Epanet ejercicios resueltos

Epanet 2

Análisis de Redes a Presión

Agua Potable

Con el Programa Epanet 2

Ejercicios 10, 11 y 12

Néstor Augusto Oyarce Linares

Ingeniero Sanitario

[email protected]

Ejercicios con Epanet 2-Augusto_4 USO DEL PROGRAMA EPANET 2 Néstor Augusto Oyarce Linares

[email protected] 18/10/11 1

Ejercicio 10



Ejercicio 10

Rugosidad de las tuberías ks =0.06x10− 3



BIBLIOGRAFÍA: Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga-Escuela Profesional de Ingeniería Civil

FLUJO en la RED: Estático o Permanente

Con los datos solicitados por el Programa Epanet2, ingresamos la información que se indican en el problema.

Procesamos la información con el programa Epanet2, los resultados se muestran en la figura 1, y en las tablas 1 y 2

Figura 1



Tabla 1



Tabla 2



Ejercicio 11



Ejercicio 11

Encontrar caudales y presiones en cada tubería y nudos de la red respectivamente; el sistema de agua potable será abastecido

por dos reservorios como se indica en la figura; la rugosidad de las tuberías es Ks =0.06x10− 3



BIBLIOGRAFÍA : Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga/Perú-Escuela Profesional de Ingeniería Civil

FLUJO en la RED: Estático o Permanente

Recordemos que el objetivo de estos ejercicios es practicar la operación del Programa Epanet Versión 2 , pero no se deja de

lado los análisis de redes de agua potable que podremos efectuar en casos particulares; más adelante veremos ejercicios que

tratarán casos especiales en periodo permanente y luego en periodo extendido.


Procesamos la información con el programa Epanet2, los resultados se muestran en la figura 1, y en las tablas 1 y 2 del caso 1.

Figura 1, Caso 1



Tal como están planteados las condiciones del problema ,en esta situación parte del agua(50.81 l/s) sube al Reservorio 1,por su menor altura y

falta de válvulas tema que se verá en ejercicios posteriores.

Tabla 1,Caso 1



Tabla 2,Caso 1



Figura 2, Caso 2

En el caso 2 ,igualamos las alturas de ambos reservorios y noten el cambio de direccion de los valores de los caudales y de la presion en cada

nudo.



Tabla 3,Caso 2



Tabla 4,Caso 2



Ejercicio 12



Ejercicio 12



BIBLIOGRAFÍA: “Mecánica de Fluidos e Hidráulica”-- RANALD V. GILES / Schaum



FLUJO en la RED: Permanente o Estático.


Procesamos la información con el Programa Epanet2 , los resultados se muestran en la figura 1, y en las tablas 1 y 2

Figura 1



Tabla 1-CAUDALES EN LAS TUBERIAS



Tabla 2-PRESION EN EL NUDO ” I “-Y-DEMAS NUDOS



TUTORIAL DE EPANET 2

TUTORIAL DE EPANET 2

Éste tutorial contituye una introducción en el uso de EPANET para analizar el comportamiento hidráulico y de calidad del agua en redes de tuberías. Los temas que aquí se incluyen son los siguientes:

� Configuración del Proyecto.

� Construcción del Modelo de Red.

� Configuración de las Propiedades de los Objetos de la Red.

� Guardar y Abrir Proyectos.

� Análisis en Régimen Permanente.

� Análisis de Periodo Extendido.

� Simulación de Calidad del Agua.

mk:@MSITStore:C:\Documen... mk:@MSITStore:C:\Documen... Page 1 of 1

mk:@MSITStore:C:\Documen... mk:@MSITStore:C:\Documen... mk:@MSITStore:C:\Document...

EJEMPLO DE RED

En éste tutorial analizaremos la red de distribución mostrada en la figura de abajo. Ésta está formada por un depósito fuente, por ejemplo, un pozo de decantación, desde donde el agua es bombeada a una red de distribución. También hay una tubería conectada a un depósito de almacenaje que servirá como fuente secundaria.

