III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS DO MODELO PRESSÃO-VAZAMENTO EM
REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA SOB HIPÓTESE DE CONSUMO NOTURNO
NULO
Daniel Manzi1; Rodrigo de Melo Porto, Dr.2 (2)
RESUMO: A redução de perdas físicas em sistemas de distribuição de água tem assumido papel
importante no controle hidráulico e recuperação de receita das concessionárias destes serviços. Os
vazamentos apresentam íntima relação com as pressões nas malhas de distribuição e o
conhecimento desta dependência permite análises mais objetivas de tais perdas. O trabalho a seguir
apresenta procedimento de calibração de parâmetros do modelo pressão-vazamento durante padrões
hidráulicos distintos, durante vazão mínima noturna e a partir de dados coletados em rede de
distribuição de água da cidade de Piracicaba, SP, Brasil. Os resultados de simulações durante
patamares de redução de pressão, descargas de rede e vazamento localizado indicam que os
parâmetros C1 e N1 do modelo pressão-vazamento não são fixos, mas variam significativamente
conforme o padrão hidráulico, principalmente em situações de redução de pressão.
ABSTRACT: Losses control in water supply networks came to be a fundamental tool on hydraulic
control and incomes recovering to the enterprises that develop those services. The leakage are
closely related to the operational pressures and the knowledge about these relationship is important
to analyze that kind of loss. This paper presents a leakage-pressure parameter calibration that were
obtained throughout employment of distinct hydraulic patterns, during minimum night flow, at a
water supply section at the Piracicaba city, SP. Achieved results have shown that C1 and N1 values
are not constant, but really change according to network’s hydraulic pattern, mainly during pressure
reduction tests.
Palavras-chave: redes de distribuição de água, modelo pressão-vazamento, perdas físicas.
1
Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos
da Universidade de São Paulo, Brasil; Engenheiro do Departamento de Operação e Manutenção do Serviço Municipal
de Água e Esgoto de Piracicaba, SP, Brasil. E-mail: [email protected]
2
Profesor Professor do Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de
São Carlos da Universidade de São Paulo, Brasil. E-mail: [email protected]
ST1-(1)
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INCORPORAÇÃO EXPLÍCITA DE VAZAMENTOS E DEMANDA VARIÁVEL COM A
PRESSÃO NO MÉTODO GRADIENTE (EPANET 2)
Peter B. Cheung1; Luisa Fernanda R. Reis2; Jakobus E. Van Zyl3
Resumo – Os modelos de simulação de redes de distribuição de água existentes vêm sendo
questionados quanto à sua real aplicabilidade. Pesquisadores têm afirmado que tais modelos,
baseados em análises dirigidas pela demanda, não são capazes de representar a realidade de campo.
Entendendo-se que um modelo mais realista deva considerar o escoamento dirigido pela pressão no
interior das redes de abastecimento, o presente trabalho apresenta um procedimento direto que
modifica o método gradiente (Epanet 2) para realização de análises dessa natureza. Além disso, três
modelos pressão-demanda são investigados. Situações de falhas, como rupturas de tubulações, são
simuladas de forma que esses modelos pudessem ser investigados. Os resultados demonstram que
esses modelos trabalham de forma semelhante e não foram observadas diferenças significativas
entre os mesmos.
Abstract – The use of hydraulic simulation models have been extensively discussed in literature.
Researches have shown that the existing simulation models based on demand driven analysis are
not able to reproduce the behavior of real water distribution systems under abnormal conditions.
According to them, the realistic simulation results can be obtained if the hydraulic model considers
the network flow driven by pressure. This paper presents a direct approach which permits the
development of the pressure driven analysis through the gradient method (Epanet 2). In addition,
the behavior of three pressure-demand models are investigated under abnormal situations (pipe
failures) and the results do not substantially differ in terms of the values obtained for pressures and
flows.
Palavras-Chave: perdas por vazamentos, calibração, redes de distribuição de água reais.
1
Pós-Doutorando em Hidráulica – Cemagref – Bordeaux – França. E-mail: [email protected]
2
Professora Associada - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo - São Carlos – SP – Brasil. E-mail: [email protected]
3
Professor Doutor – Departamento de Engenharia Civil e Urbana, Universidade Rand Afrikaans, Africa do Sul.
E-mail: [email protected]
ST1-(2)
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ANÁLISE DE CALIBRAÇÃO PARA AVALIAÇÃO DOS VAZAMENTOS DE UMA REDE
REAL DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
Alexandre Kepler Soares1; Peter Batista Cheung2; Luisa Fernanda Ribeiro Reis3
Resumo - O presente estudo visa avaliar as perdas por vazamentos (perdas físicas) para um setor da
rede de distribuição de água da cidade de Campo Grande, MS, Brasil. Para tanto, utiliza-se um
procedimento iterativo de avaliação hidráulica que considera as perdas por vazamento e a
dependência das demandas com a pressão, acoplado ao simulador hidráulico EPANET 2 (Rossman,
2000), com vistas à calibração em termos dos parâmetros do modelo de vazamentos, bem como dos
coeficientes de perda carga localizada relativos a componentes hidráulicos presentes na rede. Para a
resolução do problema inverso correspondente são utilizados os Algoritmos Genéticos (AGs),
produzindo um modelo capaz de avaliar o comportamento do sistema face às condições
operacionais mais diversas, potencialmente útil à operação, expansão e reabilitação do mesmo.
Abstract – The present study seeks to evaluate the leakage of a water distribution network sector in
the city of Campo Grande, MS. Moreover, an iterative procedure for hydraulic analysis based both
on leakage and on pressure-dependent demand has been used in conjunction with the hydraulic
simulator EPANET 2 (Rossman, 2000), for calibration in terms of the parameters of the leakage
model, as well as the head loss coefficients due to hydraulic components in the network. Genetic
Algorithms (GAs) are used to solve the corresponding inverse problem, producing a model, which
is able to analyze the system’s behavior under several operational conditions and is potentially
useful to the operation, expansion and rehabilitation of the system.
Palavras-Chave: perdas por vazamentos, calibração, redes de distribuição de água reais.
1
Doutorando em Hidráulica e Saneamento - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia
de São Carlos - Universidade de São Paulo - São Carlos – SP. Caixa Postal 359, Fone: 0xx16-2739534, Fax: 0xx162739550, e-mail: [email protected]
2
Pós-Doutorando em Hidráulica - CEMAGREF – Bordeaux – França. E-mail: [email protected]
3
Professora Associada - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo - São Carlos – SP. E-mail: [email protected]
ST1-(3)
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LÍMITES DE APLICACIÓN DE LA SIMULACIÓN EN PERIODO EXTENDIDO
Pedro L. Iglesias1, Fco. Javier Martínez Solano1,
Joaquín Izquierdo2, Vicente S. Fuertes Miquel1
Resumen – La Simulación en Periodo Extendido (SPE) es una de las técnicas empleadas para el
análisis del comportamiento dinámico en redes de abastecimiento de agua. Se trata de un modelo de
análisis en el que se simplifican al máximo los efectos considerados, despreciando tanto la inercia y
elasticidad del agua como la capacidad de deformación de las conducciones. El campo de
aplicación de la SPE queda limitado tan solo por el error que puede cometerse cuando se analizan
fenómenos demasiado rápidos en los que las hipótesis efectuadas dejen de ser válidas.
En este trabajo se presenta una técnica para establecer a partir de la propia solución de la SPE
si los errores que se obtienen respecto de analizar el mismo sistema con un modelo inercial rígido
son excesivos o no. La metodología presentada es sencilla y está basada en la determinación de un
único parámetro adimensional utilizando los propios resultados de la SPE y un tratamiento
matemático de los mismos.
Abstract – The Extended Period Simulation (EPS) is a technique used for modelling the dynamic
behaviour of a water supply system. Its a model of analysis where the considered effects have been
highly simplified, neglected both inertia and elasticity of water column and the capacity of pipe to
be deformated. Application field od EPS is only limited by the error obtained when very quickly
phenmena are analized and the hypothesis made are not valid.
