DISEÑO Y MODELACIÓN DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA
Utilización del programa WaterCad v 5.0 Optimización de una red Estimación de costos Taller 5 En este ejercicio, trabajara con el programa WaterCad y analizará los costos de una nueva red de abastecimiento de una sección de la ciudad. Durante el proceso, deberá importar un archivo “red taller 5A. DXF “ e ingresar la red, las demandas en los nodos, los diámetros de tuberías, datos de la bomba, tanque y reservorio y comparar los costos de las nuevas tuberías a medida que realice los cambios. Las tuberías del sistema son de hierro ductil (Ductile iron) y tienen un coeficiente de rigurosidad C (Hazen-Williams) de 110.
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Ing. Jorge Ramírez
Uruguay 222 y Buenos Aires
Telf: 2547-030; 098-241-891
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Descripción del problema El problema consiste en Diseñar una red que cumpla el requisito de presión mínima adoptada de 20 psi. Para esto se realiza dos simulaciones:
Simulación 1 – Condiciones iniciales – Estimación de costos Simulación 2 – Modificación de la red y determinación de los costos
Configuración básica del modelo Ejecute WaterCad haciendo Click en el icono del programa. Elija New del menú File. Aparecerá la ventana de la derecha, seleccione Yes para configurar el proyecto antes de continuar. En el Ayudante de Configuración (Project Setup Wizard), nombre el proyecto “TALLER 5A”. Escriba su nombre en el campo Ingeniero en Proyecto (Project Engineer). Haga Click en Next.
Acepte las configuraciones existentes para la ecuación de Hazen-Williams, el agua a 20 grados C, el modo de entrada basado en las coordenadas X – Y, el 2
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Gradiente Hidráulico y los niveles de tanques por elevación.
En la sección Pipe Length (longitud de tubería) acepte para redondear la longitud de las tuberías al 1.0 ft más cercano y haga Click en Next. En este diálogo trabajaremos en forma Scale(es decir, la longitud en el dibujo es la real y lo calcula directamente el programa. 1 DXF Unit = 1 ft
Introduzca 40 en la sección Annotation Multipliers (multiplicadores de anotación) como el valor multiplicador para las anotaciones. Haga Click en Next. Seleccione OK y Finished para salir del Project Setup Wizard. En el menú desplegable principal File seleccione Import/DXFbackground... y busque el archivo red taller5A en la carpeta Curso AP
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Construcción del Modelo Dibuje el siguiente sistema con las herramientas de WaterCad.
Ingrese los datos de la red:
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Datos de Demanda Modifique la alternativa existente cambiándole de nombre a “Máximo Horario”
Para lo cual haga click Rename y escriba Máximo Horario
Con la alternativa Maximo Horario seleccionada, haga click en Add Chile y cree una alternativa hijo nombrada “DIAMETRO 1” haga click en OK
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Simulación 1 – Condiciones iniciales – Estimación de costos Una vez que ha ingresado los datos de la red, corra el programa y revise los resultados para esta simulación. Para estimar los costos de la red diríjase al menú de Análisis y seleccione Capital Cost. El administrador de costos se parece al administrador de escenarios
Seleccione las Funciones de Costos Unitarias (Unit Cost Functions) y aparecerá el siguiente cuadro
Haga Click en Add y aparece el siguiente cuadro
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Seleccione Diameter como atributo de Unit Cost Function Attribute y aparece el siguiente cuadro
Como etiqueta (Label) escriba Red e ingrese los valores de los costos como se indica en la tabla Unit Cost Data luego haga click en Initialize Range y luego en OK. Para ingresar un porcentaje por concepto de ingeniería e imprevistos seleccione el boton de ajustes de costo (Cost Adjustments)
Y aparece el siguiente cuadro
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Marque el casillero Incluye Capital Cost Calculation , escriba red en Label, ft en Unit, en Non-Contruction Cost escriba red , en Factor 15 por lo tanto el costo total por ft aparece al final del cuadro. Para asociar esta tabla de costos denominada red al proyecto haga click en Advance, y habilite el casillero Sert Quantity Equal to Pipe Length
De esta manera se asocia la función de costos correspondiente como así también la longitud de la tubería a ser utilizada en los cálculos de costos. De esta manera se ha determinado el costo del la red que se calculado.
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Simulación 2 – Modificación de la red y determinación de los costos Si partimos de la hipótesis de que la presión mínima debe ser de 20 psi, se observa en la simulación 1, que los nodos J-10 y J-210 no cumplen estos requisitos, por lo tanto se tiene que modificar una o varias tuberías, de tal manera que disminuya las perdidas de carga y aumente la presión en estos nodos. Por lo tanto existe varias soluciones. Como ejercicio se plantea crear dos escenarios denominados DIAMETRO 1, Y DIAMETRO 2. Para el escenario DIAMETRO 1 , se planifica incrementar el diámetro de las tuberías P-230, P-270, P340 a 10”. Del menú principal seleccionamos Análysis / Alternatives
Y señalamos Physical , haga clicl en Add Chile
y cree una nueva alternativa hijo nombrandola DIAMETRO 1. Haga click en OK.
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Modifique los valores del diámetro de las tuberías P-230, P-270, P -340. para lo cual marque los casilleros de estas tuberías y cambie los diámetros a 10”
Con esta alternativa creada, cree un escenario DIAMETRO 1. para lo cual seleccione del menú principal Análisis/Scenario y obtendrá el siguiente cuadro
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Seleccione Scenario/Management
Y cree un escenario hijo, y marque el casillero de Physical y seleccione DIAMETRO 1
Una vez cre ado este escenario, corra el programa seleccionado GO Batch Run y analice los resultados de presiones y el costo de esta alternativa. De esta manera, repita todo e ste proceso para crear una alternativa que se llame DIAMETRO 2 la misma que consiste en modificar el diámetro de la tubería P-230 de 10” a 8” de tal forma de disminuir el costo.
CONCLUSION: Modificando los diámetros y verificando los resultados, Ud puede optimizar la red de tal forma que cumpla con las condiciones impuestas.
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