valvulas en epanet

Profesor: Juan E. Gonzlez Farias ([email protected])

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Fundamentos de losAprovechamientos de la EnergaHidrulica, Marina y Geotermia

MASTER EN ENERGAS RENOVABLESCURSO 2008-2010

CLASE 3 TEMA 2

EPANET


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Determinacin de las prdidas de carga mediante EPANET

CURSO 2008- 09


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Camino para bajarse EPANET en espaol.


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RECURSOS PARA ESTUDIAR

Programa EPANET2.0 en Espaol

Manual de EPANET2.0 en Espaol

Notas de clase

Tutora electrnica desde el inicio del Curso y hasta la fecha de realizacin del examen prctico opcional.


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Icono del programa

rea de modelizacin


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Estudiar, primeramente, la Gua Rpida de EPANET para aprender el manejo bsico del programa

Tomado de : Gua Rpida de EPANET 2.0

Introduccin a EPANET


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El manejo bsico del programa consiste en declarar:Valores por defecto se desean usar.Sistema de unidades.Ecuacin de clculo de las prdidas de carga, etctera.En aprender a dibujar o representar el sistema en la pantalla y asignarle propiedades a los depsitos, nudos, tuberas y bomba (s).


Seleccionar Proyecto >> Valores por Defecto para abrir el dilogo de valores por defecto.


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En la pestaa Identificativos ID, borrar todos los prefijos y fijar el Incremento ID en 1. Esto har que EPANET ponga el identificativo automticamente a los nuevos objetos a medida que son aadidos a la red, asignndoles nmeros consecutivos a partir del 1.


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Los primeros pasos en EPANET, al abrir un Proyecto nuevo, son:


En la pestaa Opc. Hidrulicas del mismo dilogo elegir la opcin LPS (litros por segundo) para las Unidades de Caudal.

Ello conllevar el uso de las unidades mtricas SI para las restantes magnitudes (longitudes en metros, dimetros de tubera en mm, presiones en mca, etc).

Seleccionar la frmula de Darcy_Weisbach (D-W) como Frmula de Prdidas de carga.


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A continuacin:

1. Seleccionar Ver >> Opciones del men principal, para abrir el dilogo de Opciones del Esquema.

2. Seleccionar ahora la pgina Etiquetas de dicho dilogo y habilitar las opciones de Mostrar ID Nudos y Mostrar ID Lneas. Dejar el resto de opciones deshabilitadas.

3. A continuacin pasar a la pgina Smbolos y habilitar todas las opciones.

4. Pulsar finalmente el botn Aceptar para ratificar todas las opciones y cerrar el dilogo.



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Opciones Hidrulicas

Opciones de Calidad del Agua

Opciones de Reacciones

Opciones de Tiempo

Opciones de Energa

Seleccionar las opciones de clculo.Existen cinco categoras de Opciones de Clculo, agrupadas en funcin del tipo de anlisis a realizar por EPANET:


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Para editar alguna de las opciones incluidas en las categora anteriores:

1. Seleccionar Opciones desde la pgina de Datos del Visor o seleccionar Proyecto >> Opciones de Clculo desde la Barra de Mens.

2. Seleccionar la categora de opciones deseada desde la misma pgina de Datos del Visor: Hidrulicas, Calidad, Reacciones, Tiempo Energa.

3. Si el Editor de Propiedades no estuviera visible, pulsar sobre el botn Editar del Visor (o pulsar la tecla Intro).

4. Editar las propiedades deseadas desde el Editor de Propiedades.


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Las Curvas de Comportamiento (o Curvas simplemente) son objetos que contienen pares de datos ordenados, los cuales representan una relacin entre dos magnitudes. Dos o ms objetos fsicos pueden compartir la misma curva. En un modelo de EPANET se pueden declarar los siguientes tipos de curvas:

Curvas de CubicacinCurvas de Prdidas

Curvas Caractersticas Curvas de rendimiento


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EPANET requiere como datos, los siguientes: El peso especfico y la viscosidad cinemtica relativos a los

valores del agua a 200C.