In this work we present a technique to establish, using the results of the EPS, if the errors
obtained recpect to the analysis with an inertial rigid model are excesive or not. The procedure
exposed is easy and is based in the determination of an adimensional parameter using the own
results of the EPS and a mathematical treatment of them.
Palabras clave – Simulación en Periodo Extendido, modelo cuasi-estático, modelo rígido,
modelación de redes, análisis de redes, fronteras entre modelos, modelos dinámicos, inercia,
consumos, válvulas, bombas.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Grupo Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera
S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981. E-mail: [email protected] ;
[email protected] ; [email protected]
2
Universidad Politécnica de Valencia – Instituto de Matemática Multidisciplinar – Camino de Vera S/N – CP
46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981. E-mail: [email protected]
ST1-(4)
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ANÁLISIS HIDRÁULICO DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA RED POR EL USO
HIDRANTES CONTRA INCENDIO
Benjamín Lara Ledesma1; Ángel Alfonso Villalobos de Alba2
Resumen – Se presenta una metodología para analizar el comportamiento hidráulico de una red de
abastecimiento de agua cuando se ponen en funcionamiento los hidrantes contra incendio. Para ello
se hace uso del módulo de herramientas (Toolkit) de Epanet desde el lenguaje de programación
Visual Basic, que permite de manera rápida realizar procesos iterativos. Con este análisis es posible
realizar un plan de contingencias en caso de que se tenga un funcionamiento hidráulico
desfavorable en la red.
Palabras clave: Análisis hidráulico, red de abastecimiento de agua, hidrantes contra incendio,
Toolkit, Epanet.
Abstract – This paper has a methodology for network analysis when the fire hydrants work. It uses
Epanet’s Toolkit with Visual Basic. This process involves many simulations that with the help of
Visual Basic is faster. This analysis could use it to develop an emergency plan when the network
doesn´t work correctly.
Keywords: Hydraulic analysis, drinking water network, fire hydrants, Toolkit, Epanet.
1
Universidad Politécnica de Valencia. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. E-mail: [email protected]
2
Universidad Politécnica de Valencia. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. E-mail:
[email protected]
ST1-(5)
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ETAPAS EN EL DISEÑO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA MEDIANTE
ALGORITMOS GENÉTICOS
Agustín Matías Sánchez1
Resumen – Los algoritmos genéticos (AG) al igual que muchas metodologías y procedimientos
matemáticos requieren un proceso para entenderlos y utilizarlos de forma correcta. A pesar de que
los AG se desarrollaron hacia 1975 y a que su campo de aplicación se ha extendido, sigue siendo en
muchos casos una técnica poco conocida.
En esta comunicación pretendemos mostrar las etapas básicas para aplicar los AG al diseño
económico de redes de distribución de agua. Indicando como utilizar el alfabeto binario y sus
operadores.
Abstract – Genetic Algorithms (GA), as many other methodologies and mathematical procedures,
require a process in order to understand them and utilize them of correct form. The GA are
developed since 1975 and its range of application has been widely extended, but in many cases it is
not a well-known technique.
This communication shows the basic steps in order to apply the GA to the economical design of
water distribution networks, detailing the use of the binary alphabet and their operators.
Palabras clave: Algoritmos genéticos, redes de distribución de agua, diseño económico.
1
Universidad de Extremadura – Departamento de Técnicas, Medios y Elementos de la Construcción – Avda. de
la Universidad S/N – CP 10071 – Cáceres (España) – Tel: 34 927257208 – Fax: 34 927257203 E-mail:
[email protected]
ST2-(1)
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MÉTODO PARA LA DETECCIÓN DE FUGAS EN REDES DE DISTRIBUCIÓN DE
AGUA POTABLE USANDO EL ALGORITMO GENÉTICO SIMPLE
Óscar Arturo Fuentes Mariles1, Katya Rodríguez Vázquez2, Martín Rubén Jiménez Magaña1,
Faustino de Luna Cruz1
Resumen - La detección de fugas de agua es un tema fundamental para el manejo y
distribución de agua potable en las ciudades. La localización y corrección de fugas contribuye al
mejor aprovechamiento del agua potable sobre todo en zonas donde es escasa. En este trabajo se
propone un método basado en una técnica de computación evolutiva, y el cálculo hidráulico para
flujo permanente de redes de tuberías funcionando a presión para detectar fugas a lo largo de estos
conductos. Se hace uso del algoritmo genético simple (AGS) y se muestra su bondad en la
localización de fugas mediante varios ejemplos de aplicación.
Abstract - Leakage detection is an important topic for the water management and distribution
networks in the cities. Finding and repairing leaks allow improving water management, mainly, in
zones where there is not enough water. A method, based in an evolutionary technique, like genetic
algorithm, together with a steady state flow model, is presented, with the aim of find leakages in
water network systems. The simple genetic algorithm is used in this paper; an example to show his
robustness is presented.
Palabras clave – Algoritmos genéticos, factor de aptitud, gastos de demanda, presiones medidas,
presiones calculadas.
1
Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Ingeniería – Coordinación de Hidráulica – Ciudad
Universitaria, Circuito Escolar s/n, Edificio 5 – Apartado Postal 70-472, Coyoacán 04510 – México, D.F. – Tel.: (52)
55 56 22 33 24 – E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
2
Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en
Sistemas – Ciudad Universitaria, Circuito Escolar s/n, Coyoacán 04510 – México, D.F. – Tel.: (52) 55 56 22 36 23 – Email: [email protected]
ST2-(2)
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ANÁLISE MULTIOBJETIVO DE PROJETOS DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE
ÁGUA
Klebber Teodomiro Martins Formiga1; Fazal Hussain Chaudhry2, Luisa Fernanda Ribeiro Reis3
Resumo – O dimensionamento de redes de abastecimento apresenta como seu principal problema
a determinação dos diâmetros das tubulações. Vários pesquisadores têm buscado nas últimas
décadas uma metodologia capaz de dimensionar essas redes considerando diversos aspectos e
incertezas característicos desse tipo de projeto. O objetivo deste trabalho é o emprego de um
método multiobjetivo baseado em algoritmos evolucionários para a geração de uma série de
soluções não-dominadas. As funções objetivos avaliadas foram: o custo de implantação do
sistema, a capacidade de atendimento das vazões e a resiliência do sistema. Para a determinação
da fronteira Pareto, empregou-se a biblioteca MOMHLib++ desenvolvida em plataforma C++
acoplada a um algoritmo de análise hidráulica baseado no método de Nielsen. A metodologia
mostra-se promissora, visto que é possível determinar a região não-dominada em um número
relativamente pequeno de iterações.
Abstract – The critical problem in design of water supply networks relates to determination of
pipe diameters. Several authors have focused on the methods capable of sizing the network
considering uncertainty and other important aspects. This study presents an application of
multiobjective decision making using evolutionary algorithms to generate a series of
nondominated solutions. The three objectives functions considered here include investment costs,
system demand supply ratio and resilience. In order to determine the Pareto frontier the public
domain library MOMHLib++ developed to C++ coupled with a hybrid hydraulic simulator based
on the method of Nielsen. This technique is found to be quite promising, the nondominated region
being identified in reasonably small number of iterations.
1
Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento. Universidade de São Paulo – Escola
de Engenharia de São Carlos– São Carlos - SP CEP: 13.560-250 Fone: 0xx16-3376-4386 Fax: 0xx16-273-9550 e-mail:
[email protected]
2
Professor Titular do Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento. Universidade de São Paulo –
Escola de Engenharia de São Carlos– São Carlos - SP CEP: 13.560-250 Fone: 0xx16-273-9534 Fax: 0xx16-273-9550 email: [email protected].
3
Professora Asociada do Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento. Universidade de São Paulo
– Escola de Engenharia de São Carlos– São Carlos - SP CEP: 13.560-250 Fone: 0xx16-273-9534 Fax: 0xx16-273-9550
e-mail: [email protected].
