Curso Watercad

Presentación Corporativa Bentley Systems Sección 1 – Cursos de Entrenamiento

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© 2008 Bentley Systems, Incorporated

Bentley SystemsPresentación Corporativa 2008

2 © 2008 Bentley Systems, Incorporated

Infrastructura: La Interfaz entre las personas y nuestro planeta

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Página 2


Eslogan Bentley: Sustaining Infrastructure

Nuestra misión es desarrollar y proveer soluciones para el diseño, construcción y operación de infraestructuras a nivel mundial con el propósito de garantizar:

• Sustentabilidad de la Sociedad• Sustentabilidad del Medioambiente• Sustentabilidad de las Profesiones

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4 © 2008 Bentley Systems, Incorporated4 | WWW.BENTLEY.COM


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Profesión

Ambiente

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Sustentabilidad de la Sociedad


• Desarrollo económico cumpliendo con las necesidades humanas básicas

• Mejoramiento de la calidad de vida

• Mejoramiento en el tiempo de respuesta y flexibilidad– Protección y recuperación de

desastres

– Adaptación al cambio climáticoProfesión

Ambiente

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Sustentabilidad de la Sociedad


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Sustentabilidad del Ambiente

Profesión

Sociedad

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• Reducción del Impacto ambiental “Ecological Footprint”

• Incremento de la Bio-capacidad

• Uso racional de los recursos no-renovables

Mejora del Indice de Sustentabilidad

Profesión

SociedadBiocapacidad Global

Ecological Footprint

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Sustentabilidad del Ambiente


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Sustentabilidad de las Profesiones

Profession

Sociedad Ambiente

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• Atraer, Difundir y Educar

• Aprendizaje Continuo

• Potencialización

Profes

sion

Sociedad Ambiente

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Sustentabilidad de las Profesiones


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Reporte Anual



Crecimiento continuo en ventas



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2007 Ventas Software AEC & Operaciones


AEC: Sigla Anglo para sector Arquitectura, Ingeniería y ConstrucciónFuente: Daratech, 2007


2007 Ventas Software Sector Geoespacial


Fuente: Daratech, 2007


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Afrontando el Reto Global


25 años de crecimiento yestabilidad

Amplio Portafolio de Productos

Aprox. 2,600+ Empleados, 80 Oficinas, 40 Países


Infrastructure Yearbook

Resaltando los logros en Infraestructura mas importantes realizados por usuarios Bentley


www.bentley.com/projectyearbook

Proyectos indexados por:• Usuario• País• Categoría del Proyecto

http://www.bentley.com/projectyearbook


Página 9


Historial de Adquisiciones


Common

Point, Inc.


Portafolio de Productos


Línea Haestad Methods

Water• WaterGEMS

• WaterCAD

• HAMMER

Sewer• SewerGEMS

• SewerCAD

Storm• CivilStorm

• PondPack

• StormCAD

• CulvertMaster

• FlowMaster


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Vertical Edificaciones (Building)

• Locaciones y Edificaciones• Complejos habitacionales• Aeropuertos• Fábricas

Soluciones para:



Vertical Plantas Industriales (Plant)

• Generación Energética• Petróleo y Gas • Minería & Metales

Soluciones para:



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Vertical Ing. Civil (Civil)

• Autopistas y Vías• Ferrocarriles & Tránsito• Puentes

Soluciones para:



Vertical Geoespacial (Geospatial)

• Comunicaciones• Energía y Gas• Acueducto y Alcantarillado• Catastro y Desarrollo de Suelos

Soluciones para:



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Bentley MicroStation

• MicroStation es Interoperable – Edita ambos formatos DGN + DWG

• MicroStation es Poderoso– Historial de Diseño

– Herramientas basadas en tareas

– Publicación en PDF

– Integración con ProjectWise StartPoint

• MicroStation es Accesible– Nueva interfaz mas intuitiva

– Guías de Diseño

– Visualización/Animación Foto-realística

– Motor Gráfico Microsoft DirectX


MicroStation es la más poderosa, accesible e interoperable plataforma para diseño, construcción y operación de la infraestructura mundial


ProjectWise: Sistema de Colaboración

• Usado por el 80% de las 50 principales empresasdel ranking de la ENR

• Incluye aplicaciones de escritorio– Clientes avanzados

– Servidores para conexión de personas e información

• ProjectWise Navigator– Colaboración visual

– Diseño extensivo, revisión y análisis.

• ProjectWise StartPoint: Permite la colaboración entre los usuarios de MicroStation & AutoCAD

®.

• ProjectWise Integration Server: Soluciónde manejo de grandes empresas con alto nivelingeniería



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Definición de Soluciones

• Portafolio Inter-operable de productos • Énfasis en activos de infraestructura

• Ciclo de Diseño-Construcción -Operación

• Servicios profesionales y aprendizaje

• Redes de comunidad de usuarios



Soluciones


Puentes

Petróleo y Gas

Servicios Eléctricos y de Gas

ComunicacionesConstrucciones

Caminos y carreteras

Generación de Energía

FábricasCampus

Catastro y Desarrollo de Terrenos

Minería y metales

Agua y Drenajes

Vías Férreas y de Tránsito


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Publicaciones Bentley Institute


• Textos de diversas disciplinas ampliamente consultados por empresas y escuelas de ingeniería.

• Haestad Methods pioneros en publicaciones de modelación hidráulica.


Programas de Suscripción


http://www.bentley.com/en-US/Training/Books/AWDM.htm

http://www.haestad.com/store/library/detail.asp?BookID=BENTLY991123

http://www.bentley.com/en-US/Training/Books/FMRAS.htm

http://www.bentley.com/en-US/Training/Books/SCMD.htm

http://www.bentley.com/en-US/Training/Books/WCSM.htm

http://www.bentley.com/en-US/Training/Books/Animating+With+MicroStation.htm

http://www.bentley.com/en-US/Training/Books/Rendering+With+MicroStation.htm

http://www.bentley.com/en-US/Training/Books/Learning+MicroStation+VBA.htm

ftp://ftp2.bentley.com/dist/collateral/Web/BI/ArchGeom_OfferForm.pdf


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ELS ETS

SELECT LEARN


Licenciamiento y Programas de Suscripción

Uso Ilimitado de

Productos por una

tasa anual

Material eLearningIlimitado

Entrenamiento Ilimitado

Soporte 24/7 ● Licencias en redActualizaciones continuas ●

Intercambio de Licencias


Beneficios Programa SELECT


Tecnología SELECT Server XMEsquemas Flexibles de licenciamiento en Red (PoolingLicensing)

Uso del Software fuera de oficina

Administración fácil y generación de reportes de uso

Privilegios de Licenciamiento

Descuentos Especiales Suscriptores

Mejoras y Actualizaciones Gratuitas de Productos

Soporte Técnico 7 días a la semana

Recursos en Línea

Acceso a Conferencia Mundial de Usuarios Bentley


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Suscriptores representativos de ELS



Alineación de negocios: Servicios Profesionales



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Bentley Professional Services

• Expertos ayudando a las organizaciones de contrucción, civil, geoespacial y plantas hacen el mejor uso de su gente y su tecnología.

• Proceso de Consultoría de Negocios: Cumpliendo los objetivos de los negocios adaptando los flujos de trabajo y los y sistemas.

• Implementación de Soluciones: personalizando e implmentando soluciones que cumplan con los objetivos y sean enviados a tiempo.

• Integración de Sistemas: Conectando la Ingeniería con los sistemas de la empresa

550 Colleagues in 43 Countries


BE Communities: Website para Red de usuarios


Presentación Línea de Productos Haestad

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Sección 2 – Cursos de Entrenamiento


Soluciones BentleyLínea Haestad Methods para Agua y Drenajes


Soluciones

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Puentes

Petróleo y Gas

Servicios Eléctricos y de Gas

ComunicacionesConstrucciones

Caminos y carreteras

Generación de Energía

FábricasCampus

Catastro y Desarrollo Territorial

Minería y metales

Agua y Drenajes

Vías Férreas y de Tránsito


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Agua y Drenajes

3 | WWW.BENTLEY.COM

Dentro de las Soluciones de Agua y Drenaje de Bentley, seencuentra la línea de productos Haestad Methods paramodelación Hidráulica e Hidrológica de Sistemas de Agua yDrenajes.

Esta línea de productos es la más representativa dentro de estegrupo de soluciones


Agua Potable- Mapa de Productos

Distribución y Transmisión

WaterCAD V8 XM

WaterGEMS V8 XM

HAMMER V8 XM

Bentley Water V8 XM

Bentley Geo Web Publisher

Generación y Publicación de

Mapas

Bentley Cadastre

Bentley I/RAS BBentley DescartesBentley CADscriptBentley Geospatial ServerBentley Geo Web Publisher Bentley PowerMap Field

Plantas de Tratamiento de

Aguas

Bentley PlantSpace

Bentley AutoPLANT

ProjectWise Navigator

Bentley PowerCivil

InRoads Suite

GEOPAK Civil Engineering Suite

Bentley MXROAD Suite

Bentley Architecture

Bentley Structural

RAM

STAAD

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Drenaje Sanitario – Mapa de Productos

Recolección y Drenaje

SewerCAD

SewerGEMS V8 XM


Bentley PowerMap Field


Mapas

Bentley CadastreBentley I/RAS BBentley DescartesBentley CADScriptBentley Geospatial ServerBentley OnsiteBentley Geo Web PublisherBentley PowerMap Field

Plantas de Tratamiento Aguas

Residuales

BentleyPlantSpace

Bentley AutoPLANT

ProjectWise Navigator

Bentley PowerCivil

InRoads Suite


Bentley MXROAD

Bentley BIM

Bentley Structural

RAM

STAAD

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Drenaje Sistemas Menores

StormCAD V8 XM

CivilStorm V8 XM

PondPack

CulvertMaster

FlowMaster

InRoads Storm and Sanitary


Bentley PowerCivil

Bentley MX Drainage

GEOPAK Drainage

InRoads Storm & Sanitary


Mapas

Bentley Cadastre

Bentley Map

Bentley I/RAS B

Bentley Descartes

Bentley CADscript

Bentley Geospatial Server

Bentley Onsite


Bentley PowerMap Field

Drenaje Sistemas Mayores

SewerGEMS V8 XM

HEC-Pack

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Drenaje Pluvial – Mapa de Productos


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Datos Generales Haestad Methods

• Liderazgo Mundial en aplicaciones de Modelación

Hidráulica e Hidrológica.

• 140,000 Usuarios en mas de 170 Países.

• 25 años de Investigación y Desarrollo.

• Desarrollo e Integración con MicroStation,

AutoCAD® y ArcGIS®.

• Software, Servicios y Publicaciones.

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Versiones V8 XM Línea Haestad• Soporte para MicroStation V8 XM

• Interfaz de usuario construida sobre la mas moderna tecnología .NET

• Soporte Windows Vista® - Nuevo!

• WaterObjects.NET – Nuevo!

• Soporte versiones anteriores y modelos centrados en datos (Data-Centric Solutions).

• Mayor integración con GIS

Haestad Solution Center

- Watertown, CT -

Fundamentos de la Tecnología V8 XM

Velocidad Mejoras en rendimiento de simulación

Interoperabilidad Los únicos modelos 100% interoperable

del mercado

Uso Interfaz de usuario sencilla y poderosa

Características Docenas de nuevas características

maximizar el retorno de su inversión

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Línea Haestad V8 XM en Plataformas Tecnológicas Corporativas

ProjectWise V8 XM

PreserveCollaborate DeliverCreate ManageConnectors

Visualization& Simulation

Web view& query

DigitalPlots

HandheldDevices

Línea Haestad (WaterCAD, WaterGEMS, SewerCAD, SewerGEMS, StormCAD, etc.)

AutoCAD

AutoCADApplications

ER

P

ED

MS

Sys

tem

Dat

aW

areh

ou

se

Geo

spat

ial

Dat

abas

e

Fac

iliti

esM

gm

t.

GEMS Technology

BuildingExtension

PlantExtension

CivilExtension

GeoSpatialExtension

MicroStation V8 XM

Discipline Applications

Productos en Tecnología V8 XM

Design & EngineeringApplications

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Haestad Products – No.1 delMercado!Soluciones para Redes de Distribucin

Fuente: Revista CE NEWS - http://www.cenews.com/bentleysystems/



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Haestad Products – No.1 delMercado!Análisis de Transientes




Haestad Products – No.1 delMercado!Razones de Exito


Productos de esta marca son

fáciles de usar



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Línea de Productos Haestad Methods

WaterGEMS. Modelación de Sistemas de Distribución con Integración GIS

WaterCAD. Modelación y Diseño de Sistemas de Distribución

Darwin Designer. Diseño Automatizado de Redes a Presión.

Darwin Calibrator. Optimización para la Calibración de Modelos.

WaterSAFE. Modelación de Calidad del Agua y Vulnerabilidad

Skelebrator. Simplificación Inteligente de Redes

HAMMER. Modelación y Análisis de Transitorios Hidráulicos.

SCADAConnect. Integración de Datos con Sistemas SCADA.

SewerGEMS. Modelación Sist. de Drenaje Urbano con Integración GIS.

SewerCAD. Modelación y Diseño de Sistemas de Drenaje Sanitario.

CivilStorm. Modelación Dinámica para Gestión Sist. de Drenaje Pluvial

StormCAD. Modelación y Diseño de Sistemas de Drenaje Pluvial

PondPack. Análisis Hidrológico y Diseño de Lagunas de Detención

HEC-Pack. Modelación de Crecientes

CulvertMaster. Análisis y Diseño de Colectores

FlowMaster. Cálculo general de Elementos Hidráulicos

WATER

SEWER

STORM

GISConnect. Interoperabilidad CAD / GISOther…



Usuarios y Aplicaciones Línea Haestad

Urbanización

Terrenos

Gestión de

Drenaje Urbano

Agencias

Reguladoras

Modelación

de Crecientes

Planeación

MaestraInterventores de Obra

Firmas de Diseño y Consultoras

Planificadores de Drenaje Regional

Diseñadores Urbanísticos

Ingenieros Área Operativa

Diseñadores de Lagunas Amortiguación

Urbanizadores

Ingenieros de Vías

Ejecutores de Planes Maestros

Quién usa nuestras herramientas?