Propiedades de las tuberas (dimetro, longitud fsica, rugosidad y la suma de los coeficientes de los accesorios o singularidadesde que disponga o su longitud equivalente).

Propiedades de las bombas (caudal y carga del punto nominal, Q0 y H0, como mnimo).

Propiedades de las vlvulas (tipo, estado y consigna o curva de comportamiento de prdidas de carga vs. caudal).


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Problema 1. .Considere tubera de PVC y Temperatura 25 0C.

Temperatura Peso Densidad Viscosidad Viscosidad Tensin Carga a presinespecfico dinmica cinemtica superficial de vapor

T pv *( 0C ) N/ m3 Kg/ m3 Pa*s x 10 -3 cm2/ s x 10 -2 N / m x 10 -2 m

0 9806 999.9 1.792 1.792 7.62 0.065 9807 1000.0 1.519 1.519 7.54 0.0910 9804 999.7 1.308 1.308 7.48 0.1215 9798 999.1 1.140 1.141 7.41 0.1720 9789 998.2 1.005 1.007 7.36 0.2525 9778 997.1 0.894 0.897 7.26 0.3330 9764 995.7 0.801 0.804 7.18 0.4435 9749 994.1 0.723 0.727 7.10 0.5840 9730 992.2 0.656 0.661 7.01 0.7645 9711 990.2 0.599 0.605 6.92 0.9850 9690 988.1 0.549 0.556 6.82 1.26

Visc cinem T / Visc cinemT = 200C T / T = 20 0C

(adim.) (adim.)1.780 1.0021.508 1.0021.299 1.0021.133 1.0011.000 1.0000.891 0.9990.798 0.9970.722 0.9960.656 0.9940.601 0.9920.552 0.990

Introduccin del coeficiente de correccin de la viscosidad cinemtica y del peso especfico en Proyecto/ Opciones hidrulicas(efecto de temperatura T 20 0C).


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hf tubera 8 = 120.00*(250/ 1000) = 30 m.c.a.

EJEMPLO DE TUBERA POR GRAVEDAD QUE CONECTA DOS DEPSITOS


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EPANET s puede resolver este problema si se plantea como un sistema de un depsito, una tubera y un nudo emisor (tratado de forma similar a un hidrante, es decir, con un coeficiente del emisor C bien elevado)


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Vlvulas.

Compuerta

Recubrimiento de neopreno

De globoDe mariposa

De retencin


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Toma de presin interna Toma de presin externa

Ejemplos de vlvulas reductoras de presin.


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Las vlvulas de corte y las de retencin, cuya accin es abrir o cerrar totalmente el paso del flujo, no se consideran, por EPANET, como lneas independientes, sino que deben incorporarse como propiedades de la tubera en la cual se alojan.

Las restantes vlvulas se tratan, por EPANET, como lneas que limitan la presin o el caudal en un punto determinado de la red.

Los datos principales de una vlvula son: los nudos aguas arriba y aguas abajo, el dimetro, la consigna** y su estado (forzado o no).

Los resultados asociados con una vlvula son, bsicamente, el caudal de paso y la prdida de carga.

Contina en la transparencia siguiente


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Introduccin, en el editor de propiedades de una lnea, del tipo de vlvula de corte o antirretorno.Nota: el resto de los tipos de vlvulas deben introducirse mediante el icono de la barra superior.


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Los tipos de vlvulas, excepto las de corte y las antirretorno, deben introducirse mediante el icono de la barra superior.

Haciendo doble click sobre esa ventana permite acceder al mendesplegable de

tipos de vlvulas.


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**Consigna: Cada tipo de vlvula tiene una consigna diferente, relacionada con su comportamiento.

Vlvulas Reductoras y Sostenedoras: la presin (se debe poner el valor de la carga a presin que se desea aguas debajo de la vlvula).

