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7/25/2019 Taller4_V8.pdf

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Modelacin Hidrulica y Gestin de Sistemas de Distribucin de Agua Taller 4

Mejoras de sistema y estimacin de costosTaller 4

En este ejercicio, el Ingeniero contar con un modelo elaborado previamente queest contenido en el archivo Taller4.wtg y que tiene ya parte de los datos

ingresados.

En este ejercicio, usted analizara los costos de una nueva red de abastecimiento de

una seccin de la ciudad.

Durante el proceso, deber ingresar las demandas en los nodos y los dimetros de

algunas tuberas, y comparar los costos de las nuevas tuberas a medida que realice

los cambios.

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Descripcin del problema

El parque industrial se alimenta por una tubera de transmisin de 1200 mm

(tuberas P-1 y P-30), la cual se alimenta de un reservorio en el nodo R-3, con una

cota de superficie libre del agua de 296 m.

El Reservorio alimenta las reas residenciales en los nodos J-17 (por una tubera de

600 mm, P-29) y J-18 (por una tubera de 900 mm, P-23).

En esta nueva seccin de la ciudad (parque industrial) ya se encuentran existentes

tuberas de trasmisin de 1200, 900, 600 mm (P-1,23,29,30 y 31).

La autoridad de agua no desea aadir una conexin en la lnea de trasmisin

principal, para cada unidad habitacional (A,B,C, etc...). Solamente podemos utilizar

los nodos J-1 y J-8 para alimentar el resto del parque.

Inicialmente, todas las tuberas diferentes de las mencionadas arriba y que son las

que el ingeniero debe dimensionar han sido creadas con un dimetro de 150 mm y

con un factor C de 130.

OBJETIVO: Dimensionar las tuberas en el parque industrial para que cumplan con

las siguientes restricciones de presin:

Presiones en metros de cabeza de agua

Escenario de demanda MIN MAX

Sin incendio 24.60 56.2

Da mximo + Incendio en J-14 14.0 56.2

ACLARACIN: La tubera P-1, que conecta al reservorio con la lnea de trasmisin

principal, no esta dibujada a escala (User Defined). Todas las otras tuberas tienen

longitudes a escala de dibujo.

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Datos de demanda

La tabla siguiente representa ordenadamente la asignacin de demandascorrespondientes a cada situacin de estudio (da promedio, da mximo, y horapico).

Las primeras dos columnas de la tabla representan a cada una de lasunidades habitacionales con su respectiva demanda promedio.

La seccin NODOS relaciona cada uno de los nodos con su respectivaunidad habitacional y especifica la demanda promedio correspondientecon el mismo. (Ejm.: La unidad habitacional E posee una demanda

promedio de 6.3 l/s y esta alimentada por el NODO 13) Algunos nodosalimentan a ms de una unidad.

Finalmente, se presentan lneas inferiores en las cuales se indican losvalores de demanda para cada situacin de estudio: Da Promedio (valornominal), Da Mximo (valor nominal x 1.5), y Hora Pico (Valor nominal x2.5).

Caudales en (l/s)NODOS

Usuario Promedio1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

A 25.2 25.2

B 25.2 25.2

C 25.2 25.2

D 6.3 6.3

E 6.3 6.3

F 6.3 6.3

G 6.3 6.3

H 6.3 6.3

I 6.3 6.3

J 6.3 6.3

K 6.3 6.3

L 6.3 6.3

M 6.3 6.3

N 6.3 6.3

O 6.3 6.3

P 6.3 6.3

Q 6.3 6.3

R 6.3 6.3

Da Promedio 25.2 25.2 25.2 12.6 0.0 6.3 6.3 6.3 12.6 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 12.6 6.3 126.0 157.5 0.0

Da Mximo x 1.5 37.8 37.8 37.8 18.9 0.0 9.5 9.5 9.5 18.9 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 18.9 9.5 144.9 220.5 0.0

Hora Pico x 2.5 63.0 63.0 63.0 31.5 0.0 15.8 15.8 15.8 31.5 15.8 15.8 15.8 15.8 15.8 31.5 15.8 189.0 283.5 0.0

Pistas:

Tmese su tiempo en entender esta tabla dado que es fundamental para el ingreso

correcto de demandas en el modelo.

Observe que, excepto para los nodos 17 y 18, las demandas de da mximo y hora

pico han sido calculadas con factores de mayoracin de 1.5 y 2.5, lo que le permite

usar Global Editpara ingresar mas gilmente los datos de las alternativas de Da

Mximo y Hora Mxima.

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Creacin de Alternativas de Demanda

En esta seccin, el ingeniero creara las tres alternativas de demandas descritas en

la tabla anterior, que le permitirn a su vez crear los escenarios correspondientes.

Les recomendamos discutir con su compaero de trabajo el esquema de creacin

de alternativas mas conveniente y luego compararlo con las instrucciones. Esto es

buena manera de afianzar conocimientos de evaluar los conceptos aprendidos hasta

ahora.

Cree una primera

alternativa denominada

Da P r om ed i o

modificando la Alternativa

existente Base Average-

Daily.

Para asignar las demandas de este escenario, iremos al Centro de Control de

Demandas (Demand Control Center), que se encuentra como opcin en el men

Toolso simplemente haga click en el botn

Para ingresar los valores de

demanda en el botn New,

seleccione I n i t i a l i za d e m a n d s

f o r A l l El em e n t s . Asegrese

de ordenar la tabla y que las

unidades estn en lps.

haciendo click derecho en la

columna de demanda (Base Flow)

y seleccionando U n i t s a n d

f o r m a t t i n g

La figura de la derecha muestra

un detalle de cmo quedara las

demandas una vez completada.

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Repita los pasos anteriores creando dos alternativas mas que representen las

situaciones de Da Mx im oy Ho r a P i co .