ST2-(3)
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SOLUCIONES EXACTAS EN EL DISEÑO ÓPTIMO DE
REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA
Pérez García, Rafael1; Izquierdo Sebastián, Joaquín1;
López Patiño, Gonzalo1; Iglesias Rey, Pedro L.1
RESUMEN: Se presenta un método para el diseño óptimo de redes ramificadas de distribución de
agua basado en el método de los multiplicadores de Lagrange. Se trata de una formulación que
considera a los diámetros como variables de decisión continuas y por tanto, ofrece soluciones
teóricas. La solución obtenida constituye un óptimo global para toda la red, y sus resultados son
mejores que los obtenidos mediante otras técnicas tradicionales también basadas en el método de
los multiplicadores de Lagrange. Se presenta un ejemplo de aplicación donde se compara el método
propuesto con otros similares.
ABSTRACT : A method is presented for the optimal design of branched networks for water
distribution, based on the Lagrange multipliers method. It is a formulation that considers to the
diameters like continuous decision variables and therefore, it offers theoretical solutions. The
obtained solution constitutes a global optimum for the whole system, and its results are better than
those also obtained by means of other traditional techniques based on the Lagrange multipliers
method. An application example is presented where the proposed method is compared with other
similar ones.
PALABRAS CLAVES: Diseño óptimo, Redes de distribución de agua, Programación no Lineal
1
Grupo Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n, 46022Valencia (España), Telefono +34 96 387 98 90; Fax +34 96 387 79 81; Email: [email protected]
ST2-(4)
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DISEÑO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE
LA SELECCIÓN DEL ÁRBOL ÓPTIMO
Pérez García, Rafael1; López Patiño, Gonzalo1;
Díaz Arévalo, José Luis1; Fuertes Miquel, Vicente S.1
RESUMEN: Se presenta un método aproximado para el diseño óptimo de redes malladas de
distribución de agua que incluye la consideración de las líneas redundantes a partir de una solución
óptima ramificada (árbol). La identificación de las líneas redundantes se realiza utilizando los
razonamientos seguidos por el método de la serie económica. La determinación de la solución
definitiva se completa por la superposición de dos árboles que contienen las líneas redundantes. El
diseño de las soluciones previas se ha realizado mediante el programa DIOPRAM, que utiliza un
algoritmo de Programación Lineal, mientras que la simulación del comportamiento de la red
mallada en distintos estados de carga se ha realizado mediante el programa EPANET 2.0.
ABSTRACT : An approximate method is presented for the optimal design of looped water
distribution networks. It includes the consideration of the redundant lines starting from a optimal
branched network (tree). The identification of the redundant lines is carried out using the reasonings
continued by the method of economical path. The determination of the definitive solution is
completed by the overlapping of two trees that contain the redundant lines. The design of the
previous solutions has been carried out by means of the program DIOPRAM that uses an algorithm
of Lineal Programming, while the simulation of the behavior of the looped resultant network in
different load states has been carried out by means of the program EPANET 2.0.
PALABRAS CLAVES: Diseño óptimo, Redes de distribución de agua, Modelos de simulación
1
Grupo Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n, 46022Valencia (España), Telefono +34 96 387 98 90; Fax +34 96 387 79 81; Email: [email protected]
ST2-(5)
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USO EFICIENTE DE TURNOS DE RIEGO PARA EL DISEÑO ÓPTIMO DE REDES
COLECTIVAS
Benjamín Lara Ledesma1; Rafael Pérez García1
Resumen – Se presenta una metodología para el uso eficiente de turnos de riego para lograr un
diseño óptimo de la red colectiva. El diseño de la red depende del caudal circulante en las tuberías;
el criterio que se emplea para determinar dicho caudal, es que para cada turno de riego se abarque
aproximadamente la misma superficie. Con esta información se emplea el programa Diopram para
obtener el diseño óptimo de la red. Una vez que se tiene diseñada la red se analiza su
funcionamiento hidráulico con el programa Gestar; con el objetivo de conocer cual puede ser la
flexibilidad cuando se intercambian superficies por otras de diferente turno.
Palabras clave: Turnos de riego, diseño óptimo, red colectiva, Diopram, Gestar.
Abstract – One presents a methodology for the efficient use of turns of irrigation to achieve an
optimal design of the collective network. The design of the network depends on the circulating flow
in the pipelines; the criterion that is used to determine the above mentioned flow, is that for every
turn of irrigation approximately the same surface is irrigated. With this information is used the
software Diopram to obtain the optimal design of the network. As soon as the network is had
designed its hydraulic behavior is analyzed by the software Gestar; with the aim to know which can
be the flexibility when surfaces are exchanged by others of different turn.
Keywords: Turns of irrigation, optimal design, collective network, Diopram, Gestar.
1
Universidad Politécnica de Valencia. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. E-mail: [email protected] ; [email protected]
ST2-(6)
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MÉTODO PARA LA DETECCIÓN DE FUGAS EN REDES DE DISTRIBUCIÓN DE
AGUA POTABLE USANDO EL ALGORITMO GENÉTICO SIMPLE
Óscar Arturo Fuentes Mariles1, Katya Rodríguez Vázquez2, Martín Rubén Jiménez Magaña1,
Faustino de Luna Cruz1
Resumen - La detección de fugas de agua es un tema fundamental para el manejo y distribución de
agua potable en las ciudades. La localización y corrección de fugas contribuye al mejor
aprovechamiento del agua potable sobre todo en zonas donde es escasa. En este trabajo se propone
un método basado en una técnica de computación evolutiva, y el cálculo hidráulico para flujo
permanente de redes de tuberías funcionando a presión para detectar fugas a lo largo de estos
conductos. Se hace uso del algoritmo genético simple (AGS) y se muestra su bondad en la
localización de fugas mediante varios ejemplos de aplicación.
Abstract - Leakage detection is an important topic for the water management and distribution
networks in the cities. Finding and repairing leaks allow improving water management, mainly, in
zones where there is not enough water. A method, based in an evolutionary technique, like genetic
algorithm, together with a steady state flow model, is presented, with the aim of find leakages in
water network systems. The simple genetic algorithm is used in this paper; an example to show his
robustness is presented.
Palabras clave – Algoritmos genéticos, factor de aptitud, gastos de demanda, presiones medidas,
presiones calculadas.
1
Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Ingeniería – Coordinación de Hidráulica – Ciudad
Universitaria, Circuito Escolar s/n, Edificio 5 – Apartado Postal 70-472, Coyoacán 04510 – México, D.F. – Tel.: (52)
55 56 22 33 24 – E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
2
Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas –
Ciudad Universitaria, Circuito Escolar s/n, Coyoacán 04510 – México, D.F. – Tel.: (52) 55 56 22 36 23 – E-mail:
[email protected]
ST2-(7)
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UN NUEVO ENFOQUE EN EL DISEÑO DE INSTALACIONES DE FONTANERÍA:
LOS SISTEMAS DE BAJO CONSUMO
Gonzalo López Patiño1; Amparo López Jiménez1; Rafael Pérez García1; F. Javier Martínez Solano1
Resumen – Tradicionalmente, las instalaciones de fontanería han sido diseñadas para cubrir unos
consumos mínimos establecidos por la normativa nacional española, sin prestar ninguna atención a
la gestión eficiente del consumo. La necesidad de adecuar la tecnología a la realidad social obliga a
replantearse el modo en que los sistemas de suministro de agua a edificios deben ser concebidos. Es
necesario utilizar para el diseño los criterios de eficiencia en la gestión e incorporar equipos y
sistemas que permitan el ahorro de agua dulce consumida por el usuario y producida en las plantas
de tratamiento.
Abstract – Traditionally, the plumbing facilities have been designed to cover minimum
consumptions established by the Spanish water laws, without paying any attention to the efficient
management of the consumption. The necessity to adapt the technology to the social reality forces
to reframe the way in which the water supply systems to buildings must be conceived. It is
necessary to use for the design the criteria of efficient management and to incorporate equipment
and systems that allow the fresh water saving consumed by the user and produced in the treatment
plants.
