Epanet y Cooperación. Introducción al Cálculo de Redes de Agua por Ordenador

7/23/2019 Epanet y Cooperacin. Introduccin al Clculo de Redes de Agua por Ordenador

1/190


2/190

Epanet y Cooperacin

Introduccin al clculo de redes de

agua por ordenador

Primera Edicin Actualizada

Septiembre 2007

Santiago Arnalich


3/190

Epanet y Cooperacin

Introduccin al clculo

de redes de agua por ordenador

Primera Edicin Revisada

Septiembre 2007

ISBN: 978- 84- 611- 9322- 6

Arnalich, Water and Habitat

Reservados todos los derechos. Puedes fotocopiar este manual para tu uso personal si tu

situacin econmica no te permite comprarlo. En caso contrario, considera apoyar estas

iniciativas comprando una copia.

Si deseas utilizar parte de los contenidos de este libro,

contctanos [email protected].

Foto de la portada: Daos del Tsunami enMeulaboh, Indonesia

Fe de erratas en: www.arnalich.com/dwnl/xlipaco.doc

Depsito Legal: M-42833-2007

AVISO IMPORTANTE: La informacin contenida en este libro se ha obtenido de fuentes verosmiles y respetadasinternacionalmente. Sin embargo, ni Arnalich w&h ni los autores pueden garantizar la exactitud de la informacin publicadaaqu y no sern responsables de cualquier error, omisin o dao causado por el uso de esta informacin. Se entiende quese est publicando informacin sin un propsito particular y que en ningn caso intentando proporcionar serviciosprofesionales de cartografa. Si se requieren estos servicios, se debe buscar la asistencia de un profesional adecuado.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]://www.arnalich.com/dwnl/xlipaco.dochttp://www.arnalich.com/dwnl/xlipaco.dochttp://www.arnalich.com/dwnl/xlipaco.docmailto:[email protected]


4/190

A todo el equipo de Tanzania, con

especial cario a Telesphory y Vincent


5/190


6/190

ndice

1. Antes de comenzar 1

Algunas cosas importantes antes de empezar ............................................... 2

Qu puedes esperar de este manual? ......................................................... 3

Diseo de redes vs. Anlisis de redes existentes .......................................... 4

Por qu hacemos proyectos de agua? ......................................................... 5

Pensando servicio ........................................................................................ 8

Cundo es apropiado hacer una red? ........................................................ 10

Por qu calcular una red? ........................................................................... 12

Adaptndose al contexto .............................................................................. 14

Introduccin al diseo de redes .................................................................... 15

2. Epanet y los modelos de redes 19

Introduccin .................................................................................................. 20

Presentando Epanet .................................................................................... 22

Algunas informaciones prcticas ................................................................. 23

Qu puede y qu no puede hacer Epanet .................................................. 25

Los objetos en Epanet ................................................................................ 27

Evitando perder el tiempo con Epanet ........................................................ 29Evitando salidas falsas ............................................................................... 31

Herramientas bsicas ................................................................................. 32

3. Ensamblando el modelo 37

Introduccin ................................................................................................... 36

Llevando las unidades .................................................................................. 37

Aadiendo cartografa ................................................................................... 38

Dibujando la red ............................................................................................ 44

Introduciendo los datos de los nudos ........................................................... 51


7/190

ii Epanet y Cooperacin. Introduccin al clculo de redes de agua por ordenador

Santiago Arnalich Arnalich. Water and habitat www.arnalich.com

Introduciendo los datos de las tuberas ........................................................ 57

Introduciendo los datos de los embalses ...................................................... 62

Introduciendo los datos de los depsitos ...................................................... 64

Vlvulas ......................................................................................................... 68

Modelando una estacin de bombeo ............................................................ 70Aadiendo una bomba .................................................................................. 73

Esqueletizacin ............................................................................................. 76

4. Cargando el modelo 79

Introduccin .................................................................................................. 80

Poblacin actual vs. Poblacin futura aouch! ......................................... 81

Determinacin de la demanda total diaria ................................................... 94Los multiplicadores ...................................................................................... 86

El patrn de consumo diario ........................................................................ 87

Introduciendo diferentes demandas ............................................................. 93

El patrn de consumo semanal .................................................................... 95

El patrn de consumo mensual .................................................................... 96

Correccin por consumo no medido ............................................................ 98

Coeficiente global ......................................................................................... 99

Recapitulando ............................................................................................ 101

Enfoques en el clculo de la demanda media ........................................... 103

Asignando la demanda a los nudos ........................................................... 106

5. Modelando la calidad del agua 109

Introduccin ................................................................................................ 110

Qu parmetros de calidad evaluar con Epanet? ................................... 112

Preparando el modelo para la calidad ....................................................... 114Averiguando los coeficientes de extincin del cloro .................................. 117

Definiendo las entradas de cloro ................................................................ 120

6. Trabajando el modelo 125

Superando el Sndrome de Pereza Post-ensamblaje .............................. 126

Anlisis esttico vs. Anlisis de periodo extendido ..................................... 127

Criterios de clculo ...................................................................................... 128Qu observar con qu tipo de anlisis ........................................................ 130
http://www.arnalich.com/http://www.arnalich.com/http://www.arnalich.com/


8/190

ndice iii

www.arnalich.com Formacin y consultora para la Cooperacin al Desarrollo

Una forma de trabajar ................................................................................. 131

Depurando errores ...................................................................................... 133

Depurando errores invisibles ...................................................................... 138

Visualizando los resultados de un clculo .................................................. 140

Algunas recetas para cumplir los criterios de clculo ................................. 142Observando el modelo en modo extendido ................................................ 146

Proteccin contra incendios ........................................................................ 148

7. Aspectos econmicos 149

Introduccin a la evaluacin econmica .................................................... 150

Determinando cunto estn dispuestos a pagar ....................................... 152

Determinando la factura por inversin ....................................................... 153Determinando la factura por funcionamiento ............................................. 156

Comparando y contextualizando las facturas ............................................ 158

Limitaciones y fuentes de incertidumbre ................................................... 160

Usando Epanet para presupuestar ............................................................ 161

Usando Epanet para determinar el consumo energtico .......................... 164

Ranking de gastos ..................................................................................... 166

La diametrosis seca ................................................................................. 167

Costo vs. Dimetro ..................................................................................... 170

Montajes derrochadores ms frecuentes .................................................. 172

A modo de despedida ............................................................................... 175

Sobre el autor ............................................................................................ 177

Bibliografa ................................................................................................ 179


9/190


10/190

1Antes de comenzar

Algunas cosas importantes antes de empezar 2

Qu puedes esperar de este manual? 3

Diseo de redes vs. Anlisis de redes existentes 4

Por qu hacemos proyectos de agua? 5

Pensando servicio 8

Cundo es apropiado hacer una red? 10

Por qu calcular una red? 12

Adaptndose al contexto 14

Introduccin al diseo de redes 15

Planificar una red a ojo, es someter la salud, el bienestar y el desarrollo

econmico de una comunidad a los caprichos del azar.


11/190

2 Epanet y Cooperacin. Introduccin al clculo de redes de agua por ordenador


Algunas cosas importantes antes de empezar

Este es un manual sobre una visin personal. Las cosas no son absolutas. Muchas

decisiones durante el diseo escapan un enfoque estrictamente racional. Mantn una

visin crtica y ten presente que lo que aqu expongo, no es la forma de disear una

red sino una forma ms.

Se ha buscado un manual autocontenido. Tienes casi todo lo que necesitas y faltan

muchas cosas que no necesitas, como explicaciones meticulosas o rigor innecesario.

Este manual est pensado para su aplicacin en proyectos de Cooperacin al

Desarrollo. Las particularidades del contexto hacen que muchos componentes y

procedimientos tan necesarios en proyectos de pases ricos no tengan sentido.

Se limita al diseo de una red. El anlisis de redes existentes implica un paso ms

en cuanto a complicacin y necesita frecuentemente tcnicas y enfoques ms

elaborados. Por ejemplo, los modelos una vez construidos deben ser calibrados.

Con software, 6 meses es una eternidad. Algunas de los procedimientos descritos

sern mejorados en cuestin de meses, aparecern programas y accesorios nuevos y

formas ms eficaces de hacer lo mismo. Por otro lado, Epanet se aprende y se

reaprende peridicamente, segn se va necesitando. Es raro que en Cooperacinalguien est ocupado a tiempo completo durante mucho tiempo. As, no se pretende

hacer un manual de ltima generacin, sino un manual al que se pueda volver cada

vez que se necesita.