Saneamiento

Básico

Modelación

Acueductos

Optimización

Bombeos



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Productos Water


WaterCADModelación y Diseño de Sistemas de Distribución

Automated fire flow analysis

Source trace and water age analysis

Easy-to-use native layout tools

Active topology alternatives

Variable speed pumping

Constituent water quality analysis

Drawing review tools

System head & hydrant curves

Tank mixing models

Rule-based & logical controls

Elevation Extraction

Leakage and sprinkler modeling

Capital cost & energy analysis

Comprehensive demand management

Unidirectional flushing modeling

Shapefile synchronized connections

CAD to model automated conversion

Statistical result analysis

Persistent database connections

Scaled and schematic layout

Sub model management

Multi layer backgrounds for model layout

Integration with HAMMER for transient analysis

Animated pump and head loss curves

• Interfases Stand-Alone, MicroStation y AutoCAD

• Modelación y Gestión de Redes a Presión

• Análisis de Flujo contra Incendios

• Análisis de Calidad del Agua

• Conexión fuentes de datos externas

• Comparación con Mediciones en Campo



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Módulos WaterCAD

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

0.0 40.0 80.0 120.0 160.0

1:1 Correlation

Flow Test 1

Flow Test 2

Flow Test 3

Darwin CalibratorCalibración Automatizada de Modelos.

Permite que el Modelo refleje el Comportamiento Real

Darwin DesignerDiseño Optimizado de Redes a través de A.G.

Maximizar Beneficios para Costos Mínimos

SkelebratorSimplificación Inteligente de Modelos Hidráulicos

WaterSAFEAnálisis de Calidad del Agua y Vulnerabilidad de

Sistemas

Disponibles para WaterCAD

Incluidos con WaterGEMS[ ]



WaterGEMS V8

XM edition

Windows

Stand-alone

Centro de Demandas – Nuevo!

LoadBuilder – Nuevo!

Critically Analysis - Nuevo!

Terrain Extraction – Nuevo!

ModelBuilder – Nuevo!

Plataforma

AutoCAD

Darwin Calibrator

Darwin Designer

Skelebrator

Plataforma

MicroStation

Plataforma

ArcGIS

WaterCAD & WaterGEMS V8 XM

WaterCAD V8

XM edition

Adiciones

Incluidos


http://www.bentley.com/BentleyWebSite/Tools/Popup.aspx?fullSizeImage=/NR/rdonlyres/7C4F476C-7758-4EC6-946A-7733469D14A4/2855/WaterGEMS_Lg.jpg





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HAMMERModelación y Análisis de Transientes Hidráulicos.

Prevent system damage

Develop cost-effective surge control

strategies

Trim construction and O&M budgets

Model any surge protection device

Minimize wear and tear on pipes

Simulate any transient condition

Design and operate with greater reliability

Eliminate costly over design

Ensure the longevity of your water system

Prepare for power failures

Protect your operators

Improve water quality

Minimize service interruptions

• Múltiples Interfases Stand-Alone, MicroStation, AutoCAD y ArcGIS

• Modelación Steady-State y Análisis Dinámico (Transient Solver - MOC)

• Evitar fallas catastróficas de Tuberías y Equipamiento

• Modelar cualquier evento transitorio

• Simulación de diferentes dispositivos de Protección

• Completa integración con WaterGEMS/CAD



Productos Sewer


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SewerCADModelación y Diseño de Sist. de Drenaje Sanitario


• Usado Gralmente. para drenaje sanitario (Aguas Negras)

• Evaluación Caudales Sanitarios y de Infiltración

• Solución Sistemas a Presión y Gravedad por algoritmo FGV

• Diseño Automatizado de Redes

• Gestión de Escenarios

• Construcción y Animación de Perfiles



SewerGEMSModelación Integral de Sistemas de Drenaje Urbano


•Múltiples Interfases Stand-Alone, MicroStation, AutoCAD y ArcGIS

• Elementos combinados de Drenaje Sanitario y Pluvial

• Poderoso Motor Dinámico de Solución – Motor Nativo y Motor EPA-SWMM

• Análisis Hidrológico y de Escorrentía Superficial

• Simulación de Redes a Presión

• Poderosa Interfaz Gráfica para Generación de Perfiles y Reportes Gráficos


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Productos Storm


StormCADModelación y Diseño de Sist. de Drenaje Pluvial.


• Énfasis en Sist. Drenaje Pluvial

• Solución de Sistemas a Gravedad (solamente) por FGV

• Cálculo de Intensidad y Escorrentía por Método Racional

• Modelación de Sumideros y Tuberías y Canales Prismáticos

• Posibilidad de incluir Alivios

• Land XML import/export

Capital cost analysis

Rational method hydrology

Gradually-varied flow

analysis

HEC-22 methodology

Drawing review tools

Shapefile synchronized

connections

Persistent database

connections

Scenario manager

Scaled and schematic

layout

Background support for

model layout

CAD to model automated

conversions

Profile manager

HEC-22 and AASHTO

detailed reports

Curved pipe alignments

System capacity analysis

Accepted by FEMA



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PondPackAnálisis Hidrológico y Diseño de Lagunas de Detención

Interconnected pond modeling

Limited water quality analysis

Detailed graphing and reporting

ProjectWise integration

Accepted by FEMA

Intuitive interface

Unlimited number of storm events

Industry-standard runoff methods

Time of concentration calculator

Numerous peak flow methods

Water quality BMP calculations

• Diseño automatizado de lagunas de detención y estructuras de salida

• Hidrología de Cuencas

• Cálculo de Lluvias y Escorrentía

• Modelos con interconexión de lagunas

• Análisis pre y post-desarrollo de terrenos



CivilStormModelación Dinámica para Gestión Sistemas de Drenaje Pluvial

Stand-Alone and AutoCAD interface

Fully-dynamic modeling

Interconnected system modeling

Water quality assessments

Complex flow regime analysis

NPDES permit modeling

Scaled layout in Stand-Alone interface

Variety of methods for computing runoff

Profile manager

Scenario manager

Comprehensive engineering libraries

Model looped systems and diversions

Attenuate hydrographs due to storage


•Modelación en entorno geoespacial (escalado)

• Análisis de complejos sistemas de drenaje pluvial

• Inclusión tuberías, lagunas, canales, sumideros, bombas, etc.

• Poderoso motor de cálculo dinámico (Sol. Ecuaciones St. Venant)

•Generación de Hidrogramas



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CulvertMasterAnálisis y Diseño de Colectores

Evalúe la hidráulica de cualquier tipo de

estructura hidráulica, incluyendo tuberías

(gravedad-presión), zanjas, canales abiertos,

vertederos, orificios y sumideros.

Modele cualquier escenario que requiera el diseño o

evaluación de colectores usando metodologías FHWA

HDS-5, incluyendo carreteras, cunetas, etc.

FlowMasterCálculo de Elementos Hidráulicos



Soluciones HaestadLa más completa línea de aplicaciones para modelación Hidráulica de Sistemas de Agua y Drenaje

Introducción WaterCAD/GEMS y Hammer Sección 3 – Cursos de Entrenamiento

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Bentley WaterCAD/GEMSCaracterísticas e Introducción General al proceso de Modelación

Características Versiones V8 XM

I. Ambiente MultiplataformaUna plataforma/interfaz para cada Usuario (intercambiable).

V. Interpretación de ResultadosReportes Tabulares y Gráficos para el análisis de ingeniería.

II. Construcción de Modelos e Integración GISExtracción inteligente de Datos desde GIS u otras fuentes de información.

III. Gestión de Modelos Generación ágil y Comparación de Escenarios de Operación.

IV. Análisis Hidráulico Herramientas avanzadas para decisiones del mundo real.

Válido para WaterCAD/GEMS, HAMMER y SewerCAD/GEMS


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WaterCAD V8 XM Edition

Muestra en Interfaz Stand Alone

Hammer V8 XM Edition

Muestra en Interfaz ArcGIS

I. Ambiente Multi-plataformaUna Plataforma para cada Usuario

• Soporte para cualquier tipo de Geo-Bases de Datos

• 4 Plataformas en 1 solo Producto− Stand Alone

− ArcGIS (Solo Hammer)

− MicroStation (Google EarthConnection)

− AutoCAD

“ El único programa de modelación de redes de distribución que ofrece 4 plataformas!! ”

• Incrementa la comunicación entre equipos

• Completa personalización de Interfaz

• Integración TOTAL con Bentley HAMMER (Transientes Hidráulicos)

II. Construcción Modelos

Data

Databases & spreadsheetsInformación demandas, estrategias operacionales, datos de campo, calidad de agua, etc.

Dibujos CAD (DXF)Topología de redes, elevación nodos, long. escaladas, atributos físicos, etc.

Datos GeoespacialesTopología de Redes, datos de consumo, elevación nodos, diámetros, materiales, etc.

Extracción inteligente de Datos / Integración SIG

Model

Herramientas para Construcción de Modelos

• ModelBuilder: Creación de Modelos desdediferentes fuentes

• LoadBuilder: Asignación de Demandas basado endatos geoespaciales

• Trex: Extracción Automática de Elevaciones(Incluido en stand-alone – Nuevo!)

• Polígonos de Thiessen (Incluido en stand-alone –Nuevo!)


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ModelBuilder™

• Extraer

• Transformar

• Cargar

Paso 1. Construcción, topología, dibujo

• Conexiones con cualquier fuente (Shapefiles, CAD, Access, Excel, etc.)

• Construcción asistida/inteligente de redes

• Herramientas de Revisión

Model Data

Balance hídrico

Q (inyectado)

Qi (incontrolado)

Qic (incontrolado

consumido)

Qr (registrado)

Qif (fugas)

Qica (ausencia

de contador)

Qice (error contador)

Qical (acometidas

legales)

Qicai (acometidas

Ilegales)

Eficacia de la gestión

Estado de la red

Eficacia de la medida

Control de acometidas

Estimación de demandas

Analice los datos que

posee:

• Promedio diario anual

actual

• Estudios de Uso de suelo

• Variaciones y picos

temporales

• Agua no contabilizada –

Pérdidas

• Flujos de incendio

• Proyecciones Futuras


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CONSUMO

DE AGUA

LoadBuilder™

Uso de suelo

Micromedición

Sectorización

Paso 2. Asignación de Demandas

LoadBuilder™

•Datos de consumo de clientes

Estimación por población

Estimación por uso de suelo

Agregación por micromedición

Nodo cercano

Tubo cercano

Distribución equitat. de flujo

Distribución prop. por área

Distribución prop. por población

Paso 2. Asignación de Demandas

•Datos de Demanda por Área

•Datos de población y uso de suelo


Página 5

TRex™ Elevation Extraction

•Ahorro de dinero y tiempo

•Minimizar errores

•DEMs, Grid Datasets, TIN Datasets,

Shapefiles…

•Asignación selectiva

•Crear nuevas alternativas o remplazar existentes

Paso 3. Asignación de Elevaciones

• Navegador de Red

• Consultas (Queries)

Dinámicas

• Centro de Control de

Demandas

• Demandas Unitarias

• Posibilidades Undo / Redo

• Selección por Polígono

Módulos Network Navigator, Selection SET & Queries

Paso 4. Gestión, Manejo y Edición de Datos


Página 6

Skelebrator™

Paso 5. Esqueletización (Opcional)

NIVEL 1

NIVEL 2

NIVEL 3

NIVEL 4

NIVELES DE

ESQUELETIZACIÓN

Simplificación o esqueletización

72

73

74

75

76

77

0 5 10 15 20 25

Hours

Pre

ssure

(psi) Skel1

Skel2

Skel3

Skel4

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 5 10 15 20 25

HoursCh

lorin

e R

esid

ua

l (m

g/L

)

Skel1

Skel2

Skel3

Skel4


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III. Gestión de ModelosGeneración ágil y Comparación de Escenarios de Operación.

FlexTablesEdición rápida y ágil de datos de entrada

Scenario

Control CenterManejo de un numero

ilimitado de posibilidades

FlexUnitsCambie las unidades de sus proyectos en la marcha

Librerías de Ingeniería & PrototiposIngrese la información una vez y utilícela en todos sus proyectos

Scenario Control Center™

Escenarios AlternativasSituación actual Physical: Original

Demand: Demanda Hoy

Active Topology: Actual

Año 2010

Physical: Original

Demand: Demanda 2010

Active Topology: New 2010

Año 2020

Physical: Original

Demand: 2020


Nuevo Diseño

Physical: Diámetros Nuevos

Demand: Max 2005



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Escenarios y alternativas

Escenario Alternativas

Demanda

Física

Config. Inicial

Operacional

Edad

Constituyente

Traza

Flujo de incendio

Ciclo de escenarios

Costo Energía

Datos de usuario

Topologías

Construir modelo

(Escenario base)

Calcular

escenario

Revisar

resultados

Agregar

escenario

Editar

escenario

PDD**

TIPOS DE SIMULACIÓN

ESTATICA

Topología

Física

Demanda

Conf.

