Modelamiento de cloro residual con Watercad en las redes de distribución de agua potable de la ciudad de Rioja, provincia de Rioja para determinar la calidad microbiológica, 2017

La presente investigación tiene como objetivo, generar un modelo de simulación del cloro residual, en las redes de distribución de agua potable de la ciudad de Rioja, durante el año 2018; para lo cual se consideraron 146 conexiones de agua para muestrear el cloro residual libre en las redes domiciliarias. En la investigación se utilizó el AutoCad para la elaboración de planos correspondientes para el modelo de simulación y esqueletización de redes de agua potable. Mediante el Arcgis se añadieron las curvas de nivel y con la aplicación del WaterCad se realizó el modelo del cloro residual. Respecto a los resultados, concluimos que actualmente la concentración de cloro residual dentro de las redes de distribución es superior a 0.50 mg/L el cual garantiza un óptimo funcionamiento en la remoción de sustancias patógenas. Concluimos que al realizar la simulación del cloro residual en la ciudad de Rioja se puede observar la continuidad y calidad que llega a cada uno de los usuarios dentro de los límites permisibles para consumo humano ya que la concentración del cloro residual mínimo tomado en campo es 0.53 mg/L y el máximo 0.89 mg/L encontrándose dentro de los límites máximos permisibles según la OMS (0.50 mg/L -5 mg/L) y según el Reglamento de calidad de agua para consumo humano del MINSA- Perú el límite máximo permisible es también 5 mg/L.The following investigation has as objective, generate a residual chlorine simulation model in the drinking water distribution networks of the Rioja city, during the year 2018, for which 146 water connections were considered to sample the free residual chlorine in the networks domiciliary In the research, the AutoCad was used to prepare the corresponding plans for the model of simulation and skeletonization of drinking water networks. Through the Arcgis the level curves were added and with the application of the WaterCad the residual chlorine model was made. Regarding the results, we conclude that currently the residual chlorine concentration within the distribution networks is higher than 0.50 mg / L, which guarantees an optimal operation in the removal of pathogenic substances. We conclude that when performing the residual chlorine simulation in the of Rioja city, we can observe the continuity and quality that reaches each of the users within the permissible limits for human consumption since the concentration of the minimum residual chlorine taken in the field is 0.53. mg / L and the maximum 0.89 mg / L being within the maximum permissible limits according to the WHO (0.50 mg / L -5 mg / L) and according to the Regulation of quality of water for human consumption of the MINSA-Peru the maximum permissible limit It is also 5 mg / L.TesisAp

MODELADO HIDRÁULICO DE LA RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE AL CANTÓN ALAUSÍ, PROVINCIA DE CHIMBORAZO-ECUADOR. DIAGNOSIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL Y PROPUESTA DE MEJORAS

[ES] En el presente trabajo se propone realizar un modelo matemático de la red de abastecimiento de agua potable de la ciudad de Alausí (Ecuador), con el cual se puedan realizar simulaciones de funcionamiento en varios escenarios, con lo que nos permitirá analizar, localizar, evaluar e identificar anomalías y derivar criterios técnicos del estado de funcionamiento actual de la red. Basados en los resultados obtenidos de la simulación se propone un plan de actuaciones que están encaminadas a mejorar y garantizar el funcionamiento adecuado del sistema de distribución garantizando la continuidad, cantidad y calidad del servicio, así