Presione el botón Ver Plano para obtener el plano de la Red en cualquier momento. Utilice los botones de Avanzar (>>) y Retroceder (<<) para moverse por éste Tutorial.

EPANET



CONFIGURAR EL PROYECTO

Lo primero que tenemos que hacer es crear un proyecto nuevo en EPANET y asegurarnos de que se han seleccionado las opciones predeterminadas.

1. Si EPANET aún no está funcionando entonces ejecutelo desde el menú Inicio de Windows.

2. Seleccione Archivo >> Nuevo para crear un nuevo proyecto.

3. Seleccione Proyecto >> Predeterminado para abrir el cuadro de diálogo de Valores Predeterminados del proyecto.

4. En la página Etiquetas ID, borre todos los campos Prefijo ID e introduzca el valor 1 al campo Incremento ID. Ésto hará que EPANET asigne etiquetas numéricas consecutivas a cada nuevo objeto de forma automática.

5. En la página Opciones Hidráulicas elija LPS (litros/segundo) como las Unidades de Caudal y Darcy-Weisbach (D-W) como Ecuación de Pérdidas.

6. Presione Aceptar para terminar con la selección y cerrar la ventana.

Si desea guardar ésta configuración para futuros nuevos proyectos puede marcar el cuadro Guardar como predeterminado al final de la ventana antes de Aceptar.

EPANET



CONFIGURAR LAS OPCIONES DEL PLANO

A continuación vamos a configurar algunas de las Opciones de visualización del Plano, de tal forma que las etiquetas ID se verán a medida que se añadan objetos al plano, de la misma forma que las de los iconos de éstos objetos.

1. Selecciona Ver >> Opciones para abrir el cuadro de diálogo de las Opciones del Plano.

2. Selecciona la página Notación en esta ventana y marca los cuadros de Mostrar ID Nodo y Mostrar ID Elemento. Deja los demás sin marcar.

3. A continuación activa la página Símbolos y marca todas las opciones.

4. Presiona el botón Aceptar.

Finalmente, antes de colocar los objetos en el plano deberíamos determinar sus dimensiones. Para ello:

1. Seleccione Ver >> Dimensiones para abrir el cuadro de diálogo de Dimensiones del

Plano.

2. Para éste ejemplo, puedes dejar los valores predeterminados de dimensiones.

EPANET



PARA DIBUJAR LOS NUDOS DE LA RED

Ahora ya estamos preparados para construir nuestra red.

1. En primer lugar añadiremos el depósito presionando el botón en la barra de Herramientas del Plano. (Si ésta barra de herramientas no está visible, seleccione Ver >>

Herramientas >> Plano). A continuación presione con el ratón sobre el plano en el lugar donde desea colocar el depósito.

2. Lo siguiente que haremos será añadir las conexiones. Para ello, presione el botón en la barra de herramientas y acontinuación presione con el ratón sobre el plano en las localizaciones de los nudos 2 al 7.

3. Finalmente añadiremos el tanque presionando el botón y situándolo en el plano de igual forma que los elementos anteriores.

Fíjese como las etiquetas de ID aparecen automáticamente a medida que incluimos los objetos en el plano.

EPANET



PARA DIBUJAR LAS LÍNEAS DE LA RED

Lo siguiente que haremos será añadir las tuberías.

1. Empezaremos con la Tubería 1 que conecta el Nudo 2 al Nudo 3.

� Presione el botón de la barra de herramientas.

� Presione con el ratón sobre el Nudo 2 y después sobre el Nudo 3.

� Fíjese como se dibuja la línea de tubería a medida que mueve el ratón desde el nudo 2 al 3.