Este libro est orientado hacia redes con un tamao mnimo. El enfoque utilizado de

coeficientes pico no sirve para redes muy pequeas o instalaciones interiores. Para

evitar problemas y por otros motivos igualmente importantes (ampliaciones, incendios,

etc.), procura no instalar tuberas menores de 75-100mm con la nica excepcin de

las acometidas particulares de una casa. Epanet no puede trabajar directamenteusando coeficientes de simultaneidad porque no se cumplira el balance de masas.

Nadie es perfecto, si encuentras errores ten la bondad de informarme de ellos,

[email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]


12/190

CAPITULO 1. Antes de comenzar 3


Qu puedes esperar de este manual?

Una vez leas y hayas practicado lo que lees, sers capaz de:

1. Conocer los aspectos bsicos del programa Epanet.2. Recopilar la informacin necesaria previa.

3. Disear redes nuevas.

4. Sentar la base para iniciarte en la reparacin, ampliacin y optimizacin de

redes existentes.


13/190



Diseo de redes vs. Anlisis de redes existentes

Este manual considera slo el diseo de redes nuevas aisladas. Es un primer paso

hacia el anlisis de redes existentes cuya complejidad es mucho mayor. Aunque a

priori el diseo pueda parecer ms intimidante, las redes ya construidas aaden estasdificultades:

1. Problemas de fiabilidad de los datos. En los contextos de cooperacin

frecuentemente no hay planos de las redes, la informacin no est

actualizada, los cambios que se han hecho no estn ms que en la memoria

de algn trabajador, etc. En las redes nuevas, los datos sobre la red son

fiables al 100%.

2. Se desconoce la importancia y localizacin de cada una de las fugas. Las

redes nuevas van a ser probadas a presin cuando estn a medio enterrar,

revelando la existencia de fugas.

3. Se ha modificado el dimetro y rugosidad de las tuberas por depsito de

sales, cal y xidos, aumentando en gran medida la resistencia al flujo.

4. Generalmente se desconoce el estado de funcionamiento, qu vlvulas no

funcionan o estn atascadas en posiciones intermedias.

Todo esto hace que tras la construccin de un modelo tentativo con Epanet, haya que

calibrarlo, es decir, comparar las mediciones en el terreno con los valores del

ordenador, hasta que este consiga reproducir correctamente la realidad. Este proceso

es costoso, laborioso, complicado, y frecuentemente requiere material caro y

especializado. En Cooperacin rara vez se calibra un modelo por falta de recursos.

Quizs el enfoque ms prctico sea localizar y desenterrar los problemas ms

comunes en el terreno, como la presencia de vlvulas cerradas o tuberas

desconectadas.

Este quizs sea el tema de otro manual especfico en un futuro cercano.


14/190



Por qu hacemos proyectos de agua?

La respuesta es obvia, para mejorar las condiciones de vida de las personas.

Decepcionad@? Quizs esperabas una respuesta del tipo para disminuir laprevalencia del Vibrio cholerae un 68,34 % en menores de 5 aos o para lograr un

caudal punta de 0,28 m3/s a 37,22 metros de altura

Esos 0,28 m3/s pueden ser un objetivo muy noble, y sin embargo, encharcar las zonas

abastecidas que no pueden evacuar el agua trada con suficiente velocidad. El

resultado es un empeoramiento de las condiciones de vida tan patente que hasta losnios se echen las manos a la cabeza pensando que es lo que ha pasado.

El da a da de la Cooperacin hace que frecuentemente perdamos de vista este

objetivo y acabemos haciendo proyectos para justificar actividad, cumplir fechas tope

o para no perder subvenciones. No se debe olvidar que, igual que pueden mejorar las

condiciones de vida de manera substancial, los proyectos de agua pueden llegar a

ser muy perjudiciales para las comunidades y que no deberan hacerse a la carrera

ni a ojo de buen cubero.


15/190



Las consecuencias de un acceso pobre al agua

La idea no es nueva. Ya en 1875 el alcalde de Birmingham Joseph Chamberlain

aseguraba que la prdida de jornales, salud y vidas le costaba a la ciudad 54.000

anuales.

Algunas organizaciones han intentado poner cifras a algo tan escurridizo como las

consecuencias de la falta de acceso al agua y al saneamiento. Las cifras son muy

discutibles, pero las tendencias estn claras. Aqu se reproducen algunas de ellas:

SALUD Las enfermedades relacionadas con el agua son la causa del 80%

de las muertes y de las enfermedades en el Tercer Mundo1.

ECONOMICA Los beneficios de los programas de agua y saneamientodevuelven entre 3 y 34 $ por cada dlar invertido2.

TEMPORAL El tiempo ahorrado en Tanzania supuso un incremento de la

produccin agrcola de un 10%3.

Esta ltima referencia, Everyones a winner? Economic valuation of water projects,

de Wateraid, es muy interesante y se puede descargar a la fecha de la escritura en:

www.wateraid.org/documents/plugin_documents/everyonesawinnerindia.pdf

La salud

Uno de los impactos ms importantes es sobre la salud de las personas. Tiene la

peculiaridad de que es muy fcil medirlo ya que la mayora de instalaciones mdicas

llevan estadsticas por bsicas que sean. Por esta razn, y para evitar algo tan vago

como mejorar la salud de las personas, los proyectos de agua se suelen presentar a

donantes con objetivos en trminos de salud del tipo Disminucin de la prevalencia

de las diarreas en un 20%. Curiosamente este es un parmetro difcil de prever y en

mi modesta opinin no tiene mucho sentido; no deja de ser un brindis al horizonte.

Epanet no tiene junto a la presin, el caudal y la velocidad un parmetro que sea

mortalidad por clera en sus dilogos. Cmo prever entonces que la prevalencia de

diarreas va a disminuir en un 20%? Por eso, es fundamental relacionar parmetros

1Secretario General de Naciones Unidas Kofi Annan para el Dia del Medioambiente, 5 de Junio del 2003. 2

Hutton G. & Haller L. The Costs and Benefits of Water and Sanitation Improvements at the Global Level(OMS 2004).3WaterAid (2004) Everyones a Winner? Economic valuation of water projects WaterAid, Londres.
http://www.wateraid.org/documents/plugin_documents/everyonesawinnerindia.pdfhttp://www.wateraid.org/documents/plugin_documents/everyonesawinnerindia.pdfhttp://www.wateraid.org/documents/plugin_documents/everyonesawinnerindia.pdf


16/190



calculables con enfermedad. Esto se ha logrado con el cloro, determinando que el

agua no contiene patgenos si:

tiene una concentracin de cloro residual superior a 0,2 ppm

muestra una turbidez menor a 5 ppm y, el tiempo de contacto con el cloro ha sido al menos 30 minutos

Mientras llegan las metodologas que nos permitan hacer algo similar con la cantidad

de agua disponible, la distancia al punto de agua, etc., podemos ver algunas

consecuencias que dan que pensar:

La causa principal de mortalidad infantil es la diarrea1.

De las 37 principales enfermedades en el mundo en desarrollo, 21 estn

relacionadas con el agua y el saneamiento2.

Segn la OMS, el 80% de la enfermedad en el mundo se puede atribuir

al mal acceso al agua y saneamiento3.

En el mundo hay 200 millones de afectados de Schistosomiasis, de los que

20 millones sufren consecuencias severas. Esta enfermedad puede reducirse

en un 77% con sistemas de abastecimiento de agua y de saneamiento con un

diseo correcto 4.

Segn la OMS, ninguna otra medida tiene tanto impacto sobre el

desarrollo nacional y la salud pblica como aquellas en materia de agua

y saneamiento5.

1World Health Organization and Harvard University, 1996. Global Burden of Disease."

2Water and Sanitation for Health Project, con el patrocinio de la US Agency for International Development,

1993. Lessons Learned in Water, Sanitation and Health."3

Battling Waterborne Ills in a Sea of 950 Million, The Washington Post, 17 de Febrero de 1997.4

Esrey y col 1991. "Effects of improved water supply and sanitation on ascariasis, diarrhea, dracunculiasis,hookworm infection, schistosomiasis, and trachoma." WHO 69(5), pp. 609-621.5

OMS, factsheet 112 Agua y saneamiento.


17/190



Pensando servicio

El objetivo concreto de un proyecto de agua es la provisin de un servicio a travs de

unas infraestructuras. Frecuentemente, son las infraestructuras las que acaban

acaparando toda la atencin.

El desafo consiste en pasar de instalar una infraestructura a proveer un servicio.

Si la cantidad de cloro, la distancia que deben andar o el excesivo consumo de jabn

por la dureza del agua hacen que la poblacin prefiera utilizar aguas estancadas para

su consumo, el sistema ha fracasado en sus objetivos de mejora de la salud,

independientemente de lo bien que funcione hidrulicamente.

