Clase Watercad Parte 2

WATERCAD V8I Hebel Olivas Hidalgo Ing. Sanitario

ESCENARIOS Y ALTERNATIVAS. Los modelamientos hidráulicos se pueden desarrollar considerando ALTERNATIVAS distintas, que en su conjunto pueden ser utilizadas para la construcción de un ESCENARIO distinto al inicial. Por consiguiente el ESCENARIO esta compuesto por distintas alternativas. En el ESCENARIO es posible visualizar el tipo de CALCULATION OPTION

Elección del Escenario

Edición de escenarios

Elección de Alternativas

Físicas Demanda

Se puede crear escenarios diferentes.

En este cuadro se puede elegir las alternativas que definirán las características del escenario

Se puede elegir el tipo de calculo

En la alternativa Física: Physical se pueden modificar las tuberías en sus características. El nombre de la alternativa

El check indica al elemento a cambiar

Se puede modificar el diámetro, el tipo de material, el C, entre las principales utilidades.

SELECCIÓN EL ESCENARIO DEL PROCESO

SIMULACION EN PERIODOS EXTENDIDOS- FLUJO NO PERMANENTE

EPS Se utilizan PATRONES DE USO con CURVAS DE MODULACION. - Se obtienen curvas de variación de presión en los nudos. - Se puede modelar el comportamiento de la bomba en función al nivel del tanque.

TALLER 3: MODELAMIENTO CON BOMBA, TANQUE

OBS: Este modelamiento es hipotético con fines educativos

Datos del tanque

Elevación del RESERVOIR: 198.00

PRV: Presión de salida: 39.00m

BOMBA: PUMP Se puede modelar una bomba y su curva de funcionamiento considerando a la tubería de interconexión entre el RESERVOIR y la PUMP, con un diámetro GRANDE y una longitud PEQUEÑA. Con una elevación igual a la del RESERVOIR A continuación se define las CURVA DE LA BOMBA:

La bomba se puede definir con 3 puntos, siendo el punto intermedio el que se debe aproximar al valor real.

IMPORTANTE: La curva de la bomba se puede aproximar a la curva del fabricante con mayor cantidad de puntos.

Se debe de elegir PUMP DEFINITION

Se elije la curva pre definida en Pump definition.

CREACION DE INGRESO DE PATRONES HIDRAULICOS DE DEMANDA

CREACION DE INGRESO DE PATRONES HIDRAULICOS DE DEMANDA

Start Time 12:00:00 AM. 0.5 as the Starting Multiplier. Pattern Format menu select Stepwise.

PARA EL TALLER DE AULA

DOMESTICO 0.5 as the Starting Multiplier.

Start Time 12:00:00 AM. Pattern Format menu select Stepwise. COMERCIAL 0.4 as the Starting Multiplier.

Time from Start

Multiplier

Time Multiplier from Start

3

.4

3

.6

6

1

6

.8

9

1.3

9

1.6

12

1.2

12

1.6

15

1.2

15

1.2

18

1.6

18

.8

21

.8

21

.6

24

.5

24

.4

TIPOS DE DEMANDA (Ejemplo de consumo)

DATOS DE CONSUMO POR CONEXIÓN SEGÚN CATEGORIAS (m3/mes/cnx) DOMESTICO CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR COMERCIAL CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR INDUSTRIAL CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR ESTATAL CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR SOCIAL CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR MULTIFAMILIAR CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR

52.59 55.22 52.47 55.09 51.68 55.09 146.64 153.97 232.84

115.68 121.46

Agregar la demanda comercial al Nodo: J-1

LLENAR LA TABLA SIGUIENTE: Con demandas diferenciadas

JUNCTION J-2 J-3 J-4 J-5 J-6

DEMANDA DEMANDA RESIDENCIAL COMERCIAL 0.38 0.13 0.38 0.18 0.38 0.25 5.83 4.67 1.27

Se creara un tercer patrón: denominado: INCENDIO

Nota: Los patrones hidráulicos se pueden aplicar a los caudales de los nodos y grifo contraincendios.

Se creara un patrón de incendio al Hidrante H-1

Para modificar el tipo de calculo en el tiempo se despliega la siguiente pestaña. Calculation Times: Modificar a EPS

TALLER 4 MODELAMIENTO CON SISTEMA DE BOMBA A RESERVORIO DE CABECERA: SEGÚN EL RNE Al ejemplo anterior reubicamos el TANK-1, y creamos al PSV-1

Esta estructura es un artificio para que la descarga se produzca en la parte superior del tanque.

