Modelación de la red en EPANET

Para la modelación en EPANET inicialmente se construyó una geometría base, conformada por la red matriz y tres ramales secundarios (ver ilustración No 15), incluyendo en cada tramo de tubería el diámetro y material, así como las válvulas existentes. Como nodo inicial se tomó la planta de tratamiento identificada como N1.

Ilustración 17. Modelación en EPANET con sus respectivos ramales

Fuente: Autores

En la ilustración No. 15 se muestra la red de distribución la cual tiene cuatroramales los cuales se distribuyen de la siguiente manera: el ramal principal el cual va desde la PTAP (N1) hasta el Nudo 3 todo este siendo de una tubería de diámetro de 3”, el

segundo ramal va desde el Nudo 23 hasta el Nudo 47 toda esta tubería tiene un diámetro de 2”, el tercer ramal va desde el Nudo 16 hasta el Nudo 60 toda esta tubería con un diámetro de 2” al igual que el ultimo ramal que va desde el Nudo 9 hasta el Nudo 60.

A continuación, se muestra la modelación en EPANET para los años 2017 (escenario base), 2022, 2027, 2037, 2042 y 2062 para todos se realizó tanto la modelación para la hora de menor consumo (0:00h) y para la hora de mayor consumo (5:00h) de acuerdo con la curva de modulación, en cada año se muestran las inconsistencias que presenta y su posible solución.

Escenario base 2017

Para el año 2017 la población es de 909 habitantes, con un caudal medio diario de 1,41 L/s, y un caudal máximo horario de 2,36 L/s, mientras que en la hora valle el consumo es de 1,62L/s.

Ilustración 18. Modelamiento en EPANET para el año 2017 en la hora de menor consumo

Fuente: Autores

Ilustración 19 . Modelamiento en EPANET para el año 2017 en la hora de mayor consumo

Fuente: Autores

Para la hora de menor (0:00h) se aprecia en la ilustración No. 16 que las presiones en los nudos 52, 58, 59 y 60 son muy altas, superando los 50 m.c.a en más del 5% de la

red. Al respecto en el 7.4.6 presiones en la red de distribución del RAS se restringe la presión máxima a m.c.a, permitiéndose que en un 5% de la misma se manejen presiones entre 55 m.c.a. y 60 m.c.a, sin superar 60 mc.a. en ningún punto. Así mismo se observan velocidades bajas en toda la red con valores del orden de 0,01 a 0,09 m/s.

Para la hora de máximo consumo (5:00h) como se aprecia en la ilustración No. 17, las presiones siguen siendo altas para los nudos 58, 59 y 60 (80,65 a 82,51 m.c.a) y las velocidades, aunque aumentan al rango de 0,01a 0,38 m/s, siguen siendo muy bajas y no son aceptables por la norma.

En el perfil longitudinal mostrado en la ilustración No. 18 se observa un fuerte descenso en la elevación de la red de distribución, lo que ocasiona el incremento de las presiones por encima de los 50 mc.a.

Ilustración 20. Perfil longitudinal de la red de distribución entre nodos 16 y 60

Fuente: Autores

Como alternativa de solución para que estas presiones bajen se propone instalar una válvula reguladora entre los nudos 16 y 17 como se muestra en la ilustración No. 19. El resultado de la instalación de dicha válvula es el cumplimiento de los límites

Ilustración 21. Válvula reguladora para disminuir presiones

Fuente: Autores

Escenario futuro 2022 a 2062

Para el año 2022 la población es de 1068 habitantes, con un caudal medio diario de 1,65 L/s, y un caudal máximo horario de 2,78 L/s, mientras que en la hora valle el consumo es de 1,90 L/s.

Ilustración 22. Modelamiento en EPANET para el año 2022 en la hora de menor consumo

Ilustración 23. Modelamiento en EPANET para el año 2022 en la hora de mayor consumo

Fuente: Autores

Para el menor consumo (0:00h) se ve que las presiones son altas y no son aceptadas por la norma (RAS 2000) ya que son mayores de 60 m.c.a las velocidades son muy bajas, para el mayor consumo (5:00h) las presiones disminuyen sin embargo estas siguen siendo altas y no son aceptabas por la norma (RAS 2000) , para esto se coloca una válvula entre los nudos 16 y 17 para que las presiones disminuyan y sean aceptadas por la norma como se muestra en la Ilustración No. 22.