2. Repita éste procedimiento para todas las tuberías menos la Tubería 8.

3. Como la Tubería 8 es curva el procedimiento para dibujarla es diferente. Presione, con el ratón, primero en el Nudo 5. A continuación, a medida que mueve el ratón hacia el Nudo 6, presione con el ratón tantas veces como sean necesarias para poder contruir la geometría curva. Complete el procedimiento presionando sobre el Nudo 6.

4. Finalmente, añada la bomba presionando el botón , y colóquela presionando primero en el Nudo 1 y después en el Nudo 2.

EPANET



PARA AÑADIR ETIQUETAS AL PLANO

La última tarea para completar nuestra red, es añadir algunas etiquetas descriptivas.

1. Seleccione el botón en la barra de herramientas y presione en cualquier lugar cercano al depósito (Nudo 1). Aparecerá un cuadro de edición. Escriba la palabra FUENTE y presione la tecla Enter.

2. Presione a continuación en la bomba e introduzca su etiqueta (BOMBA), después haga lo mismo para el tanque.

3. Presione el botón en la barra de herramientas para pasar al modo Selección de Objetos en lugar del modo Texto.

EPANET



PARA CONFIGURAR LAS PROPIEDADES

A medida que los objetos se añaden al proyecto, EPANET les asigna un conjunto de propiedades predeterminadas. Para cambiar el valor de una de éstas propiedades en un objeto específico debemos seleccionar dicho objeto en el Editor de Propiedades (que se muestra abajo). Existen diferentes formas para hacerlo. Si el Editor ya está visible tan solo tiene que presionar sobre el objeto o seleccionarlo desde la pádina Datos del Buscador. Si el editor no está visible puedes hacer que aparezca con cualquiera de las siguientes acciones:

En cualquier momento en el que la ventana del Editor de Propiedades se encuentre activada, apretando la tecla F1 obtendrá una explicación detallada de todas las propiedades.

EPANET

� Presione dos veces sobre el objeto en el plano.

� Presione sobre el objeto con el botón derecho del ratón y seleccione Propiedades en el menú que aparece.

� Seleccione el objeto desde la página Datos del Buscador y a continuación

presione el botón en el Buscador.



PARA CONFIGURAR LAS PROPIEDADES EN NUDOS

Para nuestra red ejemplo, los nudos tienen las siguientes propiedades:

Empezaremos seleccionando la Conexión 2 en el Editor de Propiedades. Así que, presione dos veces sobre ella o selecciónela desde el Buscador y presione el botón de Editar.

Introduzca la Altura y la Demanda de éste nudo en su campo correspondiente. Puede utilizar las teclas de Arriba y Abajo o el ratón para desplazarse a los diferentes campos. A continuación, no tenemos más que seleccionar el siguiente nudo para que sus propiedades aparezcan en el Editor de Propiedades. (También podemos utilizar las teclas Re Pág y Av Pág para desplazarnos al anterior o al siguiente objeto para el mismo tipo de base de datos.) De éste modo podemos movernos de una conexión a otra y completar los espacios de altura y demanda.

Para el Depósito (Conexión 1), introduzca una altura de 210 en el campo de Altura Total. Para el Tanque (Conexión 8), introduzca el valor de 245 en Elevación, 4 en Nivel Inicial, 6 en Nivel Máximo, y 18 en Diámetro.

EPANET

Nudo Altura (m) Demanda (l/s)

1 210 0

2 210 0

3 220 9.46

4 210 9.46

5 200 12.62

6 210 9.46

7 210 0

8 245 0



PLANO DE LA RED

EPANET



PARA CONFIGURAR LAS PROPIEDADES EN LAS LÍNEAS

Para nuestra red ejemplo, las líneas tienen las siguientes longitudes y diámetros:

Siguiendo el mismo procedimiento utilizado en los nudos, tan sólo tenemos que seleccionar cada tubería (o utilizar las teclas Re Pág/Av Pág) para movernos de una tubría a otra e introducir sus propiedades en el Editor de Propiedades.