TANK

PSV

A la tubería de interconexión entre el PSV y el Tank le asignamos un diámetro de 1000mm

Considerar diámetro del tanque: 10m

CONTROLES DE APAGADO Y ENCENDIDO DE LA BOMBA MENU COMPONENT –CONTROLS - CONDITIONS

ACTIONS

ENLAZAMOS LAS CONDUCIONANTES Y LAS ACCIONES

OPERATIONAL OPTION

SE PUEDE RENOMBRAR

Para utilizar los controles creados procedemos a crear una alternativa en OPERATIONAL

Probar disminuyendo el volumen del tanque y el funcionamiento de la bomba

DARWIN CALIBRATOR CALIBRACION DEL MODELAMIENTO HIDRAULICO

Objetivo: En base a un sistema existente poder ajustar y corregir los valores de la rugosidad de las tuberías antiguas para poder CALIBRAR el modelamiento EXISTENTE.

Errores del modelo existente: - Coeficiente de perdidas de carga. - Perdidas de agua en el sistema. - Variación por antigüedad de las curvas características de las bombas. - Estado de las válvulas reductoras (sostenedoras ) de presión. - Esquematización de la red. - Bolsas de aire en las líneas. Información de entrada para realizar la CALIBRACION: - Medición de los niveles en los tanques. - Caudales en los equipos de bombeo y rebombeo. - Caudal de ingreso a los sectores de servicio. - Medición de presión de ingreso a los sectores de servicio. Aplicación: - Principalmente a redes primarias.

Variables para ajustar: - Coeficientes de fricción de las tuberías. - Demandas de agua en los nodos. - Diámetro de las tuberías. Método de calculo: Método de algoritmos genéticos. Los Algoritmos Genéticos (AGs) son métodos adaptativos que pueden usarse para resolver problemas de búsqueda ´ y optimización. Están basados en el proceso gen ético de los organismos vivos. A lo largo de las generaciones, las poblaciones evolucionan en la naturaleza de acorde con los principios de la selección natural y la supervivencia de los más fuertes, postulados por Darwin (1859). Por imitación de este proceso, los Algoritmos Genéticos son capaces de ir creando soluciones para problemas del mundo real. La evolución de dichas soluciones hacia valores óptimos del problema depende en buena medida de una adecuada codificación de las mismas.

Taller 04

Desarrollar el siguiente ejemplo, teniendo en consideración la numeración de los nodos y el material de las tuberías.

Se debe ordenar las tuberías y los nodos

INGRESO DE DATOS:

ELEVACION DEL RESERVOIR: 200.00 En la practica es el nivel de agua del reservorio.

Presion (m H2O) Modelo inicial Label

Presion (m H2O) Medida en campo

J-6

74.58

69.20

J-8

96.31

90.30

J-10

78.38

72.25

Se observa que las presiones medidas en campo son menores a las presiones del modelo inicial

Configuración del modelo para calibración.

New calibration study.

Crear nueva DATA SNAPSHOT RENOMBRAR

Verficar que el TIME sea 12:00 a.m o 00:00

Hacemos click en el PUNTERO y seleccionamos los nodos J-6; J-8 y J-10

Procedemos al llenado de información en los nodos, es decir las presiones medidas en campo.

Ingresamos a la pestaña Roughness Group, que se refiere a los grupos de rugosidad.

Hacer New y en Label escribir: “ Asbestos Cement”

En Element Ids desplegar el “…” y hacer click en el cursor.

Seleccionar todas las tuberias de Asbesto Cement

Desplegamos la pestaña “Calibration Criteria”

Ejecución de la calibración optimizada (Automático):

Cambiamos de nombre

Configurar como se muestra:

Verificar que el campo este activo:

Hacer clik en COMPUTE, para procesar la calibración.

Al final se visualiza la siguiente ventana:

Se obtuvo una solución, con lo cual se ajusto el valor C de rugosidad a 86.10

En la pestaña de Simulated Results se tienen dos atributos para visualizar, el primero Hydraulic Grade, te muestra la diferencia entre lo observado y lo simulado o calibrado.

Por tanto se concluye que la calibración es una aproximación a lo real.

Exportar la calibración en un ESCENARIO Nuevo:

Se hace click en OK

Finalmente se muestran dos escenarios, que se distinguen por el valor de C asumido en las tuberías de asbesto y cemento.