Inicial

EPS

Topología

Física

Demanda

Conf. Inicial

Cont.

lógicos

Operacional

CALIDAD

DE AGUA

Topología

Física

Demanda

Conf. Inicial

Cont. lógicos

Operacional

Edad

Traza

Constituyente

FLUJO DE

INCENDIO

Topología

Física

Demanda

Conf. Inicial

Flujo de

incendio

TRANSIENTE

Topología

Física

Demanda

Conf. Inicial

Cont. lógicos

Transiente

Operacional

Tipos de Simulación y Alternativas Involucradas

Paso 7. Simulaciones Hidráulicas


Página 9

IV. Análisis HidráulicoHerramientas de Cálculo avanzadas para decisiones del mundo real

•Cumpla con las regulaciones

de caudales de incendio con

Fire Flow Analysis

•Minimice el costo y maximice

el rendimiento hidráulico con

Darwin Designer

Análisis de Transientes Hidráulicos con

HAMMER

Encuentre la equivalencia de su modelo hidráulico con

el sistema “Real” usando Darwin Calibrator

• Determine la segmentación de la

Red según válvulas de aislamiento

con Criticality Analysis

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

0.0 40.0 80.0 120.0 160.0

1:1 Correlation

Flow Test 1

Flow Test 2

Flow Test 3

V. Interpretación de ResultadosReportes Tabulares y Gráficos para el análisis de ingeniería.

• Vistas aéreas personalizadas con codificaciones de

anotación y color

• Gráficos Multi-escenario y de Variación

temporal • Reportes Personalizables

•Generación de Perfiles Animados

• Visualización Geoespacial


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Darwin Calibrator

Comparación datos de Campo:

• Presiones o gradientes en nodos

• Flujos en tuberías, bombas, válvulas

• Optimización con algoritmos

genéticos

• Múltiples datos de campo

• Calibrar: Rugosidades,

Demandas y Estados

• Genera pruebas de poblaciones

sucesivas Rastrear

configuraciones y resultados

• Lo mas fuertes sobreviven e

introducen soluciones mas

deseables

Paso 8. Calibración y Validación de Modelos

Módulo Incluido en WaterGEMS – Adición en WaterCAD

• Optimización con GA

• Diseño

− Total

• Restricciones

− Parcial

− Presión

− Velocidad

• Infraestructura:

− Redes nuevas

− Rehabilitación

• Escenarios de diseño

Tipos Optimización

Económica

Hidráulica

Multiobjetivo

Darwin DesignerMódulo Incluido en WaterGEMS – Adición en WaterCAD

I – Conceptos Básicos Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Modelación y Diseño de Sist. de Distribución de Agua

Conceptos Básicos


Problemática Actual del Abastecimiento y Calidad del Agua (1/2)

Agua en el Mundo

97.13% Agua Salada

2.87% Agua Dulce (Casquetes Polares y Glaciares (2.24%), Aguas Subterráneas (0.61%), Rios – Corrientes – Lagos (0.02%)

Agua Dulce

78.05% Casquetes Polares

21.67% No accesible (Acuiferos Profundos, Altamente Contaminadas, etc.)

0.28% Disponible para el Hombre (Mayoritariamente usada en Agricultura – 70%, 20% en Industria y 10% Consumo Humano)

Aprox. 0.008 % del Total del Agua en la Tierra es Agua Disponible para Consumo!


Página 2


Presiones sobre los Recursos Hídricos

• Aumento de la Demanda (Agrícola, Industrial y Consumo Humano)

• Pérdida de Reservas (Agua de Fácil Acceso)

• Contaminación en Recursos Superficiales y Subterráneos

• Descenso de Niveles Freáticos

• Salinización de Acuíferos

Fuentes de Contaminación de Agua

• Vertido de Aguas Residuales Domésticas Urbanas no tratadas

• Vertido de Desechos Industriales

• Vertido de Productos Químicos usados en Agricultura

• Derrames de Petróleos y Aceites

• Desechos vertidos en Minas y Pozos Abandonados

Problemática Actual del Abastecimiento y Calidad del Agua (2/2)


Conceptos Básicos en Hidráulica

• Principios básicos

• Flujo

• Velocidad

• Presión

• Conservación de Masa

• Conservación de Energía

• Pérdida de Carga

• Pérdidas Menores

• Métodos de Solución


Página 3


Tipos de Flujo (Clasificaciones)

• Compresible vs. Incompresible

• Laminar vs. Turbulento

• Tubería Cerrada vs. Canal Abierto

• Tubería Llena vs. Parcialmente Llena

• Newtonianos vs. No-Newtonianos

• Fase Única vs. Fase Múltiple


Flujo

Volumen / Tiempo

Unidades Comunes:

• m3/s – metros cúbicos/segundo (SI)• l/s – litros/segundo• m3/hr – metros cúbicos/hora • ft3/s – pies cúbicos/segundo (FPS)• gpm – galones/minuto• MGD – millones de galones/día• ac-ft/day – acre-pies/día


Página 4


Velocidad

Velocidad = Flujo / ÁreaEcuación de continuidad V = Q/A

Unidades Comunes:m/s -metros por segundo

fps - pies por segundo

Rango de Valores en Sistemas de Distribución

- Típico: 0.6 – 1.2 m/s.

- Alto: 1.5 – 2.5 m/s. - Muy alto: > 3.0 m/s


Presión

• psi – Libras /pulgadas cuadradas (típico US).

• Newton/m2 - Pascal (SI).

• kPa – Kilo Pascal.

• bar – 100 kPa.

• psf – Libra/pie cuadrado.

• atm – Atmósfera (14.7 psi ó 10.33 mca).

Importante el Concepto de

Presión Manométrica vs. Presión Absoluta

Fuerza / Área

Unidades Comunes:


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Estándares de Presión(En Redes de Distribución)

• Mínimo

–15 m H20

• Mínimo normal

–20, 25, 30 m H20

• Máximo

– 40 …60 m H20

Qué rangos maneja su Empresa?


Ec. Conservación de Masa

Masa ENTRA = Masa SALE

SQi – U = 0

Donde,

Qi = flujo en la tubería i-ésima que entra en el nodo.

U = Consumo del nodo

Para un flujo incompresible bajo condiciones estáticas:


Página 6


Conservación de Masa con Almacenamiento

Donde,dV/dt = Cambio en almacenamiento (L3/T)

Para condiciones de modelación en tiempoextendido, existe acumulación de agua en ciertosnodos (tanques).

SQi - U – dV/dt = 0


z1 + p1/g + V12/2g + S hp = z2 + p2/g + V2

2/2g + S hL + S hM

Donde,z = Elevaciónp = Presióng = Peso especifico

V = Velocidadhp = Carga agregada por BombashL = Pérdidas por fricción

hM = Perdidas menores

Ec. Conservación de Energía

La diferencia de energía entre dos puntos es la mismasin importar el camino tomado.


Página 7


Conservación de Energía

Se consideran entonces en la Ecuación Básica, 3 formas de energía:

(1) Presión - p / g(2) Velocidad - V2 / 2g (Se ignora en ocasiones)

(3) Elevación - z

Donde,P = presión

g = peso especifico del flujoV = velocidadg = aceleración gravitacionalZ = elevación


Líneas de Carga

Carga EstáticaElevación + Presión = Línea Piezométrica (HGL)

Carga TotalC. Estática + Carga de Velocidad = Línea de Energía (EGL)

D Carga = diferencia carga entre puntos


Página 8


El Flujo se transmite desde Cargas mas Altas a Cargas mas Bajas.

Dirección de Flujo

Pérdida de

Carga

HGL


Ecuaciones de Pérdidas

Relaciones empíricas en flujo turbulento

• Darcy-Weisbach

– Colebrook-White (No explícita)

– Swamee Jain (Aproximación)

• Hazen Williams

• Manning


Página 9


Formulación Darcy-Weisbach

Donde,h = pérdida de carga f = factor de fricciónL = longitud D = diámetroV = velocidad g = aceleración por gravedad

Factor de Fricción f (rugosidad, No. de Reynolds)

Re = V D / n , donde n es la viscosidad cinemática

Factor de fricción depende de las condiciones de flujo

(Principal Defecto de Ecuación de Hazen-Williams)

h = fL

D

V

2g

2


Estimación del Factor de Fricción f

Figure 11.2 Moody diagram for estimating for pipes.f

DV

fh

L

L D

V 2

2 g

NR

DV

v

e/D

f=RN

64

Drawn Tubing

Steel or wrought iron

Asphalted cast iron

Galvanized iron

Cast iron

Wood stave

Concrete

Riveted steel

0.000005

0.00015

0.0004

0.0005

0.00085

0.0006 - 0.003

0.001- 0.01

0.003 - 0.03

e, ft. e,mm

0.0015

0.045

0.12

0.15

0.25

0.18 - 0.9

0.3 - 3

0.9 - 9

Diagrama de Moody

Ecuaciones Analíticas • Colebrook-White

• Swamee-Jain


Página 10


Formulación de Hazen-Williams

)CV

(DkL=h 1.85

1.16

Donde,D = Diámetro (en ft o m)

V = Velocidad (en fps or m/s)C = Hazen-Williams factor-CL = Longitud en pies o metrosk = 6.79 para V en m/s, D en m ók = 3.02 para V en fps, D en fth y L: en las mismas unidades de longitud.

Se deben verificar los Rangos de Validez !!


Hazen-Williams: Determinación Coef. C

• Factor C

– Medido en el campo

– Obtenido en calibración

• Tuberías rugosas factores C menores

• Especifico para el sistema

• Valores Típicos

– 150 muy suave.

– 130 diseño típico.

– 40 tuberías viejas con tuberculación.


Página 11


Valores Coef. de Rugosidad Hazen-Williams (C)

Material de Tubería CCemento Asbestos 140

Bronce 130-140

Alcantarillado de Ladrillo 100

Hierro Fundido

Nueva, sin recubrimiento 130

10 años 107-113

20 años 89-100

30 años 75-90

40 años 64-83

Concreto con recubrimiento. 140

Molde de Acero Girado Centrifugadamente 135

Cobre 130-140

Hierro Galvanizado 120

Vidrio 140

Plomo 130-140

Plástico 140-150

Acero

Esmalte de alquitrán de carbón, 145-150

Ribeteado 110

Hojalata 130

Cerámica Vitrificada (Cond. Buena) 110-140


Formulación de Manning

V = Co R2/3 (h/L)1/2/ n

h = cf L n2 V2 / d 1.33

Donde,Co = 1.49 para unidades Inglesas y 1.0 para unidades métricas

V = velocidad (fps o m/s)

R = Radio Hidráulico = área/perímetro mojado (ft o m)

h = Pérdida de carga (pies o metros)

L = longitud (pies o metros)

n = Coeficiente de rugosidad de Manning

Material n

Tubería Lisa 0.009

Cemento de Granulometría fina 0.010Tubería AC 0.011Concreto Ordinario 0.013

Hierro Fundido 0.015


Página 12


Comparación de Ecuaciones de Fricción

Darcy-Weisbach Manning Hazen-Williams

Todos los fluidos Agua solamente Agua solamente

Difícil obtener f Fácil de obtener n Fácil de obtener C

Para todos los

regímenes

Flujo turbulento Flujo laminar

No es usada

comúnmente en

USA

Usada comúnmente

para Alcantarillado

sanitario

Usada comúnmente en

USA

h a L V2 / D L V2 / D1.33 L V1.85 / D1.16


Pérdidas Menores

Pérdidas localizadas causadas por:• Accesorios • Codos• Válvulas

Descritos por el coeficiente Km en la siguiente Ecuación:

h = Km x V2/2g

Donde

Km= Coeficiente de Pérdidas menores

h= Pérdida de carga causada por Pérdidas menores


Página 13


Valores Típicos de Coef. De Pérdidas Menores


1. Coeficiente Adimensional (km - Ec. Típica).

2. Coeficiente de Pérdidas referido al Caudal (K).

3. Factor de Flujo (CV).

4. Coeficiente de Descarga (CD)

Los Coeficientes se relacionan todos entre si, con ecuaciones de equivalencia. Por Ejemplo:

Pérdidas Menores para Válvulas

g

vkmHm

2

)(2

2)( QKHm

sp

QCv

/)(

D

Existen diversos coeficientes para cuantificar las pérdidas de Energía al pasar el Flujo a través de un Válvula.

22)(

vhmg

vCD

1

1)(

kmCD

22)(

OAg

kmK

2

2

0

)(

20)(

Cv

Agkm


Página 14


Representación de la Red

NODO NODOCONEXION

NODOS: Uniones, Tanques y Reservorios.

CONEXIONES: Tubos.

HIBRIDOS: Las Bombas y Válvulas, tienen

convención de Nodos, pero secomportan como conexiones.


Formulación Básica del Análisis (1/3)

Nu

i

D

S

i

e QQ11

2 3

5 64

1

Q14

Q12 Q23

Q36

Q45 Q56

Qe3

QD6

Q25

8 97

Q47 Q69

Q78 Q89

Qe6

Q58

Qe1

QD5QD4

QD2

QD8QD7

-Para toda la Red de Distribución:

Donde S es el numero de Fuentes y Nuel número de Nodos en la Red

Ec. de Conservación de Masa en Red y Nodos

- Para cada nodo en particular:

Donde Nti es el número de tuberías que llegan al Nodo “i” y Qij es el Caudal que va del Nodo i al j. Puede ser positivo o negativo (s/n sentido)

01

NTi

i

Diij QQ (I)

12 Líneas

9 Nodos

4 Circuitos

L > N-1


Página 15


Para cada línea se puede plantear la siguiente ecuación de Energía entre los nodos i y j. De la siguiente manera:

En términos de Caudales:

Análisis entre Nodos


D

lfkm

g

VhfhmHH ij

ij

ji2

2

ij

ij

ij

ij

ij

jiD

lfkm

Ag

QHH

2

2

2

ij

ij

ij

ij

ji

ij Ag

D

lfkm

HHQ

2

2/1

Despejando Qij, obtenemos:

Reemplazando en la Ecuación (I) de Conservación de Masa en Nodos, tenemos:

022/1

1

Diijji

NTi

j

ij

ij

ij

jiQAgHH

D

lfkm

HH

Ecuaciones de Altura Piezométrica (EH)

(II)


Para cada circuito cerrado, podemos estimar la Ec. De conservación de Energía así:

Siendo NT’i el número de tubos del circuito

Utilizando Darcy para esta ecuación tendríamos:

Análisis de Circuitos


0'

1

'

1

iNT

i

ij

iNT

i

ij hmhf

02

'

1

2

iNT

i ij

ij

ijij

ij

D

lfkm

g

V

Despejando Qij, obtenemos:

Se usa el valor absoluto en laecuación para establecer unaconvención de signos. LosCaudales se consideranpositivos si giran en sentido delas agujas del reloj o negativosen caso contrario

02

'

12

iNT

i ij

ij

ij

ijij

ijijAg

D

lfkm

QQ

Ecuaciones de Caudal (EC)

(III)


Página 16


Formulación Problema NuméricoPara Redes Cerradas tendríamos:

NU: Numero de Nodos (al menos uno debe tener Cabeza Conocida). Se tienen NU-1 Ecuaciones de Carga (EH), dado que al menos se debe contar con un Nodo con Carga Conocida.