EPANET

Tubería Longitud (m) Diámetro (mm) Rugosidad (mm)

1 900 350 0.1

2 1500 300 0.1

3 1500 200 0.1

4 1500 200 0.1

5 1500 200 0.1

6 2100 250 0.1

7 1500 150 0.1

8 2100 150 0.1



PARA AÑADIR LA CURVA CARACTERÍSTICA DE UNA BOMBA

En el caso de la bomba, necesitamos añadir su Curva Característica (Altura Vs Caudal):

1. Seleccione la Bomba (Línea 9) en el Editror de Propiedades y asigne el valor de etiqueta ID 1 en el campo Curva Caracteríatica.

2. A continuación crearemos la Curva Característica. Para ello, desde la página Datos del

Buscador, seleccione Curvas en la lista desplegable y presione el botón Añadir . Se añadirá una nueva Curva 1 a la base de datos y aparecerá el cuadro de diálogo del Editor de Curva.

3. Introduzca en éste formulario el caudal (37.85) y la altura (45.7) de diseño de la bomba. EPANET creará una Curva Característica de forma automática a partir de éste único punto. También se muestra la ecuación de la curva.

4. Presione el botón Aceptar para finalizar la operación.

EPANET



PARA MOVER LOS OBJETOS

En éste punto ya tenemos completo el dibujo de la red ejemplo. Puede comprobar si su red se parece a la del ejemplo presionando el botón Ver Plano al final de la página. Si algún nudo no se encuentra en su posición puede moverlo presionando sobre él para seleccionarlo, y arrastrarlo hasta la nueva posición manteniendo el botón izquierdo del ratón presionado. Las etiquetas se pueden mover siguiendo el mismo procedimiento.

Para modificar la Tubería 8:

1. Primero presione sobre la tubería para seleccionarla y a continuación presione sobre el

botón en la barra de herramientas para activar el modo Selección de Vértice.

2. Seleccione un vértice de la tubería presionando sobre ella y arrastrándolo hasta su nueva posición manteniendo el botón izquierdo del ratón presionado.

3. Si se requiere, se pueden añadir o eliminar vértices de la tubería presionando con el botón derecho del ratón y seleccionando la opción apropiada en el menú que aparecerá.

4. Cuando termine, presione el botón para volver al modo Selección de Objeto.

EPANET



PLANO DE LA RED

EPANET



ABRIR Y GUARDAR PROYECTOS

Una vez tenemos el diseño inicial de nuestra red, es una buena idea guardar nuestro trabajo en éste momento.

1. Desde el menú Archivo selecciona la opción Guardar como.

2. En el diálogo Guardar como que aparece, seleccione la carpeta y el nombre del fichero bajo el que quiere guardar el proyecto. Si no introduce la extensión junto al nombre, se añadirá de forma automática la extensión *.net.

3. Presione Aceptar para guardar el proyecto en el fichero.

Los datos del proyecto se guardan en el archivo en un formato binario especial. Si quiere guardar los datos de la red en un archivo de texto, seleccione Archivo >> Exportar >> Red.

Para abrir el proyecto en otro momento, seleccione el comando Abrir desde el menú Archivo.

EPANET



ANÁLISIS EN RÉGIMEN PERMANENTE

Ahora tenemos suficiente información para realizar un análisis Hidráulico en Régimen Permanente

de nuestro ejemplo. Para ello, selecciona Proyecto >> Iniciar Análisis (o presiona el botón ).

Si no se puede iniciar aparecerá una ventana de Informe de Estado que nos indicará cuál es el problema. Si el análisis se realiza con éxito puede ver los resultados de distintas formas. Intente algunas de las siguientes:

� Seleccione Presión de Nudo desde la página Plano del Buscador y observe como los valores de presión en los nudos se colorean. Para ver la leyenda de colores, seleccione Ver >> Leyenda >> Nudo (o presione el botón derecho del ratón y seleccione Leyenda de Nudo en el menú que aparece). Para cambiar los sectores y colores de la leyenda, apriete el botón derecho sobre la leyenda para que aparezca el Editor de Leyenda.