Criterios de xito

A mi entender, se pueden resumir en estos tres:

1. El sistema es sostenible tcnica e institucionalmente de manera indefinida.

2. Garantiza el acceso en igualdad.

3. Es cambiante y adaptable.


18/190



Estos tres principios son los pilares sobre los trabajar para mantener ciertas

posibilidades de xito. Quizs escritos en las paredes, grabados en la mesa o

tatuados en la mascota del vecino pero en cualquier caso siempre tenerlos en mente,

mucho ms en la fase de diseo. Vamos a considerarlos de nuevo:

A.Sostenible tcnica e institucionalmente de manera indefinida:

Los costes de operacin estn en relacin con la disponibilidad

para pagar?

Los materiales propuestos se encuentran localmente? son

conocidos?

B. Garantiza el acceso en igualdad:

Los costos de mantenimiento, conexin, etc permiten el acceso a

todas las familias?

Se evita la discriminacin de colectivos (discapacitados,

minoras)?

El sistema tolera un porcentaje de conexiones ilegales?1

C. Es cambiante y adaptable:

La explotacin de la red permite su adaptacin para las

necesidades futuras?

El diseo es fcilmente ampliable?

Sin nimo de ser exhaustivo, estas son algunas de las preguntas que nuestro diseo

debe ser capaz de responder y que irn saliendo en los distintos apartados.

1

La conexin ilegal es el ltimo recurso para el acceso de los ms desfavorecidos. Uno de losaspectos ms criticados de las polticas de privatizacin es que, en su afn de gestionar redeseficientes, desconectan a los que no pueden pagar dejndolos sin alternativas en el acceso a underecho bsico.


19/190



Cundo es apropiado hacer una red?

Las redes son costosas, requieren una capacidad de organizacin considerable, una

infraestructura bsica, tienen componentes muy caros y una vez descuidadas son

complicadas de poner a punto nuevamente. Sin embargo, cuando se dan lascondiciones adecuadas ninguna otra intervencin suministrar tanta agua con un

coste tan bajo. Estas condiciones son las siguientes:

1. Las poblaciones estn concentradas o tienen el potencial de hacerlo por

ser zonas de nueva ocupacin. Esto permite disminuir la relacin km de

tubera instalado / habitantes cubiertos haciendo que sea la intervencin ms

barata. Es ms razonable instalar 200 metros de tubera en un ncleo urbano

que perforar un sondeo nuevo. A modo indicativo, un pozo puede costar unos

300 /m, un sondeo 200 /m y una tubera de PVC de 100 mm 20 /m. A

modo indicativo, en los ncleos urbanos espaoles la relacin es de unos 2

km de tubera por cada mil habitantes.

2. La poblacin tiene cohesin social e instituciones capaces de encargarse

de la gestin y una estructura que facilite la responsabilizaran. Las

poblaciones nmadas no son buenos candidatos. Frecuentemente, nadie se

siente dueo de los sistemas y se llegan a ver como una fuente de ingresos

mediante el saqueo. Por el contrario, un campo de refugiados con fuerteapoyo internacional y responsables claros es un lugar a priori ideal para una

red.

3. La fuente de agua se puede explotar sosteniblemente. La creacin de una

red fomenta el consumo de agua al disminuir uno de los factores limitantes del

consumo, el acarreo. La fuente debe ser capaz de absorber ese incremento

de demanda. Un manantial o un acufero con claros signos de sobrexplotacin

son malos candidatos para una red.

4. No debe crear problemas ambientales, notablemente encharcamiento. El

agua explotada y transportada por una red debe ser tambin evacuada. Si el

relieve es plano, los suelos impermeables y no hay sistemas de aguas sucias

la red aportar ms problemas que soluciones.

Sin ser motivo de exclusin, los relieves muy planos complican y encarecen

enormemente la construccin y operacin de una red. Las aguas residuales se deben

evacuar, el bombeo es constante por la imposibilidad de construir depsitos elevados

del tamao adecuado, las tuberas no son autolimpiantes, se estrangulan y sufren


20/190



golpes de ariete por acumulacin de aire que no puede escapar por puntos elevados

por citar slo algunos de los inconvenientes.

All donde se pueda establecer un sistema gravitatorio con distancias relativamente

cortas, ya sea por la presencia de una fuente de agua en altura o por la existencia deun buen emplazamiento para un depsito, la red debe considerarse como primera

opcin.


21/190



Por qu calcular una red?

Pese a que la humanidad tuvo que esperar al ao 1936 para desarrollar el aparato

matemtico necesario para calcular las redes malladas1, y que mi ordenador del ao

2007 necesita 0,28 s para calcular la red simplificada del campo de refugiados deLugufu, predomina la visin de que las redes funcionan casi solas o que pueden

disearse a ojmetro o con tres recetas de cocina obsoletas.

La proliferacin de personajes que afirman sin pestaear tener la capacidad de

calcular redes en sus cabezotas es francamente exasperante. No es sorprendente,

que muchas ni siquiera lleguen a funcionar despus de rotaciones interminables de

expertos y aos de implicacin activa de donantes.

Planificar una red a ojo, es someter la salud, el bienestar y el desarrollo

econmico de una comunidad a los caprichos de azar. Permteme repetirme, si

planificas una red a ojo, estas sometiendo la salud, el bienestar y el desarrollo

econmico de una comunidad a los caprichos de azar. Algunas razones ms para

calcular redes:

1. Las redes sin disear desprecian el trabajo y esfuerzo de las comunidades

llamadas a colaborar.

2. Son peligrosas. El vaciado y llenado de tuberas por la falta de presin aspira

patgenos al interior facilitando la dispersin de enfermedades.

3. Son frgiles. Las redes despresurizadas se llenan de aire. Al llenarse de agua

el aire debe ser evacuado. Este purgado debe ser extremadamente cuidadoso

para evitar golpes de ariete que destruyen las tuberas y multiplican las fugas.

Algunos estudios en pases en desarrollo en los que hay cortes de agua

apuntan a que las tuberas, que se llenan y vacan cada vez que se corta el

agua, se rompen hasta 10 veces ms de lo que sera esperable 2.

4. Son antieconmicas. No utilizan bien los recursos disponibles, ya sea porque

estn sobredimensionadas o porque son caras de hacer funcionar. Una

medida tpica para solventar redes con puntos sin presin es elevar ms el

depsito desde el que se alimentan. El resultado es que el consumo

1

Cross, Hardy. Analysis of flow in networks of conduits or conductors. University of Illinois Bulletin No.286. November 1936.2

Lambert, A., Myers, S. and Trow, S. (1998) Managing Water Leakage: Economic and technical issues.Financial Times Energy.


22/190



energtico se dispara por tener que elevar miles de toneladas de agua varios

metros ms para evitar la falta de presin en unos pocos puntos.

5. Rara vez son ampliables. La falta de objetivos claros en el diseo y las

improvisaciones dificultan la expansin de una red hecha sin criterio.


23/190



Adaptndose al contexto

Manuales de redes ya hay muchsimos, no se hace necesario uno ms. Entonces

por qu otro manual?

Porque los proyectos de Cooperacin no son proyectos como los de los pases

ricos.

Veamos dos ejemplos. Las redes de los pases ricos se disean con tres objetivos en

mente. En primer lugar que funcionen hidrulicamente. Es decir, que sean capaces de

hacer frente a la demanda de agua. En segundo lugar, que ese agua le llegue al

usuario con calidad muy alta. Y en tercer lugar, que sea fiable contra roturas, fallos

elctricos, averas, etc. Este ltimo punto requiere una inversin considerable, con

equipos de reserva y muchas tuberas adicionales entre otros gastos. Cuando las

necesidades de vacunacin, educacin o la falta de trabajo acosan a una poblacin,

de verdad tiene sentido que la red sea a prueba de averas elctricas? Si an tienes

dudas, considera cules son las consecuencias de la interrupcin del abastecimiento

de agua durante unas horas por un apagn y compralas con las de no haber

vacunado a los nios contra la Polio.

Otro caso interesante es el de la demanda a incendios, es decir, el caudal y el

almacenamiento necesarios para hacer frente a un incendio. En redes de pases ricos,este caudal suele ser muy superior al consumo de los ciudadanos y por tanto se

instalan tuberas y depsitos mucho mayores que las que se necesitaran para cubrir

la demanda normal. Muchos pases pobres han adaptado la normativa Europea pero,

tiene sentido sobredimensionar la red para proveer un caudal de 32 l/s en un punto y

tener depsitos de 230 m3 cuando los medios de lucha contra incendios estn

limitados a los cubos que puedan reunir los vecinos? No ser mejor utilizar esos,

digamos 100.000 euros de ms, en subvencionar la creacin de 1000

microempresas?

Todas estas circunstancias hacen que las decisiones sean muy difciles y delicadas.

Para estas decisiones, de poco sirve refugiarse en el rigor de los manuales

occidentales.