Indicaremos paso a paso la creacin de la alternativa Da Mx im o.

Con la Alternativa Da Promedio

seleccionada, haga click derecho y

seleccione Child Alternative para

crear una nueva alternativa hijo

nombrada Da Mx im o.

Haga doble click en esta alternativa

y modifique manualmente los valores

de demandas para los Juctions.

Repita los mismos pasos anteriores para crear la demanda Ho r a P i co . Utilice

siempre Da Promedio como la demanda padre.

Pregunte al Instructor la otra forma de crear las otras demandas utilizando los

multiplicadores 1.5 y 2.5

Una vez que haya ingresado todas las alternativas de demanda creara una nueva

alternativa que denominara Da Mx im o + I n c e n d i o e n J - 1 4

Recuerde que el incendio se produce durante el Da Mx im o por lo que esconveniente utilizar esta alternativa de demanda como alternativa padre.

En este caso solo modificara la demanda en J-14 asignando en dicho nodo un

caudal de 160 lps.

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Datos de costos Directos Asociados

Antes de comenzar a crear los escenarios y dimensionar las tuberas, se suministra

a continuacin la funcin de costos directos que se asociara posteriormente en el

diseo optimizado para las tuberas de Hierro Dctil (HD) de este modelo.

Estos mismos valores harn parte de los datos requeridos para la optimizacin

usando el moduloDarwin Designerque hace uso de algoritmos genticos.

Primera Parte: Diseo Manual de la Red

Ahora queda el ingeniero liberado a su criterio tcnico para crear las alternativas y

escenarios y dimensionar las tuberas. Este proceso puede ser realizado de varias

maneras; en la figura inferior observara un esquema de escenarios y alternativas

propuestos pero de ninguna manera es un modelo a seguir.

Al final de este ejercicio encontrara una tabla adjunta para llevar un registro de los

cambios realizados. En nuestro caso especfico el alumno debe anotar los

resultados, pero recuerde que puede imprimir los reportes originados por WaterCAD

o exportar las FlexTables a Excel para llevar este mismo registro.

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Asegrese de crear

una alternativa

fsica con cada

diseo ensayado y

un escenario para

cada simulacin

para poder evaluar

como los costos

cambian en cada

simulacin.

Consejos Bsicos:

Para comenzar le recomendamos asignar a todas las tuberas un dimetro de 200

mm, excepto para P-2,3,4,5,6,7 y 15 donde puede ensayar 300 o 400 mm.

Utilice herramientas como Color Coding o Annotationpara evaluar las presiones

visualmente (figura).

El mejor lugar para analizar los resultados es el Reporte Tabular de Nodos. Una vez

su escenario cumpla las restricciones exporte la Tabla de tuberas y basado en lafuncin de costos de cada tubera totalice el costo total del sistema propuesto

Como una manera gil de visualizar las presiones resultantes del modelo, vamos a

hacer uso del nuevo administrador de simbologa de elementos. Si la ventana no se

encuentra activa dirjase al men principalView / Element Simbology.

Expanda la categora Junctions y

observe que ya ha sido creadauna anotacin (Label).

Siendo seleccionada esta categora

haga click derecho y seleccione

N e w / Co l o r Co d i n g

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En el campoField Nameescoja el parmetro P r e s s u r e y haga click en el botn

. Del men desplegable Optionsde la seccin derecha, escoja

Co l o r . Seguidamente haga click en el botn New y agregue en la tabla los rangos

de presin que tiene inters en el diseo que realizamos.

Haga click primero en , luego en y observe las ventajas en

visualizacin de la Red que ofrece esta convenci por colores en los nodos;

especialmente para identificar los puntos crticos del sistema.

Pistas Bsicas:

- Cree diferentes alternativas de dimetros y combine cada alternativa con las

tres alternativas de demanda.

- Observe que se cumplan las restricciones de presin impuestas en el

ejercicio en todos los nodos. Tan importante es cumplir la restriccin de

presin minima como la restriccin de presin mxima.

- Si su primera alternativa de dimetros no cumple las restricciones evale en

los reportes tabulares las tuberas con mayor velocidad de flujo y/o mayor

pendiente de friccin.

- Tan pronto obtenga una alternativa de dimetros que responda a las

restricciones de presin bajo los esquemas de demanda Da Mximo +

Incendio en J-14 y Da Promedio exporte el reporte tabular de tuberas a

Excel.

- En Excel a partir de la funcin de costos directos para Hierro dctil, calcule

el valor que tendra el nuevo sistema (sin incluir las tuberas existentes) que

Ud. propone.

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- Llene la tabla de resultados que aparece al final de este ejercicio.

Mo t i v a c i n : El estudiante que obtenga el sistema de menor costo cumpliendo las

restricciones ser ganador de la buena pro (premio especial).

Tabla de resultados

Esc. 1 Esc. 2 Esc. 3 Esc. 4 Esc. 5 Esc. 6Tubera

DimetrosP-2P-3

P-4P-5P-6P-7P-8P-9P-10P-11P-12P-13P-14

P-15P-16P-17P-18P-19P-20P-21

Demanda

Incendio en:

Q incendio (l/s)

Presin mnima (H2O)

En nodo:Vel. Max en tubera

Vel. Max (m/s)

Costo Total

Cumple?

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Discusin

Explique por que usted ha seleccionado las tuberas que finalmente eligi para

cambiar el dimetro?

Piensa que la perdida de carga en la tubera de 900 mm es significativa?

Por que el nodo J-14 tuvo tantos problemas? Como resolvi usted este problema?

Por que las tuberas de 900 mm no fueron seriamente consideradas en el sistema?

Por que el nodo J-4 dio problemas en la hora pico?

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