Vlvulas Sostenedoras: la presin (se debe poner el valor de la carga a presin que se desea aguas arriba de la vlvula).

Vlvulas de rotura de carga: la cada de presin.

Vlvulas limitadoras de caudal : el caudal.

Vlvulas de regulacin: el coeficiente de prdidas de carga.

Vlvulas de propsito general: la curva de prdidas de carga.

La consigna de control de una vlvula puede inhibirse especificando, en un momento determinado, que dicha vlvula se encuentra totalmente abierta o totalmente cerrada. Tanto el estado de una vlvula como su consigna pueden modificarse a lo largo de una simulacin utilizando las Leyes de Control


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Tipo de Vlvula Consigna Reductora Presin (m psi)Sostenedora Presin (m psi)Rotura Carga Cada de Presin (m psi)Limitadora de Caudal Caudal (unidades de caudal)Regulacin Coef. Prdidas (sin unidades)Propsito General Identificativo ID de la curva de prdidas

Estado Forzado

Estado forzado de la vlvula al comienzo de la simulacin. Si se especifica Abierta Cerrada, la consigna establecida para la vlvula ser ignorada y la vlvula se comportar como una lnea abierta o cerrada, segn el caso. Si se especifica Ninguno, entonces el estado de la vlvula vendrdeterminado por la propia simulacin.

Nota: El estado forzado de una vlvula y su consigna pueden variarse a lo largo de una simulacin mediante el uso de Leyes de Control. Si el estado forzado de una vlvula es Abierta o Cerrada, puede activarse de nuevo utilizando una ley de control para asignarle una nueva consigna.


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Modelizacin de turbinas en EPANET

Caso 1. Se conoce el caudal que es posible derivar y las cotas de de los depsitos.

Z1

Z2


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Caso 2. Las Vlvulas de Propsito General pueden utilizarse para modelar una turbina.turbina.

Se debe disponer como una Curva de Prdidas, que se utiliza para relacionar la cada de carga a travs con el caudal de paso, en las unidades de caudal elegidas (eje X).La consigna de la vlvula es el identificativo ID de su Curva de Prdidas.

Modelizacin de turbinas en EPANET (Cont.)

Curvas de Prdidas

Hturbina vs. Q


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Problema 1. Determinar las cargas bruta y neta sobre la turbina de la figura. Considere que el caudal, Q = 0, 50 m3/ s. El sistema de tubera consta de: entrada de depsito a la tubera, tubera de D = 600 mm y longitud recta, L = 367, 2 m, 2 codos de 450 , vlvula (K valv. abierta = 0, 25), cono divergente de descarga a 800 mm (K equivalente cono diverg. = 0, 15) y salida al depsito inferior. La tubera es de acero galvanizado.

Z1 = 1 600 m

Z2 = 1 100 m

Vlvula

Cono de salida


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Z1 = 1 600 m

Z2 = 1 100 m

a. Carga bruta:Hbruta = Z1 Z2 = 1 600 1 100 = 500 m

b. Carga neta:Hturbina = Z1 Z2 - hf 1- 2

Respuestas:


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Z1 = 1 600 m

Z2 = 1 100 m

Clculo de las prdidas de carga:

El sistema de tubera consta de: entrada de depsito a la tubera, tubera de D = 600 mm y longitud recta, L = 367, 2 m, 2 codos de 450 , vlvula (K valv. abierta = 0, 25), cono divergente de descarga a 800 mm (K equivalente cono diverg. = 0, 15) y salida al depsito inferior. La tubera es de acero galvanizado.

hf 1- 2 = (8*g/ pipipipi2)*(L/ D5)*Q2 + (Ke + 2 Kcodo 45 +Kvlv + Kcono div. + Ksalida)*(V2/2g)

El clculo de las prdidas de carga puede hacerse con:a) Libro Excel de prdidas de carga.b) EPANET


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a) Clculos mediante el Libro Excel de prdidas de carga de la asignatura.