NC: Numero de Mallas o Circuitos. Se tienen NC Ecuaciones de Caudal (EC) dado que se puede plantear una por circuito.

L: Numero de Líneas que conforman la Red.

Entonces el número de Ecuaciones para resolver la Red, esta dado por:

L = NC + (NU – 1)

Problema:

Se tiene un sistema conformado por (NC) Ecuaciones de Caudal y (NU-1) Ecuaciones de Carga. En ambos casos se trata de Ecuaciones No Lineales que requieren procesos iterativos o de convergencia.

Dado que se conocen los diámetros y rugosidades de las tuberías así como las cotas, en realidad se trata de un problema de comprobación de diseño y no de diseño en sí.


Simulación en Estado Estático

Entrada de Datos

Configure Ecuaciones ,n

desconocidos, n

Solución Inicial

Resuelva las ecuaciones EH y EC –

S/n método de solución

Convergencia?Calcule v, P

Resultados

Si

No


Página 17


Métodos de Solución

Hay 4 formas de reducir las ecuaciones generales a sistemas mas simples:

• Método de Nodo (NC ecuaciones)

• Método de Flujo (L ecuaciones)

• Método de Malla (L-M ecuaciones)

• Método de Gradiente (NC ecuaciones)


Distribución de Flujo en una Red Simple

Proceso de Balancear Cargas en M. Cross

Hardy Cross, University of Illinois Engineering Experiment Station Bulletin 286 (1936)


Página 18


Historia de la Modelación de Redes de Distribución

Modelos

Multiplataforma

Análisis Crítico

Gestión

avanzada de

datos

G.A.

Vaciado

Unidireccional

Integración GIS

Modelos Amigables

------

Integración de

Modelación - Bases de

datos - SCADA

-----

Modelos de

Tanque/reservorio

---

Cinemática de

Contaminantes

---

Optimización

1930’s 1990’s1980’s1970’s1960’s

Hardy

Cross

Análisis de

Flujo en

Redes

Análisis de

Redes por

Computador

Modelos

Hidráulicos

para

mainframes y

mini

computador

Modelos

basados en PC

---

Modelos para

la Calidad de

Agua en

Estado Estático

Modelos

para la

Calidad de

Agua

Dinámicos

2000’s

Futuro

Línea V8


El uso de métodos numéricos es indispensable para la resolución

de sistemas de distribución

II - Generalidades Modelos de Simulación Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Generalidades de la Modelación Hidráulica de Redes de Distribución


Tipos de SimulacionesDisponibles en WaterCAD/GEMS V8 XM

• Simulación Estado Estático (SS)

• Simulación en Periodo Extendido o Cuasi-Estático (EPS)

• Calidad del Agua (EPS)

– Edad

– Trazado

– Constituyente (Cloro Residual, THM´s, etc.)

• Análisis de Protección Contra Incendio (SS)

• Análisis Elementos Críticos (EPS)

• Optimización (SS)


Página 2


Generalidades de la Simulación

• Aproximación a la Realidad

• MODELO = SOFTWARE + INFORMACION

• Recolección y revisión de información toma tiempo

• Ingreso de Datos Topológicos y Operativos

• Decisión si los resultados son razonables

• Aplicar un buen criterio de Ingeniería

INPUT : BASURA → OUTPUT : BASURA


Aplicaciones de la Modelación Hidráulica

• Diseño y Planeación Maestra

• Esquemas Operativos

• Costos de Energía

• Análisis de uso del Agua

• Control en Tiempo Real

• Auditoria y Detección de Fugas (ANC)

• Protección contra Incendios

• Modelación de Calidad del Agua

• Análisis de Vulnerabilidad

• Análisis Transientes y Dispositivos de Protección


Página 3


Campos de Interacción

Modelación = Esfuerzo interdisciplinario

Administración y Gestión

Divisiones de Operación y Control

Planeación Estratégica

División Técnica y Proyectos

GIS

División Comercial (Facturación)

Participación Ciudadana


Construcción de Modelos

Fase 1: Construcción topológica

Fase 2: Información de infraestructura

Fase 3: Asignación de elevaciones

Fase 4: Estimación de demandas

Fase 5: Simplificación o esqueletización

Fase 6: Escenarios y alternativas

Fase 7: Ejecución de simulaciones

Fase 8: Calibración

La modelación es un proceso iterativo y en

permanente evolución !!


Página 4


Fase 1: Construcción Topológica


Dibujos CAD, Archivos GIS y/o planos en papel

Procesos manuales o automáticos (ModelBuilder)

Determine tuberías a ser incluidas

Identificadores para nodos y conexiones

Verificación en campo

Revisión de conectividad

Involucrar operarios y delineantes

Establezca un protocolo interno para futuras construcciones de modelo

Nunca descarte la Información de Planos de Obra!

Fase 1: Construcción Topológica


Página 5


LONGITUDES

• Real – No de punto a punto

• Esquemática vs. A escala (2D / 3D)

• A escala:

– Longitudes automáticamente determinadas

• Esquemático

– Longitudes definidas por el usuario

DIÁMETROS

Diámetros nominales vs. diámetros reales (internos)

Tubería de 6” Clase 50 DI = 6.4” Diámetro interno

Importante para tamaños pequeños y Análisis de Calidad

Fase 2: Información de infraestructura


Fase 3: Asignación de Elevaciones


Página 6


• Usadas para convertir gradientes a presiones

• Pueden usarse elevaciones del… – Suelo,

– Tubería ó

– Usuario

• Conservar consistencia.

Si existe información topográfica de calidad, se podrán construir Modelos Digitales de Terreno Fiables !



Convirtiendo línea piezométrica a presiones

548.34’ 57.4 psi

553.84’ 55.0 psi

545.79’ 58.5 psi 545.38’ 58.7 psi

538.32’ 61.8 psi



Página 7




• Promedio diario anual actual

• Estudios de Uso de suelo

• Variaciones y picos temporales

• Agua no contabilizada – Pérdidas

• Flujos de incendio

• Proyecciones Futuras



Página 8


Balance hídrico

Q suministrado = registrado - incontrolado consumido

Q (inyectado)

Qi (incontrolado)

Qic (incontrolado

consumido)

Qr (registrado)

Qif (fugas)

Qica (ausencia

de contador)

Qice (error contador)

Qical (acometidas

legales)

Qicai (acometidas

Ilegales)

Eficacia de la gestión

Estado de la red

Eficacia de la medida

Control de acometidas

s = Qr

Q

r = Qs

Q= 1

-

Qif

Q

g = Qr

Qs

s = g r

Rendimientos

porcentuales



Estimación de uso del agua

Uso del suelo

Sectorización de la Red

Sistema Comercial

Lecturas medidores

Corrección por agua no contabilizada

Población de Contadores

Curva de Error de los Contadores

Patrones de Consumo



Página 9


x1

x2

A1 A2 A3 An

LT

xn

1 2

Esquema y Ecuaciones de Asignación:n

i

Ai

T

iTD Q

L

xLQ

1

1

n

i

Ai

T

iD Q

L

xQ

1

2

FASE I

Establecimiento Relación Acometidas –Líneas (Barrido).

FASE II

Distribución Nodal de Consumos.

MO

NOV

AR

CA

LLOSA

ENSA

RRIA

JOA

QU

IN C

ASEN

SIO

GRAL MIL

LAN ASTRAY

GRAL MILLAN ASTRAY

PORTE

T DE M

ORAIR

A

MO

RAIR

A

MENEN

DEZ P

ELAY

O

ALT

EA

GRAL MIL

LAN ASTRAY

DO

LORES

A

A

A A

A

A

A A

A

A

d

A

A

A

A A

A

N A

A

AA

A

A

A

A N

A

N A

d

A

A Nd

A

N A

ANA A

AN

A

A

A

d

A

A

AN

A

A

AA

AAA

A

dA

N

d

A

N

A

A

d

80 FD

80 U

R

60 UR

100 FD60 U

R

80 F

D

100 FD

125 U

R

60 UR

100

FD

125 UR

60 UR

70 UR

125 UR

125 UR

125 UR

30 P

E

80 UR

80 UR

125 UR

125 UR

125 UR

70 U

R

80 U

R

100 FD

100

FD

80 UR

50 PE

80 UR

100

FD

125 UR

#S

$T$T

$T$T

$T

#S

#S

$T

$T

$T

$T

$T

#S

#S

$T

#S

#S

$T

$T#S

$T

#S

3082

3101

3079 3102 3100309530963078 3103

298231053077

3106

30763108

3110 3002 30053111 30043104

3075 3000311230033114 30273074

29983116 300129973073 3118

209929953119 30253028

29933120 3107302430263071 3109

29783123 30233022

30213113

3070 3047 2969306830183115

3124 30203067296830193117

30503066

3065

33872

3097

3098

3999

42317

45039

1:577

Capa Acometidas

Codificada Q=0N

Codificada Q > 0A

No Datad

CONVENCIONES

ENTORNO GIS: Barrido y Asignación Acometidas

Fase 4: Estimación de demandasAsignación Micro-zonal


• Proyecciones espaciales y temporales de población

• Donde ocurrirá gran crecimiento?

• Donde se ubicarán los grandes consumidores?

• Dotaciones futuras de racionalización de uso

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

Demandamedia

Proyecciones alternativas de demanda

Fase 4: Estimación de demandasProyecciones de Demanda


Página 10




Nivel 1 – Simplificación

Rastreo y Remoción de Datos (Data Srubbing).

Nivel 2 – Técnicas Analíticas

Remoción y Acoplamiento de Segmentos en Serie

Recorte de Ramales (Branch Trimming).



Página 11


A A

C C

Cual es el Nivel de Esqueletización Deseado?



Aplicaciones que permiten mayor esqueletonización

− Planeamiento maestro

− Estudios regionales de calidad de agua

− Estudios de consumo de energía

− Elaboración de curvas de sistemas

Aplicaciones que requieren mas tuberías.

− Diseño

− Análisis de calidad de agua

− Análisis contra incendios



Página 12


NIVEL 1

NIVEL 2

NIVEL 3

NIVEL 4

NIVELES DEESQUELETIZACIÓN

72

73

74

75

76

77

0 5 10 15 20 25

Hours

Pre

ssure

(psi) Skel1

Skel2

Skel3

Skel4

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 5 10 15 20 25

HoursCh

lorin

e R

esid

ua

l (m

g/L

)

Skel1

Skel2

Skel3

Skel4



Escenario Alternativas

- Topología Activa

- Física

- Demanda

- Config. Inicial

- Operacional

- Edad

- Constituyente

- Traza

- Flujo de Incendio

- Costo de Energía

-Transiente**

- PDD

- Extensiones de Usuario

Ciclo de escenarios

Construir modelo(Escenario base)

Calcular escenario

Revisarresultados

Agregar escenario

Editar escenario



Página 13


• Escenario = Una Simulación distinta para el mismo modelo.

– Contiene tipo de Simulación.

– Usa datos de las alternativas.

• Alternativas = Grupo de datos.

– Construyen bloques de escenarios.

• Herencia = Construir alternativas y escenarios basados en existentes.

– Add (agregar) = No se heredan datos

– Duplicate (duplicar) = Copia pero no conecta

– Child (Hijo) = Conecta grupo de datos



TIPOS DE SIMULACIÓN

ESTATICA

TopologíaFísica DemandaConf. Inicial

EPS

TopologíaFísicaDemandaConf. InicialCont.lógicosOperacional

CALIDADDE AGUA

TopologíaFísica DemandaConf. Inicial Cont. lógicosOperacional EdadTrazaConstituyente

FLUJO DEINCENDIO

TopologíaFísica DemandaConf. InicialFlujo de incendio

Fase 7: Ejecución de simulaciones

TRANSIENTE

TopologíaFísicaDemandaConf. InicialCont. lógicosTransienteOperacional


Página 14


Ajustar las características del modelo hidráulico para representar de la mejor manera su comportamiento real

Fase 8: Calibración

Estaciones de Control Telemandadas

Dispositivos de Medición (Data-Loggers)


Un paseo por WaterCAD/GEMS V8 XM

DEMO

III – Elementos Especiales en un Modelo Hidráulico Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Configuración Topológica

Representación de Elementos Especiales en Modelos Hidráulicos


Elementos Singulares del Modelo

• Tanques y Reservorios: Almacenamiento, Provisión en horas pico e Uniformización de Presiones.

• Estaciones de Bombeo: Añaden energía al flujo.

• Válvulas Funcionales: Control de condiciones de flujo y presión del Sistema.

• Válvulas de Aislamiento: Tienen por objeto aislar hidráulicamente el sistema solo ante eventos de reparación.

• Hidrantes y Emisores: El caudal de salida en estos puntos depende del valor de la Presión y las características resistentes.


Página 2


Tanques & Reservorios (Condiciones de Frontera)

Reservorio Volumen infinito

Nivel de agua constante*

Tanque Volumen finito

Nivel de agua variable

Condiciones Iniciales

Pueden tener diversa geometría

Modelos de Mezcla


Impactos de Tanques y Reservorios

• Aprovechar la energía potencial (altura)

• Proveer almacenamiento de emergencia

• Regulación de presiones

• Balancear consumo

• Proveer presión en extremos durante horas pico

– (Tanques de Cola)

• Impactos Negativos de Calidad del Agua

– Tiempo de Residencia Largos

– Mezcla Pobre


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Bombas (Definiciones)

• Bomba: Máquina que transforma energía mecánica en energía hidráulica, proporcionándole a un fluido presión y velocidad

• Clasificación:

- Bombas Volumétricas

- Bombas Rotodinámicas

A. Según la dirección del Flujo

- Radiales (Centrífugas)

- Axiales

- Helicocentrífugas (Flujo Mixto)

B. Según Velocidad

- Bombas de Velocidad Fija (BVF - FSP)

- Bombas de Velocidad Variable (BVV - VSP)


Bombas (Conceptos Generales)

• Curvas Características

– Carga

– Eficiencia

– Brake horsepower

– NPSH

• El modelo selecciona el punto de operación a través de la curva de resistente del sistema y la curva característica de la Bomba.

