Redes Epanet

7/17/2019 Redes Epanet

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MODELO EPANETREDES DE DISTIBUCION Y CALIDAD

EPANET es un programa de dominio público desarrollado por la Agencia deProtección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos que permite al análisisdirecto de redes de distribución de fluidos en régimen cuasiestacionario eincompresible (orientado a los sistemas de abastecimiento de agua potable).

Este programa realiza la simulación generalizada de redes de distribucióncontemplando numerosos dispositivos hidráulicos (como por ejemplo:depósitos, grupos de bombeo, válvulas, emisores y controles lógicos); contieneherramientas que calculan el tiempo de permanencia el agua de la red,

adicionalmente permite evaluar la concentración de una sustancia inerte oreactiva, mediante modelos de difusión, mezcla y reacción simplificados.

OBJETIVO

1. Verificar y calcular mediante simulación computacional aspectosbásicos de las redes de distribución de fluidos con procesos demezcla y reacción de sustancias.

2.

Conocer y familiarizarse con el manejo del programa EPANET.

3. Revisar los conceptos básicos del cálculo de redes de distribución.

REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA

ESCENARIO 1.

Configurar la red ejemplo, para los nodos de consumo introducir elidentificador, la elevación y la demanda base en el deposito se fija laelevación; para los conductos se carga la longitud, diámetro y rugosidadabsoluta.



2

Realizado la simulación bajo las condiciones de contorno iniciales obtenemos:

TABLA 1.1 Estado de los Nudos de la Red

Nudo Cota(mm)

DemandaLPS

Altura(m)

Presión(m)

1 130 0 138,20 8,202 110 15 136,84 26,843 110 20 134,94 24,944 115 15 134,05 19,055 110 0 131,66 21,666 110 15 129,19 19,19

7 110 35 129,85 19,858 100 15 135,82 35,829 115 15 134,57 19,5710 115 15 134,24 19,2411 115 35 133,29 18,2912 100 15 131,05 31,0513 100 25 127,33 27,3314 115 20 134,26 19,2615 100 0 122,69 22,6916 100 30 118,66 18,6617 100 35 118,05 18,05

18 100 15 125,32 25,3219 100 25 122,47 22,4720 100 0 121,32 21,3221 100 20 119,15 19,1522 100 15 119,08 19,08100 140 -380 140,00 0,00

TABLA 1.2 Estado de las Líneas de la Red

Línea Long. Caudal Vel. Pérdida U. Factor



3

(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km) Fricción

1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,0132 765 400 122,26 0,97 1,77 0,0153 712 350 107,26 1,11 2,68 0,0154 835 350 65,00 0,68 1,06 0,016

5 705 250 50,00 1,02 3,39 0,0166 552 150 15,00 0,85 4,49 0,0187 1037 250 35,00 0,71 1,75 0,0178 1000 500 257,74 1,31 2,38 0,0149 1445 600 242,74 0,86 0,86 0,01410 912 700 227,74 0,59 0,36 0,01411 565 500 215,00 1,09 1,69 0,01412 612 400 180,00 1,43 3,65 0,01413 620 350 165,00 1,71 6,01 0,01414 1090 250 -2,26 0,05 0,01 0,03015 477 250 65,00 1,32 5,53 0,015

16 795 190 30,00 1,06 5,06 0,01717 457 175 35,00 1,46 10,14 0,01618 455 350 140,00 1,46 4,41 0,01419 600 250 60,00 1,22 4,76 0,01620 657 250 35,00 0,71 1,75 0,01721 605 175 20,00 0,83 3,58 0,01822 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,0191000 300 200 22,26 0,71 2,27 0,018

Los datos nos muestran la distribución del flujo a lo largo de la red, de lospuntos de mayor presión a los de menor.

ESCENARIO 2.

Con base en la red de distribución del escenario 1, incrementamos la

rugosidad absoluta a 0,1.



4


Nudo Cota(mm)

DemandaLPS

Altura(m)

Presión(m)

1 130 0 138,01 8,01

2 110 15 136,51 26,513 110 20 134,37 24,374 115 15 133,41 18,415 110 0 130,72 20,726 110 15 127,94 17,947 110 35 128,72 18,728 100 15 135,34 35,349 115 15 133,97 18,9710 115 15 133,61 18,6111 115 35 132,55 17,5512 100 15 130,02 30,02

13 100 25 125,75 25,7514 115 20 133,62 18,6215 100 0 120,46 20,4616 100 30 115,91 15,9117 100 35 115,12 15,1218 100 15 123,47 23,4719 100 25 120,23 20,2320 100 0 118,96 18,9621 100 20 116,53 16,5322 100 15 116,49 16,49100 140 -380 140,00 0,00


