REDES DE DISTRIBUCIN

PRCTICA MANEJO PROGRAMA EPANET

POSTGRADO EN INGENIERA DE RECURSOS HDRICOS MARTA YAMILE RAMOS

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MODELO EPANET

REDES DE DISTIBUCION Y CALIDAD EPANET es un programa de dominio pblico desarrollado por la Agencia de Proteccin Ambiental (EPA) de los Estados Unidos que permite al anlisis directo de redes de distribucin de fluidos en rgimen cuasiestacionario e incompresible (orientado a los sistemas de abastecimiento de agua potable). Este programa realiza la simulacin generalizada de redes de distribucin contemplando numerosos dispositivos hidrulicos (como por ejemplo: depsitos, grupos de bombeo, vlvulas, emisores y controles lgicos); contiene herramientas que calculan el tiempo de permanencia el agua de la red, adicionalmente permite evaluar la concentracin de una sustancia inerte o reactiva, mediante modelos de difusin, mezcla y reaccin simplificados. OBJETIVO 1. Verificar y calcular mediante simulacin computacional aspectos

bsicos de las redes de distribucin de fluidos con procesos de mezcla y reaccin de sustancias.

2. Conocer y familiarizarse con el manejo del programa EPANET. 3. Revisar los conceptos bsicos del clculo de redes de distribucin. REALIZACIN DE LA PRCTICA ESCENARIO 1. Configurar la red ejemplo, para los nodos de consumo introducir el identificador, la elevacin y la demanda base en el deposito se fija la elevacin; para los conductos se carga la longitud, dimetro y rugosidad absoluta.

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Realizado la simulacin bajo las condiciones de contorno iniciales obtenemos:

TABLA 1.1 Estado de los Nudos de la Red

Nudo Cota (mm)

Demanda LPS

Altura (m)

Presin (m)

1 130 0 138,20 8,20 2 110 15 136,84 26,84 3 110 20 134,94 24,94 4 115 15 134,05 19,05 5 110 0 131,66 21,66 6 110 15 129,19 19,19 7 110 35 129,85 19,85 8 100 15 135,82 35,82 9 115 15 134,57 19,57 10 115 15 134,24 19,24 11 115 35 133,29 18,29 12 100 15 131,05 31,05 13 100 25 127,33 27,33 14 115 20 134,26 19,26 15 100 0 122,69 22,69 16 100 30 118,66 18,66 17 100 35 118,05 18,05 18 100 15 125,32 25,32 19 100 25 122,47 22,47 20 100 0 121,32 21,32 21 100 20 119,15 19,15 22 100 15 119,08 19,08 100 140 -380 140,00 0,00

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TABLA 1.2 Estado de las Lneas de la Red

Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,013 2 765 400 122,26 0,97 1,77 0,015 3 712 350 107,26 1,11 2,68 0,015 4 835 350 65,00 0,68 1,06 0,016 5 705 250 50,00 1,02 3,39 0,016 6 552 150 15,00 0,85 4,49 0,018 7 1037 250 35,00 0,71 1,75 0,017 8 1000 500 257,74 1,31 2,38 0,014 9 1445 600 242,74 0,86 0,86 0,014 10 912 700 227,74 0,59 0,36 0,014 11 565 500 215,00 1,09 1,69 0,014 12 612 400 180,00 1,43 3,65 0,014 13 620 350 165,00 1,71 6,01 0,014 14 1090 250 -2,26 0,05 0,01 0,030 15 477 250 65,00 1,32 5,53 0,015 16 795 190 30,00 1,06 5,06 0,017 17 457 175 35,00 1,46 10,14 0,016 18 455 350 140,00 1,46 4,41 0,014 19 600 250 60,00 1,22 4,76 0,016 20 657 250 35,00 0,71 1,75 0,017 21 605 175 20,00 0,83 3,58 0,018 22 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,019 1000 300 200 22,26 0,71 2,27 0,018

Los datos nos muestran la distribucin del flujo a lo largo de la red, de los puntos de mayor presin a los de menor.

