Modelación hidráulica mediante el software EPANET en una red de agua potable mixta

[pic 1]        [pic 2]

Modelación hidráulica mediante el software EPANET en una red de agua potable mixta.

Marcos Gabriel Bayona Quispe*

Universidad Peruana Unión, Facultad De Ingeniería Y Arquitectura, EAP Ingeniería Civil, Carretera Arequipa Km. 6 Chullunquini, Juliaca – Perú, marco.bq@edu.pe.com@Gmail.com.

aEP. Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería y Arquitectura, Universidad Peruana Unión

[pic 3]

Resumen

EPANET es un software conocido en el campo de la hidráulica, que se utiliza para calcular la presión y la velocidad, que es necesaria para el diseño del suministro de agua de acuerdo con los parámetros de las normas nacionales. El trabajo actual utilizará el software EPANET para modelar hidráulicamente el agua potable en una red de distribución mixta ubicada en una ciudad peruana de acuerdo con la normativa peruana.

Palabras clave: EPANET; red de distribución de agua; modelacion hidraulica; Hazen-Williams

[pic 4]

1. Introducción

El sistema de abastecimiento de agua consiste en un conjunto de proyectos que recolectan, conducen, procesan y distribuyen agua en beneficio de la sociedad. Un buen sistema de suministro de agua puede mejorar la calidad de vida de las personas. Para un diseño adecuado, debe basarse en parámetros estándar. El análisis y el modelado solo se realizan mediante el software EPANET. El área de estudio es un fragmento de una ciudad en Perú. El software simula el sistema hidráulico para analizar su comportamiento con el fin de crear un buen diseño antes de ejecutar el proyecto. Este artículo demostrará el uso del software EPANET en proyectos de redes de tuberías de suministro de agua potable

1. Materiales y Métodos

1. Área de estudio

Las imágenes de satélite del área de estudio son de Google Earth. Para el área de trabajo, use la herramienta polígonal del programa para seleccionar una parte del área del lince, y luego fue exportada al AutoCAD para distinguir las diferentes capas utilizadas como terreno, subdivisión, medición de altura y posibles líneas de distribución de la red de agua. Esta es una zona desértica en la costa del Perú, el terreno es plano, hay 400 parcelas, cada una con una densidad de población de 7 personas. Pertenece al área urbana; pero dado que solo se usa una parte de toda el área, la red de distribución híbrida se selecciona solo con fines de modelado.

1. Metodología

Para crear las curvas de nivel se utilizaron tres programas el Global Mapper, Google Earth y el Civil 3D. Para el trazado de la red se empezó con el AutoCAD para poder exportarlo como imagen en el formato (wmf) enseguida importamos la imagen extraída del AutoCAD al EPANET para poder orientarnos y dibujar nuestros nudos y tuberías de la mejor manera.

El programa contiene un simulador avanzado que calcula las pérdidas de carga mediante las fórmulas de Hazen-Williams, de Darcy-Weisbach o de Chezy-Manning, modela varios tipos de válvulas, tales como válvulas de corte, de retención y reguladoras de presión, emplea cinéticas de orden cero o de primer orden para modelar reacciones en las paredes de las tuberías, además de calcular el comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en un sistema de distribución de agua durante periodos de operación prolongados y no tiene restricciones en cuanto al número de nodos (ó nudos) a utilizar. (Morelos, 2017.)

1. Análisis de datos

1. Cálculo de la población futura

Los siguientes métodos más comunes se pueden utilizar para calcular la población: método aritmético, geométrico, de interés compuesto y de ecuación cuadrática. Para ello, cooperamos con la población del censo.

 En nuestra investigación, solo calcularemos la población actual a través de la recomendación de RNE, quien mencionó que por cada parcela se deben considerar 7 residentes para obtener la población actual de 2.800 habitantes.

1. Cálculo de la demanda

Al tratarse de una red de distribución nuestro caudal de diseño será el caudal máximo horario (Qmh), anterior a eso tenemos que calcular el caudal promedio (Qp), además tener en cuenta la variación de consumo horaria la cual la norma nos recomienda para menores a 10 000 hab. Usar K2=1.8

Para calcular el caudal en los nudos de la red se aplicó el método de las áreas tributarias el cual consiste en trazar mediatrices de cada manzana así mismo analizar el porcentaje de incidencia de área a cada nudo posteriormente calcular su caudal unitario.

[pic 5]

𝑄𝑝 =[pic 6][pic 7]

𝑑𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 × 𝑝𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛

                                                                                            86400 𝑠𝑒𝑔

𝑄𝑝 =

220 𝑙𝑡/𝑠𝑒𝑔 × 2800 ℎ𝑎𝑏

[pic 8]

86400𝑠𝑒𝑔

𝑸𝒑 = 7.13 𝒍𝒕/𝒔𝒆𝒈/𝒉

𝑄𝑚ℎ = 𝑄𝑝 × 𝐾2[pic 9]

𝑸𝒎𝒉 = 7.13 × 𝟏. 𝟖 = 12. 83 𝒍𝒕/𝒔𝒆𝒈

Para calcular el caudal en los nudos de la red se aplicó el método de las áreas tributarias el cual consiste en trazar mediatrices de cada a manzana así mismo analizar el porcentaje de incidencia de área a cada nudo posteriormente calcular su caudal unitario.

[pic 10]

𝑄𝑢 =

𝑄𝑚ℎ

[pic 11]

𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝐴𝑖 = á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑛𝑢𝑑𝑜

𝑸𝒏𝒖𝒅𝒐 = 𝑨𝒊 × 𝑸𝒖

Tabla 1. Cálculo de caudal unitario por nudos.

...