como el control de las sobrepresiones lo cual permitirá la reducción del volumen fugado. Alausí para el abastecimiento de agua cuenta con 5 fuentes. Realiza una captación media mensual de 35 l/s a 40 l/s. El agua es transportada por medio de tubería desde las fuentes hasta las plantas de tratamiento, cuenta con dos, una convencional con capacidad para tratar 40 l/s y, otra compacta para tratar 30 l/s. La red de distribución está constituida por tres redes independientes una denominada principal conformada por tubería de PVC y asbestocemento con una longitud de 25095.14 m. La Red 1 y 2, con tubería de PVC, con una longitud de 2542.20 m y 1448.23 m, respectivamente. Cuenta con 6 tanques de almacenamiento distribuidos a diferentes cotas, para abastecer de forma independiente a los diferentes sectores en los que se ha configurado la red. La capacidad de almacenamiento total es de 1600 m3. El sistema de Alausí da servicio a una población de 10210 habitantes, distribuidos en 1929 acometidas más 7 de uso especial que corresponde a unidades educativas y al hospital general. Para la realización del modelo matemático de la red de abastecimiento de agua potable de la ciudad de Alausí, se utilizó el programa computacional EPANET 2.0, (https://www.epa.gov). Como herramientas de apoyo se utilizó el programa ArcMap 10.2.2, (ESRI), que a la vez servirá para la creación de una base de datos, que en el futuro facilite la actualización del modelo. Se contó con la colaboración del Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal del Cantón Alausí en la transferencia de la información, datos, planos y demás documentación que aporten para la realización de este trabajo. En este modelo la simplificación de la red fue mínima, la asignación de las cotas en los nudos, diámetros, longitudes y rugosidades de las tuberías se realizó, relacionando las tablas de atributos de los diferentes shape con el INP de Epanet. De acuerdo al caudal inyectado y facturado se determinó un rendimiento volumétrico global del sistema de 68.10%. Los caudales que se consideró para cargar en el modelo fueron, el caudal registrado y el caudal incontrolado, de este incontrolado, el 50% se asumió como incontrolado consumido y el 50% como fugas. La asignación del caudal registrado se realizó en base al número de abonados, determinando una demanda unitaria. La demanda de cada nudo es el producto de la demanda unitaria por el número de abonas asignado a ese nudo. La asignación del caudal incontrolado consumido se realizó espacialmente de manera equitativa en todos los nudos. Para la distribución del caudal fugado se consideró que las fugas varían espacialmente y temporalmente según el rango de presiones. Epanet permite realizar esta representación por medio de un emisor. En este trabajo el exponente emisor se asumió un valor de 0.8, de acurdo al análisis que se realizó en la bibliografía, y el coeficiente emisor resultó de las iteraciones realizadas, basadas en la teoría de Germanopoulos (1985), (Conejos. 2015). Para el análisis se estableció dos escenarios de funcionamiento, uno en hora punta y otro en hora valle, de las simulaciones se determinó que el 72. 96% de la red en un escenario más desfavorable se encuentra funcionando con sobrepresiones, mayores a 50 mca. Esto se produce debidoLlangarí Daquilema, JE. (2019). MODELADO HIDRÁULICO DE LA RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE AL CANTÓN ALAUSÍ, PROVINCIA DE CHIMBORAZO-ECUADOR. DIAGNOSIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL Y PROPUESTA DE MEJORAS. http://hdl.handle.net/10251/119124TFG

Desarrollo de un modelo de simulación mediante el software Epanet de la red de distribución de agua potable de la cabecera cantonal de Guano, provincia de Chimborazo.