Palabras clave: abastecimiento de agua a edificios, fontanería, ahorro de agua, reutilización,
grifería ecológica
1
Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34
963879890 – Fax: 34 96 3877981 E-mail: [email protected] ; [email protected]; [email protected] ;
[email protected]
ST3-(1)
III SEREA - Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
LOS GRUPOS HIDROPRESORES EN LAS INSTALACIONES INTERIORES DE
SUMINISTRO DE AGUA. INFLUENCIA DE LA PRESIÓN DE ASPIRACIÓN SOBRE EL
FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN
Vicente S. Fuertes Miquel1; Gonzalo López Patiño1;
P. Amparo López Jiménez1; Rafael Pérez García1
Resumen – Los grupos hidropresores se instalan en aquellas instalaciones interiores donde la
presión de red es insuficiente para abastecer correctamente a los usuarios. Generalmente, la
aspiración de los grupos de bombeo puede realizarse bien directamente desde la red de distribución
bien a través de un depósito de aspiración. La utilización de uno u otro sistema presenta una serie de
ventajes e inconvenientes que conviene tener presente a la hora de optar por una opción u otra. En
este trabajo se analiza con cierto detalle la influencia que tiene la presión de aspiración de los
grupos de bombeo sobre el funcionamiento de la instalación y se proponen algunas posibles
soluciones a los problemas que se plantean.
Abstract – Booster pumps must be installed in systems (especially in buildings) where the pressure
provided by the network do not comply with minimum supply conditions. Suction may be
accomplished either directly from the network or from a reservoir. The use of one or another
alternative presents a number of pros and cons, which must be taken into account. In this work, the
influence of the suction head of those pumps on the installation performance is analysed in detail.
Also, solutions to the problems that arise are presented.
Palabras clave: Instalaciones interiores, grupos hidropresores, grupos de bombeo, presión de
aspiración, funcionamiento de bombas.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34
963879890 – Fax: 34 963877991 E-mail: [email protected] ; [email protected] ; [email protected] ;
[email protected]
ST3-(2)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
COMPATIBILDAD FUNCIONAL ENTRE CALDERINES Y GRUPOS DE BOMBEO
DE VELOCIDAD VARIABLE
Gonzalo López Patiño1; Javier Martínez Solano1; Pedro Iglesias Rey1 ; Vicente Fuertes Miquel1
Resumen – Los grupos de bombeo de velocidad variable (BVV) se utilizan para la regulación de
una determinada magnitud hidráulica en el sistema de bombeo en el que se encuentran. El control
de la magnitud se lleva a cabo a través de un regulador, generalmente de tipo PID, que gobierna al
variador de velocidad de la bomba. La mayoría de sistemas de BVV equipan calderines
acumuladores de presión como elementos que mejoran el comportamiento de la estación de bombeo
en determinadas ocasiones. Sin embargo, existen casos en los que la regulación hidráulica ha
presentado problemas de estabilidad que se eliminado con la desconexión del calderín. No está
claro que la inestabilidad sea achacable únicamente a la presencia del calderín acumulador y que no
tengan influencia otros parámetros como los propios del mecanismo de regulación PID o,
indirectamente, las características de la instalación que influyen en el transitorio hidráulico que se
genera con cada perturbación del sistema.
El trabajo que aquí se desarrolla pretende analizar la influencia que tienen las constantes de
acción del regulador PID y la presencia del calderín en la inestabilidad de una regulación
manométrica de un grupo de bombeo de velocidad variable
Abstract – The variable speed pumping equipments (BVV) are used for the regulation of hydraulic
pressures in the pumping systems where they are installed. The control of the pressure is carried
out through a regulator, generally a PID type, that governs to the pump speed driver. Most of BVV
are equiped with pneumatic tanks to improve the behavior of the pumping station in some
circunstancies. Nevertheless, there are cases in which the hydraulic regulation has displayed
instability that has been eliminated with the disconnection of the pneumatic tank. It is not clear that
the instability is only due to the instalation of the tank. Is is possible that other parameters such as
the ones of the PID regulation and , indirectly, those that influence on the hydraulic transient may
have influence on it.
This paper tries to explain the influence of the constants of the PID regulation, and the
presence or ausence of a pneumatic tank, in the instability of the manometric regulation of a
variable speed pumping station.
Palabras clave: calderín, regulador PID, bomba velocidad variable, grupo bombeo, inestabilidad,
regulación, control presiones.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34
963879890 – Fax: 34 96 3877981 E-mail: [email protected] ; [email protected] ; [email protected]
; [email protected]
ST3-(3)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
MODELO DE REABILITAÇÃO DE REDES RAMIFICADAS DE
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Heber Pimentel Gomes1, Saulo de Tarso Marques Bezerra2, Ferdnando Cavalcanti da Silva3 e
Isabelly Cícera Souza Dias3
Resumo - Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um método de otimização econômica, que
tem como objetivo a reabilitação de redes de distribuição de água, que se encontram com
deficiência de vazão e pressão nos pontos de consumo. O método foi desenvolvido para a
reabilitação de redes ramificadas pressurizadas destinadas ao abastecimento de água a núcleos
urbanos, rurais, redes de combate a incêndio e redes de abastecimento a projetos pressurizados de
irrigação. Poderá ser aplicado a redes malhadas desde que sejam transformadas em ramificadas,
através do método do seccionamento fictício. O método de otimização se baseia em um modelo de
programação dinâmica, que seleciona, a cada passa, as possibilidades de modificação dos diâmetros
das tubulações, de forma a minimizar o custo de investimento da reabilitação. O método foi testado
para um exemplo de uma rede de distribuição pressurizada, que abastece um projeto de irrigação,
no qual existe deficiência de pressão em quase todos os pontos de consumo. O custo para a
reabilitação da rede foi de 41 % do custo original do sistema
Palavras-chave - Reabilitação, redes ramificadas, distribuição de água.
Abstract – This work presents the development of a economic optimization method that aims at the
rehabilitation of water distribution networks that have a deficiency in flow and pressure in some
points of consume. The method has been developed for the rehabilitation of water pressurized
branched networks to the water supply in urban and rural areas, to fire extinguishing and to
pressurized irrigation projects. It could be applied for looped networks since they can be changed to
branched ones by sectioning method. The optimization method has been based on a dynamic
programming model that selects, step by step, the possibilities of changing the pipe diameters
objectifying the minimization of the investment cost in the rehabilitation. The method has been
tested on an example in a pressurized distribution network that supply an irrigation project in which
there is deficiency of pressure in almost all the nodes of consume. The network rehabilitation has
cost 41% of all the original system cost.
Key-words: rehabilitation, branched networks, water distribution.
1
Professor Adjunto do Departamento de Tecnologia da Construção Civil, CT/UFPB. 58050-900, João Pessoa, Brasil, email: [email protected].
2
Mestrando do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal de Campina
Grande - UFCG, Campina Grande, PB, Brasil, e-mail: [email protected].
3
Bolsistas do PIBIC/CNPq do DTCC/CT/UFPB. João Pessoa, Brasil, e-mail: [email protected] e
[email protected].
ST3-(4)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de AguaValencia
(España) 15 – 18 junio 2004
DESENVOLVIMENTO DE UMA FORMULAÇÃO UNIFICADA
PARA O COEFICIENTE DE ATRITO EM TUBOS PRESSURIZADOS
E À SUPERFÍCIE LIVRE
Maurício Costa Goldfarb1; Tarciso Cabral da Silva1
Resumo - Uma metodologia de bastante eficiência no cálculo do escoamento em canais abertos foi
desenvolvida por Kazemipour e Apelt (1980). O procedimento denominado método de Kazemipour
possibilita, através da adequação do fator de atrito, o cálculo do escoamento uniforme em canais
circulares lisos utilizando as equações para tubulações pressurizadas. Neste trabalho buscou-se
aplicar o método de Kazemipour, conforme o procedimento desenvolvido por Goldfarb e Silva
(2003), no cálculo do escoamento em canais circulares lisos com a unificação dos procedimentos
para cálculo do fator de atrito nas fases pressurizadas e livre. Os resultados encontrados foram
confrontados com os da aplicação da equação de Manning para a fase livre e demonstraram a
superioridade do procedimento apresentado.