H

Q

A

B

Curva Consigna

Curva Resistente


Página 4


Representación de la Curva Característica en el Modelo

CQBQAHB

2

La curva característica de una bomba es usualmente representada como:

Donde,

HB = Carga impartida por la bomba (m)

Q = Caudal Bombeado (m3/s)

A, B y C = Coeficientes que describen la curva característica. C es también conocido como carga de apagado.

Por otra parte, la potencia consumida para una eficiencia conjunta bomba motor ( ) está dada por:

HQgP1


Definiendo la Curva Característica

Puntos Típicos son: - Carga de apagado (Q= 0).- Punto en Máxima Zona de Eficiencia. - Flujo máximo (H ≈ 0 m).

Usualmente 3 puntos son requeridos para definir la curva característica.

CURVA CONSIGNA:

Es la mínima altura piezométrica necesaria encabecera del sistema hidráulico para garantizar unapresión residual suficiente en el punto de consumomás desfavorable del sistema, para cada caudal deimpulsión.


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Puntos clave en la Curva Característica de una Bomba

Eficiencia

Zona de Máxima Eficiencia

Punto de Diseño

Carga de Apagado

Punto de Flujo Máximo


Válvulas en Redes de Distribución

Las válvulas cumplen un papel fundamental en la gestión deredes de distribución. Entre otras funciones permiten aloperador regular caudales y presiones, proteger el sistemafrente a sobrepresiones y depresiones, controlar el sentido delflujo, aislar tramos de conducción, entre otros.

Clasificación Funcional:

1. Válvulas de Control (Automáticas): Presión, Caudal, Pérdida deCarga, Nivel Depósitos.

2. Válvulas de Regulación (Motorizadas) : Presión, Caudal,Propósito General

3. Válvulas de Protección: Alivio Presiones, Sentido del caudal,Expulsión de Aire

4. Válvulas de Operación: Aislamiento (Todo/Nada).


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Tipos de Válvulas en el Modelo

• Válvula Reductora de Presión (PRV) - Limita la presión de salida a un valor deseado

• Válvula Sostenedora de Presión (PSV) - Mantiene una presión mínima en la entrada

• Válvula Quebradora de Presión (PBV) - Asume una pérdida de presión específica en la válvula

• Válvula de Control de Flujo (FCV) - Limita el flujo de agua que pasa por la válvula a un valor deseado

• Válvula General (GPV) - De uso general, cualquier pérdida o flujo

• Válvula de Cheque - Permite/restringen flujo en una sola dirección. Propiedad Tubo – Implícita en Bombas.

• Válvula de Aislamiento - Permiten aislar tramo(s) de la conducción. No Topológico. No disponible en todos los software.

• Válvula de Altitud - Válvula implícita en el elemento Tanque.


Estado de Válvulas de Control Variables Fluidas

• El usuario puede especificar el estado inicial de la válvula (Condición de Frontera)– Activa

– Cerrada

– Inactiva

• Si está activa, el estado es controlado por el modelo– Controlando – Limitar presión (Reducir/Sostener)

– Abierta – Solo pérdida menor

– Cerrada – No flujo


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VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN ACTIVA

Control

5570

Q = 300

Cerrada

5570 65

Q = 0

Abierta

5540

Q = 300 gpm

Configuración = 55 Demanda = 300

Control

5570

Q = 300

Cerrada

5570 65

Q = 0

Abierta

5540

Q = 300 gpm


Control

5570

Q = 300Control

5570

Q = 300

Cerrada

5570 65

Q = 0Cerrada

5570 65

Q = 0

Abierta

5540

Q = 300 gpmAbierta

5540

Q = 300 gpm



VALVULA SOSTENEDORA DE PRESION ACTIVA

Control55 250 gpm55 55

Abierta55 300 gpm70 69

Cerrada55 0 gpm45




Cerrada55 0 gpm45






Cerrada55 0 gpm45

Cerrada55 0 gpm45



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Hidrantes y EmisoresLos Hidrantes son elementos nodales queusualmente tienen un estado “cerrado” y quebuscan satisfacer una demanda o caudal de incendiopara condiciones operativas determinadas.

El caudal en hidrantes no es un dato de entrada,sino un resultado de la presión residual existente endicho punto considerando pérdidas y el coeficientede emisor definido

Los Emisores de Flujo Propiedad asociada al elemento Nodo,que puede ser o no activada. Permiten estimar el caudal desalida en un orificio. El caudal en un emisor varía según el valorde la presión.

La ecuación del emisor está dada por:

Donde:Q: Caudal Emitido / P: Presiónke: Coeficiente del Emisor (Propiedad del Nodo)n: Exponente del emisor. Número adimensional que afecta las unidades delcoefiente ke. El valor por defecto es 0.5 valor típico para un orificio

n

e PkQ


Bombas, Tanques y Válvulas

Taller 1

IV – Calibración Hidráulica de Modelos Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Calibración de Modelos Hidráulicos

Calibración: Fases de Implementación y Análisis Resultados


Calibración

• Comparar valores observados vs. modelados

• Hacer ajustes de tal forma que el modelo reproduzca de la mejor forma el mundo real

• Certeza en el modelos como una herramienta de decisión


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Por que Calibrar?

Entendimiento del sistema + Certeza Modelo = Ahorro + Optimización Inversiones

• Capacidad del modelo en reproducir condiciones existentes

• Identificación de errores en datos de entrada

• Correcta toma de decisiones

• Modelos precisos – buenas deciciones

• Confianza en resultados

• Esfuerzo interdisciplinario

• Paso previo a la Validación de un Modelo.


• Precisión

– Presión, elevación, gradientes: ±0.5 - 1 m

– Flujo: 5%

– Niveles tanques: 50 cm

• Información SCADA

• Data Loggers

• Calibración medidores

Información de Campo


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• Evaluar puntos estratégicos de medición y recolección de datos

• Periodos de alta demanda

• No interrumpir el servicio

• Anotar parámetros operativos

• Reporte de incidencias

• Fronteras de carga conocida– Tanques

– Válvulas Reductoras de Presión

– Bombas

Cuándo y Cómo Recolectar Datos?


Utilización indirecta de ecuaciones de pérdida por fricción (Hazen-Williams o Darcy-Weisbach) para verificación en campo de coeficientes

Flujo

Carga 1 Carga 2

Longitud, Diámetro

(ó H1-H2)

Prueba de Rugosidad


Página 4


Errores con demanda normal

Elevaciones, gradientes de frontera, consignas en válvulas …

Errores de alto flujo

Válvulas cerradas, rugosidad, demandas

Rugosidad

Demanda

Estado

Qué Parámetros Calibrar?


• Calibración a lo largo de varios días

• Requiere simulación en tiempo extendido

Demanda

Niveles

Bombeo

Presiones

Calibración Dinámica (EPS)


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Medidor de flujo

Tanque 1 Medidor de presión

Tanque 2

q

h

h

p


Tiempo

Niv

el de a

gua

en t

anque

Buena calibración

Mala calibración

Puntos de información de campo

Graficando Resultados de Calibración


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Sentido común + Criterio de ingeniería

Preguntas:

• Son razonables los ajustes?

• Hubo circunstancias especiales– Demandas anormales

– Válvulas cerradas

• Existen algunas recomendaciones en Bibliografía pero deben tomarse solamente como referencia

Interpretando los Ajustes…


Criterios de Caudal

• Para Líneas Primarias (Caudal >10% de la Demanda Total del Sistema o Sector) el valor simulado debe tener una diferencia de ± 5% con los valores de caudal medidos

• Para Líneas Secundarias (Caudal ≤10% de la Demanda Total del Sistema o Sector) el valor simulado debe tener una diferencia de ±10% con los valores de caudal medidos

Criterios de Presión

• 85% de las medidas de campo deben estar entre ± 0.5m o ± 5% de la máxima pérdida de carga a través del sistema (el criterio que sea mas grande).

• 95% de las medidas de campo deben estar entre ± 0.75m o ± 7.5% de la máxima pérdida de carga a través del sistema (el criterio que sea mas grande).

• 100% de las medidas de campo deben estar entre ± 2.0m o ±15.0% de la máxima pérdida de carga a través del sistema (la que sea mas grande).

Niveles aceptables de Calibración


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Calibración Automatizada

•Objetivo

Encontrar el mejor ajuste cumpliendo restricciones

•Técnicas de optimización

Ensayo y error, enumeración, programación lineal, algoritmos genéticos…

Cual es la solución correcta ?


•Teoría de la selección natural

•Desarrollado en 70’s

•Aplicado a sistemas de agua en 90’s

Genera pruebas de poblaciones sucesivas

Lo mas fuertes sobreviven e introducen soluciones mas deseables

Algoritmos Genéticos


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Darwin Calibrator

• Comparación datos de Campo:

• Presiones o gradientes en nodos

• Flujos en tuberías, bombas, válvulas

• Optimización con algoritmos

genéticos

• Múltiples datos de campo

• Calibrar: Rugosidades,

Demandas y Estados

• Genera pruebas de

poblaciones sucesivas

• Lo mas fuertes sobreviven e

introducen soluciones mas

deseables

Módulo Incluido en WaterGEMS – Adición en WaterCAD


Darwin Calibrator – Paso 1

Datos de campo

• Entrar observaciones de campo– Elemento: J-17

– Atributo: Carga

– Valor: 147 metros

• Múltiples escenarios y observaciones

• Ajustes de Demanda– Condiciones especiales de demanda

– Flujos extraordinarios


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Ejemplos de criterios de agrupación– Por antigüedad y/o material de tuberías

– Por zonas de mantenimiento o uso de suelo

Qué tanto agrupar?

•Grupos de demanda

•Grupos de rugosidades

•Grupos de estado


Grupos de Calibración


• Tolerancia de estado

• Pruebas máximas

• Generaciones de no mejora

• Soluciones para guardar

• Numero de era máximo

• Numero de generación de era

• Tamaño de población

• Probabilidad de corte

• Probabilidad de empalmar

• Probabilidad de mutación

• Sembrando imparcialmente

Tipos y Opciones de Calibración

• Tipos de calibración

− Manual

− Optimizada

• Configuración definiendo grupos y rangos

• Ofrece análisis de sensibilidad

• Análisis estadístico

− Diferencia de Cuadrados

− Valor Absoluto

− Diferencia Máxima

− Gráfico de Correlación

• Exportar escenario calibrado

Opciones


Página 10


•Tipos de calibración

−Manual

−Optimizada

−Análisis de sensibilidad (Evaluación Fitness)

•Rangos y incrementos

•Crear escenario de calibración


Ejecutando la Calibración


• Valoración de Grupos de Rugosidad, Demanda y Estado

• Modelación vs. Observaciones

• Análisis estadístico

– Diferencia de cuadrados

– Valor absoluto

– Diferencia máxima

– Gráfico de Correlación


Interpretación de Resultados


Página 11


El fin del proceso lo define el modelador

1er paso - Verificación de datos de entrada

Análisis de sensibilidad - Validación

beneficiocosto

El modelo debe soportar la toma de

decisiones

Qué es una buena Calibración?


Darwin Calibrator

DEMO & TALLER 2

V – Diseño Óptimo de Modelos Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Optimización de Modelos Hidráulicos

Diseño Óptimo y Planeación Maestra de Sistemas de Distribución


Dimensionamiento: Aplicaciones de los Modelos

1. Planeación Maestra

2. Diseño Preliminar

3. Trazado de Subdivisiones

4. Rehabilitación

Las aplicaciones de los modelos para propósitos dediseño difieren según el tipo de objetivo para el cualhan sido planteados y de características propias. Losprincipales tipos de aplicaciones son:


Página 2


1. Planeación Maestra

Dónde ocurrirá el crecimiento?

Magnitud del crecimiento

Qué infraestructura es necesaria?

Cuando invertir en mantenimiento?

- El futuro es desconocido -

Utilice las mejores estimaciones

Los modelos de Planeación Maestra son usados parapredecir que mejoras y nuevas obras para el sistema dedistribución, serán necesarias para atender a futurosconsumidores y expansiones urbanísticas. Se trata demodelos con un horizonte de planeación de 10 – 20años. Generalmente son modelos muy simplificados.


Modelos usualmente macros

Perfil del sistema y énfasis en Líneas primarias, Tanques y Bombeos.

Niveles importantes de simplificación

Modelos regionales

Modelos estáticos multianuales

Confiabilidad de infraestructura

Evaluación ante diferentes escenarios de consumo

Análisis Financiero

Aspectos de la Planificación Maestra


Página 3


Perfil del sistema (Planeación Maestra)

500

600

700

800

900

1000

Usados en Planeación Maestra y en DefiniciónEsquemas Operativos


1000 m

700 m

300 m

50 m

Fije el límite de la

zona de presión y

una Bomba.

920 m

Fije el límite de la

zona de presión y

una VRP.

800 m

150 m

Perfil del sistema (Planeación Maestra)


Página 4


Zona Principal

ZonaAumentada Zona

Reducida

Tanque enterrado

TanqueElevado

Estación de bombeo

VRP

Definición Zonas de Presión (Planeación Maestra)


Perfil de sistema (requerido) para entender problema

Procurar facilitar la operación del sistema (Simplificar)

Toma de decisiones con impactos a largo plazo

Definir rangos de presión adecuados para reducción de fugas

Optimización de energía consumida por bombeo

Metas de Agua No Contabilizada

Definición Zonas de Presión (Planeación Maestra)


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Planificación de expansiones (Planeación Maestra)

Conocimiento de los usos de suelo y desarrollourbanístico futuro

Análisis de conectividad al sistema existente yotros datos operativos

Consideración de flujos de incendio

Marco regulatorio

Almacenamiento vs. Bombeo

Diseño detallado


• Cambios en la operación de bombas

• Análisis Financiero de Costos Energéticos

• Esquemas de control de válvulas de regulación y otros dispositivos

• Optimización en coordinación con sistemas SCADA

• Cambios en los límites de las zonas de presión

• Análisis de Incendio

• Preparación para cierres y entrenamiento de operadores

Estudios Operacionales (Planeación

Maestra)


Página 6


2. Diseño Preliminar

Solo se requiere un modelo calibrado del sistema simplificado o línea que abastece el área de estudio

Uso de normatividad local para diseño de sistemas de distribución

Empleo de factores de mayoración.