El presente proyecto técnico es el desarrollo de un modelo de simulación de la red de distribución del agua potable de la cabecera cantonal de Guano, Provincia de Chimborazo, el cual fue generado mediante el software libre EPANET. El propósito del proyecto en referencia es evidenciar los puntos críticos o falencias del sistema de distribución de agua, con la finalidad de reducir anomalías y mitigar riesgos que afecten directa e indirectamente al servicio de provisión de agua potable en la cabera cantonal. Precisamente uno de los puntos más importantes del trabajo, es que permite visualizar el funcionamiento de la red, ya que se aplicó curvas de modulación, son unas series de factores multiplicativos. Asimismo, en el análisis indicado, se evidenció que los caudales mayores existen en las líneas o arterias principales de la red, las velocidades altas provocan desgaste en las tuberías; y, que las velocidades bajas sedimentación y perdida de la calidad del agua ocasionando pérdidas primarias en las tuberías; no obstante, esas pérdidas son bajas respecto a la longitudes de las tubería, razón por la cual no se considerarían eventos de riesgo que afecten al sistema. Finalmente se debe indicar que el proyecto pretende constituirse en una herramienta para identificar y reducir posibles pérdidas económicas para el Gobierno Autónomo Descentralizado de Guano y al usuario, pues al momento no existe un sistema que permita tener un control de la demanda, generando distorsiones en el cálculo del consumo y pago por el servicio, además de problemas asociados a la falta de cultura en el cuidado del líquido vital.The present technical project is to develop a simulation model of drinking water network distribution of the cantonal header of Guano, Province of Chimborazo, generated by the free EPANET software. The purpose of the project in reference is to highlight the critical points or faults of water distribution system, in order to reduce abnormalities and mitigating risks that directly and indirectly affect the drinking water supply service in the cantonal header. Precisely one of the most important points of the work is that it allows visualizing the network operation, since it applied modulation curves, series of multiplicative factors. Likewise, in the indicated analysis, it was evidenced that major flows exist in the main lines or arteries of the network, the high speeds cause deterioration on the pipes and low speeds: sedimentation and loss of water quality causing primary losses in the pipes, however, those losses are low with respect to the lengths of the pipes, reason why they would not be considered risk events that affect the system. Finally, it should be indicated that the project intends to become a tool to identify and reduce possible economic losses for the Autonomous Decentralized Government of Guano - Gobierno Autonomo Descentralizado de Guano, and the user, since at the moment, there is no system that allows having a demand control, generating distortions in the consumption and payment calculation for the service, in addition to problems associated with the lack of culture in the care of the vital liquid

Desarrollo de metodología para la simplificación de modelos de redes de abastecimiento de agua realizados con el software EPANET 2.2

[ES] En general, los modelos informáticos son construidos para representar una realidad cuya complejidad imposibilita su análisis analítico. En el caso particular de las redes de distribución de agua, constituyen una potente herramienta de obtención de información útil para la toma de decisiones relacionadas con la operación de la red y la gestión del recurso. El problema surge cuando, en la búsqueda de aumentar la fiabilidad, suelen incorporarse gran parte de los elementos constitutivos de las redes, incluso aquellos que podrían ser considerados prescindibles. Esto conlleva a la obtención de modelos de distribución muy completos que si bien cumplen la función de emular correctamente la realidad que representan, suelen tornarse demasiado complejos para ciertos tipos de análisis cuando la red posee dimensiones topológicas de gran magnitud. Un caso particular de lo mencionado son los modelos de operación y monitoreo de redes de abastecimiento en tiempo real. Estos sistemas deben ser lo suficientemente sencillos como para poder interpretar fácilmente los fenómenos que ocurren en el sistema. Otro caso común es el análisis de sustitución de tuberías para mejorar el funcionamiento de la red, muy utilizado por las empresas abastecedoras en su búsqueda por encontrar la forma más eficiente de invertir el dinero disponible para rehabilitación. En ambos casos, el trabajo se realiza con programas informáticos que ejecutan numerosas simulaciones variando diferentes parámetros topológicos e