Abstract - A methodology of plenty of efficiency in the calculation of the flow in open channels
was developed by Kazemipour e Apelt (1980). The procedure denominated method of Kazemipour
facilitates, through the adaptation of the friction factor, the calculation of the uniform flow in flat
circular channels using the equations for pressurised tubes. In this work it was looked for to apply
the method of Kazemipour, according to the procedure developed by Silva and Goldfarb (2003), in
the calculation of the flow in flat circular channels. As well as the unification of the procedures of
calculation of the friction factor in the phases pressurised and at free surface. The found results
were confronted with the equation of Manning for the free phase. The found results were confronted
with the equation of Manning. The analysis of the results demonstrates the superiority of the
procedure with relationship the equation of Manning application.
Palavras chave - Coeficiente de Atrito, Tubos Lisos, Perdas de Carga
1
Universidade Federal da Paraíba – Cidade Universitária, Campus I - CT, João Pessoa, PB Brasil
CEP 58.059-900 e-mail: [email protected] ; [email protected]
ST4-(1)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
SISTEMA COMPUTACIONAL PARA O MONITORAMENTO E CONTROLE EM
TEMPO REAL DE REDES DE ESCOAMENTO
Carlos de O. Galvão11, Francisco V. Brasileiro1, Cledson Souto Santana1, Érica Machado1,
Esther V. Brasileiro1, Bruno Catão1, André Gomes1, Ademar Izu1, Kennedy F. M. Lucena2, Dario
Aloise3
Abstract. Real-time monitoring and control of complex and large-scale pipeline networks is
complicated by several requirements, among them (a) reliability of data acquisition and
communication systems, (b) strict time limits between data acquisition and decision of control
action, (c) operational constraints of a large number of pipeline devices, (d) multi-objective control,
involving economic, operational, environmental and institutional objectives and constraints. The
SmartPumping system was designed for meeting such requirements. A simulation-optimization
approach is the strategy adopted for the network state prediction and control. The simulation
module is based on the steady state hydraulics of the fluid flow. The control is centered on the
pumping systems, respecting operational constraints of tanks and pipes, without reducing the
production and/or demand targets. For real-time control, an optimization scheme generates multiple
operational scenarios, the optimum of them being selected by means of a meta-heuristics approach.
To meet the strict time limits for deciding the control strategy, a grid computing architecture was
adopted, instead of conventional dedicated high-performance computers.
Resumo. A complexidade do monitoramento e controle em tempo real de redes de tubulações
para escoamento de fluidos decorre de vários fatores, entre o quais: (a) a confiabilidade dos
sistemas de aquisição de dados e comunicação, (b) tempos limites entre a aquisição de dados e a
decisão de controle, (c) restrições operacionais de um grande número de dispositivos, (d) controle
que envolve objetivos e restrições econômicas, operacionais, ambientais e institucionais. O sistema
computacional SmartPumping foi projetado para atender a esses requisitos. Uma abordagem de
simulação-otimização é a estratégia adotada para a previsão e o controle do estado da rede. O
módulo de simulação é baseado na hidráulica do escoamento em regime permanente. O controle é
centrado nos sistemas de bombeamento, respeitando restrições operacionais de reservatórios e
dutos, sem reduzir as metas de produção e/ou atendimento de demandas. Para o controle em tempo
real, um esquema de otimização gera múltiplos cenários operacionais, sendo o ótimo selecionado
através de meta-heurísticas. Para atender aos requisitos de tempo para decisão do controle, uma
arquitetura de execução em um grid computacional foi adotada, alternativamente ao uso de
computadores dedicados de alto desempenho.
Palavras-chave: Sistema computacional, monitoramento, controle, otimização, redes de
escoamento.
1
Universidade Federal de Campina Grande, Brasil. [email protected].
Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba, Brasil.
3
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil.
2
ST4-(2)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
ESTUDIO PLUVIOMÉTRICO DE LA CIUDAD DE CASTELLÓN
Fco. Javier Martínez Solano1; Rafael Pérez García1; P. Amparo López Jiménez1 y Gonzalo López
Patiño1
Resumen – En el presente artículo se revisan algunas de las técnicas más comunes para el estudio y
síntesis de series temporales de datos pluviométricos. Como principales resultados de dicho estudio
se obtiene la colección de curvas IDF de dichas series temporales. El trabajo continúa con la gestión
que se hace de dichos datos para terminar proponiendo un método de cálculo de un hietograma de
diseño a partir de las curvas IDF obtenidas. Como aportación final está la obtención de las curvas
IDF y el hietograma de diseño correspondientes a la estación pluviométrica de Castellón-Almazora.
Abstract – In this paper the most common techniques for the study and synthesis of pluviometric
time series. As one of the main results derived from the study, the corresponding IDF curves has
been obtained. The work follows with the management of such data in order to obtain a design
storm derived from the IDF curves. As a final contribution, it was calculated the IDF curves and the
design storm of Castellón-Almazora rain gauge station.
Palabras clave: Sistemas de alcantarillado, Caudales de Diseño, Pluviometría, Curvas IDF.
1
Grupo Multidisciplinar de Modelación de Fluidos - Universidad Politécnica de Valencia–– Camino de Vera S/N –
CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981 – Correo Electrónico:
[email protected]
ST4-(3)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
MODELACIÓN CUALITATIVA DE REDES DE SANEAMIENTO. APLICACIÓN A
UN CASO REAL.
Fco. Javier Martínez Solano1; Vicente S. Fuertes Miquel1; P. Amparo López Jiménez1 y Gonzalo
López Patiño1
Resumen – En el presente artículo se repasan algunas técnicas utilizadas para la modelación de
redes de alcantarillado urbano. Estas técnicas cubren principalmente las fases de delimitación de las
condiciones de contorno, simplificación de la red, y la asignación de cargas tanto las debidas a las
aguas pluviales como a las aguas residuales de origen urbano. El artículo se completa con su
aplicación a una red real, utilizando el programa informático MOUSE en combinación con un
Sistema de Información Geográfica para todos los cálculos hidráulicos realizados. Durante la
realización del modelo se realizaron diversos ajustes del mismo, pero no se llegó a su calibración
por falta de datos. Todo ello conduce a un modelo de tipo cualitativo, en el que los resultados dan
una idea general del comportamiento de la red y de sus puntos críticos, pero en ningún caso se
puede asegurar que las cantidades evaluadas de caudal, nivel del agua, etc.
Abstract – In this paper, some techniques for sewer systems modelling are reviewed. This
techniques basically involves with the definition of boundary conditions, model simplification and
load allocation either stormwater and wastewater inflows. The paper is completed with a case study
of a real sewer network in which the MOUSE computer model is combined with a Geographic
Information System in order to make the hydraulic simulation. During the model elaboration some
corrections were made, but the model calibration couldn’t be done because no enough data were
available. This fact drove to a cualitative model in which an overview of the network behaviour was
got together with the location of the critical points but no reliable information was got of flow rates
or water levels.
Palabras clave: Modelación de redes, MOUSE, sistemas de alcantarillado.
1
Grupo Multidisciplinar de Modelación de Fluidos - Universidad Politécnica de Valencia–– Camino de Vera S/N –
CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981 – Correo Electrónico:
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ST4-(4)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
REPRESENTACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE DIFERENTES TIPOS DE
VÁLVULAS DE ALIVIO
Pedro L. Iglesias1, Vicente S. Fuertes Miquel1, Fco. Javier Martínez Solano1, P. Amparo
López Jiménez1
Resumen – Las válvulas de alivio son un elemento presente en los sistemas de distribución de agua
para el control de fenómenos transitorios. Existen multitud de modelos de las mismas, dependiendo
fundamentalmente de las condiciones de regulación y funcionamiento de su dispositivo de acción.