DARWIN DESIGNER DIMENSIONAMIENTO OPTIMO DE REDES DE AGUA POTABLE Se dimensiona considerando el diámetro y costo unitario respectivo. Se utiliza el criterio de diámetro mínimo y por tanto mínimo costo.

Se utilizara las redes base del ejemplo anterior: - Material de tuberías: PVC - Diámetro para todos los tramos: 400mm

DATOS J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10 J-11

COTAS

DEMANDA 120 32 125 45 110 32 130 32 127 45 115 32 115 45 120 32 110 32 112 32 113 32

Cota de RESERVOIR 160

Se hace click en New Designer Study y se crea un nuevo estudio de diseño:

Se crea en New, el Primer Modelamiento.

Condiciones de diseño: Se establece las presiones y velocidades permisibles.

Se debe de seleccionar la pestaña Pressure Constrains y seleccionar con el símbolo cursor los nodos a modelar.

A continuación se muestran los nodos que están condicionados en presión mínima y máxima

A continuación se elije la pestaña Flow Constrains, y con el símbolo cursor se seleccionan todas las tuberías del diseño.

Y de esa manera se muestran las tuberías seleccionadas.

Se procede a hacer click a la pestaña “Design Groups”, con lo cual se hace click al símbolo del cursor, con lo cual a la ventana saliente se le da OK. Finalmente se observa la siguiente ventana:

Se elije la pestaña Cost/ Properties

Se crea una sub carpeta a New Pipe y la denominamos Costos tuberías

Se procede a llenar el cuadro con los siguientes costos:

En la pestaña Design Type elegir Minime Costo

Ejecución del dimensionamiento optimo (Automático)

En la pestaña “Design Groups” en la parte cost/properties selecccionar costos tuberías.

En la pestaña Options se tiene lo siguiente:

Se observa que el programa podra emitir 3 soluciones. Se hace click en COMPUTE

Se obtiene la siguiente ventana: Se hace click en Close

Luego se tiene 3 soluciones y su resumen:

Exportación de resultados en ESCENARIOS

En algunas versiones no se obtiene el ESCENARIO con los diámetros modificados, pero como se tiene los diámetros ya mejorados se puede crear manualmente una alternativa y un escenario

ANALISIS DE LA CALIDAD DE AGUA EN REDES DE AGUA POTABLE

Objetivo: Determinar el cloro residual en cualquier punto de la red. Normativa: Las muestras tomadas en cualquier punto de la red de distribución no deberán contener menos de 0.5mg/L de cloro residual libre en el noventa por ciento (90%) del total de muestras tomadas durante un mes. Del 10% restante ninguna debe contener menos de 0.3mg/L y la turbiedad deberá ser menos de 5 UNT.

Condiciones: - El sistema Watercad debe de estar en EPS, simulación en periodo extendido. - El patrón de incendio no se debe de evaluar en este escenario.

PRIMERA SIMULACION DENOMINADA: VARIACION DEL CLORO RESIDUAL EN EL SISTEMA.

Se procede a crear la alternativa de Cloro Residual en Constituent (constituyente)

Hacer click a la pestaña Se crea otro Constituents, y se ingresa los valores siguientes:

Tasa de reacción masiva

Se selecciona “ Cloro “ como constituent.

Configuramos la concentración de cloro residual en el RESERVOIR

Setpoint Booster

Se ingresa el valor inicial

Configuramos CALCULATION OPTION

Se puede crear un nuevo “ Calculation Option” con el cual se elije el numero de horas para el modelamiento, con lo cual modelaremos el sistema para un tiempo de 24 horas. Hydraulic Time Step (hour) de 1 horas. IMPORTANTE: En CALCULATION TYPE seleccionar CONSTITUENT

Creamos un nuevo SCENARIO

Con lo cual definimos las alternativas y opciones de calculo correspondientes, luego procedemos a correr el modelamiento.

Visualización del cloro residual por PIPE

Resultados:

Determinación de la edad del agua: También se le conoce como el tiempo de permanencia del agua.

Se crea una alternativa de “Age” denominada edad del agua:

Se debe de verificar que la edad inicial de todos los componentes sea igual a cero.

Se crea una nueva Calculation Option

Importante en calculation type seleccionar Age

Se procede a crear el SCENARIO EDAD DEL AGUA, seleccionando las alternativas correspondientes. Finalmente se puede visualizar en un Grafico del Tanque la curva de la edad del agua. Curso de Watercad V8i: Ing. Hebel Olivas Hidalgo