WATERCAD V8I

Hebel Olivas Hidalgo

Ing. Sanitario

ESCENARIOS Y ALTERNATIVAS.

Los modelamientos hidrulicos se pueden desarrollar considerando

ALTERNATIVAS distintas, que en su conjunto pueden ser utilizadas para la

construccin de un ESCENARIO distinto al inicial. Por consiguiente el

ESCENARIO esta compuesto por distintas alternativas.

En el ESCENARIO es posible visualizar el tipo de CALCULATION OPTION

Eleccin del

Escenario

Edicin de

escenarios

Eleccin de

Alternativas

Fsicas

Demanda

Se puede crear escenarios diferentes.

En este cuadro

se puede elegir

las alternativas

que definirn las

caractersticas

del escenario

Se puede elegir

el tipo de

calculo

En la alternativa Fsica: Physical se pueden modificar las tuberas en sus

caractersticas.

El nombre de la alternativa

El check

indica al

elemento a

cambiar

Se puede modificar el dimetro, el tipo de material, el C, entre las

principales utilidades.

SELECCIN EL ESCENARIO DEL PROCESO

SIMULACION EN PERIODOS EXTENDIDOS- FLUJO NO

PERMANENTE

EPS

Se utilizan PATRONES DE USO con CURVAS DE MODULACION.

- Se obtienen curvas de variacin de presin en los nudos.

- Se puede modelar el comportamiento de la bomba en funcin al nivel

del tanque.

TALLER 3:

MODELAMIENTO CON BOMBA, TANQUE

OBS: Este modelamiento es hipottico con fines

educativos

Datos del tanque

Elevacin del RESERVOIR:

198.00

PRV:

Presin de salida:

39.00m

BOMBA: PUMP

Se puede modelar una bomba y su curva de funcionamiento considerando a

la tubera de interconexin entre el RESERVOIR y la PUMP, con un dimetro

GRANDE y una longitud PEQUEA. Con una elevacin igual a la del

RESERVOIR

A continuacin se define las CURVA DE LA BOMBA:

La bomba se puede definir con 3 puntos, siendo el punto

intermedio el que se debe aproximar al valor real.

IMPORTANTE: La curva de la bomba se puede aproximar a la

curva del fabricante con mayor cantidad de puntos.

Se debe de elegir PUMP DEFINITION

Se elije la curva pre definida en Pump definition.

CREACION DE INGRESO DE PATRONES HIDRAULICOS DE

DEMANDA

CREACION DE INGRESO DE PATRONES

HIDRAULICOS DE DEMANDA

Start Time 12:00:00 AM.

0.5 as the Starting Multiplier.

Pattern Format menu select Stepwise.

DOMESTICO

0.5 as the Starting

Multiplier.

Time from

Start

Multiplier

3 .4

6 1

9 1.3

12 1.2

15 1.2

18 1.6

21 .8

24 .5

PARA EL TALLER DE AULA

COMERCIAL

0.4 as the Starting

Multiplier.

Start Time 12:00:00 AM.

Pattern Format menu select Stepwise.

Time

from Start

Multiplier

3 .6

6 .8

9 1.6

12 1.6

15 1.2

18 .8

21 .6

24 .4

DATOS DE CONSUMO POR CONEXIN SEGN CATEGORIAS

(m3/mes/cnx) DOMESTICO

CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR 52.59

CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR 55.22

COMERCIAL

CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR 52.47

CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR 55.09

INDUSTRIAL

CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR 51.68

CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR 55.09

ESTATAL

CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR 146.64

CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR 153.97

SOCIAL

CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR 232.84

CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR

MULTIFAMILIAR

CONSUMO UNITARIO C/MEDIDOR 115.68

CONSUMO UNITARIO S/MEDIDOR 121.46

TIPOS DE DEMANDA (Ejemplo de consumo)

Agregar la demanda comercial al Nodo: J-1

JUNCTION DEMANDA

RESIDENCIAL DEMANDA

COMERCIAL

J-2 0.38 0.13

J-3 0.38 0.18

J-4 0.38 0.25

J-5 5.83

J-6 4.67 1.27

LLENAR LA TABLA SIGUIENTE:

Con demandas diferenciadas

Se creara un tercer patrn: denominado: INCENDIO

Nota: Los patrones hidrulicos

se pueden aplicar a los

caudales de los nodos y grifo

contraincendios.

Se creara un patrn de incendio al

Hidrante H-1

Calculation Times:

Modificar a EPS

Para modificar el tipo de calculo en el

tiempo se despliega la siguiente

pestaa.