Asimismo la representación del comportamiento de las válvulas de alivio es diferente en función del
tipo de análisis que se desee realizar: diseño del tamaño de válvula necesario, funcionamiento de
una válvula parcialmente abierta, funcionamiento de la válvula completamente abierta,
funcionamiento de la válvula en condiciones de cavitación, etc.
Este trabajo presenta un modelo de comportamiento de diferentes tipos de válvulas de alivio. Estas
válvulas se clasifican en función del sistema de regulación y apertura de las mismas.
Fundamentalmente se centra el análisis en las denominadas válvulas de acción directa o válvulas no
compensadas. Dichas válvulas ha sido ensayadas en el laboraratorio y se presentan algunos de los
resultados obtenidos para verificar los modelos propuestos.
Abstract – Surge relief valves are one of the elements presented in the water supply systems for
controlling transient phenomena. There are plenty model of them, depending mainly of the
regulation and working conditions of its action device. In the same way, behaviour representation of
surge relief valves is different depending on the kind of analysis: design of the valve size needed,
operation of a partial opened valve, operations of the valve fully opened, operation of valve in
cavitation conditions, etc.
This work presents a model of the behaviour for different surge relief valves. These valves are
classified depending of the regulation and opening system. The paper is focused in the named direct
action surge relief valves (also named non compensated valves). This kind of valves has been tested
in the laboratory. Some of the obtained results are presented here for verifying model proposed.
Palabras clave – Válvulas de alivio, fenómenos transitorios, válvulas de seguridad, presión de
tarado.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Grupo Multidisciplinar de Modelación de Fluidos –
Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981.
E-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected];
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ST5-(1)
III SEREA - Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
LAS VENTOSAS COMO ELEMENTOS DE PROTECCIÓN FRENTE AL GOLPE DE
ARIETE. UTILIZACIÓN DE LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS EN LOS MODELOS
DE SIMULACIÓN
Vicente S. Fuertes Miquel1; Pedro L. Iglesias Rey1;
Rafael Pérez García1; Gonzalo López Patiño1
Resumen – Las ventosas constituyen un dispositivo sencillo para realizar un control inicial de las
depresiones que pueden producirse durante un golpe de ariete y, con este objetivo, son ampliamente
utilizadas en los sistemas de abastecimiento de agua. Para poder analizar con cierta precisión lo que
sucede en una instalación durante un determinado fenómeno transitorio hay que recurrir a utilizar
algún modelo de simulación. En lo que se refiere a las ventosas, los fabricantes suelen facilitar sus
curvas características (relación entre el caudal de aire admitido o expulsado y la diferencia de
presiones) en forma gráfica. En la Universidad Politécnica de Valencia se han realizado ensayos de
un gran número de ventosas, encontrándose grandes discrepancias cuando se comparan los
resultados obtenidos con los datos proporcionados por los fabricantes. Esta circunstancia puede
originar graves problemas, tal y como se pone de manifiesto en el ejemplo presentado.
Abstract – Air valves are really simple devices suitable to control pressure drop arising during the
first stages of some hydraulic transients. Thus, air valves are widely used in water supply systems.
In order to analyse with certain accuracy the effects of transient phenomena, resource is made of
simulation models. Concerning air valves, most manufacturers provide the graphic behaviour of
their air valves by means of curves representing head losses vs. air flow through the valve. In the
Polytechnic University of Valencia tests for a big number of these valves have been performed.
When comparing the results from these tests with the data provided by the manufactures, important
differences have been found. This fact can have dramatic consequences, as is described in the
example presented in this paper.
Palabras clave: Transitorios hidráulicos, golpe de ariete, ventosas, modelación de elementos,
curvas características, sistemas de abastecimiento de agua.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34
963879890 – Fax: 34 963877991 E-mail: [email protected] ; [email protected] ; [email protected] ;
[email protected]
ST5-(2)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
MÉTODO DE OTIMIZAÇÃO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA, COM
VARIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO DO PROJETO
Heber Pimentel Gomes1 e José Gomes da Silva2
Resumo - O presente trabalho trata do desenvolvimento de um método de otimização econômica de
sistemas de abastecimento de água, composto pela rede de distribuição, mais sua estação de
bombeamento. O método leva em consideração a variação das condições de operação do sistema de
abastecimento, ao longo do alcance do projeto. Considera-se a variação da vazão, da rugosidade das
paredes internas das tubulações, assim como da tarifa de energia elétrica durante o período de
exploração do projeto. O método está baseado no modelo matemático da programação não linear,
que tem como objetivo minimizar o custo total do sistema rede/estação de bombeamento, levandose em conta a variação dos parâmetros de operação ao longo do tempo. Os resultados do
dimensionamento ótimo são alcançados através do algoritmo dos gradientes reduzidos
generalizados (GRG2). O método foi aplicado para o dimensionamento ótimo do sistema de
abastecimento de água da cidade de Itororó, no estado da Bahia, Brasil. Os resultados do
dimensionamento alcançados mostram que todas as restrições hidráulicas foram atendidas.
O método demonstrou ser exeqüível, apesar da robustez do modelo de otimização, com as vazões,
perdas de carga e custos unitários variáveis ao longo tempo.
Palavras chaves: Otimização, dimensionamento, sistema de distribuição de água,
Abstract - This present work deals with the development of a economic optimisation method for
water supply systems, which is formed by the water distribution network, plus its pumping station.
The method takes into account the variation of the supplying system conditions until project range.
It is considered flow variation, roughness pipe walls and the energy unitary cost during the period
of the project exploration. The method is based on a non-linear mathematical programming model,
in order to obtain the minimal total cost of the pipe network/pumping station, taking into account
the operational variation parameters along time. The optimum design solution was obtained by the
algorithm of the Generalized Reduced Gradients (GRG2). The method was applied for the optimum
water supply system design of the city of Itororó in the state of Bahia, Brazil. The design solution
obtained shows that all the hydraulics restrictions had been cared for. Despite the robustness of the
optimisation model, with flows, head loss and variable unitary costs along time, the method
demonstrated to be practicable.
Key words: Optimisation, design, water supply system.
1
Professor da Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, Brasil. E-mail: [email protected]
2
Professor da Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande Brasil. E-mail: [email protected]
ST5-(3)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua Potable
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
UTILIZACIÓN DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA EN EL
DESENSAMBLE, EMBALAJE, TRANSPORTE Y MONTAJE DE PLANTAS DE PROCESOS
INDUSTRIALES
Fabián Leonardo Suárez Ávila1
Resumen - El proceso de desmontaje, embalaje, ubicación en contenedores, movimiento de carga
terrestre y marítima, de todo un complejo industrial para posteriormente volver a instalarlo en las
mismas condiciones de su ubicación original en una ubicación separada a más de 6.000 kms;
atravesando dos veces la cordillera de los Andes es por sí un trabajo complejo de ingeniería. Más
cuando este complejo esta compuesto por equipos de proceso, tanques de almacenamiento, bombas,
turbinas, compresores, torres de proceso, tuberías de interconexión de: agua, gases y gases sobre
enfriados; sistemas de control y monitoreo; así como tableros e instalaciones eléctricas. Sí
adicionalmente no se cuenta con una ingeniería de detalle suficiente, para realizar el futuro montaje,
resulta un verdadero desafío. Lo anterior dio como resultado el desarrollo de un Sistema de
Información Geográfica, para poder realizar todo el proyecto de desmontaje. Lo cual significó una
dramática reducción del tiempo de ejecución ya que se evitó la necesidad de rehacer toda la ingeniería,
y facilitó el inventario y rastreo de cada una de las entidades para su futura reubicación; representando
una significativa reducción del costo asociado. Permitiendo que el desmantelamiento se hiciera en
tiempo record, de forma que el montaje se realizó sin contratiempos y con un costo de reposición de
ciertos elementos muchísimo menor al de proyectos similares.