hidráulicos que conseguir la solución óptima que cumpla los criterios de cálculo prefijados. Evidentemente, la rapidez con que se ejecuta el algoritmo está directamente relacionada con las características topológicas de la red: a mayor complejidad y tamaño, mayor es el tiempo empleado. A partir de lo anterior, surge la necesidad de realizar simplificaciones en aquellas infraestructuras cuyas dimensiones generan tiempos de simulación tan excesivos que dificultan e incluso imposibilitan la ejecución de análisis de optimización. Esta simplificación debe realizarse utilizando estrictos criterios topológicos e hidráulicos, puesto que los resultados obtenidos en la red simplificada deben ser lo suficientemente válidos como para poder ser extrapolados a la red original. Para resolver el problema planteado, se propone desarrollar una metodología de simplificación de modelos de redes abastecimiento de agua realizados con el software EPANET 2.2. El objetivo es definir un procedimiento que permita obtener, a partir de una red inicial compleja, otra equivalente en términos hidráulicos pero topológicamente simplificada. El método se plantea por etapas definidas en base a los criterios de simplificación adoptados, lo cual permite que sea adaptable a múltiples tipos de redes y análisis. A su vez, se crean herramientas informáticas utilizando la Toolkit específica del software que ayudan a automatizar gran parte del proceso de sintetización, algo que aumenta considerablemente la practicidad de la metodología.[EN] In general, computer models are built to represent a reality whose complexity makes analytical analysis impossible. In the particular case of water distribution networks, they constitute a powerful tool for obtaining useful information for making decisions related to the operation of the network and the management of the resource. The problem arises when, in the search to increase reliability, a large part of the constituent elements of the networks are usually incorporated, even those that could be considered expendable. This leads to obtaining very complete distribution models that, although they fulfill the function of correctly emulating the reality they represent, tend to become too complex for certain types of analysis when the network has large topological dimensions. A particular case of the aforementioned are the models of operation and monitoring of supply networks in real time. These systems must be simple enough to be able to easily interpret the phenomena that occur in the system. Another common case is the analysis of pipe substitution to improve the operation of the network, widely used by supply companies in their search to find the most efficient way to invest the money available for rehabilitation. In both cases, the work is carried out with computer programs that run numerous simulations varying different topological and hydraulic parameters to achieve the optimal solution that meets the predetermined calculation criteria. Obviously, the speed with which the algorithm is executed is directly related to the topological characteristics of the network: the greater the complexity and size, the greater the time taken. From the above, the need arises to carry out simplifications in those infrastructures whose dimensions generate simulation times so excessive that they make it difficult or even impossible to execute optimization analyzes. This simplification must be done using strict topological and hydraulic criteria, since the results obtained in the simplified network must be valid enough to be extrapolated to the original network. To solve the problem, it is proposed to develop a methodology to simplify models of water supply networks made with the EPANET 2.2 software. The objective is to define a procedure that allows obtaining, from a complex initial network, another equivalent in hydraulic terms but topologically simplified. The method is proposed in stages defined based on the simplification criteria adopted, which allows it to be adaptable to multiple types of networks and analyzes. Additionally, computer tools are created using the software-specific Toolkit that help automate a large part of the synthesis process, something that considerably increases the practicality of the methodology.