24/190



Introduccin al diseo de redes

Disear una red es definir cmo va a ser esa red mediante unos clculos que permiten

asegurar que va a funcionar correctamente. Los parmetros de funcionamiento para

Cooperacin son principalmente cuatro (ms detalles en el Captulo 6):

Presin, que asegura que los beneficiarios recibirn agua en todos los puntos

considerados.

Velocidad en la tubera, que determina que la red propuesta no es demasiado

grande (velocidades bajas) y costosa de construir o demasiado pequea y

costosa de hacer funcionar (velocidades altas).

Envejecimiento es el tiempo de permanencia del agua en la red. Si el agua

pasa mucho tiempo en la red su calidad se resiente.

Concentracin de cloro, que asegurar la potabilidad del agua, sin que susabor cause rechazo entre los usuarios.

Existen infinitas soluciones para abastecer de agua en unas circunstancias dadas,

muchas de ellas viables y razonables segn los parmetros que acabamos de ver.

Considera, por ejemplo, las dos maneras de conectar los puntos de consumo , al

depsito .

Para elegir una de ellas se suele buscar otro parmetro, principalmente el econmico.

Bsicamente se trata de elegir aquella solucin que es ms barata, no slo deconstruir sino tambin de operar. Esta idea y la manera de comparar las facturas de

amortizacin de la inversin inicial con la de operacin de la red se ven en el Captulo

7.

Sin embargo, el criterio econmico no es el nico criterio. Pero antes hace falta una

pequea explicacin

Hay dos tipos de trazado de la red. En el ramificado, las tuberas se van ramificando

de manera parecida a las ramas de un rbol. La ventaja principal es la economa,

pues hace falta mucha menos tubera. Los inconvenientes, debidos a que el agua solo


25/190



puede llegar a un punto por un camino, son la falta de fiabilidad y los problemas de

calidad por estancamiento de agua dentro de la red. Para solucionarlos, se hacen

redes con trazado mallado o en panel de abeja, que aunque son ms fiables y

salubres, son ms caras. En la imagen puedes ver la transformacin de una red

ramificada en una mallada mediante la instalacin de la tubera t para cerrar el bucle.

Al aadir la tubera t, en azul, el punto A puede recibir el agua tanto del norte como del

sur, de tal manera que una ruptura en el punto B ya no interrumpe el suministro de

agua en A.

Volviendo al tema de buscar la red ms barata, es evidente que intentarlo a partir de

una red mallada es un contrasentido, ya que siempre se acaba en redes ramificadas.

Y sin embargo, la tendencia clara es hacer redes malladas! Ello se debe a que,

adems del criterio econmico hay otros criterios muy importantes en Cooperacin,

por ejemplo:

la robustez, especialmente cuando el material es caro y no est disponible

con rapidez, las poblaciones son inexpertas porque es la primera vez que

tienen una red y el personal es novato.

la adaptabilidad, las redes ramificadas no permiten grandes modificaciones oampliaciones; es ms difcil adaptarlas para seguir la evolucin de la

poblacin.

La escasez y fiabilidad de los datos recomienda redes malladas, ya que las

ramificadas necesitan conocimientos precisos de cunto se consume en qu

lugares, que frecuentemente no estn disponibles o no son fiables.

El proceso de diseo tiene dos fases bien definidas:


26/190



1. Trazado de la red. Se dibujan en el espacio sus elementos, es decir se dibuja

el esquema de la red sobre un mapa. Existen limitaciones prcticas a los

trazados posibles. Se intenta que las tuberas y elementos estn accesibles y

se suele optar por colocarlas paralelas a las calles, lindes de parcelas, etc.

2. Dimensionado de los elementos, es decir, determinar su tamao y

propiedades. La tubera 32 ser de 200 mm, la vlvula 3 ser de compuerta y

de 50 mm de dimetro, el tanque de la colina de 40 m3 Para hacerlo, se

prueba para el peor de los casos previsibles, partiendo de la hiptesis de que

si funciona en el escenario ms adverso, lo har sin problemas en el resto. En

otras palabras, si la tubera de 200 mm puede transportar un caudal de 30 l/s

de agua, tambin podr con 5 l/s. La base para determinar si una red se

comporta adecuadamente o no, es determinar la demanda a la que est

sometida en condiciones normales y corregirla para simular ese peorescenario. Este proceso de asignar un consumo a cada lugar del espacio se

llama cargar el modelo y encontrars los detalles en el Captulo 4.

Aqu es donde entra en juego Epanet. Usando este programa podrs determinar qu

diseos se comportarn adecuadamente en el peor de los casos sin necesidad de

clculos hercleos. Tu tarea se reduce entonces a averiguar cul es el ms barato

entre ellos teniendo en cuenta aspectos ya mencionados.


27/190


28/190

2Epanet y los modelos de redes

Introduccin 20

Presentando Epanet 22

Algunas informaciones prcticas 23

Qu puede y qu no puede hacer Epanet 25

Los objetos en Epanet 27

Evitando perder el tiempo con Epanet 29

Evitando salidas falsas 31

Herramientas bsicas 32

Los ordenadores son intiles. Slo pueden darte respuestas.

(Pablo Picasso)


29/190



Introduccin

Un modelo es una construccin que permite reproducir el comportamiento de una red

para poder realizar pruebas y anticipar soluciones. En el caso del programa Epanet,

esta construccin no es una maqueta sino una representacin matemtica de lasrelaciones entre los componentes. Su utilidad prctica reside en que permite hacer

pruebas de qu es lo que pasara si sin grandes inversiones de tiempo y dinero.

Otras ventajas importantes son:

Libran a los beneficiarios de ser rehenes de nuestras pruebas.

Evitan conflictos sociales y con las autoridades.

Mejoran la solidez de la red al evitar instalaciones y desinstalacionesinterminables.

Entonces por qu se construyen tan pocos modelos de las redes? La complejidad de

los clculos necesarios es abrumadora. Afortunadamente, se puede salvar muy

fcilmente aprendiendo a usar el programa que realiza todos los clculos liberndote

para que puedas concentrarte en la toma de decisiones. Ms adelante se explicar el

porqu de usar Epanet en concreto como programa de clculo.

Una de las grandes aportaciones de Epanet a la Cooperacin es que personas singrandes conocimientos de mecnica de fluidos puedan tomar decisiones sobre

las redes de las que son responsables. As puesto no es muy alentador, y parece

hasta indeseable, sin embargo, tanto en terreno como entre los cooperantes, es muy

difcil encontrar personas con capacidad de clculo de redes real. Las redes acaban

siendo asumidas por Licenciados en cosas que no tienen mucho que ver y localmente

por personas que no han tenido nunca el acceso a una formacin tcnica slida.

Frecuentemente las personas que tendran esas capacidades localmente, no sienten

la motivacin de vivir en lugares remotos; priorizan la educacin de sus hijos, trabajos

ms desafiantes, mejores condiciones de vida En cualquier caso, no estn

disponibles en nmero suficiente.

El resultado es que se acometen intervenciones sin base y con criterios muy dudosos.

Los resultados acaban siendo bastante malos. En el caso de redes ya construidas en

poblaciones con pocos recursos empieza el canibalismo. Partes de la red se

desinstalan para instalarse en otras partes siguiendo corazonadas e inspiraciones con

muy poca base.

En mi opinin, aqu debe primar un enfoque ms pragmtico. La persistencia en

suponer que agencias de desarrollo tienen capacidad de clculo, y sucesivamente de


30/190

CAPITULO 2. Epanet y los modelos de redes 21


ests pensando que localmente existe esta capacidad acaba con resultados muy

pobres no ser ms adecuado proporcionar herramientas a estas personas que

finalmente se ocupan de las redes en lugar de insistir en huir hacia adelante?

Este es el objetivo primordial de este manual.


31/190



Presentando Epanet

Epanet es un programa sencillo de clculo de redes con un interfaz muy visual y un

funcionamiento intuitivo que difunde la Agencia Norteamericana de Medioambiente, la

EPA. Se puede descargar gratuitamente de su pgina en ingls o en la web de Aguasde Valencia en castellano. Como ves en esta imagen, no tiene una pinta demasiado

intimidante:

De hecho, es muy sencillo de utilizar y eso ha contribuido a su gran popularidad. La

experiencia me dice que las personas sin conocimientos grandes de Epanet logran

desenvolverse con los aspectos bsicos en unas 8 horas y empiezan a ser funcionales

en unas 30.


32/190



Algunas informaciones prcticas

Descarga del programa y su manual

Aguas de Valencia (en espaol):

www.aguasdevalencia.es/portal/web/Tecnologia/Tecnologia/SistemasRedes/E

PANET.html

USEPA (En Ingls): U.S Environmental Protection Agency

www.epa.gov/nrmrl/wswrd/epanet.html

Para completar los idiomas de la Cooperacin, o si los enlaces no estuvieran , visita:

www.epanet.es/descargas.html .