input data PROGRAMA DE CLCULO DE PRDIDAS DE CARGA output data EN UNA TUBERA RECTA, REAL O EQUIVALENTE

AUTOR: Juan E. Gonzlez Farias ([email protected])

ENTRADA DE DATOS:

Q = 500,00 l / s Accesorios de dim. Constante Nmero K accesorio l equiv. Accesorio (m)L recta total = 367,20 m Codos rectos (radio largo) 0 0,60 0,00D

interior = 600,00 mm Codos rectos (radio medio) 0 0,75 0,00Codos rectos (radio corto) 0 0,90 0,00

= = = = 0,150 mm Codos de 450 2 0,36 28,50 = 0,0101 cm2 / s Vlvulas compuerta 0 0,19 0,00

Ver tabla de viscosidades del agua Vlvulas de globo 0 10,00 0,00Vlvulas de mariposa 0 0,00Vlvulas de retencin 0 2,50 0,00

VERIFICACIN DE LA VELOCIDAD Entrada desde depsito 1 0,50 19,791,77 m/ s Salida de la tubera 1 1,00 39,59

Ensanchamiento brusco 0 0,00Estrechamiento brusco 0 0,00

Inyector de turbina Pelton 0 0,06 0,00Otros 1 0,25 9,90Otros 1 0,15 5,94

l equiv. accesorio 103,73total 1 (m) :

CLCULOS:V = 1,77 m/ s

v 2 / 2g = 0,16 mRe = 1.055.755 adim.f = 0,015 adim.

FUNCION-OBJ. -0,001L equiv. Total = 470,93 m

h f = 1,90 m


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Hturbina = 1 600 1 100- 1,90 = 498. 1 m

a) Clculos mediante el Libro Excel de prdidas de carga de la asignatura (Continuacin).


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Z1 = 1 600 m

Z2 = 1 100 m

Anlisis del problema:Es un problema en el que se conocen las cotas de agua inicial y final y el caudal que puede explotarse, adems de las propiedades de la tubera. En consecuencia, slo es necesario determinar las prdidas de carga que ocurren en el sistema.

b) Clculos del mismo problema 1 anterior mediante EPANET.

Problema 1. Determinar las cargas bruta y neta sobre la turbina de la figura. Considere que el caudal, Q = 0, 50 m3/ s.

El sistema de tubera consta de: entrada de depsito a la tubera, tubera de D = 600 mm y longitud recta, L = 367, 2 m, 2 codos de 450 , vlvula (K valv. abierta = 0, 25), cono divergente de descarga a 800 mm (K equivalente cono diverg. = 0, 15) y salida al depsito inferior. La tubera es de acero galvanizado.


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Z1 = 1 600 m

Z2 = 1 100 m

a. Carga bruta:Hbruta = Z1 Z2 = 1 600 1 100 = 500 m


b) Clculos del mismo problema 1 anterior mediante EPANET (Continuacin).

A continuacin se procede al clculo del coeficiente de prdidas locales para emplearlo en EPANET:

Obtencin de los parmetros : K = Kentrada * 2* Kcodo + K vlv * K equiv. cono + Ksalida = = 0, 50 + 2*0,36 + 0, 25 + 0, 15 + 1, 0 = 2, 62.Rugosidad acero galvanizado: = 0, 15 mm.


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hf = 5,19*367,2/ 1000 = 1, 90 m

b. Carga neta: Hturbina = Z1 Z2 - hf 1- 2 = 1600- 1100 1, 90 = 498, 1 m.


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Qu potencia entrega al convertidor el eje de la turbina si la eficiencia de la conversin de la energa hidrulica en mecnica es del 80%?.

*** netaHQP =Respuesta:La potencia que entrega la turbina es:

P (Kw) = 9, 81*Q*H turbina* eficiencia en tanto por uno

P (Kw) = 9, 81*0, 5 * 498, 1 * 0, 80P (Kw) = 1 954, 5 Kw.

valvulas en epanet

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