En este tipo de diseño, el modelador dimensiona lainfraestructura que abastecerá un área privada o laadición de un área de servicio en el sistema dedistribución. Este tipo de modelación está enfocada enla valoración económica de una porción pequeña delsistema y el grado de simplificación del área en estudioes bajo o nulo.


3. Trazado de un Subdivisión

Cuando se diseña una subdivisión generalmente losrequerimientos de flujo de incendio dominan el diseño.

El horizonte de planeación es generalmente bajo omedio (el tiempo que será construida la subdivisión). LaCalibración es solo requerida en puntos cercanos a laconexión de la subdivisión con el sistema existente.

Si bien el diseño de la subdivisión requiere un grado dedetalle alto, el resto del sistema puede ser unsimplificación.


Página 7


Conexión a un Sistema Existente (Opciones)

Nueva Subdivisión

?

6”

16”


Propuesta: principal de 24”

Nueva Subdivisión

6”

24”

Conexión a un Sistema Existente (Opciones)


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4. Estudios de Rehabilitación

En un estudio de Rehabilitación de un área del sistema,la adecuación de capacidad para caudal de incendios esnuevamente la consideración más importante adicionala las consideraciones sobre el aumento de vida útil delas redes.

Muchos escenarios serán requeridos en este tipo deestudios dada la gran variedad de posible solucionescomo: Revestimientos, Ampliaciones, Líneas paralelas,mallados, etc.

El grado de simplificación de este tipo de estudios esintermedio, tendiendo en cuenta que las obras derehabilitación se dan principalmente sobre líneassecundarias.


Mejorar sistema actual

Reducir grado de vulnerabilidad y aumentar la robustez del sistema

Modelos detallados necesarios

Entender condición existente

Pruebas de caudal para incendio

Exámenes de tuberías

Pruebas de rugosidad

Historia de roturas vs. pérdidas

Experiencia operadores

Estudios de Rehabilitación -Consideraciones


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Dimensionamiento – Consideraciones

El dimensionamiento es un proceso iterativo donde sedeben definir las demandas de agua que debensatisfacerse y verificar que el cálculo hidráulico cumplalas restricciones establecidas para diferentes condicionesoperativas y demandas. Los factores a verificar son:

Restricción para altas velocidades

Presión por debajo del mínimo de servicio

Bombas que no operan en la zona de eficiencia

Tanques que no cumplen las tasas esperadas de vaciado ollenado

Zonas con altas presiones (no usuales)

Bajas velocidades durante periodos de demanda pico

Bajas concentraciones de cloro residual o altos valores deedad del agua


Dimensionamiento – Diagrama de Flujo

Si el Modelador observa que no se cumplen las restricciones, tratará deajustar los diámetros para obtener un comportamiento hidráulicoaceptable. Sin embargo, esto afectara las ecuaciones de energía y lasvelocidades en las líneas.

ModelaciónSistema

Existente

Trazado deLíneas

Propuestas

SeleciónInicial de

Diámetros

SIMULACIÓN

MODELO

HIDRÁULICO

DemandasEstimadas

Cortes delSistema

Reformulacióndel Diseño

Cumplimiento conNormatividad yRestricciones?

Estimación deCostos

No Si

No

Si

CostosÓptimos?

Presentación deResultados ante

Gerente ProyectoFIN

INICIO


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• Optimización con GA

• Diseño

− Total

• Restricciones

− Parcial

− Presión

− Velocidad

• Infraestructura:

− Redes nuevas

− Rehabilitación

• Escenarios de diseñoTipos Optimización:

Económica

Hidráulica

Multi-objetivo

Darwin DesignerMódulo Incluido en WaterGEMS – Adición en WaterCAD


Darwin Designer

DEMO

VI - Simulación en Periodo Extendido (EPS) Curso WaterCAD/GEMS

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Simulación en Periodo Extendido (EPS)Creación y Análisis de

Simulaciones en Periodo Extendido


Simulación en Periodo Extendido(SPE)

• Rastrea el sistema a lo largo del tiempo

• SPE = Series de estados estáticos unidos

(Fotos)

• Los tanques representan las uniones entre fotos

6:21 a.m. 11:23 a.m. 7:45 p.m.Ti

Tf


Página 2


Por que usarSPE?

Dimensionamiento tanques

Operación bombas y válvulas

Entrenamiento operadores

Cuantificación gasto de energía

Análisis de calidad del agua

Demanda

Niveles

Bombeo

Presiones


Simulación SPEIngreso de datos

Primer paso de tiempo

Condiciones iniciales

Resuelve la red

Ultimo Paso?

No

Chequeocontroles

Resultados

Si


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Información de una SPE

•Patrones de uso del agua•Niveles iniciales tanques•Secciones transversal tanques•Controles operacionales•Duraciones y saltos de tiempo

Estado Estático: Conectividad, Datos de tuberías,

Datos de nodos, Datos de bombas, Datos de válvulas. Niveles deagua en Tanques, etc…

+


Escalas de tiempo

1. Duración

2. Tiempo de cálculo Distribución de agua72 horas en pasos de 1 hora

Sistema

Hidroneumático2 horas en pasos de 10 minutos

ReservorioPasos de un día por tres meses


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• Variaciones temporales en el uso del agua

•Multiplicadores asociadas a la demanda base de Nodos

• Se pueden clasificar por tipo de demanda:– Ej. residencial - industrial - comercial

• Patrones detallados para grandes usuarios

• Literatura ofrece una primera aproximación

• Variables por temporada

Patrones de demanda

SCADA


Patrones escalonados o continuos

Pueden ser aplicados a consumos, nivel de agua en reservorios y constituyentes.


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Controles Operacionales

• Estado (Lógico):– Tubería: Abierta o Cerrada

– Bombas: Encendida o Apagada

– Válvulas: Activa, Inactiva (tubería) o Cerrada

• Configuración (Análogo):– Bombas: Factor de velocidad relativa

– Válvulas: Presión, flujo o coeficiente de pérdida de carga


Nodos de control

BombaEstado Inicial = ONControlado por Tanque A

Tanque A

ON cuando nivel < 448m

OFF cuando nivel > 451m


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Controles Compuestos

IF Evaluación lógica de una condición

THEN Acción si condición es verdadera

ELSE Acción si condición es falsa

Ejemplo,

IF (Flujo en P-17 > 200)

THEN (PMP-1 = on)

ELSE (PMP-1 = off)


Condiciones (Ejemplos)

• Elemento (HGL en J-11 > 145)

• Tiempo desde el comienzo (T >= 7)

• Tiempo de reloj (Clock Time < 7:00 am)

• Demanda del sistema (Demanda > 500)

• Condiciones y Acciones Compuestas

Condición

[Flujo] > 200 AND [Tiempo de reloj] > 15:00

Acción

[PMP1] = off AND [P-11] = open


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Prioridades de control

• Elegir prioridad de control

• 5 = prioridad alta, 1 = baja

• Defecto = baja

• Si hay conflicto– Ejecuta la de más alta prioridad

– El primero en la lista si tiene la misma prioridad


Observación de nivel de agua en tanques

0 12 24 36 48 60 72

0 1

0 20

30


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Dimensionamiento de tanques

Regulación~10-20 % del día máximo

IncendioDia Max + Incendio - Producción

EmergenciaDuración x Demanda

V = Regulación + max { Incendio, emergencia }


Costos de energía

• Potencia usada, kwhr

• Potencia de Agua, hp

• Potencia de Electricidad, hp

• Eficiencia, %

• Costo de energía, $

• Costo de demanda, $

• Costo de almacenamiento, $

• Costo unitario, $/MG


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Información requerida

• Buen modelo con SPE

• Costos de energía en el día – Estructura Tarifaria

• Curva de eficiencia– Eficiencia constante

– Por sesiones

– BEP – Punto de mejor eficiencia


Taller 4 - WaterCADSimulación EPS y EstimacionCostos de Energía

VII – Fundamentos Modelación de Calidad de Agua Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Modelación de Parámetros de Calidad del AguaTeoría de Modelación de la Calidad del Agua en Redes de Distribución


Fundamentos de la Modelación de Calidad del Agua

Representación de

procesos físicos,

químicos y biológicos

para simular

movimiento y

transformación de

constituyentes en el

sistema de distribución


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Calidad del Agua en Sistemas de Distribución

• Calidad de agua depende de: – Fuente del agua

– Operación del sistema

– Transporte y transformaciones

– Almacenamiento

• Variaciones significativas en calidad de agua– Temporalmente

– Espacialmente


Dificultades para modelización de calidad de agua

• Complejidad del movimiento del agua

• Calidad variable de fuentes de agua

• Reacción Complejas

• Pruebas de campo proveen solo un pequeño ejemplo del sistema

• Garantizar potabilidad

• Optimizar precursores químicos

• Reducción de vulnerabilidad

Beneficios


Página 3


Aspectos relacionados con modelación de calidad de agua

• Tanques cerrados o abiertos

• Conexiones domiciliarias

• Decaimiento de desinfectantes

• Purgado

• Quejas de sabor y olor

• Flujos transitorios

• Alta turbidez

• Litigación

• Fuentes Contaminadas


Procesos Presentes

• Hidráulica

• Mezcla en depósitos

• Transporte

• Reacciones en el flujo

• Reacciones en la pared

• Hidrodinámica de tanques

Transformaciones en pared

Conexiones domiciliarias

Agua Potable Tratada

Reservorios

Transformaciones en la carga

Ruptura


Página 4


Modelación Hidráulica y de Calidad de Agua

MODELO HIDRÁULICO CALIBRADO

MODELO DE CALIDAD DE AGUA

Flujos y velocidades

Resultados de la Calidad de Agua


Tipos de Modelación de Calidad de Agua

• Rastreo de fuente

• Edad del Agua

• Constituyentes


Página 5


Rastreo de Fuente

% d

e a

gua

de la f

uente

A%

de a

gua

de la f

uente

B

tiempo0

100

tiempo0

100


Edad del Agua

• Calcular variación de edad del agua a través del tiempo

• Modelación Hidráulica aplicada al tiempo de permanencia del agua en la Red.

• Altamente influenciada por el tamaño y los tiempos de residencia en estructuras de almacenamiento


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Constituyentes

• Sustancias Conservativas

Su concentración cambia solo por procesos de dispersión y mezcal

• Sustancias No-Conservativas

Concentración crece o decae debido a…– Procesos químicos

– Procesos biológicos

– Procesos físicos


Constituyentes (Modelaciones mas Comunes)

• Salinidad (TDS)

• Nitrógenos

• Metales

• Orgánicos

• Cloro

• Cloraminas

• VOC’s

• THM’s

• pH/alcalinidad

• Dureza

• Plomo y cobre

• Floro

• Sólidos/turbidez

• Actividad Microbial

• Sabor y Olor


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Formas de Transformaciones Cinéticas

• Conservativo: dC/dt = 0

• Decaimiento de primer orden: dC/dt = kC

• Crecimiento de cero orden o decaimiento: dC/dt = k

• Crecimiento de primer orden a equilibrio – dC/dt = k(Cmax - C)

– Orden n-th

– dC/dt = kCn


Decaimiento de Primer Orden

C0

Los constituyentes decaen proporcionalmente con la concentración

dC/dt = kC Decaimiento exponencial Ct = C0 e-kt

– Co - Concentración inicial

– T - Tiempo

– k - Coeficiente de decaimiento

Cloro usualmente tiene decaimiento de 1er orden

Media vida: Tiempo para un decaimiento de 50%

Media vida

Co/2

Ejemplo: k = 0.5/díaMedia vida = 1.4 días


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Crecimiento de Orden Cero o Decaimiento El constituyente crece (o decae) a una velocidad constante

absoluta

dC/dt = k

Ct = C0 + (rDt) – C0 es la concentración inicial

– Dt es el intervalo de tiempo

– r es la velocidad de crecimiento

La edad es un ejemplo de crecimiento de cero orden (r = 1)

Concentración o Edad

tiempo

C0


Crecimiento de Primer Orden a Equilibrio

El constituyente crece proporcionalmente con la concentración a un valor de equilibrio

dC/dt = k(Cmax - C) El constituyente exponencialmente se acerca a un valor

máximo,

Ct=Cmax- (Cmax-C0e-kt)– C0 = concentración inicial, Cmax = concentración máxima

Los Trihalometanos (THM’s) son un ejemplo

C0

Cmax


Página 9


Definición del Problema

• Dado:

– Representación de la Red

– Flujos en todas las tuberías (del modelo hidráulico)

– Velocidad de Reacciones

– Concentraciones en fuentes

– Condiciones Iniciales

• Determine:

Concentraciones en todos los nodos en todos los períodos de tiempo


Conservación de Masa NodalMezcla Completa

NODO

Q1, C1

Q2, C2

Q3, Cout

Masa Total que Entra = Masa Total que Sale

Cout = [(Q1 C1) + (Q2 C2)] / (Q1 + Q2)

Q1 + Q2 = Q3 + Q4

Q4, Cout


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Calidad de agua en tanques

• Tanques almacenan volumen

• Su calidad de agua cambia por…

– Calidad de flujo entrante

– Transformaciones en el tanque

• Mayoría de modelos asumen mezcla instantánea


Conexiones de Tuberías

• Flujo y velocidad variables en el tiempo

• El agua envejece al moverse por las tuberías y durante su residencia en la Red.