[CA] En general, els models informàtics són construïts per a representar una realitat la complexitat de la qual impossibilita la seua anàlisi analítica. En el cas particular de les xarxes de distribució d'aigua, constituïxen una potent ferramenta d'obtenció d'informació útil per a la presa de decisions relacionades amb l'operació de la xarxa i la gestió del recurs. El problema sorgix quan, en la busca d'augmentar la fiabilitat, solen incorporar-se gran part dels elements constitutius de les xarxes, inclús aquells que podrien ser considerats prescindibles. Açò comporta a l'obtenció de models de distribució molt complets que si bé complixen la funció d'emular correctament la realitat que representen, solen tornar-se massa complexos per a certs tipus d'anàlisi quan la xarxa posseïx dimensions topològiques de gran magnitud. Un cas particular d'allò que s'ha mencionat són els models d'operació i monitoreo de xarxes d'abastiment en temps real. Estos sistemes han de ser prou senzills com per a poder interpretar fàcilment els fenòmens que ocorren en el sistema. Un altre cas comuna és l'anàlisi de substitució de canonades per a millorar el funcionament de la xarxa, molt utilitzat per les empreses abastidores en la seua busca per trobar la forma més eficient d'invertir els diners disponibles per a rehabilitació. En ambdós casos, el treball es realitza amb programes informàtics que executen nombroses simulacions variant diferents paràmetres topològics i hidràulics que aconseguir la solució òptima que complisca els criteris de càlcul prefixats. Evidentment, la rapidesa amb què s'executa l'algoritme està directament relacionada amb les característiques topològiques de la xarxa: a major complexitat i grandària, major és el temps empleat. A partir de l'anterior, sorgix la necessitat de realitzar simplificacions en aquelles infraestructures les dimensions de les quals generen temps de simulació tan excessius que dificulten i inclús impossibiliten l'execució d'anàlisi d'optimització. Esta simplificació ha de realitzar-se utilitzant estrictes criteris topològics i hidràulics, ja que els resultats obtinguts en la xarxa simplificada han de ser prou vàlids com per a poder ser extrapolats a la xarxa original. Per a resoldre el problema plantejat, es proposa desenrotllar una metodologia de simplificació de models de xarxes abastiment d'aigua realitzats amb el programari EPANET 2.2. L'objectiu és definir un procediment que permeta obtindre, a partir d'una xarxa inicial complexa, una altra equivalent en termes hidràulics però topològicament simplificada. El mètode es planteja per etapes definides basant-se en els criteris de simplificació adoptats, la qual cosa permet que siga adaptable a múltiples tipus de xarxes i anàlisi. Al seu torn, es creguen ferramentes informàtiques utilitzant la Toolkit específica del programari que ajuden a automatitzar gran part del procés de sintetización, quelcom que augmenta considerablement la practicidad de la metodología.Spaccesi, H. (2020). Desarrollo de metodología para la simplificación de modelos de redes de abastecimiento de agua realizados con el software EPANET 2.2. http://hdl.handle.net/10251/151172TFG

Aplicación de los sistemas de información geográfica a la gestión técnica de redes de distribución de agua potable

El estudio de una red de distribución de agua potable, bien para conocer su comportamiento hidráulico, bien para ejercer una gestión eficaz de los recursos que la componen, exige el manejo de una importante cantidad de información. Esta información posee distinta naturaleza, aunque podría ser agrupada en tres grandes grupos según la misma y el uso a que será sometida. Estos grupos son: información física de los elementos de la red, información económica del sistema de abastecimiento e información espacial sobre la ubicación de los anteriores. Tradicionalmente, esta información se ha guardado en distintos formatos. La información sobre los elementos de la red (diámetros, longitudes, fechas de puesta en operación, proveedores, etc.) quedaba guardada en planos de obra o pequeñas bases de datos de inventario. La información económica quedaba como la base de datos más cuidada del sistema, donde quedaban registrados todos los datos relativos a los abonados, sus consumos, direcciones, fechas de alta y otros datos necesarios para una correcta gestión económica del abastecimiento. Por último, la información espacial se encontraba dispersa en distintos planos topográficos donde aparecían las curvas de nivel del área geográfica abastecida, la ubicación de las tuberías principales y los trazados de las conducciones de distribución, en muchas ocasiones sin actualizar y realizados a mano. En cualquier caso, rara vez existía conexión entre estos tres sistemas de información. Sin embargo, hoy en día es cada vez más frecuente la necesidad de ligar la información sobre las infraestructuras con la económica y ambas a su vez con la componente espacial. Esto es posible gracias a la implantación de un adecuado Sistema de Información Geográfica (SIG). Este sistema nos permite, no sólo relacionar datos de carácter geográfico o espacial con otros datos alfanuméricos, sino también actualizar de una manera sencilla los datos contenidos, a través de una apropiada interfaz gráfica.....Martínez Solano, FJ. (2002). Aplicación de los sistemas de información geográfica a la gestión técnica de redes de distribución de agua potable [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/46025Palanci

