión en el sistema

Imagen 51. Análisis del sistema con la instalación de la válvula de alivio en la hora más desfavorable

Metodología para construir una red de distribución por bombeo con EPANET 1. MODIFICAR COTA DE EMBALSE ➢ Para construir un sistema de distribución por bombeo, primero modificamos la cota del embalse por una más baja que la original, con el fin de que al instalar una bomba que conduzca el agua del embalse a un tanque con la elevación original del embalse de modo que las condiciones después del tanque queden como el sistema hecho por gravedad ➢ Para ello, damos doble clic en el embalse y editamos la carga total TOTAL HEAD por un valor de 1120

Imagen 52. Modificación de la cota del embalse

➢ Posteriormente eliminamos la tubería que une al embalse con el nodo 1, con el objeto de colocar un tanque intermedio

Imagen 53. Eliminación de la tubería 1

2. AGREGAR TANQUE ➢ Para agregar el tanque intermedio, hacemos uso de la herramienta ADD TANK

Imagen 54. Opción ADD TANK en la barra de herramientas

➢ Agregamos el tanque intermedio con el cursor y modificamos sus propiedades dando doble clic sobre este. En la ventana de propiedades del tanque modificamos los valores de ELEVATION, INITIAL LEVEL, MINIMUM LEVEL, MAXIMUM LEVEL y DIAMETER por los valores de la imagen 55.

Imagen 55. Ubicación del tanque y modificación de sus propiedades

3. AGREGAR BOMBA ➢ Para agregar una bomba hacemos uso de la herramienta ADD PUMP

Imagen 56. Opción ADD PUMP en la barra de herramientas

➢ Añadimos la bomba uniendo el embalse con el tanque con ayuda del cursor, de modo que al unir los dos puntos la bomba se ubica automáticamente entre esta unión.

Imagen 57. Opción ADD PUMP en la barra de herramientas

4. DEFINIR CURVA CARACTERÍSTICA DE LA BOMBA ➢ Para que la bomba pueda funcionar, es necesario definir una curva característica, en la ventana BROWSER dentro de la pestaña DATA elegimos la opción CURVES y por último damos clic en el botón ADD

Imagen 58. Opción CURVES en la ventana BROWSER para añadir curvas

➢ Al hacer clic en ADD, se abre la ventana CURVE EDITOR, en ella seleccionamos PUMP en el apartado CURVE TYPE, además añadimos los datos de gasto y carga FLOW y HEAD con los valores que aparecen en la imagen 59. De modo que al ingresar los datos obtenemos la curva de la bomba

Imagen 59. Definición de la curva característica en la ventana CURVE EDITOR

➢ Posteriormente hacemos doble clic en la bomba, para abrir la ventana de propiedades de la misma y en la opción PUMP CURVE añadimos el nombre con que definimos la curva en el punto anterior.

Imagen 60. Asignación de la curva característica en la ventana de propiedades de la bomba

➢ Por último, unimos el tanque con el nodo 1, por medio de una tubería con características iguales a la que originalmente unía el embalse con el nodo 1.

Imagen 61. Unión del tanque con el nodo 1

5. ANÁLISIS PARA REVISAR REQUERIMIENTOS ➢ Para dar fin, se corre un análisis del sistema con la herramienta RUN y se verifican los parámetros de diseño en la hora de demanda más desfavorable.

Imagen 62. Revisión del sistema de bombeo

Conclusiones El programa EPANET es una herramienta de gran utilidad ya que nos ayuda a construir modelo de simulación que contempla los distintos parámetros que afectan a los elementos de un sistema de distribución como son la presión y la velocidad. De modo que al construir una red de distribución y correr un análisis hidráulico de la misma, el programa es capaz de predice el comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en un sistema de distribución de agua durante periodos de operación prolongados, con ello podemos ver los puntos vulnerables del sistema y finalmente hacer correcciones de dimensiones del diámetro de tubería o una elevación de los depósitos de agua que abastecen el sistema.