Es importante que utilices los enlaces propuestos. Aunque hay otros manuales y

versiones en castellano en la red, tienen algunos problemas de funcionamiento y de

consistencia en la traduccin.

Ejercicios

A da de la escritura, el nico manual de ejercicios disponible es Epanet y

Cooperacin.44 Ejercicios Progresivos comentados paso a paso del mismo

autor y disponible enwww.arnalich.com/es/libros.html.

Comunidad de usuarios Uepanet

Hemos puesto en marcha una lista de distribucin para usuarios de Epanet en

castellano, Uepanet. La suscripcin es gratuita y all puedes preguntar dudas a varios

centenares de usuarios: www.epanet.es/foro.html

Complementos

El desarrollos de Epanet ha sido detenido en los tribunales por la competencia

comercial (que curiosamente usa su base de clculo) alegando competencia desleal

de un organismo pblico. Esto condicionar bastante las futuras versiones.

Con las limitaciones impuestas por los tribunales es difcil que se incorporen nuevas

funciones al programa en s. Eso no ha impedido que se desarrollen aplicaciones
http://www.arnalich.com/http://www.arnalich.com/http://www.aguasdevalencia.es/portal/web/Tecnologia/Tecnologia/SistemasRedes/EPANET.htmlhttp://www.aguasdevalencia.es/portal/web/Tecnologia/Tecnologia/SistemasRedes/EPANET.htmlhttp://www.aguasdevalencia.es/portal/web/Tecnologia/Tecnologia/SistemasRedes/EPANET.htmlhttp://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/epanet.htmlhttp://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/epanet.htmlhttp://www.epanet.es/descargas.htmlhttp://www.epanet.es/descargas.htmlhttp://www.arnalich.com/es/libros.htmlhttp://www.arnalich.com/es/libros.htmlhttp://www.arnalich.com/es/libros.htmlhttp://www.epanet.es/foro.htmlhttp://www.epanet.es/foro.htmlhttp://www.epanet.es/foro.htmlhttp://www.arnalich.com/es/libros.htmlhttp://www.epanet.es/descargas.htmlhttp://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/epanet.htmlhttp://www.aguasdevalencia.es/portal/web/Tecnologia/Tecnologia/SistemasRedes/EPANET.htmlhttp://www.aguasdevalencia.es/portal/web/Tecnologia/Tecnologia/SistemasRedes/EPANET.htmlhttp://www.arnalich.com/


33/190



puente para suplir algunas de sus carencias. Una de las mejores pginas de estas

aplicaciones en castellano eswww.zonums.com/sp/home.html .

www.epanet.esPara reunir todos estos esfuerzos en un slo punto, hemos puesto en marcha el portal

www.epanet.esdonde encontrars:

Descargas de Epanet y manuales en varios idiomas.

Ejemplos de redes con los que enredar.

Este manual en versin digital.

La lista de distribucin Uepanet, especfica sobre Epanet aplicado a

Cooperacin, donde podrs preguntar tus dudas.

Ayuda en Microsoft Vista y posteriores

Esta es una sorpresa para los usuarios de Windows Vista y posterior. Los archivos de

ayuda no son visibles en este sistema operativo porque no se incluye el programa de

ayuda winhlp32.exe en la distribucin. Para ver los archivos sin modificar tu sistema,

puedes descargar e instalar el archivo en la web de Microsoft o hacerlo (por tu cuenta

y riesgo) de:

www.arnalich.com/dwnl/ayudaVista.zip
http://www.zonums.com/sp/home.htmlhttp://www.zonums.com/sp/home.htmlhttp://www.zonums.com/sp/home.htmlhttp://www.epanet.es/http://www.epanet.es/http://www.arnalich.com/dwnl/ayudaVista.ziphttp://www.arnalich.com/dwnl/ayudaVista.ziphttp://www.arnalich.com/dwnl/ayudaVista.ziphttp://www.epanet.es/http://www.zonums.com/sp/home.html


34/190



Qu puede y qu no puede hacer Epanet

Buenas noticias! Puede hacer la mayor parte de los clculos que vayas a necesitar

para tu proyecto, y los que no puede hacer, son relativamente fciles de hacer a

mano. Lo utilizars principalmente para:

Determinar qu tuberas y de qu dimetro instalar.

Determinar las mejoras y/o ampliaciones que necesita una red.

Determinar dnde instalar los depsitos, vlvulas y bombas.

Ver el comportamiento de cloro y la necesidad de establecer puntos de cloracin

secundarios.

Aunque tambin hace estas cosas, en mi opinin se hacen ms fcilmente a mano y

con menos propensin al error:

Dimensionado de depsitos.

Seleccin de bombas, con la notable excepcin de sistemas de bombeo

complicados.

Clculo del consumo energtico.

Simular el comportamiento de elementos, como las vlvulas reductoras de

presin o mantenedoras de presin, que a pesar de su utilidad son difciles de

conseguir en muchos contextos.

Las prestaciones en detalle estn descritas en el manual del programa

Qu NO puede hacer Epanet

Aqu se hace necesaria una minscula introduccin. Los modelos que se crean se

clasifican en dos tipos inerciales o no inerciales. Los no inerciales asumen condiciones

de cuasi-equilibrio, en trminos llanos, que no hay cambios bruscos en la red. Esto es

cierto en gran medida, ya que muchos kilmetros de tubera tienen mucha resistencia

al cambio y los usuarios no se comportan como un banco de sardinas, abriendo o

cerrando sus grifos todos al unsono. Sin embargo, deja sin considerar algunos

fenmenos reales y rpidos como un reventn en una tubera, el golpe de ariete

causado por una masa de agua de muchas toneladas que debe detenerse en pocos

segundos al cerrar una vlvula, el cierre repentino de una vlvula de no retorno, el

inicio o la parada de una bomba, etc.

Todos estos fenmenos son muy rpidos y Epanet no tiene capacidad para calcularlosporque asume condiciones de cuasi-equilibrio. Volvemos a ver qu es lo que NO hace:


35/190



1. No calcula golpes de ariete.

2. No permite simular reventones.

3. Las vlvulas de no retorno estn modeladas de manera simplificada.

4. No evala las consecuencias de la presencia de aire en la red.

En resumen, no permite modelar cambios bruscos.


36/190



Los objetos en Epanet

Epanet reconoce 6 tipos fundamentales de objetos que intervienen en una red. Con

estos objetos se dibuja y se hace funcionar la red. Es vital conocerlos. Son los

siguientes:

El nudo. El nudo es un punto con una cota determinada por donde sale el agua

de la red. Esta salida se hace asignndole una demanda o consumo. Al asignar

una demanda negativa, se convierte en un punto de entrada. De hecho, se

puede representar un manantial o un sondeo como un nudo en el que la cota es

la representa del agua en el interior. En los nudos es conocida la demanda y

desconocida la presin.

El embalse. El embalse acta de sumidero o de fuente de agua, pero en

cualquier caso es buena idea que haya uno en Epanet para que no haya

mensajes de error. Su volumen no vara por las entradas o salidas de agua, es

decir, su tamao es muy grande en comparacin con el sistema. Para hacernos

una idea, seran ros, lagos, acuferos subterrneos Se caracterizan medianteuna altura total. De cara al modelo, es un nudo en el cual en lugar de saber el

caudal (demanda) y desconocer la altura total (cota + presin), se conoce la

altura total y se desconoce el caudal.

El depsito es un nudo con capacidad limitada de almacenar agua. Sin mucha

ciencia un depsito es el depsito que a todos se nos viene a la mente al or la

palabra.

La tubera es la que transporta el agua de una parte a otra del sistema. Epanet

asume que siempre estn llenas. Adems usando sus propiedades se pueden

abrir o cerrar o limitar el flujo a una sola direccin sin necesidad de aadir

vlvulas. Las tuberas disipan la energa que tiene el agua en virtud de su altura

o presin por rozamiento.

La bomba. Si a algo hay que temer en Epanet, es a las bombas. Es sabio

evitarlas siempre que se pueda (en ciertos proyectos gravitatorios), porque son

una fuente de dolores de cabeza inesperados que acaba poniendo a prueba los


37/190



nervios. Las bombas le comunican energa al agua, en otras palabras la

impulsan.

Las vlvulas. Las vlvulas entendidas como Epanet las entiende, son

probablemente elementos a evitar en Cooperacin, por su precio y por ladificultad de reemplazarlas. Ya hemos dicho que estas no incluyen a las vlvulas

antiretorno ni las de apertura y cierre. Estas se incluyen en el modelo como una

propiedad de la tubera sobre la que iran instaladas. Hay varios tipos:

Vlvula reductora. Disminuye la presin aguas abajo.