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ESCENARIO 2. Con base en la red de distribucin del escenario 1, incrementamos la rugosidad absoluta a 0,1.

TABLA 2.1 Estado de los Nudos de la Red

Nudo Cota (mm)

Demanda LPS

Altura (m)

Presin (m)

1 130 0 138,01 8,01 2 110 15 136,51 26,51 3 110 20 134,37 24,37 4 115 15 133,41 18,41 5 110 0 130,72 20,72 6 110 15 127,94 17,94 7 110 35 128,72 18,72 8 100 15 135,34 35,34 9 115 15 133,97 18,97 10 115 15 133,61 18,61 11 115 35 132,55 17,55 12 100 15 130,02 30,02 13 100 25 125,75 25,75 14 115 20 133,62 18,62 15 100 0 120,46 20,46 16 100 30 115,91 15,91 17 100 35 115,12 15,12 18 100 15 123,47 23,47 19 100 25 120,23 20,23 20 100 0 118,96 18,96 21 100 20 116,53 16,53 22 100 15 116,49 16,49 100 140 -380 140,00 0,00

TABLA 2.2 Estado de las Lneas de la Red

Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

1 1930 700 380,00 0,99 1,03 0,015 2 765 400 122,16 0,97 1,97 0,016 3 712 350 107,16 1,11 3,00 0,017 4 835 350 65,00 0,68 1,16 0,017 5 705 250 50,00 1,02 3,81 0,018 6 552 150 15,00 0,85 5,04 0,021 7 1037 250 35,00 0,71 1,93 0,019 8 1000 500 257,84 1,31 2,67 0,015 9 1445 600 242,84 0,86 0,95 0,015 10 912 700 227,84 0,59 0,39 0,015

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Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

11 565 500 215,00 1,09 1,88 0,015 12 612 400 180,00 1,43 4,14 0,016 13 620 350 165,00 1,71 6,88 0,016 14 1090 250 -2,16 0,04 0,01 0,032 15 477 250 65,00 1,32 6,30 0,018 16 795 190 30,00 1,06 5,73 0,019 17 457 175 35,00 1,46 11,69 0,019 18 455 350 140,00 1,46 5,01 0,016 19 600 250 60,00 1,22 5,40 0,018 20 657 250 35,00 0,71 1,93 0,019 21 605 175 20,00 0,83 4,01 0,020 22 1062 175 15,00 0,62 2,33 0,021 1000 300 200 22,16 0,71 2,49 0,020

En este segundo escenario se aprecia una reduccin de presiones y alturas debido al aumento de la rugosidad, que ejerce mayor resistencia al paso del agua, haciendo que las perdidas sean mayores. ESCENARIO 3. Con base en la red de distribucin del escenario 1, reducimos el dimetro de la lnea 1000 de 200 mm a 150 mm.

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TABLA 3.1 Estado de los Nudos de la Red

Nudo Cota (mm)

Demanda LPS

Altura (m)

Presin (m)

1 130 0 138,20 8,20 2 110 15 136,99 26,99 3 110 20 135,31 25,31 4 115 15 134,43 19,43 5 110 0 132,04 22,04 6 110 15 129,57 19,57 7 110 35 130,23 20,23 8 100 15 135,69 35,69 9 115 15 134,37 19,37 10 115 15 134,02 19,02 11 115 35 133,07 18,07 12 100 15 130,84 30,84 13 100 25 127,11 27,11 14 115 20 133,97 18,97 15 100 0 122,47 22,47 16 100 30 118,44 18,44 17 100 35 117,84 17,84 18 100 15 125,11 25,11 19 100 25 122,25 22,25 20 100 0 121,10 21,10 21 100 20 118,93 18,93 22 100 15 118,86 18,86 100 140 -380 140,00 0,00