Simulación de la recuperación de energía mediante bombas trabajando como turbinas a partir del análisis energético de la red de abastecimiento de agua potable del municipio de Picanya

[EN] This final Project was designed to show the importance of energy efficiency in urban water distribution systems, and the possibility of using Pumps As Turbines (PATs) as means to this end. For that reason the focus of the study is on the Picanya water distribution network. The water supply of the town is done by direct connection to the metropolitan core network, this makes the pressure excessive, and because of this, there is a pressure reducing valve (PRV) which helps to bring the pressures required in the municipality. After doing an identification of the consumed flow rates and a characterization of the network, an energy audit of the distribution system was performed. That audit concludes that one way to improve the energy efficiency of the system would be recovering the energy dissipated by the VRP located at the head. For this reason, it was decided to install in parallel with the VRP a pump operating as a turbine. The simulation of the energy recovery was performed by ALLIEVI software, which is able to show a model of a pump working as a turbine through universal curves leading implemented. Once the model of the net was created, different operating points were tested until finding the one that allowed the highest energy recovery with proper operation of the system. Once this was done, different scenarios were simulated and studied, such as: an increase in the inlet pressure from the metropolitan core network and the elimination of the VRP in order that at all times the volume can flow through the pump. Finally, the study of the Picanya water distribution network used to draw conclusions.[ES] Con el presente Trabajo Final de Máster se pretende poner de manifiesto la importancia de la eficiencia energética en los sistemas de distribución de agua urbana, y la posibilidad de utilizar bombas trabajando como turbinas (PATs) como medio para llegar a tal fin. Para ello, el trabajo se centra en el estudio de la red de distribución de agua potable del municipio de Picanya. El suministro de agua de esta localidad se realiza mediante conexión directa a la red básica metropolitana, esto hace que la presión en cabecera sea excesiva, existiendo una válvula reductora de presión (VRP) que permite adecuar las presiones a las requeridas en el municipio. Tras un análisis preliminar basado en la identificación de caudales consumidos, y en la caracterización de la propia red, se realiza la auditoría energética de este sistema de distribución. De dicha auditoría se concluye que una manera de mejorar la eficiencia energética del sistema sería recuperando la energía disipada por la VRP situada en cabecera. Para ello se decide instalar en paralelo a la VRP una bomba funcionando como turbina. La simulación de este posible escenario de recuperación de energía se realiza mediante el software ALLIEVI, el cual permite modelizar el funcionamiento de la bomba trabajando como turbina a través de las curvas universales que lleva implementadas. Una vez realizado el modelo de la red, se prueban diferentes puntos de funcionamiento de la bomba hasta conseguir aquel que permita una mayor recuperación de energía junto a un correcto funcionamiento del sistema. Una vez hecho esto, se simulan y estudian diferentes escenarios hipotéticos como son: un aumento en la presión de entrada desde la red básica metropolitana y la eliminación de la VRP para que en todo momento el caudal circule por la bomba. Por último, se obtendrán una serie de conclusiones de este estudio realizado en la red de distribución de agua potable de Picanya.Del Teso March, R. (2016). Simulación de la recuperación de energía mediante bombas trabajando como turbinas a partir del análisis energético de la red de abastecimiento de agua potable del municipio de Picanya. http://hdl.handle.net/10251/74620TFG

Análisis y elaboración del modelo matemático de la red de distribución de agua potable de la ciudad de Riobamba-Ecuador. Propuestas de mejora