V. sostenedora. Mantiene la presin aguas arriba.

V. de ruptura. Fuerza una cada determinada de presin.

V. de limitadora de caudal.

V. de propsito general o genrica cuyo comportamiento

programa el usuario.


38/190



Evitando perder el tiempo con Epanet

Se usa Epanet para ahorrar tiempo y esfuerzo. Evita:

1. Dibujar redes con precisin. Si ests trabajando con el modo longitudautomtica apagado, lo que estas dibujando es un croquis de la red al que

introduces las longitudes por separado. A efectos prcticos a Epanet le da

igual lo meticulos@ que hayas sido dibujando. Estas dos redes las calcula

igual si tienen la misma longitud en cada tubera:

2. Etiquetar las tuberas y nudos con un nombre lgico. Epanet asigna durante

el proceso de dibujo un nmero: la tubera 1, el nudo 63 y as sucesivamente.

Insistir que estos nmeros atiendan a una determinada lgica es muy mala

idea. Durante el proceso de diseo vas a borrar y crear muchas tuberas yactualizar los datos es una tarea herclea.

3. Destruir el modelo base. Una vez hayas introducido todos los datos

topogrficos, las bombas, etc., gurdalo como escenario base y trabaja sobre

una copia. Sobre todo para redes que ya existen, despus de trabajar un

modelo durante varias horas sin mucho resultado, ya no se sabe qu es

original y qu ha sido cambiado. An sabindolo, hay que trabajar para

devolver el modelo a su estado original.

4. Hacer cambios sin anotarlos. Enhorabuena! Has conseguido un diseo

optimizado, con un presupuesto ajustado, perooo de las 267 tuberas que

hay y los 198 nudos, cuales cambiaste?! Anota cada cambio que haces de

una manera parecida a esta:

Tubera 58, aumentada de 75 a 125mm

Tubera 63 nueva

Por ejemplo:


39/190



5. No usar opciones por defecto para las longitudes, dimetros, demandas,

etc., que ms abunden a priori en tu sistema. Ms adelante vers cmo.

6. Olvidar guardar versiones del archivo segn completes hitos. Epanet no

permite deshacer automticamente cambios y volver a un punto despus de

intentar modelar en un callejn sin salida puede ahorrar mucho tiempo.

Guardar redes de la forma Red v 1,2 estable.net, Red v 1.3 estacin de

bombeo.net, etc., permite volver a un punto previo rpidamente.

7. Sobreconstruir el modelo. Un modelo es un modelo, no la realidad. Se trata

entonces de usar el modelo ms simple posible que represente

adecuadamente lo que va a pasar. Intentar representar absolutamente todo

en Epanet es una de las mejores formas de desesperarse. Muchas veces no

es necesario representar las redes completas, se pueden sustituir bombas pordepsitos, etc.

Si te ves lleno de energa en el comienzo de tu proyecto y con un deseo irresistible de

ser meticuloso al extremo y obviar algunas de estas recomendaciones, lete la

seccin Superando el Sndrome de Pereza Post-ensamblaje del Captulo 6, por si

creyeras prudente economizar energas y entusiasmo para ms adelante.


40/190



Evitando salidas falsas

El 23 de Septiembre de 1999, 125 millones de dlares se queman en la atmsfera de

Marte. Tras algunas investigaciones se vio que los dos equipos que colaboraban en el

proyecto del Mars Orbiter haban trabajado en sistemas de unidades distintos. Comoesto ocurre en las mejores familias, lo primero que hay que hacer es configurar Epanet

para trabajar en las unidades adecuadas.

Para ello, pincha en Proyecto y en el men que se despliega selecciona Valores por

defecto. En el resto del manual estas instrucciones se dan mediante rutas. La ruta de

esta accin sera: > Proyecto / Valores por Defecto.

En el men que aparece pulsa la pestaa Opc. Hidrulicas y asegrate que pone LPS.

Elegir esta opcin implica que se utilizan las siguientes unidades:

Caudal: litros/segundo

Presin: mca1

Dimetros: milmetros

Longitudes: metros

Cotas: metros

Dimensiones: metros

1 Metros de columna de agua, la manera ms cmoda de expresar la presin, teniendo en cuenta que 10 mde columna de agua es un bar, otra unidad de presin frecuentemente usada.


41/190



Herramientas bsicas

El objeto de este apartado es destacar algunas herramientas importantes y la forma

de sacarle partido.

Editar por regiones. Si de repente tienes que cambiar la rugosidad de las

tuberas de 140 a 120, no es necesario que vayas tubera por tubera:

1. Sigue la ruta > Edicin / Editar Regin. Observars que el cursor cambia

a una cruz.

2. Envuelve los objetos que quieras cambiar pinchando puntos sucesivos

que sern los vrtices del rea de seleccin. La manera de cerrar el

polgono de seleccin es pulsar el botn derecho del ratn y la de

empezar de nuevo es pulsar Esc.

3. Una vez cerrado, pulsa > Edicin / Editar Grupo y observa el men que

sale. Ahora slo tienes que construir una frase del tipo Para todas las

tuberas con rugosidad igual a 140, sustituir rugosidad por 120

rellenando y marcando opciones en el cuadro que se abre:

Hacer coincidente la escala de leyendas con los criterios de diseo . Si has

decidido que la presin debe estar entre 1 y 3 bares (10 a 30 metros), puedes

modificar la leyenda de tal manera que el primer color te muestra presiones

negativas, el segundo tu lmite mnimo, el tercero un valor intermedio y el cuarto la

mxima para poder detectar valores fuera de rango de un vistazo.

En la imagen hay zonas con presin negativa (azul oscuro), presin insuficiente

(azul celeste) y presin excesiva (rojo).


42/190



El procedimiento es:

1. Pincha con el botn derecho sobre la leyenda. Si lo haces con el derecho

desaparece de la vista. La forma de volver a encontrarla es > Ver / Leyendas /

Nudo (o tubera segn el parmetro de que se trate).

2. Mete los valores de tu eleccin en los recuadros y acepta.

Acude a la ayuda. La ayuda de Epanet es sorprendentemente buena y contiene

mucha informacin til rpidamente accesible y directa al grano.

A continuacin se muestra un ejemplo de la ayuda de Epanet para establecer

curvas caractersticas de una bomba:


43/190




44/190

3Ensamblando el modelo

Introduccin 36

Llevando las unidades 37

Aadiendo cartografa 38

Dibujando la red 44

Introduciendo los datos de los nudos 51

Introduciendo los datos de las tuberas 57

Introduciendo los datos de los embalses 62

Introduciendo los datos de los depsitos 74

Vlvulas 68

Modelando una estacin de bombeo 70

Aadiendo una bomba 73

Esqueletizacin 76

Un modelo es slo tan bueno como los datos en los que se basa.


45/190



Introduccin

En este captulo se construye el modelo. Se empieza dibujando y luego se van

aadiendo datos. La determinacin y asignacin de la demanda se ve en el siguiente

captulo, cargando el modelo.

Antes de empezar, toma 30 minutos para realizar el tutorial Gua rpida que viene

con el programa para localizarte en el programa. La idea es que adquieras las

habilidades bsicas para seguir el resto del manual. La ruta es > Ayuda / Gua Rpida

Si usas Windows Vista, lee la seccin Has perdido la ayuda de Vista? en el

Captulo 2.

Por ltimo, asegrate que has configurado los valores por defecto de Epanet y

las unidades segn lo visto en el captulo anterior.


46/190

CAPITULO 3. Ensamblando el modelo 37


Llevando las unidades

Para trabajar con Epanet tendrs que hacer muchos clculos muy sencillos a mano.

Aunque sean sencillos, muchos de ellos son tan propensos a tener errores y tan

traicioneros de pensar como las dobles negaciones o los das que hay entre 2 fechas.

Si tienes la disciplina de llevar las unidades descubrirs muchos de estos errores

antes de que afecten a tu estabilidad emocional. Mira, por ejemplo, estos dos clculos

de la misma conversin de unidades:

A. 14 m3/h = 14h

m3

*l

m

1000

3

*h

s

1

3600=

1000

3600*14* 33 *mm *

hh*

1*s

l

= 50,4 l*m6/ h2*s

l*m6/ h2*s?! Si como yo no conoces esta unidad de caudal, algo fue mal.

B. 14 m3/h = 14

h

m3

*3

1000

m

l*

s

h

3600

1=

3600

1000*14*

3

3

m

m*

h

h*

s

l= 3,88 l/s

Multiplicar pors

h

3600

1es lo mismo que multiplicar por 1/1, ya que una 1 hora y 3600

segundos es la misma cosa. Si te resulta ms fcil, puedes pensarlo como que hay 1

hora en cada 3600 segundos. El resultado es un cambio de unidades.