LíneaLong. Caudal Vel. Pérdida U. Factor

Fricción(m) (mm) LPS (m/s) (m/Km)

1 1930 700 380,00 0,99 1,03 0,0152 765 400 122,16 0,97 1,97 0,0163 712 350 107,16 1,11 3,00 0,0174 835 350 65,00 0,68 1,16 0,0175 705 250 50,00 1,02 3,81 0,018

6 552 150 15,00 0,85 5,04 0,0217 1037 250 35,00 0,71 1,93 0,0198 1000 500 257,84 1,31 2,67 0,0159 1445 600 242,84 0,86 0,95 0,01510 912 700 227,84 0,59 0,39 0,01511 565 500 215,00 1,09 1,88 0,01512 612 400 180,00 1,43 4,14 0,01613 620 350 165,00 1,71 6,88 0,01614 1090 250 -2,16 0,04 0,01 0,03215 477 250 65,00 1,32 6,30 0,01816 795 190 30,00 1,06 5,73 0,019

17 457 175 35,00 1,46 11,69 0,01918 455 350 140,00 1,46 5,01 0,016



5



19 600 250 60,00 1,22 5,40 0,01820 657 250 35,00 0,71 1,93 0,01921 605 175 20,00 0,83 4,01 0,02022 1062 175 15,00 0,62 2,33 0,0211000 300 200 22,16 0,71 2,49 0,020

En este segundo escenario se aprecia una reducción de presiones y alturas

debido al aumento de la rugosidad, que ejerce mayor resistencia al paso delagua, haciendo que las perdidas sean mayores.

ESCENARIO 3.

Con base en la red de distribución del escenario 1, reducimos el diámetro dela línea 1000 de 200 mm a 150 mm.


Nudo Cota(mm)

DemandaLPS

Altura(m)

Presión(m)

1 130 0 138,20 8,202 110 15 136,99 26,993 110 20 135,31 25,314 115 15 134,43 19,43

5 110 0 132,04 22,046 110 15 129,57 19,57



6

Nudo Cota(mm)

DemandaLPS

Altura(m)

Presión(m)

7 110 35 130,23 20,238 100 15 135,69 35,699 115 15 134,37 19,37

10 115 15 134,02 19,0211 115 35 133,07 18,0712 100 15 130,84 30,8413 100 25 127,11 27,1114 115 20 133,97 18,9715 100 0 122,47 22,4716 100 30 118,44 18,4417 100 35 117,84 17,8418 100 15 125,11 25,1119 100 25 122,25 22,2520 100 0 121,10 21,10

21 100 20 118,93 18,9322 100 15 118,86 18,86100 140 -380 140,00 0,00




1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,0132 765 400 115,00 0,92 1,58 0,015

3 712 350 100,00 1,04 2,35 0,0154 835 350 65,00 0,68 1,06 0,0165 705 250 50,00 1,02 3,39 0,0166 552 150 15,00 0,85 4,49 0,0187 1037 250 35,00 0,71 1,75 0,0178 1000 500 265,00 1,35 2,50 0,0139 1445 600 250,00 0,88 0,91 0,01410 912 700 235,00 0,61 0,38 0,01411 565 500 215,00 1,09 1,69 0,01412 612 400 180,00 1,43 3,65 0,01413 620 350 165,00 1,71 6,01 0,014

14 1090 250 5,00 0,10 0,05 0,02515 477 250 65,00 1,32 5,53 0,01516 795 190 30,00 1,06 5,06 0,01717 457 175 35,00 1,46 10,14 0,01618 455 350 140,00 1,46 4,41 0,01419 600 250 60,00 1,22 4,76 0,01620 657 250 35,00 0,71 1,75 0,01721 605 175 20,00 0,83 3,58 0,01822 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,0191000 300 150 15,00 0,85 4,49 0,018



7

En los escenarios anteriores se observaba como en la parte central de la redde distribución 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 esteflujo se reflejan en la línea 14, donde el programa muestra un caudal negativoy el mayor factor de fricción. Al reducir el diámetro en la línea 1000 la presiónen el nodo 3 aumenta, mientras que en el nodo 14 disminuye, haciendo que eleste ultimo punto esta alimentado por dos nodos.

ESCENARIO 4.

Con base en la red de distribución del escenario 1, interconectamos el nodo 7con el 16 mediante una tubería de 700 m y 250 mm de diámetro.