[EN] Distribution systems of drinking water are an essential part of everyday life, welfare and population growth. The purpose of this investigation is to simulate, analyze, evaluate and establish technical criteria for the performance of the distribution of potable drinking water in the city of Riobamba, Ecuador. The distribution network in question caters to an area of approximately 50 square kilometers with a population of around 249.891 inhabitants. The water supply is divided into nine sectors called: Tratamiento, Tapi, Recreo, Carmen, Saboya, Maldonado, Piscin, Veranillo and Yaruquies. The distribution is accomplished through gravity, and each sector is characterized by having its own storage area and distribution. The research development has allowed a mathematical simulation model of the water system of the city of Riobamba to be designed. Three software programs have been utilized (ARCGIS 10.3, ARCView_GISRed 2.1, EPANET 2.0) which constitutes the support for the creation of the network, allocation levels, consumption requirements and the necessary simulations. Additionally, the Municipal Water and Sewerage Department of Riobamba (EMAPAR) has cooperated fully providing the necessary data to carry out the preparation of the document. In order to create the model, a design of the network is obtained through file generation in shape format, which together with the raster image; a software package and its tool GISRed with spatial interpolation permitted to assign levels to each of the nodes, and permitting the verification of the possible disconnection points between pipes. Once the network was illustrated, an executable .inp file in Epanet was created where you can continue with the development of the model. The hydraulic load has been operated by dependent pressure leakage, and weighted according to the length of the pipe (Almandoz, 2003). Injected and billed volumes produce an approximate volumetric efficiency of the city (close to 72 %), as well as for each of the sectors. Two stages of analysis are set: a) consumption provided by the company, b) estimated consumption through data volumes billed by each sector. With these scenarios, appropriate simulations are performed for a diagnosis of the operational characteristics of the network (pressure, pressure drop, flow, etc.). The following results were obtained: The system is capable of supplying a higher volume output to which is currently required. Several areas of the city have overpressure. Much of the network works at low speeds. Once the network was analyzed, two possible ideas for improving the network which would have an economic and sustainable savings for the city were proposed. The first is to install pressure reducing valves that would reduce overpressure in most sectors, while reducing current leakage as well. The second proposal that is being studied is leakage management, which analyzes real losses generated by the network’s physical defects (cracks in pipes, connections, valves, etc.). The primary objective is to detect and repair such shortcomings; this is feasible as long as the company is aware of the economic investment that involves. Once the active leakage control program is executed, an estimated 80 % of efficiency is expected, consequently, large savings are expected from the previous water loss.[ES] Los sistemas de distribución de agua potable son parte fundamental en el transcurso cotidiano, el bienestar y el desarrollo de la población. Mediante el presente trabajo se pretende simular, analizar, evaluar y establecer criterios técnicos del comportamiento de la red de distribución de agua potable de la ciudad de Riobamba-Ecuador. La red en cuestión abastece un área aproximada de 50 km2, con una población de alrededor de 249.891 habitantes. El abastecimiento se encuentra distribuido en 9 sectores: Tratamiento, Tapi, Recreo, Carmen, Saboya, Maldonado, Piscin, Veranillo, y Yaruquies. La distribución se realiza por gravedad, y cada sector se caracteriza por tener depósitos propios para su almacenamiento y distribución. Con el desarrollo del trabajo se ha obtenido el modelo matemático de simulación de la red de agua de la ciudad. Para ello se han empleado tres software (ARCGIS 10.3, ARCView_GISRed 2.1 y EPANET 2.0) que constituyen el medio de soporte para la creación de la esqueletización de la red, asignación de cotas, consumos y la realización de las simulaciones necesarias. Adicionalmente, se ha contado con la colaboración de la Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Riobamba (EMAPAR) quien ha proporcionado los datos necesarios para llevar a cabo la elaboración del documento. Para la creación del modelo se trabaja con una esqueletización de la red que se obtiene por medio de la generación de archivos en formato shape, a través de los cuales, en conjunto con la imagen Ráster, el paquete informático GISRed y su herramienta de interpolación espacial fue posible la asignación de cotas a cada uno de los nudos, además de la verificación de las posibles desconexiones entre las tuberías. Una vez esqueletizada la red, se genera un archivo .inp ejecutable en Epanet, donde se puede continuar con el desarrollo del modelo. En la carga hidráulica se ha trabajado con fugas dependientes de la presión, y ponderadas según la longitud