Abstract - The disassembly process, packing, location in containers, movement of terrestrial and
maritime loads, of an entire industrial complex to be re-installed under the same original conditions in
a place divided for more than 6.000 kms; passing twice through the Andes is by itself an engineering
complex work. Even more when it is composed by process equipments, storage tanks, pumps, turbines,
compressors, process towers, interconnection of water, gas, and cooled-gas pipes lines, monitoring and
control systems; as well as boards and electric facilities. Additionally, if a detailed engineering does not
exist to carry out the future assembly, it becomes a true challenge. The final outcome was the
development of a Geographical Information System able to carry out the whole disassembly project. It
meant a significant time reduction, avoiding the necessity of re-built the whole engineering, and it
facilitated the inventory and the monitoring of each one of the entities until their future relocation;
representing a significant associate cost reduction. Allowing a time record disassembly, and so, that the
assembly was carried out without setbacks and with a minimum replacement cost of certain elements in
contrast with similar projects.
Palabras Clave: Desmontaje, embalaje, transporte, montaje, PRAXAIR, SIG, complejo industrial,
separación criogénica del aire.
1
Jefe de Diseño y Programación, COLMESA S.A., Apartado Aéreo 7539 (Colombia), Tf.- +57 (1) 781-9999 /781-2985,
Fax +57 (1) 7304195, www.colmesa.com.co, E-mail: [email protected]
ST5-(4)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
UTILIZACIÓN DEL APRENDIZAJE AUTOMATICO COMO AYUDA A LA
GESTIÓN DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
José Luis Díaz Arévalo1; Rafael Pérez García1; Joaquín Izquierdo S. 2; P. Amparo López J.1
Resumen – Por medio de una variedad de técnicas, la minería de datos identifica patrones
novedosos, útiles y comprensibles en los datos. Este trabajo presenta la utilización de la técnica de
los árboles de decisión y generación de reglas para comprender los patrones de consumo de agua en
una comunidad, al relacionar estos consumos con algunas componentes sociales y económicas de la
población, que creemos pueden afectar la demanda de agua.
Abstract – By means of a variety of skills, the data mining identifies novel, useful and
understandable patterns in the information. In this work, we present the use of Decision Trees skill
to understand the patterns of consumption in a community and the relation of someone socio
economics variables with this consumption.
Palabras clave: Minería de datos, árboles de decisión, aprendizaje automático, sistemas de
abastecimiento de agua.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96
3879890 – Fax: 34 96 3877981 E-mail: [email protected] ; [email protected]; [email protected].
2
Universidad Politécnica de Valencia – Instituto de Matemática Multidisciplinar – Camino de Vera S/N – CP 46022 –
Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981 E-mail: [email protected]
ST6-(1)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
PANORÁMICA SOBRE EL PROCESO DE CALIBRACIÓN DE MODELOS DE
REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA.
P. Amparo López Jiménez1; Pedro L. Iglesias Rey1; José Luis Díaz Arévalo1;
F. Javier Martínez Solano1
Resumen – Se presenta una panorámica sobre la calibración del modelo de la red de
abastecimiento de agua en forma de revisión de los aspectos con ella relacionados. Desde un
análisis del papel de la calibración en el propio proceso de modelación de la red hasta un análisis de
los parámetros que pueden ser considerados en la calibración hidráulica de las redes. Se plantean las
posibilidades que tiene una sistemática de calibración por escenarios y se estudia la naturaleza de
los mismos cuando se ajustan las presiones en ciertos puntos de la red en base a parámetros pasivos
de la misma tales como diámetros interiores o rugosidades, planteando un posible criterio de
terminación. Se presenta asimismo una pequeña reflexión sobre el posible tratamiento numérico
para la calibración como una optimización o búsqueda de mínimos en el ajuste de errores.
Abstract – In this article, an overview over the validation process for water distribution networks
models is presented. We analyse the role of validation within the modelling process, and the
selection of aspects to be considered in hydraulic models calibration. We propose the simulation of
some scenarios in order to calibrate them by minimizing the errors in pressure predictions
considering some passive parameters such as internal diameters or pipe roughness, depicting a
possible termination criterion. We conclude with discussion over the possible mathematical
techniques applied for error minimization.
Palabras clave: Modelos de redes de abastecimiento, calibración, validación, ajuste de datos.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 387
98 90 – Fax: 34 96 387 79 81 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected],
jmsolano@ gmmf.upv.es
ST6-(2)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
CALIBRACIÓN DEL MODELO HIDRÁULICO DE UNA RED. APLICACIÓN
PRÁCTICA
P. Amparo López Jiménez1; F. Javier Martínez Solano1;Pedro L. Iglesias Rey1;
Vicente Fuertes Miquel1.
Resumen – La presente comunicación describe un caso práctico de aplicación de la metodología
de calibración para modelos hidráulicos de redes de abastecimiento de agua propuesto previamente.
Se presenta una red sintética en la que se dispone de unas presiones de referencia que deben ser
ajustadas bajo unas suposiciones de funcionamiento en las que se varían los parámetros pasivos de
la red. Se utiliza para la modelación el software SARA, analizando cada una de las hipótesis y
decidiendo la más adecuada para el caso que se desea modelar
Abstract – In this paper we introduce a practical application of the previously depicted calibration
methodology. The objective is the calibration of the hydraulic model developed for a design
network using the software SARA. The pipes and pumps representative parameters are varied in
order to adjust the model predictions to some reference pressures, choosing the more adequate
scenery for the simulation.
Palabras clave: Modelos de redes de abastecimiento, calibración, validación, ajuste de datos.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Grupo
Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 387
98 90 – Fax: 34 96 387 79 81 E-mail: [email protected] , jmsolano@ gmmf.upv.es, piglesia@ gmmf.upv.es,
vfuertes@ gmmf.upv.es
ST6-(3)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
ENTROPIA APLICADA A MELHORIA DE EFICIÊNCIA DE MÉTODOS DE
DETERMINAÇÃO DE LOCAIS DE AMOSTRAGEM ÓTIMOS PARA CALIBRAÇÃO DE
REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Fernando das Graças Braga da Silva 1; Luisa Fernanda Ribeiro Reis 2
Resumo - O sucesso da calibração de redes de distribuição de água para abastecimento depende da
rede de amostragem estabelecida para a aquisição de dados. De Schaetzen (2000) propôs o
algoritmo “Shortest Path Algorithms Logic” que se destaca por apresentar características como
simplicidade, facilidade de implementação, além da clareza e robustez dos conceitos envolvidos.
Entretanto, apóia-se no suposto conhecimento dos caminhos que a água desenvolve através das
tubulações da rede, os quais são desconhecidos a priori. O presente trabalho propõe, então , o uso
do conceito da entropia para primeiro determinar as trajetórias da água e em seguida aplicar o
algoritmo “Shortest Path Algorithms Logic” . Testes de aplicação da proposta foram realizadas para
uma rede hipotética da literatura, demonstrando tratar-se de ferramenta promissora na determinação
consistente da rede de amostragem de redes reais.
Abstract - The success of the water supply distribution networks’ calibration depends on
sampling network established to acquire data. De Schatezen (2000) has proposed the algorithm
“Shortest Path Algorithms Logic” that stands out to present characteristics as simplicity, easiness of
implementation, besides the clarity and robustness of the included concepts. However, it relies on
the supposed knowledge of ways that water develops through the network’s pipelines, which a
priori are not known. The present work proposes, thus, to use the entropy concept to first determine
water trajectories and following to apply the algorithm “Shortest Path Algorithms Logic”. Tests of
the proposal application had been executed for a hypothetical network in the literature, showing to
be a promissory tool in a consistent determination of sampling network of the real networks.
Palavras Chave- Redes de distribuição de água, Rede de amostragem, Entropia.