� Active el Editor de Propiedades (presione dos veces sobre cualquier nudo o línea) y fíjese como los resultados del análisis se muestran al final de la lista de propiedades.

� Cree una tabla de resultados seleccionando Informe >> Tabla (o presionando sobre el

botón ).

EPANET



PARA AÑADIR UN PATRÓN DE TIEMPOS

Para conseguir que nuestra red sea más realista para poder realizar un análisis en Periodo Extendido crearemos un Patrón de Tiempos que permite que las demandas en los nudos varíen periódicamente a lo largo del día. Para éste ejemplo utilizaremos un intervalo de tiempo de patrón de 6 horas. Ésto producirá que las demandas cambien 4 veces a lo largo del día. (Un intervalo de tiempo de patrón de 1 hora es un valor típico y es el que se asigna a los proyectos por defecto). Para configurar el Patrón de Tiempos:

1. Seleccione Opciones >> Tiempo en el Buscador de Datos.

2. Presione el botón Editar del Buscador para que aparezca el Editor de Propiedades (si no está visible).

3. Introduzca el valor de 6 en Intervalo Patrón.

4. Introduzca 72 horas (3 días) como Duración Total de la simulación.

EPANET



PARA CREAR UN PATRÓN DE TIEMPOS

Para crear un Patrón de Tiempos:

1. Seleccione la categoría Patrones en el Buscador de Datos.

2. Presione el botón (o presione la tecla Insert). Se creará un nuevo Patrón 1 y aparecerá el cuadro de diálogo del Editor de Patrón.

3. Introduzca los valores 0.5, 1.3, 1.0, 1.2 de los factores para los periodos de tiempo del 1 al 4.

4. Presione Aceptar para cerrar la ventana del Editor de Patrón.

Los factores se utilizan para modificar la demanda a partir de su nivel base en cada intervalo de tiempo. Puesto que la duración es de 72 horas, el patrón se reiniciará de nuevo cada 24 horas.

A continuación tenemos que asignar el Patrón 1 como Patrón de Demanda de todos los nudos de nuestra red. podemos utilizar una de las Opciones Hidráulicas de EPANET para evitarnos el tener que asignar el patrón de forma individual a cada nudo. Si selecciona Opciones >> Hidráulica en el Editor de Propiedades podrá ver que existe un campo que se denomina Patrón predeterminado. Dándole el valor de 1 permitirá que el patrón de Demanda de cada uno de los nudos sea el Patrón 1 a no ser que se asigne otro de forma específica a un nudo.

EPANET



ANÁLISIS EN PERIODO EXTENDIDO

Ahora ya estamos preparados para iniciar el análisis hidráulico en periodo extendido. Seleccione

de nuevo Proyecto >> Comenzar Análisis (o presione el botón ). Existen distintas formas de ver los resultados de un análisis en periodo extendido:

� La barra de desplazamiento en los Controles de Tiempo del Buscador se utiliza para situar el mapa de red en diferentes momentos de tiempo.

� Presione el botón en el Buscador para empezar la animación temporal del mapa y el

botón para pararla.

� Cree un gráfico de tiempo para cada nudo y línea. Por ejemplo, para ver como el nivel de agua en el tanque cambia con el tiempo:

1. Seleccione el tanque.

2. Seleccione Informe >> Gráfico (o presione el botón ) para mostrar el cuadro de diálogo de Selección de Gráfica.

3. Seleccione el gráfico de Evolución en el cuadro.

4. Seleccione Altura como el parámetro a estudiar.

5. Presione Aceptar para terminar con las opciones gráficas.

Fíjese en el comportamiento periódico del nivel de agua en el tanque a lo largo del tiempo.