TABLA 3.2 Estado de las Lneas de la Red

Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,013 2 765 400 115,00 0,92 1,58 0,015 3 712 350 100,00 1,04 2,35 0,015 4 835 350 65,00 0,68 1,06 0,016 5 705 250 50,00 1,02 3,39 0,016 6 552 150 15,00 0,85 4,49 0,018 7 1037 250 35,00 0,71 1,75 0,017 8 1000 500 265,00 1,35 2,50 0,013 9 1445 600 250,00 0,88 0,91 0,014 10 912 700 235,00 0,61 0,38 0,014 11 565 500 215,00 1,09 1,69 0,014 12 612 400 180,00 1,43 3,65 0,014 13 620 350 165,00 1,71 6,01 0,014 14 1090 250 5,00 0,10 0,05 0,025 15 477 250 65,00 1,32 5,53 0,015

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Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

16 795 190 30,00 1,06 5,06 0,017 17 457 175 35,00 1,46 10,14 0,016 18 455 350 140,00 1,46 4,41 0,014 19 600 250 60,00 1,22 4,76 0,016 20 657 250 35,00 0,71 1,75 0,017 21 605 175 20,00 0,83 3,58 0,018 22 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,019 1000 300 150 15,00 0,85 4,49 0,018

En los escenarios anteriores se observaba como en la parte central de la red de distribucin el flujo se mueve entre los nodos 3, 14 y 10, entre los puntos 3 y 14 el flujo tiene que vencer una diferencia de cota de 5m, los efectos de este flujo se reflejan en la lnea 14, donde el programa muestra un caudal negativo y el mayor factor de friccin. Al reducir el dimetro en la lnea 1000 la presin en el nodo 3 aumenta, mientras que en el nodo 14 disminuye, haciendo que el este ultimo punto esta alimentado por dos nodos. ESCENARIO 4. Con base en la red de distribucin del escenario 1, interconectamos el nodo 7 con el 16 mediante una tubera de 700 m y 250 mm de dimetro.

TABLA 4.1 Estado de los Nudos de la Red

Nudo Cota (mm)

Demanda LPS

Altura (m)

Presin (m)

1 130 0 138,20 8,20 2 110 15 136,69 26,69

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3 110 20 134,54 24,54 4 115 15 133,18 18,18 5 110 0 129,03 19,03 6 110 15 126,55 16,55 7 110 35 125,21 15,21 8 100 15 135,94 35,94 9 115 15 134,76 19,76 10 115 15 134,45 19,45 11 115 35 133,63 18,63 12 100 15 131,78 31,78 13 100 25 128,76 28,76 14 115 20 134,32 19,32 15 100 0 125,71 25,71 16 100 30 124,87 24,87 17 100 35 121,08 21,08 18 100 15 127,19 27,19 19 100 25 124,34 24,34 20 100 0 123,19 23,19 21 100 20 121,02 21,02 22 100 15 120,95 20,95 100 140 -380 140,00 0,00

TABLA 4.2 Estado de las Lneas de la Red

Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,013 2 765 400 129,36 1,03 1,97 0,015 3 712 350 114,36 1,19 3,02 0,015 4 835 350 82,26 0,85 1,63 0,015 5 705 250 67,26 1,37 5,89 0,015 6 552 150 15,00 0,85 4,49 0,018 7 1037 250 52,26 1,06 3,68 0,016 8 1000 500 250,64 1,28 2,25 0,014 9 1445 600 235,64 0,83 0,82 0,014 10 912 700 220,64 0,57 0,34 0,014 11 565 500 197,74 1,01 1,45 0,014 12 612 400 162,74 1,30 3,02 0,014 13 620 350 147,74 1,54 4,88 0,014 14 1090 250 7,90 0,16 0,12 0,022 15 477 250 47,74 0,97 3,11 0,016 16 795 190 12,74 0,45 1,05 0,019 17 457 175 35,00 1,46 10,14 0,016 18 455 350 122,74 1,28 3,44 0,015 19 600 250 60,00 1,22 4,76 0,016 20 657 250 35,00 0,71 1,75 0,017 21 605 175 20,00 0,83 3,58 0,018