TALLER 4

MODELAMIENTO CON SISTEMA DE BOMBA A RESERVORIO DE

CABECERA: SEGN EL RNE

Al ejemplo anterior reubicamos el TANK-1, y creamos al PSV-1

Esta estructura es un artificio para que la descarga se produzca en la parte

superior del tanque.

TANK PSV

A la tubera de

interconexin entre el

PSV y el Tank le

asignamos un

dimetro de 1000mm

Considerar dimetro del tanque: 10m

MENU COMPONENT CONTROLS - CONDITIONS

CONTROLES DE APAGADO Y ENCENDIDO DE LA BOMBA

ACTIONS

ENLAZAMOS LAS CONDUCIONANTES Y LAS ACCIONES

OPERATIONAL OPTION SE PUEDE RENOMBRAR

Para utilizar los controles creados procedemos a crear una alternativa en

OPERATIONAL

Probar disminuyendo

el volumen del

tanque y el

funcionamiento de la

bomba

DARWIN CALIBRATOR

CALIBRACION DEL MODELAMIENTO HIDRAULICO

Objetivo:

En base a un sistema existente poder ajustar y corregir los

valores de la rugosidad de las tuberas antiguas para poder

CALIBRAR el modelamiento EXISTENTE.

Errores del modelo existente:

- Coeficiente de perdidas de carga.

- Perdidas de agua en el sistema.

- Variacin por antigedad de las curvas caractersticas de las bombas.

- Estado de las vlvulas reductoras (sostenedoras ) de presin.

- Esquematizacin de la red.

- Bolsas de aire en las lneas.

Informacin de entrada para realizar la CALIBRACION:

- Medicin de los niveles en los tanques.

- Caudales en los equipos de bombeo y rebombeo.

- Caudal de ingreso a los sectores de servicio.

- Medicin de presin de ingreso a los sectores de servicio.

Aplicacin:

- Principalmente a redes primarias.

Variables para ajustar:

- Coeficientes de friccin de las tuberas.

- Demandas de agua en los nodos.

- Dimetro de las tuberas.

Mtodo de calculo:

Mtodo de algoritmos genticos.

Los Algoritmos Genticos (AGs) son mtodos adaptativos

que pueden usarse para resolver problemas de bsqueda

y optimizacin. Estn basados en el proceso gen tico de

los organismos vivos. A lo largo de las generaciones, las

poblaciones evolucionan en la naturaleza de acorde con

los principios de la seleccin natural y la supervivencia de

los ms fuertes, postulados por Darwin (1859). Por

imitacin de este proceso, los Algoritmos Genticos son

capaces de ir creando soluciones para problemas del

mundo real. La evolucin de dichas soluciones hacia

valores ptimos del problema depende en buena medida

de una adecuada codificacin de las mismas.

Taller 04

Se debe ordenar las tuberas y los nodos

Desarrollar el siguiente ejemplo, teniendo en consideracin la

numeracin de los nodos y el material de las tuberas.

INGRESO DE DATOS:

ELEVACION DEL RESERVOIR: 200.00

En la practica es el nivel de agua del reservorio.

Label

Presion (m H2O)

Modelo inicial

Presion (m H2O)

Medida en

campo

J-6 74.58 69.20

J-8 96.31 90.30

J-10 78.38 72.25

Se observa que las presiones medidas en campo son menores a las

presiones del modelo inicial

Configuracin del modelo para calibracin.

New calibration study.

Crear nueva DATA SNAPSHOT

RENOMBRAR

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

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

Procedemos al llenado de informacin en los nodos, es decir las

presiones medidas en campo.

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

Hacer New y en Label escribir: Asbestos Cement

En Element Ids desplegar el y hacer click en el cursor.

Seleccionar todas las tuberias de Asbesto Cement

Desplegamos la pestaa Calibration Criteria

Ejecucin de la calibracin optimizada (Automtico):

Cambiamos de nombre

Configurar como se muestra:

Verificar que el campo este activo:

Hacer clik en COMPUTE, para procesar la calibracin.

Al final se visualiza la siguiente ventana:

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

En la pestaa de Simulated Results se tienen dos atributos para visualizar, el

primero Hydraulic Grade, te muestra la diferencia entre lo observado y lo

simulado o calibrado.

Por tanto se concluye que la calibracin es una aproximacin a lo real.

Exportar la calibracin en un ESCENARIO Nuevo:

Se hace click en OK

Finalmente se muestran dos escenarios, que se distinguen por el valor de C

asumido en las tuberas de asbesto y cemento.