Ilustración 24. Válvula reguladora para disminuir presiones

Para el año 2027 la población es de 1255 habitantes, con un caudal medio diario de 1,94 L/s, y un caudal máximo horario de 3,26 L/s, mientras que en la hora valle el consumo es de 2,23 L/s.

Ilustración 25. Modelamiento en EPANET para el año 2027 en la hora de menor consumo

Fuente: Autores

Ilustración 26. Modelamiento en EPANET para el año 2027 en la hora de mayor consumo (5:00

am)

Fuente: Autores

Para el menor consumo (0:00h) se ve que las presiones son altas y no son aceptadas por la norma (RAS 2000) ya que son mayores de 60 m.c.a las velocidades son muy

bajas, para el mayor consumo (5:00h) las presiones disminuyen sin embargo estas siguen siendo altas y no son aceptabas por la norma (RAS 2000) , para esto se coloca una válvula entre los nudos 16 y 17 para que las presiones disminuyan y sean aceptadas por la norma como se muestra en la Ilustración No. 25.

Ilustración 27. Válvula reguladora para disminuir presiones

Fuente: Autores

Para el año 2037 la población es de 1734 habitantes, con un caudal medio diario de 2,68 L/s, y un caudal máximo horario de 4,51 L/s, mientras que en la hora valle el consumo es de 3,09 L/s.

Ilustración 28. Modelamiento en EPANET para el año 2037 en la hora de menor consumo

Fuente: Autores

Ilustración 29. Modelamiento en EPANET para el año 2037 en la hora de mayor consumo

Fuente: Autores

Para el menor consumo (0:00h) se ve que las presiones son altas y no son aceptadas por la norma (RAS 2000) ya que son mayores de 60 m.c.a las velocidades son muy bajas, para el mayor consumo (5:00h) las presiones disminuyen sin embargo estas siguen siendo altas y no son aceptabas por la norma (RAS 2000) , para esto se coloca una válvula entre los nudos 16 y 17 para que las presiones disminuyan y sean aceptadas por la norma como se muestra en la Ilustración No. 28.

Ilustración 30. Válvula reguladora para disminuir presiones

Fuente: Autores

Para el año 2047 la población es de 2395 habitantes, con un caudal medio diario de 3,71 L/s, y un caudal máximo horario de 6,23 L/s, mientras que en la hora valle el consumo es de 4,26 L/s.

Ilustración 31. Modelamiento en EPANET para el año 2047 en la hora de menor consumo

Ilustración 32. Modelamiento en EPANET para el año 2047 en la hora de mayor consumo

Fuente: Autores

Para el menor consumo (0:00h) se ve que las presiones son altas y no son aceptadas por la norma (RAS 2000) ya que son mayores de 60 m.c.a las velocidades son muy bajas, para el mayor consumo (5:00h) las presiones disminuyen sin embargo estas siguen siendo altas y no son aceptabas por la norma (RAS 2000) , para esto se coloca una válvula entre los nudos 16 y 17 para que las presiones disminuyan y sean aceptadas por la norma como se muestra en la Ilustración No. 31.

Ilustración 33. Válvula reguladora para disminuir presiones

Fuente: Autores

Para el año 2062 la población es de 3888 habitantes, con un caudal medio diario de 6,02 L/s, y un caudal máximo horario de 10,11 L/s, mientras que en la hora valle el consumo es de 6,92 L/s.