Nudo Cota(mm)

DemandaLPS

Altura(m)

Presión(m)

1 130 0 138,20 8,202 110 15 136,69 26,693 110 20 134,54 24,544 115 15 133,18 18,185 110 0 129,03 19,03

6 110 15 126,55 16,557 110 35 125,21 15,218 100 15 135,94 35,949 115 15 134,76 19,7610 115 15 134,45 19,4511 115 35 133,63 18,6312 100 15 131,78 31,7813 100 25 128,76 28,7614 115 20 134,32 19,3215 100 0 125,71 25,7116 100 30 124,87 24,87

17 100 35 121,08 21,0818 100 15 127,19 27,19



8

Nudo Cota(mm)

DemandaLPS

Altura(m)

Presión(m)

19 100 25 124,34 24,3420 100 0 123,19 23,1921 100 20 121,02 21,02

22 100 15 120,95 20,95100 140 -380 140,00 0,00




1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,0132 765 400 129,36 1,03 1,97 0,0153 712 350 114,36 1,19 3,02 0,0154 835 350 82,26 0,85 1,63 0,015

5 705 250 67,26 1,37 5,89 0,0156 552 150 15,00 0,85 4,49 0,0187 1037 250 52,26 1,06 3,68 0,0168 1000 500 250,64 1,28 2,25 0,0149 1445 600 235,64 0,83 0,82 0,01410 912 700 220,64 0,57 0,34 0,01411 565 500 197,74 1,01 1,45 0,01412 612 400 162,74 1,30 3,02 0,01413 620 350 147,74 1,54 4,88 0,01414 1090 250 7,90 0,16 0,12 0,02215 477 250 47,74 0,97 3,11 0,016

16 795 190 12,74 0,45 1,05 0,01917 457 175 35,00 1,46 10,14 0,01618 455 350 122,74 1,28 3,44 0,01519 600 250 60,00 1,22 4,76 0,01620 657 250 35,00 0,71 1,75 0,01721 605 175 20,00 0,83 3,58 0,01822 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,0191000 300 200 12,10 0,39 0,74 0,020200 700 250 17,26 0,35 0,48 0,019



9

Esta interconexión 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 distribución del escenario anterior, simular que lainterconexión nodo 7 con 16 esta cerrada.


Nudo Cota(mm)

DemandaLPS

Altura(m)

Presión(m)

1 130 0 138,20 8,202 110 15 136,84 26,843 110 20 134,94 24,944 115 15 134,05 19,055 110 0 131,66 21,666 110 15 129,19 19,197 110 35 129,85 19,858 100 15 135,82 35,829 115 15 134,57 19,5710 115 15 134,24 19,2411 115 35 133,29 18,29

12 100 15 131,05 31,0513 100 25 127,33 27,3314 115 20 134,26 19,2615 100 0 122,69 22,6916 100 30 118,66 18,6617 100 35 118,05 18,0518 100 15 125,32 25,3219 100 25 122,47 22,4720 100 0 121,32 21,3221 100 20 119,15 19,1522 100 15 119,08 19,08100 140 -380 140,00 0,00




1 1930 700 380,00 0,99 0,93 0,0132 765 400 122,26 0,97 1,77 0,0153 712 350 107,26 1,11 2,68 0,0154 835 350 65,00 0,68 1,06 0,016

5 705 250 50,00 1,02 3,39 0,0166 552 150 15,00 0,85 4,49 0,018



10



7 1037 250 35,00 0,71 1,75 0,0178 1000 500 257,74 1,31 2,38 0,0149 1445 600 242,74 0,86 0,86 0,01410 912 700 227,74 0,59 0,36 0,01411 565 500 215,00 1,09 1,69 0,01412 612 400 180,00 1,43 3,65 0,01413 620 350 165,00 1,71 6,01 0,01414 1090 250 -2,26 0,05 0,01 0,03015 477 250 65,00 1,32 5,53 0,01516 795 190 30,00 1,06 5,06 0,01717 457 175 35,00 1,46 10,14 0,01618 455 350 140,00 1,46 4,41 0,01419 600 250 60,00 1,22 4,76 0,016

20 657 250 35,00 0,71 1,75 0,01721 605 175 20,00 0,83 3,58 0,01822 1062 175 15,00 0,62 2,11 0,0191000 300 200 22,26 0,71 2,27 0,018200 700 250 0,00 0,00 0,00 0,000

En este escenario los nodos 7 y 16 se comportan como en el primer escenario,ya que al no haber flujo en la interconexión, por pérdida de carga la presiónen 7 aumenta.

ESCENARIO 6.



11

Implementar un patrón de evolución comuna para todos los nodos. Intervalode 24 horas. Valor inicial del factor de modulación 0,1, incrementando en 0,1cada hora, hasta las 12 horas, para a continuación decaer de al mismamanera hasta las 24 h.

Al introducir dicho valor podemos apreciar y valorar el flujo del agua a lo largodel día, observando como varia la demanda y la presión.

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