47/190



Aadiendo cartografa

Hay dos formas de trabajar en Epanet. En la primera se dibuja un croquis de la red y

se introducen los datos. Esto requiere un levantamiento topogrfico que determine las

distancias y las alturas. La palabra es laborioso.

La segunda manera, protagonista de esta seccin, es ms cmoda y menos propensa

al error. Consiste en cargar un plano, o una imagen satlite o area de fondo.

Despus se averiguan las dimensiones reales del rea cubierta por esa imagen para

que Epanet pueda calcular automticamente las longitudes de la tubera que

dibujamos encima de la imagen.

Una vez Epanet conoce la dimensin vertical v y la horizontal h, puede averiguar a y b

por comparacin. Entonces calcula la distancia entre A y B automticamente. As con

todas las tuberas que dibujemos sobre la imagen.

A continuacin vemos la manera de calcular la distancia horizontal y vertical de una

imagen.

h

vB

A

a

b


48/190



Averiguando las dimensiones de mapas

Los planos suelen tener esta distancia ya medida en forma de coordenadas.

a) Si el mapa es reciente usar UTM y en sus mrgenes podrs leer cifras:

En este caso, como viene la escala es muy fcil deducir las dimensiones. Si no fuera

el caso, fjate en los nmeros 713, 714, etc. Estos representan la coordenada UTM

horizontal de manera que en un GPS 713 aparecera tal que:

32S 713000 8033400

El primer grupo, 32S, lo puedes ignorar. El segundo grupo es la coordenada horizontal

medida en metros desde un punto, y la segunda es la vertical. Para saber la distancia

entre el punto 713 y el 714, puedes restar argumentando de la siguiente manera: El

punto 713 est a 713.000 metros del punto de referencia (que no nos interesa) y el 714

est a 714.000 metros. Luego la distancia entre ellos es 714.000-713.000 = 1000 m.

Veamos un ejemplo. A continuacin se ha recuadrado una zona de un mapa donde

ira el proyecto y queremos averiguar las dimensiones de esa imagen:


49/190



Dimensin horizontal 705.000 -702.000 = 3000 metros

Dimensin vertical 4.782.000- 4.780.000 = 2000 metros

Una limitacin grande de Epanet es que solo acepta las dimensiones de los

extremos de la imagen por lo que normalmente tendrs que recortarla de tal

manera que sea exclusivamente lo que aparece dentro del rectngulo negro.

b) Si el mapa esta en grados de longitud latitud, puedes usar un convertidor de

coordenadas que encuentres en Internet, y proceder de la misma manera , por

ejemplo,www.tutiempo.net/p/distancias/calcular_distancias.html

Averiguando las dimensiones de imgenes y mapas sin referencias

Necesitas un GPS y coordenadas UTM. No utilices latitud y longitud, slo tienen

sentido para zonas abiertas, es decir, navegacin martima y area. Tus coordenadas

UTM sern parecidas a esto 32 S 486000 8033400. Ya hemos dicho que la primera

coordenada, 486000, es la horizontal en metros y la segunda, 8033400, la vertical

tambin en metros y el grupo 32 S no tiene importancia a este nivel.

Si la imagen de abajo fuera la imagen que quieres calibrar, busca dos puntos

fcilmente localizables tanto en la realidad como en el mapa. Debes elegirlos de tal

manera que encierren el rea de la imagen donde ir la red, uno siendo la esquina
http://www.tutiempo.net/p/distancias/calcular_distancias.htmlhttp://www.tutiempo.net/p/distancias/calcular_distancias.htmlhttp://www.tutiempo.net/p/distancias/calcular_distancias.htmlhttp://www.tutiempo.net/p/distancias/calcular_distancias.html


50/190



inferior izquierda y la otra la superior derecha. En el ejemplo se ha elegido la mezquita

y una gasolinera.

Una vez elegidos, debes ir a los dos puntos y tomar las coordenadas UTM. La resta

de las coordenadas es la dimensin de tu futura imagen:

Gasolinera (Superior derecha) 32 S 486000 8033400

Mezquita (Inferior izquierda) 32 S 484000 8032000

---------------------------------

2000 1400 metros

Digo futura para recordarte que en Epanet los puntos deben ser las esquinas. Tendrs

que recortar la imagen para que sean de verdad las esquinas:


51/190



Para incorporarla a Epanet haz Ver / Mapa de fondo / cargar y navega hasta tu

imagen. Es raro que la imagen venga en formato bmp, tendrs probablemente que

cambiarla a bmp con la opcin Guardar como de casi cualquier programa de

imgenes, incluido Paint. Una vez la tienes de fondo, es el momento de darle las

dimensiones. Pincha Ver / Dimensiones y rellenaras el dilogo de dimensiones de

esta forma

Observars que empiezan a aparecer coordenadas al mover el cursor en el nguloinferior izquierdo del programa.


52/190



Aprovecha para comprobar que lo has hecho bien situando el cursor en el ngulo

superior derecho. Con un error de algunos metros, coincidir con la dimensin de tu

imagen.

Algunas cuestiones prcticas

a) Ya ests con la imagen referenciada y list@ para dibujar la red Oops! No

se ve casi nada! Ocurre sobre todo en vegetacin. Esto tiene fcil solucin

editando la imagen inicial para aumentar el brillo y disminuir el contraste (Ej.

fondo.bmp) y guardndola con otro nombre (Ej. fondoclaro.bmp). Si no

modificas las dimensiones de la imagen ni la recortas esta nueva imagen esta

ya referenciada. Puedes usar la original para el detalle (a la izquierda) y la

modificada para ir dibujando (derecha).

b) Ya que el formato a usar en el fondo es generalmente .bmp, las imgenes

tendrn un tamao importante. Usa el tamao de imgenes que te permita tu

paciencia sabiendo que a mayor tamao, ms lentas son todas las

operaciones. Personalmente creo que imgenes de 2 3 Mb (o incluso10 Mb

segn el rea a cubrir), son un buen compromiso entre detalle y agilidad.

c) Para utilizar este procedimiento sin problemas, utiliza imgenes sindeformacin en las que la escala vertical y la horizontal son la misma.


53/190



Dibujando la red

Con cartografa calibrada

Si tienes cartografa calibrada, asegrate que tienes el modo longitud automtica

encendido cada vez que dibujes. Tiene una insistente tendencia a desactivarse.

Para activarlo o desactivarlo, pincha con el botn derecho en

Aun as, en algn momento habrs dibujado sin el modo activado. Para detectar qu

tuberas has aadido sin longitud automtica, debes hacer una bsqueda con el valor

de longitud de tubera que tengas por defecto, normalmente 1000 m. Este valor lo

encuentras en > Proyecto / Valores por defecto, en la pestaa de propiedades. A

continuacin, tienes que realizar una bsqueda pinchando el icono:

Una vez rellenados los campos Lneas con, Longitud, Igual a y el valor, pulsaenviar. Los objetos que cumplan las condiciones aparecern en rojo como se muestra

en la imagen:


54/190



Las flechas rojas se han aadido para facilitar la visualizacin pero no sern

mostradas en Epanet. Como es francamente difcil que la tubera que dibujes con el

modo Long. Automtica mida exactamente 1000 m, puedes concluir que esas tuberas

no han recibido el valor real y estn heredando el valor por defecto.

Una cosa importante es que Epanet no tiene en cuenta la altura de los puntos a la

hora de calcular las distancias, es decir, supone que son planas. En la imagen ms

abajo, calculara la longitud de las tuberas A, B y C como 500 m, a pesar de que hara

falta ms tubera para unir el nudo a 100 metros de altura que aquel en la horizontal. A

efectos de clculo, no va a cambiar mucho, pero si usas Epanet para determinar

cuntos kilmetros de tubera necesitas (Captulo 7) acurdate de pedir alrededor de

un 10% ms. As no te encuentras en la situacin en que te faltan 25 metros de

tubera y la puesta en servicio tiene que esperar 6 meses hasta que vuelva a llegar el

material.

Con levantamiento topogrfico

Salvo que tu red este en un sitio muy plano, necesitars medir la altura relativa de los

nudos. Incluso teniendo cartografa puede ser deseable para prever en qu puntos

altos se deber evacuar aire y en cules de los bajos evacuar los sedimentos. Un

levantamiento topogrfico podra tener este aspecto esquemticamente:


55/190



En l puedes leer fcilmente la cota del punto y la longitud de la tubera. Por ejemplo,

del principio al ltimo punto habra 365 metros de tubera (365-0 m) y 29,342 metros

de desnivel (40,34511,003 m).

Hay quien aconseja, yo mismo ya lo he hecho al comienzo del libro, que en redesrepetitivas se gana tiempo introduciendo por defecto la longitud ms frecuente de la

tubera en tu red (recuerda en > Proyecto / Valores por defecto).