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9

Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

22 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,019 1000 300 200 12,10 0,39 0,74 0,020 200 700 250 17,26 0,35 0,48 0,019

Esta interconexin hace que las presiones y alturas en el nodo 7 decrezcan, mientras que aumentan las presiones y alturas del punto 16. ESCENARIO 5. Con base en la red de distribucin del escenario anterior, simular que la interconexin nodo 7 con 16 esta cerrada.

TABLA 5.1 Estado de los Nudos de la Red

Nudo Cota (mm)

Demanda LPS

Altura (m)

Presin (m)

1 130 0 138,20 8,20 2 110 15 136,84 26,84 3 110 20 134,94 24,94 4 115 15 134,05 19,05 5 110 0 131,66 21,66 6 110 15 129,19 19,19 7 110 35 129,85 19,85 8 100 15 135,82 35,82 9 115 15 134,57 19,57 10 115 15 134,24 19,24 11 115 35 133,29 18,29 12 100 15 131,05 31,05

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13 100 25 127,33 27,33 14 115 20 134,26 19,26 15 100 0 122,69 22,69 16 100 30 118,66 18,66 17 100 35 118,05 18,05 18 100 15 125,32 25,32 19 100 25 122,47 22,47 20 100 0 121,32 21,32 21 100 20 119,15 19,15 22 100 15 119,08 19,08 100 140 -380 140,00 0,00

TABLA 5.2 Estado de las Lneas de la Red

Long. Caudal Vel. Prdida U. Lnea

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

Factor Friccin

1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,013 2 765 400 122,26 0,97 1,77 0,015 3 712 350 107,26 1,11 2,68 0,015 4 835 350 65,00 0,68 1,06 0,016 5 705 250 50,00 1,02 3,39 0,016 6 552 150 15,00 0,85 4,49 0,018 7 1037 250 35,00 0,71 1,75 0,017 8 1000 500 257,74 1,31 2,38 0,014 9 1445 600 242,74 0,86 0,86 0,014 10 912 700 227,74 0,59 0,36 0,014 11 565 500 215,00 1,09 1,69 0,014 12 612 400 180,00 1,43 3,65 0,014 13 620 350 165,00 1,71 6,01 0,014 14 1090 250 -2,26 0,05 0,01 0,030 15 477 250 65,00 1,32 5,53 0,015 16 795 190 30,00 1,06 5,06 0,017 17 457 175 35,00 1,46 10,14 0,016 18 455 350 140,00 1,46 4,41 0,014 19 600 250 60,00 1,22 4,76 0,016 20 657 250 35,00 0,71 1,75 0,017 21 605 175 20,00 0,83 3,58 0,018 22 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,019 1000 300 200 22,26 0,71 2,27 0,018 200 700 250 0,00 0,00 0,00 0,000

REDES DE DISTRIBUCIN

PRCTICA MANEJO PROGRAMA EPANET

POSTGRADO EN INGENIERA DE RECURSOS HDRICOS MARTA YAMILE RAMOS

11

En este escenario los nodos 7 y 16 se comportan como en el primer escenario, ya que al no haber flujo en la interconexin, por prdida de carga la presin en 7 aumenta. ESCENARIO 6. Implementar un patrn de evolucin comuna para todos los nodos. Intervalo de 24 horas. Valor inicial del factor de modulacin 0,1, incrementando en 0,1 cada hora, hasta las 12 horas, para a continuacin decaer de al misma manera hasta las 24 h. Al introducir dicho valor podemos apreciar y valorar el flujo del agua a lo largo del da, observando como varia la demanda y la presin.