DARWIN DESIGNER

DIMENSIONAMIENTO OPTIMO DE REDES DE AGUA POTABLE

Se dimensiona considerando el dimetro y costo unitario respectivo.

Se utiliza el criterio de dimetro mnimo y por tanto mnimo costo.

Se utilizara las redes base del ejemplo anterior:

- Material de tuberas: PVC

- Dimetro para todos los tramos: 400mm

DATOS COTAS DEMANDA

J-1 120 32

J-2 125 45

J-3 110 32

J-4 130 32

J-5 127 45

J-6 115 32

J-7 115 45

J-8 120 32

J-9 110 32

J-10 112 32

J-11 113 32

Cota de RESERVOIR

160

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

Se crea en New, el Primer Modelamiento.

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

Se debe de seleccionar la pestaa Pressure Constrains y seleccionar con el

smbolo cursor los nodos a modelar.

A continuacin se muestran los nodos que estn condicionados en

presin mnima y mxima

A continuacin se elije la pestaa Flow Constrains, y con el smbolo cursor se

seleccionan todas las tuberas del diseo.

Y de esa manera se muestran las tuberas seleccionadas.

Se procede a hacer click a la pestaa Design Groups, con lo cual se

hace click al smbolo del cursor, con lo cual a la ventana saliente se le da

OK. Finalmente se observa la siguiente ventana:

Se elije la pestaa Cost/ Properties

Se crea una sub carpeta a

New Pipe y la

denominamos Costos

tuberas

Se procede a llenar el cuadro con los siguientes costos:

En la pestaa Design

Type elegir Minime

Costo

Ejecucin del dimensionamiento optimo (Automtico)

En la pestaa Design Groups en la parte cost/properties selecccionar

costos tuberas.

En la pestaa Options se tiene lo siguiente:

Se observa que el programa podra emitir 3 soluciones.

Se hace click en COMPUTE

Se obtiene la siguiente ventana:

Se hace click en Close

Luego se tiene 3 soluciones y su

resumen:

Exportacin de resultados en ESCENARIOS

En algunas versiones no se obtiene el

ESCENARIO con los dimetros modificados,

pero como se tiene los dimetros ya

mejorados se puede crear manualmente

una alternativa y un escenario

ANALISIS DE LA CALIDAD DE AGUA EN REDES DE AGUA POTABLE

Objetivo:

Determinar el cloro residual en cualquier punto de la red.

Normativa:

Las muestras tomadas en cualquier punto de la red de distribucin

no debern contener menos de 0.5mg/L de cloro residual libre en el

noventa por ciento (90%) del total de muestras tomadas durante un

mes. Del 10% restante ninguna debe contener menos de 0.3mg/L y

la turbiedad deber ser menos de 5 UNT.

Condiciones:

- El sistema Watercad debe de estar en EPS, simulacin en periodo extendido.

- El patrn de incendio no se debe de evaluar en este escenario.

PRIMERA SIMULACION DENOMINADA:

VARIACION DEL CLORO RESIDUAL EN EL SISTEMA.

Se procede a crear la alternativa

de Cloro Residual en Constituent

(constituyente)

Hacer click a la pestaa

Se crea otro

Constituents, y se

ingresa los valores

siguientes:

Tasa de

reaccin masiva

Se selecciona Cloro

como constituent.

Configuramos la concentracin de cloro residual en el RESERVOIR

Se ingresa el valor inicial Setpoint Booster

Configuramos CALCULATION OPTION

Se puede crear un nuevo Calculation Option

con el cual se elije el numero de horas para el

modelamiento, con lo cual modelaremos el

sistema para un tiempo de 24 horas.

Hydraulic Time Step (hour) de 1 horas.

IMPORTANTE: En CALCULATION TYPE

seleccionar CONSTITUENT

Creamos un nuevo SCENARIO

Con lo cual definimos las alternativas y opciones de calculo correspondientes,

luego procedemos a correr el modelamiento.

Visualizacin del cloro residual por PIPE

Resultados:

Determinacin de la edad del agua:

Se crea una alternativa de Age

denominada edad del agua:

Tambin se le conoce como el

tiempo de permanencia del

agua.

Se debe de verificar que la edad inicial de todos los componentes

sea igual a cero.

Se crea una nueva Calculation Option

Importante en calculation type

seleccionar Age

Se procede a crear el SCENARIO

EDAD DEL AGUA, seleccionando las

alternativas correspondientes.

Finalmente se puede visualizar en un

Grafico del Tanque la curva de la

edad del agua.

Curso de Watercad V8i: Ing. Hebel Olivas Hidalgo