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III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua Valencia (España) 15 – 18 junio 2004

ST1-(1)

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-(2)

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-(3)

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]


ST1-(4)

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-(5)

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]


ST2-(1)

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-(2)

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-(3)

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 e-mail: [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-(4)

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, 46022-Valencia (España), Telefono +34 96 387 98 90; Fax +34 96 387 79 81; Email: [email protected]


ST2-(5)

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, 46022-Valencia (España), Telefono +34 96 387 98 90; Fax +34 96 387 79 81; Email: [email protected]


ST2-(6)

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-(7)

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]


ST3-(1)

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]

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ST3-(2)

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-(3)

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-(4)

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, e-mail: [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].

III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de AguaValencia (España) 15 – 18 junio 2004

ST4-(1)

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-(2)

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]. 2 Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba, Brasil. 3 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil.


ST4-(3)

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-(4)

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: [email protected]


ST5-(1)

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]; [email protected]

III SEREA - Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua Valencia (España) 15 – 18 junio 2004

ST5-(2)

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-(3)

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, levando-se 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]

III SEREA- Seminario Hispano-Brasileño sobre Planificación, Proyecto y Operación de Redes de Abastecimiento de Agua Potable Valencia (España) 15 – 18 junio 2004

ST5-(4)

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]


ST6-(1)

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-(2)

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-(3)

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-(4)

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)273-9534; fax: (016)273-9550; [email protected]


ST6-(5)

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-(6)

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]

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)

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