• Transformaciones afectan la calidad de agua


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Perspectiva de Modelación

Euleriana

Observador fijo, grilla dividida en partes iguales

Lagrangiana

Observador se mueve con el flujo


Registro de la Parcela Lagrangiana

Parcelas de calidad de agua en tiempo T

1 2345

En el tiempo (T + L1/V) la parcela 1 se mueve fuera de la tubería y la nueva parcela 5 entra

C=0.72 C=0.1 C=0.22 C=0.64

C=0.72 C=0.1 C=0.22C=0.725

1234

L1

V


Página 12


Agregando Parcelas

1 2345

C=0.72 C=0.1 C=0.22C=0.725

234 & 5

C=0.1 C=0.22C=0.722

Estas parcelas se agregan a parcelas combinadas basado en el peso del volumen. Porque la diferencia en concentración entre las parcelas 4 y 5 es menor que la tolerancia de calidad de agua (0.01).


Diagrama Simulación de Calidad de Agua

Datos de Entrada

Condiciones Hidráulicas Iniciales

Calcule la hidráulica EPS

Último intervalo de tiempo?

Condiciones iniciales de Calidad de Agua

Calcule las ecuaciones de calidad de agua

Último intervalo de tiempo?

SI

NO

SI

NOResultados


Página 13


Datos adicionales para un modelo de Calidad de Agua

• Concentraciones iniciales

• Velocidades de reacción

• Modelo de mezcla de tanque

• Velocidad de inyecciones químicas

• Tolerancia de calidad de agua

• Difusividad


Modelización de Cloro

• Dosificación de cloro – En la planta de tratamiento

– Recloración en el sistema de distribución

• Decaimiento de Cloro sobre el tiempo– Reacciones de carga

– Reacciones de la pared de tubería

– Pérdidas en los tanques debido a tiempos de residencias significantes

• Meta de cloro – Mantener el residuo de cloro

– Prevenir el crecimiento de bacteria


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Decaimiento en Seno del Fluido

• Decaimiento de Carga: decaimiento en el agua que fluye

• Usualmente representado como una ecuación de decaimiento de primer orden

Ct = C0 e-kt

• Velocidad de Decaimiento

− Depende de las características de calidad de agua

− Independiente del material de las tuberías

• Uso de un signo negativo cuando nos referimos a k

− Implícito cuando hablamos de decaimiento

− Explicito cuando hablamos de velocidad de reacciones

• Rango de coeficientes de decaimiento: 0.05 a 15 por día

• El rango mas típico es 0.2 a 1.0 por día


Decaimiento de Pared

• Decaimiento de Pared: Interacción del agua con la pared

• Debido a la corrosión, film biológico y otros procesos en la pared

• Velocidad de perdida de cloro en la pared depende de

− El coeficiente de decaimiento de la pared

− Velocidad que la carga de agua en contacto con la pared

• Generalmente no es un factor en tanques y reservorios

− La proporción de reacción de pared vs. volumen es generalmente muy pequeña


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Factores que Afectan la Perdida de Cloro en la Pared

• El coeficiente de decaimiento de la pared depende de las características de las tuberías (material y edad de tuberías)

• La velocidad de agua que está en contacto con la pared:– Aumenta en tuberías mas pequeñas

• Camino más cercano de carga a la pared

• Mayor proporción de pared/volumen

– Aumenta con mayor velocidad (turbulenta)


Determinando los Coeficientes de Pared

• Difícil de determinar el coeficiente de decaimiento para la pared – no hay una técnica de medida directa

• Se estiman valores en el campo basado en medidas de cloro debajo de condiciones controladas

• Experimento Ideal: – Tubería larga aislada sin conexiones

– El flujo puede ser controlado

– Mida la pérdida de cloro

• Valores de rangos típicos para kpared: 0 - 1 ft/dia


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Relación entre la velocidad de decaimiento de pared y la rugosidad de la tubería?

• La relación parece lógica: Tuberías con mas rugosidad tienen:

– Mayor área de superficie en la pared

– Mas oportunidad para el crecimiento de la capa biológica

• Kwall = a / (Hazen Williams Factor - C)

• Datos de campos limitados sugieren un rango de valores para a de 0 a 100.


Impactos de Almacenamiento en la Calidad de Agua

• Tanques y reservorios diseñados para las necesidades hidráulicas; la calidad del agua es usualmente secundaria.

• Tiempos de largas residencias: – Desprecian residuales de desinfectantes

– Promueven el crecimiento de bacteria

• Las mezclas pobres pueden amplificar los problemas de calidad de agua


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Mezcla Potencial / Problemas de Estratificación

Entradas en

Tangentes

Tuberías VerticalesDeflectores

Palas Complejas

Diferencias en

Temperaturas

Ttanque

Tinflujo

Entradas

de Diámetros

Grandes


- Mezcla completa

- First In First Out (FIFO)

- Last In First Out (LIFO)

- 2 compartimientos

Modelos de Mezcla en Tanques


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Calculate d Co ncen tra tio n versu s Tim e

Ta n k: T-1

Time

(h r)

(m

g/l)

Ca

lcu

late

d C

on

ce

ntra

tio

n

0 .2

0 .4

0 .6

0 .8

1 .0

1 .2

1 .4

1 .6

1 .8

2 .0

0 .0 1 6.0 3 2.0 4 8.0 6 4.0 8 0.0 9 6.0

T -1 \C l-C M

T -1 \C l-L IF O

T -1 \C l-F IF O

T -1 \C l-2 C

Modelos de Mezcla en Tanques


Seguridad de Sistemas de Distribución de Aguas

• Objetivos– Mantener un abastecimiento sano y suficiente

– Desarrollar confianza en el cliente

– Prepararse para cosas que naturalmente pueden ocurrir, accidentes, y actividades de terroristas

• Amenazas– Interrupción Física

– Contaminación Biológica o Química (Accidental o Intencional)

– Perdida de Confiabilidad del Usuario


Página 19


Interrupción Física

• Acciones que resultan en la pérdida de flujo y presión = Influencia Negativa en Calidad

• Daños a equipos vitales– Tubería principal

– Fuente de electricidad

– Tratamiento

– SCADA

– Estación de bombeo


Eventos de Contaminación

• Contaminación accidental– Desbordes y escurrimiento al agua superficial

– Contaminación de Pozos

– Conexiones de Cruceros en Sistemas de Distribución

– Contaminación de Reservorios

• Contaminación Intencional – Actos terroristas (Fuente, Planta, Distribución)

– Descargo criminal a una fuente de agua cruda


Página 20


Contaminación Terrorista

• Objetivos:

− Maximizar el daño de la población

− Interrumpir el servicio

− Disminuir la confianza del consumidor

• Implicaciones:

− Contaminantes altamente intoxicantes son probables

− Contaminación es más probable en el sistema de distribución

− Detección por monitoreo y vigilancia

− Minimizar el tiempo de comunicación y otros retrasos


Sustancias de Contaminación

• Químicos Tradicionales (i.e., Aceite, Carbón)

• Substancias químicas de guerra (i.e., Sarin)

• Toxinas (i.e., Botulinus toxina)

• Sustancias Bacteriológicas (i.e., Bacillusanthracis)

• Sustancias virales (i.e., Rotaviruses, Ebola)

• Protozoos (i.e., Cryptosporidium parvum)

• Químicos Intoxicantes Industriales (i.e., Cyanide)

• Materiales Radiactivos


Página 21


Puntos de Entrada para Contaminantes

Fuentes - Planta - Pozos Tanque y

Reservorios

Estaciones de Bombeos

Hidrantes

Edificios


Uso del Modelo para Estudios de Vulnerabilidad

• Hay suficiente cloro residual?

• Que pasa si un tanque es contaminado?

• Que pasa si un pozo es contaminado?

• El sistema de distribución puede ser contaminado si se inyecta por una conexión local?


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Que puede hacer el Municipio?

• Establecer buenos contactos con la policía local

• Repasar redundancias en su sistema

• Identificar puntos críticos y vulnerables

• Modelar el movimiento de contaminantes en el

sistema

• Aumentar la seguridad de reservorios y otras

facilidades

• Monitorear el desinfectante más a menudo y en

más estaciones


Taller 5Análisis de Calidad del Agua

usando WaterCAD/GEMS

VIII – Integración con Datos Externos y SIG Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Integración con Fuentes Externas y SIGInteroperabilidad en WaterCAD/GEMS


Técnicas de Administración de Datos

• Datos

− Almacenamiento (Formatos)

− acceso

− manipulación

• Propósito

− Aumentar la productividad

− Integrar la modelación hidráulica con otrosdepartamentos de la Empresa gestora de ladistribución

− Gestionar de mejor manera el catastro deredes


Página 2


Repaso

Papel Archivos digitales

Modelo Topológico

Modelos otros

Software

SCADA

Clave: Almacenar la información en bases de datos una solavez, y utilizarla muchas veces (para propósitosmúltiples). Guardar la configuración de la conexión

Mapas SIC


Tipos de Archivos Digitales

• Texto ASCII

• Archivos de Procesadores de Palabras

• Hojas de Calculo

• Base de Datos (Access, D-base, ODBC)

• Archivos CAD (DGN, DWG, DXF)

• Archivos SIG (SHP)

• Archivos SCADA (ODBC)

• Sistemas de Información de Clientes

• Otros

Nota: Formatos soportados por el módulo ModelBuilderdisponible en WaterCAD y WaterGEMS


Página 3


Hojas de Calculo Vs. Bases de Datos

• Bases de Datos– Estructura relacional & mejor organización de datos

– Mejor capacidad de búsqueda y reporte

• Hojas de Calculo– Usuarios mas acostumbrados a hojas de cálculos

– Mejor capacidad de cálculo

• Ambos soportan: – Gráficos

– Facilidad de entrada


Herramientas CAD- Computer Aided Design -

Productos:

• Bentley MicroStation V8 XM(www.bentley.com)

• AutoCAD

• Otros

• Generación de dibujos digitales

• Representación vectorial

• Capacidad limitada de atributos


Página 4


Archivos de Intercambio CAD

• .DXF

Formato de datos eXchange. Formato Universal.

• .DGN

Formato nativo de archivos de dibujo en MicroStation.

• .DWG

Formato de archivos de dibujos de AutoCAD

Nota: Bentley MicroStation soporta tambiénarchivos DWG desde versiones de AutoCAD R.14 enadelante.


Definición de un SIG (o GIS)

Los Sistemas de Información Geográfica sonsistemas capaces de almacenar, analizar yrepresentar información geográfica, su fin es resolverproblemas así como facilitar la toma de decisiones enla gestión del territorio.

Los Procesos Funcionales son:

Entrada de datos

Administración de datos

Manipulación y análisis espacial de datos

Visualización y generación de productos

Distribución de Contaminantes en una Red de Distribución usando SIG.


Página 5


Componentes de un SIG

Los componentes básicos de un SIG moderno son: (1) Almacenamientode Datos, (2) Tecnología (Hardware & Software), (3) PersonalProfesionalizado, (4) Metodologías de Análisis y (5) Redes (Protocolo deComunicación e Interrelación).

SIGInterrelación de

sus Componentes(Esquema Básico)

METODOLOGIASANALÍTICAS

PERSONALPROFESIONALIZADO

DATOS

TECNOLOGIA

DBMS

Hardware Software

Redes Redes

RedesRedes


Formatos de SIG

• Vector– Puntos, Líneas Polígonos

– Son considerados más apropiados para responder a cuestiones sobre inclusión, contigüidad y conectividad.

• Raster– Raster Simple o Complejo

– Generalmente requieren mas espacio para almacenamiento

– Proceso de superposición más sencillo. Simplemente un proceso aritmético de suma, resta, división o multiplicación.

En el caso de redes de distribución donde las preguntas topológicas ocupan un lugar central es recomendable utilizar un modelo de datos vectorial.


Página 6


Modelo Topológico

• Describe la conectividad/posición de objetos

• GIS soporta elementos de Arco, Puntos y Polígonos

• Facilita la modelación y análisis

• Ejemplos:

AB 332

17


Capacidad de un GIS

• Habilidad de asignar los atributos a objetos espaciales– Ej: polígono 33 es uso de tierra comercial

• Análisis de superposición (dibujo temático)– Combine características diferentes

– Ej: uso de terreno y tierra

• Análisis de estado: Usuarios alrededor de una línea

+


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Interacción GIS en WaterCAD/GEMS

• GIS debe entenderse como un repositorio permanente en la caracterización del sistema

• Es posible seleccionar parte del sistema o una representación esqueletonizada para generar la entrada del modelo

• Los resultados del modelo (Caudal, Presión, etc) son selectivamente almacenados en GIS

• Análisis del escenario ejecutado en el modelo

GISRepresentación Completa del

Sistema

MODELO

(Simplificación)

Entrada Modelo

Salida Modelo


Vista de GIS vs. Vista del Modelo

VISTA DE SIG

uniones uniones

reductor

VálvulaVentosa

válvulahidrante

VISTA DEL MODELO

Nodo de Unión

Nodo de unión

Nodo de unión

tubería tubería

Los elementos de SIG no son iguales que loselementos del modelo

Unión

válvula

válvulaUniones


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Recomendaciones en la construcción de Modelos a partir de Datos Geoespaciales

1.Realice primero un test en un área piloto que searepresentativa para identificar problemas.

2.Haga una verificación preliminar de conectividad (nodosaislados, tub. duplicadas, etc.), no se fíe de una revisión visual.

3.Establezca una definición para los segmentos de tubería yelementos requeridos por el modelo (p.ej: una válvula ventosacuenta? – es topológica una válvula de aislamiento?)

4.Defina y acuerde con los profesionales SIG, la precisión de cadaatributo en una fase temprana del proyecto.

5. Instruya a los profesionales SIG en la terminología de válvulasy sus implicaciones .

6. Identifique los datos que deben ser importados de otrasfuentes. No es realista pensar que toda la información delmodelo estará en el SIG


ModelBuilder & LoadBuilderConstrucción y Carga de Modelos a partir de fuentes externas


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• En años recientes se han dado grandes avances

en la integración de Modelos Hidráulicos con

fuentes de datos externos.