Para el año 2062 que es el año donde se espera que el barrio este ocupado en

prácticamente su 100% se realiza la modelación y se puede ver que para este año la red no funciona con estos parámetros la red tendría que tener algunos cambios, se tendrían que cambiar diámetros en el ramal PTAP- Nudo 37 el diámetro cambia de 3” a 6”, Nudo 37 – Nudo 23 el diámetro cambia de 3” a 4” y el Nudo 23 – Nudo 6 el diámetro sigue siendo de 3”, los demás diámetros quedan igual a los anteriores y se coloca una válvula entre el nudo 16 y 17.

Ilustración 34. Modelación en EPANET año 2062

Fuente: Autores

En la ilustración 32 se puede ver cómo queda la modelación a partir de los cambios realizados, donde muestra que las presiones están en el rango permitido del Título B del RAS 2000

Operaciones de lavado de la red

Revisando los distintos escenarios simulados, puede advertirse que las velocidades en la mayor parte de la red son inferiores a lo establecido en el Titulo B del RAS 2000, según el cual la velocidad mínima debe ser de 0,5 m/s. Para solucionar esta condición recomienda en el corto plazo la instalación de 6 purgas localizadas en los extremos de cada ramal, estas pueden ser operadas en tres grupos, con lo cual se logra aumentar la velocidad por encima de los 0,5 m/s, según se muestra en las siguientes modelaciones de EPANET. En la ilustración 32 a 34 puede identificarse la localización de las purgas propuestas.

Ilustración 35. Purga Nudo 60

Fuente: Autores

La primera purga se coloca en el nudo 60. Su operación requiere el cierre de la válvula que se encuentra entre el nudo 14 y 16 de esta manera, es posible direccionar hacia el nodo 60 un caudal de 1,5L/s, ocasionando con ello un aumento de las

velocidades para el ramal Nudo 16- Nudo 60 desde 0,57 m/s hasta 1,02 m/s, así mismo en el ramal PTAP - Nudo 16 las velocidades superan los 0,6m/s, cumpliendo de esta manera con las condiciones de operación permitidas según el Titulo B del RAS 2000.

Ilustración 36. Purgas Nudo 3 y Nudo 50

Las siguientes purgas se colocan en los nodos 3 y 50, para su operación debe cerrase la válvula que se encuentra entre los nudos 53 y 54, de esta manera las velocidades aumentan para los ramales PTAP – Nudo 3 en el rango 0,56 m/s hasta 1,62m/s, de forma similar en el ramal Nudo 9- Nudo 50 la velocidad aumenta en el rango 0,56 m/s hasta 1,01 m/s, cumpliendo de esta manera con las velocidades recomendadas por el Titulo B del RAS 2000.

Ilustración 37. Purgas nudos 28, 29 y 47

Fuente: Autores

Las últimas tres purgas se instalan en los nodos 28, 29 y 47, para su operación es necesario el cierre de la válvula que se encuentra entre el nudo 19 y 17, de esta manera las velocidades aumentan para el ramal PTAP – Nudo 23 en el rango desde 1,14 m/s hasta 1,18 m/s, igualmente en el ramal Nudo 23- Nudo 47 las velocidades pasan a valores entre 0,53 m/s y 0,92 m/s, de esta manera se cumple con las velocidades aceptadas por el Titulo B del RAS 2000.

A continuación, se delimitan las zonas de servicio, tanto para la presión máxima como para la presión mínima, donde muestra cuales son los nudos con las presiones más altas en el caso de la presión máxima y las más bajas en el caso de las presiones

Ilustración 38. Presión Mínima Fuente: Autores

En la ilustración 36, se puede observar como cerca de la PTAP aproximadamente a 80 metros, la presión esta por debajo de 10 m.c.a, este valor no esta en el rango de presiones que establece el Titulo B RAS 2000.

Por lo expuesto, se puede decir que no se puede construir en esta zona ya que la presión es muy baja en este punto, de resto en la red la presión mínima esta en los rangos establecidos por el Titulo B del RAS 200.

Ilustración 39. Presión Máxima Fuente: Autores

En la ilustración 37 se observan las presiones máximas en la red de distribución, sin embargo, estas cerca de la PTAP son muy bajas no están en el rango permitido por el Titulo B del RAS 200, pero ninguna supera el rango de las presiones máximas.