EPANET



ANÁLISIS DE LA EDAD DEL AGUA

A continuación le mostraremos como ampliar el análisis de la red incluyendo un análisis de la calidad del agua. El caso más sencillo es realizar un seguimiento del crecimiento de la Edad del Agua a través de la red y el tiempo. Para realizar éste análisis:

1. Seleccione Opciones >> Calidad en el Buscador de datos.

2. Presione el botón Editar del Buscador para que aparezca el Editor de Propiedades.

3. Seleccione Edad como Parámetro de las Opciones de Calidad.

Inicie el análisis y seleccione Edad como la variable a mostrar en el plano. Cree un gráfico de evolución de la Edad en el Tanque. Fíjese que al contrario que el nivel del agua, 72 horas no es tiempo suficiente para poder apreciar la variación de la edad del agua en el tanque. (La condición inicial por defecto es que todos los nudos comiencen con un valor 0 de edad del agua).

Repite de nuevo el proceso, pero esta vez con una duración de 240 horas y asignando una edad inicial al tanque de 60 horas (introduce el valor de 60 como Calidad Inicial en el Editor de Propiedades para el Tanque).

EPANET



ANÁLISIS DE SEGUIMIENTO DEL CLORO

Finalmente le mostramos como simular el transporte y la disminución de la concentración de Cloro a lo largo de la red. Realice los siguientes cambios en la base de datos:

1. Seleccione Opciones >> Calidad desde el Buscador de Datos. En el campo Parámetro del Editor de Propiedades escriba Cloro.

2. Active Opciones >> Reacción en el Buscador de Datos. Como Coef. global de Flujo introduzca el valor de -1.0. Éste parámetro refleja la velocidad de disminución del Cloro debido a las reacciones en el seno del flujo a lo largo del tiempo. Ésta velocidad se aplicará a todas las tuberías de la red. Si lo requiere se puede asignar éste valor de forma individul a cada tubería.

3. Presione en el nudo Depósito y asigne el valor de 1 a su Calidad Inicial. Ésta será la concentración de Cloro que entra en la red. (Reasigne el valor de 0 a la calidad inicial del Tanque si es que la ha modificado en el apartado anterior).

Ahora inicie el análisis. Utilice los controles de animación en el Busacador de Plano para observar como se modifican los niveles de Cloro en cada zona a lo largo de la simulación. Fíjese que en una red tan sencilla como ésta, las conexiones 5, 6 y 7 muestran menores niveles de cloro debido a que se alimentan del agua baja en Cloro del Tanque.

Obtenga el informe de reacción de la red seleccionando Informe >> Reacción desde el menú principal. El informe muestra la diferencia de la disminución del Cloro que se produce en las tuberías en contrapartida con la del Tanque. El término "Flujo" se refiere a las reacciones que ocurren en el seno del fluido mientras que "Pared" se refiere a las reacciones con el material de la pred de las tuberías. Éste último tipo de reacción es nula porque no hemos especificado ningún coeficiente de reacción en la pared.

EPANET



OTRAS OPCIONES PARA EXPLORAR

En éste Tutorial tan sólo se ha mostrado un pequeño conjunto de las capacidades de EPANET. Otras características de éste programa con las que puede experimentar son:

� Editar una propiedad para un grupo de objetos que se encuentran dentro de un área definida por el usuario.

� Utilizar la programación por Controles para determinar el funcionamiento de una bomba en función del tiempo o de un tanque en función del nivel de agua.

� Explorar las diferentes Opciones del Plano, tales como el tamaño de los nudos con relación a un parámetro de estudio.

� Incluir un plano de fondo (como por ejemplo un plano urbanístico) al plano de la red.

� Crear diferentes tipos de grágicos, tales como los gráficos de contorno o de aprovechamiento.

� Añadir datos de calibración al proyecto y obtener el informe de calibración.

� Copiar el plano, una gráfica o un informe al portapapeles o a un archivo.

� Guardar y recuperar el diseño de un escenario (es decir, demanda actual en nudos, valores de rugosidad en tuberías, etc).

EPANET



Documents

Epanet ejercicios resueltos