Si lo haces as, hazlo con cuidado porque, al

dibujar un esquema y no a escala, ya no tienes

ninguna manera de buscar tuberas a las que no

les hayas metido datos (ver apartado anterior).

Por ejemplo, en la imagen de la izquierda las dostuberas sealadas con las flechas parecen tener

aproximadamente la misma longitud, sin

embargo, la primera tena 90 metros y la

segunda slo 40. Al haber metido una longitud

por defecto que ya existeCmo podrs

descubrir que has dejado algn dato sin

introducir?

Mapa de migas de pan y puntos de GPS

Este modo es til, rpido y eficaz si no hay otros datos. Consiste en crear tu propia

imagen de fondo a partir de las migas de pan que registra un GPS mientras recorres

la futura red (tambin llamado tracks). Una vez hayas creado esta imagen, ya slo

tienes que dimensionarla como en los apartados anteriores y puedes dibujar encima.

En la pgina siguiente tienes dos imgenes que te ayudarn a comprender las

explicaciones.

Necesitas un GPS, una idea clara de la disposicin espacial de la futura red y

conexin a Internet para buscar las cotas en Google Earth o similar (ver Introduciendo

cotas).

1. Recorre con el GPS los trayectos por los que quieres tirar la tubera,

marcando con el GPS lo que sern probablemente nudos. Presta atencin a

no saturar la memoria del GPS, ya que adems de los puntos, debe recordar

infinidad de puntos del camino que has ido recorriendo (modo tracks en ingls,

migas de pan en castellano). Si llenas la memoria, sobrescribir los datos ya

guardados.


56/190



2. Descarga los puntos y los caminos al programa que tengas, puede ser las

versiones de evaluacin de Oziexplorer, CompeGPS, etc. Algunos, como

CompeGPS, ya tienen una opcin Crear mapa vectorial usando tracks. Otros

tendrn opciones similares, o a las malas, puedes hacer una captura de la

pantalla pulsando la tecla Impr. pantalla (normalmente al ngulo superiorderecho del teclado) junto con otra (Fn, maysculassegn tu modelo de

ordenador) para posteriormente pegarlo en algn programa de imgenes.

3. En el programa aade dos puntos de GPS (waypoints) nuevos, uno inferior

izquierdo (calib a) y otro superior derecho (calib b) que vayan a encuadrar

toda la red dentro. Esto te servir para determinar las dimensiones de la

imagen, son el equivalente a los puntos Mezquita y Gasolinera.

4. Recorta la imagen por los dos puntos de calibracin iniciales, y restando suscoordenadas como hemos visto, determina sus dimensiones. A partir de ahora

puedes dibujar las tuberas encima de los tracks correspondientes y la

posicin de los nudos la obtienes del GPS.


57/190



El resultado de dibujar encima del fondo creado por el GPS lo tienes a la

izquierda. Las tuberas se han hecho coincidir con los tracks y los nudos con los

waypoints. Recuerda que no debes utilizar el GPS, an si tiene barmetro, para

determinar las cotas.

Aunque podras dibujar un esquema y tomar la

longitud de los tracks sin necesidad de una

imagen, no te lo recomiendo, pues

frecuentemente los GPS pierden el acceso a

los satlites y dejan de dibujar partes del

recorrido o atomizan el recorrido en infinidad

de tracks. El resultado acaba parecindose alenvase de un yogur en las fauces de un perro

adolescente.

Net2epa

Esta herramienta online permite dibujar el mapa de nudos directamente sobre las

imgenes satlite o mapas de Google Earth. Se puede acceder en la direccin:

www.zonums.com/gmaps/net2epa.html

La imagen muestra una parte de la ciudad de Mogadishu en Somalia. Los puntos

amarillos , son los nudos que luego pasarn a formar parte de Epanet a travs del

fichero INP, un fichero tipo texto que utiliza Epanet para guardar la informacin.

Una vez se ha terminado, se puede salvar la informacin pulsando create INP y

recibirlo por correo o pegarlo en editor de texto. El dilogo, que deja entrever el

contenido del fichero INP, se muestra a continuacin:
http://www.zonums.com/gmaps/net2epa.htmlhttp://www.zonums.com/gmaps/net2epa.htmlhttp://www.zonums.com/gmaps/net2epa.html


58/190



Una pega de este mtodo es que no siempre hay cobertura con suficiente escala para

la mayora de zonas. Las ciudades, como has visto para Mogadishu, tienen muy

buena resolucin y son la principal utilidad actual. Sin embargo, con el avance en

cobertura a gran resolucin de la cartografa de Google, es una herramienta con

bastante futuro.

Estas herramientas se declaran a s mismas versiones beta, es decir, en pruebas o sin

garantas. Si las usas presta atencin a los resultados.

Importando mapas desde AutoCAD

En algunos casos, aunque no es frecuente, la red estar digitalizada en AutoCAD.

Existen algunos programas que interpretan la informacin contenida en AutoCAD y la

transforman para que sea interpretable por Epanet. Uno de ellos es dxf2epa,

desarrollada por Lewis Rossman, el creador de Epanet. Otro bastante interesante y

ms moderno es epacad: www.epacad.com

Hay dos cosas a las que prestar atencin:
http://www.arnalich.com/http://www.arnalich.com/http://www.epacad.com/http://www.epacad.com/http://www.epacad.com/http://www.arnalich.com/


59/190



1. La primera es que si no se han usado herramientas de precisin al dibujar con

AutoCAD, ej. Snap, aquellas lneas que parecen tocarse y que en realidad no

lo hacen, aparecern desconectadas en Epanet.

2. Las lneas que se cruzan se interpretan automticamentecomo un nudo. En el caso de tener tuberas que se cruzan

pero que no estn unidas, es necesario desunirlas. Para

evitar confusin, se suelen representar como en la imagen

de la derecha.

Descargando mapas de Google Earth

Aunque Google Earth en su versin bsica no tiene esta opcin, existe la posibilidadde descargar las imgenes a tu ordenador o solicitar una licencia Pro que es gratuita

para organizaciones humanitarias.

Incluyendo detalles

Hay veces en las que en un dibujo a escala, algunas partes se apelotonan si se

mantiene la escala. Es el caso de una estacin de bombeo, como en la imagen, o de

una pequea instalacin que se quiere modelar en la misma red (Ej. Colegios, centros

de salud, etc.).Lo ms sencillo es probablemente desactivar el

modo longitud automtica y dibujar esa parte

exagerada, asignndole las longitudes reales

despus. En la imagen la zona rodeada

corresponde a la estacin de bombeo. Se ve

como se ha exagerado incluso invadiendo el

mar para poder modelar todos sus

componentes y no tener un amasijo de puntos

y bombas ininteligible, aunque en la realidad

slo ocupara algunos metros.


60/190



Introduciendo los datos de los nudos

Ya tenemos dibujada la red, es hora de repasar los datos que necesitamos. Sabes del

tutorial gua rpida que pinchando dos veces sobre un objeto se abre un dilogo con

sus propiedades. En el mismo dialogo se introducen algunas y se leen otras, es decir,slo podrs modificar algunas de ellas.

Este es el cuadro completo de un nudo, con todas

sus propiedades. Aqullas que se han recuadrado

en rojo (arriba) se pueden modificar, pero toman

valores automticamente al dibujar el objeto,

salvo para la descripcin y la etiqueta, que sirven

exactamente para lo que estas pensando. Bueno,

la etiqueta sirve para bien poco.

En negro (abajo), son datos que vienen del

clculo, es decir, son datos que se leen.

Con un asterisco estn los datos mnimos

necesarios que para un nudo seran la cota y el

nombre.

Debemos concentrarnos en los parmetros en el

centro:

1. Cota2. Demanda base

3. Curva de modulacin

4. Tipo de demanda

5. Coeficiente emisor

6. Calidad inicial

7. Intensidad de la fuente.

Estos parmetros se irn viendo en los apartados que continan. El plato fuerte, la

demanda (puntos 2, 3 y 4), se ha dejado para el siguiente captulo. No te dejes asustarque en realidad es muy sencillo.

Cota

La cota no es ms que la altura de un punto. Como se trabaja con alturas relativas,

nos da lo mismo que sean respecto al nivel del mar estndar o respecto a la piedra

donde te olvidaste el sombrero. El punto que nos sirve de referencia para comparar

unas cotas con otras se llama datum. Si hubiera un levantamiento topogrfico se sueletomar la base de un depsito, un sondeo, etc. Si no lo hay, se debe tomar el datum

que use el mapa si usas las curvas de nivel o la de referencia de las UTM si son datos

Epanet y Cooperación. Introducción al Cálculo de Redes de Agua por Ordenador

Documents

Transcript of Epanet y Cooperación. Introducción al Cálculo de Redes de Agua por Ordenador