Juan David Uribe Rojas

Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
MODELACIÓN FÍSICA DE UNA RED DE DISTRIBUCIÓN
DE AGUA POTABLE COMO APOYO A PROCESOS DE
DOCENCIA E INVESTIGACIÓN
XII SIMPOSIO IBEROAMERICANO SOBRE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
Y DRENAJE URBANO
BUENOS AIRES, ARGENTINA.
Juan David Uribe Rojas ,Juan Saldarriaga, César Prieto
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
Bogotá, Colombia
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
CONTENIDO
1. Objetivos.
2. Características del modelo físico.
3. Diseño y calibración del modelo
computacional.
4. Investigación
sobre
el
comportamiento de sustancias.
5. Conclusiones.
6. Presente y futuro de la Red Elevada.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
1.Objetivos
Objetivo General
•Diseño y construcción de un modelo físico (Red Elevada), para
estudiar la hidráulica en redes de distribución de agua potable bajo
diferentes condiciones de operación.
Objetivos Específicos
•Herramienta para diseñar y calibrar un modelo computacional, de
tal forma que pueda ser utilizado en investigaciones hidráulicas y
de calidad de agua.
•Utilización del modelo como una herramienta para investigar el
comportamiento de sustancias en las redes de distribución de agua
potable.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
CONTENIDO
1.
2.
3.
4.
Objetivos
Características del modelo físico
Diseño y calibración del modelo computacional.
Investigación
sobre
el
comportamiento
sustancias.
5. Conclusiones
6. Presente y futuro de la Red Elevada.
de
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
2.Características del Modelo Físico
Características:
•Sistema de tuberías de 110 metros
de longitud.
•Diámetros de la red de 50.8, 76.2 y
101.6 mm en PVC.
•Un nudo de entrada con capacidad
de entregar hasta 100 L/s y tener una
presión de entrada de hasta 6
metros.
•13 puntos de medición de presión
(sensores MAN-SD2S B2 , Vegabar 52
y MAN LD3S)
•3 puntos de medición de calidad de
Agua.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
2.Características del Modelo Físico
Características:
•La red cuenta con cambios de
elevación en su trayecto así como
cambios de dirección.
•Cuenta con válvulas que permiten
cerrar
conexiones
y
plantear
diferentes escenarios.
•31 nudos de extracción de caudales
con rangos entre 1 y 10 L/s
•Cuenta con codos, uniones y tees
para los cambios de dirección y
división del flujo.
•Transmisión de datos en tiempo real
por toda la red de información de la
universidad.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
CONTENIDO
1.
2.
3.
4.
Objetivos
Características del modelo físico
Diseño y calibración del modelo computacional.
Investigación
sobre
el
comportamiento
de
sustancias.
5. Conclusiones sobre el modelo físico de la Red
Elevada.
6. Presente y futuro de la Red Elevada.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
3.Diseño y calibración del modelo
computacional
Toma de datos del modelo
físico:
•Medición de caudales de las tuberías
se
realizó
utilizando
un
caudalímetro
electromagnético
(Ultraflux UF801P).
•Medición en los nudos realizando
aforos con baldes de 60 y 20 Litros
(10 mediciones por punto de
medición).
•Medición de la presión utilizando los
sensores electrónicos.
•Levantamiento
topográfico
y
topológico de la red.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
3.Diseño y calibración del modelo
computacional
Montaje de escenarios
computacionales:
•Selección de 6 escenarios para
probar el modelo.
•Se escogió el escenario 5 como el
escenario de la calibración.
•Generación
aleatoria
de
coeficientes
de
pérdidas
menores(10000 simulaciones) y se
evaluaron para estimar cuál tenia
mejor bondad de ajuste.
•Se validó el modelo con los
demás escenarios y se compararon
los resultados.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
3.Diseño y Calibración del modelo
computacional
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
CONTENIDO
1.
2.
3.
4.
Objetivos
Características del modelo físico
Diseño y calibración del modelo computacional.
Investigación
sobre
el
comportamiento
sustancias.
5. Conclusiones.
6. Presente y futuro de la Red Elevada.
de
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
4.Investigación sobre el comportamiento de
sustancias
Metodología:
• Se seleccionó el Cloruro de Sodio por su
fácil adquisición y certeza en las
mediciones(Conservativo).
• Se diluyó el Cloruro de Sodio con una
concentración de 160 mg/L asegurando
dilución total.
• Se realizó la inyección con jeringas de
50 ml de manera simultánea.
• Con base en los resultados de
hidráulicos del modelo computacional,
se estableció que la duración de la
prueba debía ser de 5 minutos con
intervalos de medición de 5 segundos
entre mediciones.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
4.Investigación sobre el comportamiento de
sustancias
Metodología:
• Las concentraciones se midieron
con sensores de conductividad.
• Una vez tomados los datos, se
utilizaron los programas de
EPANET y el programa REDES de
la Universidad de los Andes para
realizar
la
simulación
computacional.
• Se compararon los resultados
entre el modelo sin calibrar, el
modelo calibrado y los datos de
laboratorio.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
4.Investigación sobre el comportamiento de
sustancias
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
4.Investigación sobre el comportamiento de
sustancias
• Resultados:
• El análisis se realizó en 3 escenarios, escogidos por la
disponibilidad de Cloruro de Sodio y por ser los escenarios de
mayor interés para el análisis de sustancias.
• Como se observa en las gráficas, el modelo computacional
representa de manera precisa el comportamiento de la sustancias
en redes de distribución de agua potable.
• Los resultados incluyeron variación de caudales en cada uno de
los escenarios probados, generando a su vez resultados
satisfactorios.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
CONTENIDO
1.
2.
3.
4.
Objetivos
Características del modelo físico
Diseño y calibración del modelo computacional.
Investigación
sobre
el
comportamiento
sustancias.
5. Conclusiones
6. Presente y futuro de la Red Elevada.
de
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
5.Conclusiones
• Ya que permite generar diferentes escenarios, la red elevada se
convierte en la herramienta ideal para estudiar de manera directa
el comportamiento de una red de distribución de agua potable.
• La calibración del modelo computacional, permitió generar un
modelo con la capacidad de representar de manera verídica el
comportamiento real de una red de distribución.
• La red elevada también permitió estudiar y establecer coeficientes
de pérdidas menores para diferentes tipos de accesorios.
• La transmisión de información en tiempo real por la red de la
universidad, convierte a la red elevada en una herramienta única
para apoyar procesos investigativos y docentes.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
CONTENIDO
1.
2.
3.
4.
Objetivos
Características del modelo físico
Diseño y calibración del modelo computacional.
Investigación
sobre
el
comportamiento
sustancias.
5. Conclusiones
6. Presente y futuro de la Red Elevada.
de
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
6. Presente y futuro de la Red Elevada
• Posibilidad de estallido en tuberías por cambios operativos:
Modelación en periodo extendido y bajo flujo no permanente.
• Estudio del fenómeno de golpe de ariete en redes de distribución
de agua potable, a causa del cierre súbito de válvulas.
• Modelación física de cambios operativos redes de distribución de
agua potable: modelaciones en periodo extendido y modelación en
flujo no permanente.
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
Muchas Gracias
[email protected]
Juan David Uribe
[email protected]