1
Professor e Pesquisador vinculado ao Programa PRODOC – CAPES – PPG-SEA – Universidade de São Paulo
– Brasil - Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC; Av. Trabalhador Sãocarlense, 400, Centro, CEP:
13560-250, São Carlos, SP; fone:(016)273-9524;
fax: (016)273-9550; [email protected]
ou [email protected]
2
. Professora Associada da Universidade de São Paulo – Brasil - Departamento de Hidráulica e Saneamento da
EESC – Av. Trabalhador Sãocarlense, 400, Centro, CEP: 13560-250, Caixa Postal 359, São Carlos, SP; fone:(016)2739534; fax: (016)273-9550; [email protected]
ST6-(4)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
ANÁLISE DE CALIBRAÇÃO PARA AVALIAÇÃO DOS VAZAMENTOS DE UMA
REDE REAL DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
Alexandre Kepler Soares1; Peter Batista Cheung2; Luisa Fernanda Ribeiro Reis3
Resumo - O presente estudo visa avaliar as perdas por vazamentos (perdas físicas) para um setor da
rede de distribuição de água da cidade de Campo Grande, MS, Brasil. Para tanto, utiliza-se um
procedimento iterativo de avaliação hidráulica que considera as perdas por vazamento e a
dependência das demandas com a pressão, acoplado ao simulador hidráulico EPANET 2 (Rossman,
2000), com vistas à calibração em termos dos parâmetros do modelo de vazamentos, bem como dos
coeficientes de perda carga localizada relativos a componentes hidráulicos presentes na rede. Para a
resolução do problema inverso correspondente são utilizados os Algoritmos Genéticos (AGs),
produzindo um modelo capaz de avaliar o comportamento do sistema face às condições
operacionais mais diversas, potencialmente útil à operação, expansão e reabilitação do mesmo.
Abstract – The present study seeks to evaluate the leakage of a water distribution network sector in
the city of Campo Grande, MS. Moreover, an iterative procedure for hydraulic analysis based both
on leakage and on pressure-dependent demand has been used in conjunction with the hydraulic
simulator EPANET 2 (Rossman, 2000), for calibration in terms of the parameters of the leakage
model, as well as the head loss coefficients due to hydraulic components in the network. Genetic
Algorithms (GAs) are used to solve the corresponding inverse problem, producing a model, which
is able to analyze the system’s behavior under several operational conditions and is potentially
useful to the operation, expansion and rehabilitation of the system.
Palavras-Chave: perdas por vazamentos, calibração, redes de distribuição de água reais.
1
Doutorando em Hidráulica e Saneamento - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São
Carlos - Universidade de São Paulo - São Carlos – SP. Caixa Postal 359, Fone: 0xx16-2739534, Fax: 0xx16-2739550,
e-mail: [email protected]
2
Pós-Doutorando em Hidráulica - CEMAGREF – Bordeaux – França. E-mail: [email protected]
3
Professora Associada - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo - São Carlos – SP. E-mail: [email protected]
ST6-(5)
III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua
Valencia (España) 15 – 18 junio 2004
IDENTIFICACIÓN DE ESTADOS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA
MEDIANTE TÉCNICAS DE OPTIMIZACIÓN
Joaquín Izquierdo1, Pedro L. Iglesias2, José L. Díaz2, Rafael Pérez2
Resumen – El objetivo básico de un sistema de distribución de agua (SDA) es el de suministrar
agua tratada a los consumidores a través de una red de tuberías interconectadas. Para conseguir este
objetivo de una forma segura, es decir sin interrupciones del servicio, aprovechando al máximo el
recurso natural y escaso que es el agua, se debe monitorizar el estado del sistema de distribución.
Esta monitorización se lleva a cabo a través de ciertas medidas que se toman permanentemente y se
envían mediante algún sistema de telemetría a los operadores del sistema. Desgraciadamente,
debido a restricciones de diversos tipos, por ejemplo económicas, no resulta posible ni práctico
medir todas las variables que serían de interés. Así que solo un conjunto limitado de medidas con el
apoyo de predicciones de consumos (denominadas pseudomedidas) es todo lo que se utiliza para
calcular el estado general de todo el SDA. Esta tarea se lleva a cabo mediante la utilización de
estimadores de estado que no son sino mecanismos de combinación de las distintas medidas
interrelacionándolas en el seno de un modelo matemático del sistema. La estimación adecuada del
estado del sistema es fundamental en el diagnóstico de fugas y otros problemas de operación
frecuentes en los SDAs. El objetivo que se pretende en este trabajo es presentar un estimador de
estados basado en técnicas de optimización que minimizan las discrepancias entre las medidas
obtenidas mediante telemetría y los valores esperados por el modelo de la red.
Abstract – The objective of a Water Distribution Systems (WDS) is to convey treated water to
consumers through a system of interconnected pipes. To achieve this aim in a safe manner, that is to
say, without service interruptions and optimising the natural and scarce resource that is water, the
system must be monitored. The monitoring is carried out by taking continually certain measures
that are sent by a telemetry system to the control and operation centre of the Company. Using these
typically limited number of measures together with demand predictions, called pseudomeasures, the
state of the system must be assessed. This task is carried out by using state estimators, which are
mechanisms of combination of the available information interrelating it within a mathematical
model of the system. Correct state estimation is of paramount importance to diagnose leaks and
other operation problems within the network. Suitable state estimation is of paramount importance
in diagnosing leaks and other anomalies in WDS. The aim of this paper is to present an algorithm
to estimate the state of a network based on optimization techniques that minimizes the discrepancies
between measures taken by telemetry and the values expected from the model of the network .
Palabras clave: Monitorización en SDAs, estado de un SDA, anomalías en SDAs, optimización,
linealización, normas funcionales, redes neuronales.
1
Universidad Politécnica de Valencia – Instituto de Matemática Multidisciplinar – Camino de Vera S/N – CP
46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981. E-mail: [email protected]
2
Universidad Politécnica de Valencia – Grupo Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera
S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: 34 96 3879890 – Fax: 34 96 3877981. E-mail: [email protected] ;
[email protected] ; [email protected]
ST6-(6)
CIRCUITO HIDRÁULICO EXPERIMENTAL PARA SUPORTE À MODELAGEM
DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Alexandre Kepler Soares1; Luisa Fernanda Ribeiro Reis2; Fazal Hussain Chaudhry3; Rodrigo de
Melo Porto4
Resumo - O presente trabalho descreve as características de um circuito hidráulico para análise de
escoamentos em sistemas a condutos forçados, que vem sendo montado no Laboratório de
Hidráulica Ambiental do Centro de Recursos Hídricos e Ecologia Aplicada da Escola de
Engenharia de São Carlos (EESC/USP, Brasil). O sistema em construção permitirá a obtenção de
parâmetros dos escoamentos em regime permanente e não-permanente, para que modelos
hidráulico-computacionais sejam avaliados e/ou validados. O circuito é dotado de um sistema de
alimentação (reservatório, bomba e tanques hidropneumáticos), e de um sistema de aquisição de
dados (pressão e vazão), além do sistema de ensaios propriamente dito, composto por tubulações
em PVC.
Abstract – The present paper describes the characteristics of a hydraulic circuit for flow analysis in
closed-conduit systems, which has been built in the Environmental Hydraulics Laboratory of Water
Resources and Applied Ecology Center of São Carlos School of Engineering (EESC/USP, Brazil).
The system building will enable parameter acquisitions in both steady and transient regimes in order
that hydraulic-computational models be evaluated and/or validated. The circuit is composed of an
elevatory system (reservoir, pump and air vessels), a data acquisition system (pressure and flow)
and a sampling system properly speaking, which is built-up by PVC pipes.
Palavras-Chave: experimentos em laboratório, modelagem, sistemas de distribuição de água.
1
Doutorando em Hidráulica e Saneamento - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São
Carlos - Universidade de São Paulo - São Carlos – SP. Caixa Postal 359, Fone: 0xx16-2739534, Fax: 0xx16-2739550,
e-mail: [email protected]
2
Professora Associada - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo - São Carlos – SP. E-mail: [email protected]
3
Professor Titular - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de
São Paulo - São Carlos – SP. E-mail: [email protected]
4
Professor Associado - Departamento de Hidráulica e Saneamento - Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo - São Carlos – SP. E-mail: [email protected]
ST6-(7)