• El propósito fundamental es permitir que los

datos sean ingresados una única vez, inclusive en

diversos formatos y puedan ser utilizados muchas

veces.

Modelo = Software + Datos


1. Inicie WaterGEMS o WaterCAD

2. Abra un Proyecto nuevo o existente

3. Tools>ModelBuilder>New

4. Especificar el formato y la ruta del Archivo Fuente

5. Identifique los campos requeridos en el archivo fuente

6. Coordinar las unidades de la fuente de datos

7. Establecer conectividad basada en datos espaciales (tolerancia)

8. Configurar conexión de campos entre fuente y arquitectura de datos del modelo

9. Sincronizar

ModelBuilder


Página 10


Label D n

CO-11

Label Diam n

CO-11

Fuente Objetivo

Debe haber una etiqueta común Key/Label entre Fuente y Objetivo


Label D n

CO-11 12 0.011

Label Diam n

CO-11 12 0.011

Fuente Objetivo

Debe identificar relación entre losatributos de Fuente y Objetivo


Página 11


• No todos los campos de la fuente necesitan ser copiados (ejem.: No. de Reparaciones)

• No todos los atributos en el archivo objetivo necesitan venir con ModelBuilder (ejem.: curvas de bombas)

• Las Coordenadas X,Y se cargan automáticamente desde los Shapefiles o Geodatabases

• Las demandas es mejor importarlas desde LoadBuilder, aunque opcionalmente se podría importar desde SIG si este tiene dicho campo

Consideraciones


Tubos sin nodos finales

Tubos que no conectan, pero deberían

Tubos que están conectados y no deberían

Tubos que se cruzan sin nodos

Problemas de conectividad


Página 12


• Añada nodos finales a tubos que no tienen

• Junte nodos finales de tubos en uno sólo, si cumplen con cierta tolerancia especificada por el usuario

Tolerancia

Resolviendo problemas de conectividad


• Puede salvar configuración de ModelBuilder

• Puede actualizar el modelo cuando se actualizan los datos en la Geobase de Datos

• Se detectan errores presentes en el catastro de redes

• Es posible ahorrar mucho tiempo y esfuerzo

Con ModelBuilder…

• Para algunos elementos se debe especificar “lado aguas abajo” tales como:

− Bombas

− Válvulas de Regulación

− Tubos con estructuras de control


Página 13


• Definir la forma y formato como se definen las demandas de usuarios. Evaluar datos

• Asignar demandas/cargas a los nodo es el paso más dificil

• No se tienen registros en los nodos

• Existen 9 “métodos” en LoadBuilder para cargar los datos en diferentes formatos

¿Qué necesitamos para LoadBuilder?

LoadBuilderAsignación automática de Demandas/Cargas a los Nodos desde bases de datos georreferenciadas


• Gastos individuales de mediciones de clientes

• Gastos medidos en rutas

• Estudios de monitoreo de gastos

• Población / demandas unitarias– 300 personas x 200 Lpd per cápita

• Uso del suelo / demandas unitarias– 5 ha, uso de suelo industrial x 1000 Lpd / ha

• Deben ser archivos SIG de tipo– Geodatabases

– Shapefiles

Tipos Datos de demanda por nodo


Página 14


Datos puntuales a Nodo

Polígonos de flujo a Nodo

Polígonos de Uso de Suelo/Población a Nodo

Tabla decarga

Tipos de importación/procesado de datos


NodoCercano

TuboCercano

8 in.

36 in.

Datos Puntuales


Página 15


Puntos enPolígonos

de Servicio

Datos Puntuales (cont.)


• GeoCoding – se deben tener coordenadas x,ypara cada medición y equivalencia de sistemas referenciales

• Lecturas erróneas, correcciones manuales

• Mediciones no son del mismo día y además se trata de mediciones de Volumen no de Caudal

• Se debe seleccionar el promedio en un período– Período de facturación previo

– Año anterior

• Problemas de Compatibilidad

Problemas con Datos medidos


Página 16


Fecha

Lectura

Días en el

Período

Lectura,

m3

m3

facturados

Factura, $ Demanda,

lpd

6 Jun 05 1236

7 Jul 05 32 1287 51 43.31

4 Aug 05 28 1337 50 43.01

6 Sep 05 33 1394 57 48.15

Datos crudos de facturación


Fecha

Lectura

Días en el

Período

Lectura,

m3

m3

facturados

Factura, $ Demanda,

lpd

6 Jun 05 1236

7 Jul 05 32 1287 51 43.31 1594

4 Aug 05 28 1337 50 43.01 1786

6 Sep 05 33 1394 57 48.15 1727

Demanda Calculada


Página 17


• Monitores en Sistemas o Sectores

• Medidores en estaciones de Bombeo

• Área completa de Servicio, usualmente sectorizada

• Estimativos por usos de suelo o normatividad local

Áreas como Fuente de Datos de Demanda


10 lps

10 lps/5 nodos =2 lps por nodo

Datos de Áreas de Uso de AguaDistribución promedio


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10 lps 25% de área x 10 lps =2.5 lps

Difiere para c/nodo∑% = 10 lps

Datos de Áreas de Uso de AguaProporcional al Área


10 lps

30 personas/200 en el área = 15%15% x 10 lps = 1.5 lps

Datos de Áreas de Uso de AguaProporcional a la Población


Página 19


Polígonos de gasto

15

12

8

20

Polígonosde nodos

Demanda para el nodo central = 20%(15)+40%(12)+30%(8)+15%(20) = 13.2

Usando Polígonos de Gasto por Uso de Suelo


• Difícil de proyectar el gasto directamente

• Usualmente se proyecta la población o el uso de suelo

• Fuentes de información– Censos poblacionales

– Distritos de Planeación

– Zonas o Barrios

– Cualquier tipo de polígono

Datos de Uso de Suelo / Población


Página 20


• Sobreponer polígonos de datos sobre polígonos de servicio de los nodos

• Es necesario– Polígonos de Servicio de los nodos

– Polígonos de Población / uso de suelo

– Densidad de la demanda (tabla)

• Verificar que la suma de las partes sea igual al total

Métodos de Uso de Suelo / Población


• Población– litros/capita/día por tipo (ejem. Clase social)

– litros/unidad/día por tipo (e.g., per bed)

– Población equivalente

• Uso de Suelo– m3/ha/día por tipo (ejem. industrial)

• Existe literatura con valores disponibles

• Es necesario contabilizar para cada sistema

Densidad de la Demanda


Página 21


• Los Nodos del modelo (puntos) deben ser asociados en áreas (polígonos) de servicio

• A cada nodo le corresponde un polígono de servicio

• Los polígonos pueden dibujarse manualmente

• La herramienta “Thiessen polygons” los genera automáticamente analizando equidistancias y reduciendo enormement el tiempo de análisis

Polígonos de Servicio de Nodos


1 2 3

4

Generación de Polígonos de Thiessen


Página 22


1. Preparar los datos de demanda aplicables a las metodologías de asignación espacial

2. Tools>LoadBuilder>New

3. Seleccionar el método de asignación

4. Identificar la capa del nodo (todos o selección) y definir las bases de datos georreferenciadas y los campos de datos que se analizaran para la asignación de las cargas

5. Identificar unidades y cargas unitarias

6. Se pueden ingresar multiplicadores y asignar patrones

7. Exportar resultados creando una alternativa de demanda

Usando LoadBuilder


• Terminada las operaciones de análisis espacial el programa evalua demandas (nulas, individuales o compuestas en cada nodo)

• Desde LoadBuilder es posible crear una alternativa “Child” de demandas (Load Alternative), o

• Sobreescribir alternativa existente, o

• Añadir a una alternativa de carga existente

Resultados de LoadBuilder


Página 23


Talleres 6 - 7Uso de ModelBuilder y

LoadBuilder en WaterCAD/GEMS

IX – Análisis Crítico Curso WaterCAD/GEMS

Página 1


Análisis de Elementos CríticosIdentificación de Líneas con mayor impacto en el servicio


Análisis de Elementos (Criticality)

• Es importante conocer las válvulas de aislamiento y cual debe ser su operación conjunta para aislar tramos en el sistema

• Existe una necesidad de encontrar los elementos críticos (mayor impacto)

• Esta tarea no puede hacerse simplemente removiendo líneas de tuberías

• El manejo de cortes reales depende de la operación de válvulas


Página 2


Fiabilidad

16

12

12

6

X


Operación de Válvulas

• Minimizar el impacto de cortes de servicio

• Permitir labores de reparación y mantenimiento

• Mejorar la fiabilidad del sistema

• Frecuentemente instaladas por reglas generales

• Cuántas válvulas son suficientes?


Página 3


N valves at cross N-1 valves at cross

N valves at TN-1 valves at T

Ubicación Válvulas en Intersecciones

Reglas Estándar

Por Ejemplo:< 500 ft para Distritos Comerciales< 800 ft para Zonas Residenciales


Isolating Valve Elements

• Usually gate or butterfly valve

• Can also be control valves

• Not hydraulic model nodes

• Do not effect model size

• Must reference the pipe they are on

• Can import from GIS


Página 4


Válvula de Aislamiento no sobre la tubería pero dentro de la tolerancia

Debemos mover la válvula a la tubería?

O modificar el trazado de la línea para que pase a través de la válvula?


Distribution Segments

• Smallest portion of system isolated by valves

• May be – Part of a pipe

– One or more pipes plus junctions

• Not consistent with model topology


Página 5


P-1 P-6

P-11

P-7

P-17P-5P-2

P-3 P-4

P-8 P-9

P-16P-15P-14

P-10 P-12 P-13

Sistema original sin válvulas

Segmentos (1/3)


P-1 P-6

P-11

P-7

P-17P-5P-2

P-3 P-4

P-8 P-9

P-16P-15P-14

P-10 P-12 P-13

V-17

V-16

V-15V-14

V-12

V-13

V-4

V-1

V-2

V-3

V-6

V-7

V-8

V-9 V-10

V-11

V-18

V-20

V-19

Sistema Original con válvulas sobre las tuberías

V-5

Segmentos (2/3)


Página 6


V-17

V-16

V-15

V-14

V-12

V-13

V-1

V-2

V-3 V-5

V-6

V-7

V-8

V-9 V-10

V-11

V-18

V-20

V-19

Identificación de Segmentos – Cada segmento presenta un color único

S-2

S-7

S-1

S-9S-8

S-4S-3

S-6S-5

Segmentos (3/3)

V-4


Topología de Segmentos (Segmentos están representados por círculos y válvulas por líneas

S-9S-8S-7

S-6S-5

S-4S-3S-2S-1

V-15V-13

V-11

V-16V-12

V-4

V-8

V-7

V-5V-6

V-3

V-2

V-1

V-20V-17V-14

V-19V-18

V-9 V-10

Topología Segmentos


Página 7


Pasos del Análisis

• Representar el sistema existente

• Ubicar e implantar válvulas de aislamiento

• Identificar válvulas de distribución

• Identificar segmentos de corte de servicui

• Aseguramiento del estado de conectividad den la Red– Conectividad

– Hidráulica


Propiedades de los Segmentos

1 V-1 2 3 4 P-1 2 3 7

2 V-3 5 P-3

3 V-7 9 P-4

4 V-8 9 10 11 P-4 6 9 17

5 V-4 12 P-7

6 V-5 6 7 16 P-3 4 5 8

7 V-11 18 19 20 P-9 12 13 16

8 V-12 13 14 15 P-7 10 11 14

9 V-15 16 17 18 P-8 11 12 15

Segmentos Válvulas para aislar segmentos

Tuberías en el segmento


Página 8


Resultados de la Segmentación

• Segmentos muy largos ante un evento de rotura, generalmente producen la suspensión del servicio a un número mayor de clientes

• Segmentos con muchas válvulas son más difíciles de aislar/dejar fuera de servicio

• Segmentos de grandes volúmenes, generar dificultad para su vaciado


Resultados de Segmentación


Página 9


Segmentos con Suspensión (Outage

Segments)

• Segmentos con Suspensión (Outage segments):Segmentos aguas abajo del segmento actualmenteseleccionado

• No son comúnes en sistemas mallados

• Mayoritarios en sistemas ramificados

• En ocasiones se presentan interesantes sorpresasaún en sistemas mallado o mixtos donde sepueden presentar muy extensos segmentos desuspensión

• El cálculo y análisis de segmentos con suspensiónse realiza mediante un paso separado


Vista del Sistema con Válvulas de Aislamiento


Página 10


Vista del Sistema y sus Segmentos Codificados por Color


Vista con Identificación de Segmentos con Suspensión


Página 11


Segmentos con Suspensión


Análisis Crítico (Criticality)

Para cada segmento:Caída Servicio (Shortfall) =

Demanda Teórica - Demanda Presentada

% Shortfall = Shortfall/Demanda


Página 12


Casos Típicos del Análisis

• Nodo(s) aislados de la(s) fuente(s) de suministro

• Impacto no identificable

• Reducción del servicio

Segmentación y Análisis Crítico

• Segmento: El conjunto más pequeño de elementos que pueden ser aislados

• Segmentación: Proceso de identificación de segmentos

• Análisis Crítico (Criticality): Determinación de elementos críticos

• Válvulas de Aislamiento: Elmentos especiales que ayudan a la definición de segmentos


Opciones en Análisis Crítico

• Tipos de Cálculo

– Únicamente análisis de conectividad

– Análisis Hidráulico en Estado Estático

– Análisis Hidráulico en Periodo Extendido

• Manejo de Demanda en Simulaciones hidráulicas

– Demandas Dependientes de la Presión (PDD)

– No PDD


Página 13


Aplicando el Análisis Crítico

• Crear el modelo con válvulas de aislamiento (verificar asignación a líneas)

• Comfiguracion de Escenarios y Opciones de Cálculos

• Iniciar el módulo Criticality

• Generar proceso de identificación de segmentos

• Visualizar segmentos de aislamiento y segmentos con suspensión

• Ejecutar el análisis de elementos críticos


Taller 8Análisis de Elementos Críticos

- Criticallity Analysis -

Curso Watercad

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