de la tubería (Almandoz, 2003). Con los volúmenes inyectados y facturados se estima el rendimiento volumétrico de la ciudad (próximo al 72 %), y de forma particularizada para cada uno de los sectores. Se establecen dos escenarios de análisis: a) Consumos proporcionados por la empresa, b) Consumos estimados mediante datos de volúmenes facturados de cada sector. Con estos escenarios, se realizan las simulaciones oportunas para obtener un diagnóstico de las características operacionales de la red (presiones, pérdidas de carga, caudales, etc.). Se obtienen los siguientes resultados: El sistema es capaz de abastecer un volumen superior al demandado actualmente. Se tienen en varias zonas de la ciudad presiones excesivas. Gran parte de la red trabaja con velocidades bajas. Una vez analizada la red se plantean dos propuestas de mejora que tendrían un ahorro económico y sostenible para la ciudad. La primera es implementar la instalación de válvulas reductoras de presión que permitan ayudar a las sobrepresiones ocasionadas en la mayoría de sectores, disminuyendo al mismo tiempo el caudal fugado. La siguiente propuesta que se estudia es la gestión de fugas, analizando las pérdidas reales que se generan por defectos físicos de la red (fisuras en las tuberías, acometidas, válvulas, etc.). El objetivo primordial es detectar y reparar este tipo de inconvenientes, esto es factible siempre y cuando la empresa sea consciente de la inversión económica que involucra. Una vez que se ejecute el programa de control activo de fugas se estima tener una eficiencia del 80 %, y así tener un ahorro económico en el caudal fugado.[CA] Els sistemes de distribució d'aigua potable són part fonamental del transcurs quotidià, el benestar i el desenvolupament de la població. Mitjançant el present treball es pretén simular, analitzar, avaluar i establir criteris tècnics del comportament de la xarxa de distribució d'aigua potable de la ciutat de Riobamba- Equador. La xarxa en qüestió abasteix una àrea aproximada de 50 km², amb una població al voltant de 249.891 habitants. L'abastiment es troba distribuït en 9 sectors: Tratamiento, Tapi, Recreo, Carmen, Saboya, Maldonado, Piscin, Veranillo i Yaruquies. La distribució es realitza per gravetat, i cada sector es caracteritza per tenir un dipòsit propi per al seu emmagatzematge i distribució. Amb el desenvolupament del treball s'ha obtingut el model matemàtic de simulació de la xarxa d'aigua de la ciutat. Per a açò s'han utilitzat tres softwares (ARCGIS 10.3, ARCView_GISRed 2.1 y EPANET 2.0) que constitueixen un mig de suport per a la creació de la esqueletització de la xarxa, assignació de quotes, consums i la realització de les simulacions necessàries. Addicionalment, s'ha comptat amb la col·laboració de l'Empresa Municipal d'Aigua Potable i Clavegueram de Riobamba (EMAPAR), qui ha proporcionat les dades necessàries per a dur a terme l'elaboració del document. Per a la creació del model es treballa amb una esqueletització de la xarxa que s'obté per mitjà de la generació dels arxius en format “shape”, per mitjà dels quals, en conjunt amb la imatge Ráster, el paquet informàtic GISRed i la seua ferramenta d'interpolació espacial, fou possible l'assignació de quotes a cada un dels nucs, a més de la verificació de les possibles desconnexions entre les conduccions. Una vegada esqueletitzada la xarxa, es genera un arxiu .inp executable en Epanet, on es pot continuar amb el desenvolupament del model. En la càrrega hidràulica s'ha treballat amb fugides dependents de la pressió, i ponderades segons la longitud de la conduccions (Almandoz, 2003). Amb els volums injectats i facturats s'estima el rendiment volumètric de la ciutat (pròxim al 72 %), i de forma particularitzada per a cadascun dels sectors. S'estableixen dos escenaris d'anàlisi: a) Consums proporcionats per l'empresa, b) Consums estimats mitjançant dades de volums facturats de cada sector. Amb aquests escenaris, es realitzen les simulacions oportunes per obtenir un diagnòstic de les característiques operacionals de la xarxa (pressions, pèrdues de càrrega, caudals, etc.). S'obtenen els següents resultats: El sistema és capaç d'abastir un volum superior al demandat actualment. Es tenen en diverses zones de la ciutat pressions excessives. Gran part de la xarxa treballa amb velocitats baixes. Una vegada analitzada la xarxa es plantegen dues propostes de millora que tindran un estalvi econòmic sostenible per a la ciutat. La primera és implementar la instal·lació de vàlvules reductores de pressió que permeten ajudar a les sobrepressions ocasionades en la majoria de sectors, disminuint al mateix temps el caudal escapolit. La següent proposta que s'estudia, és la gestió de fugides analitzant les pèrdues reals que es generen per defectes físics de la xarxa (fissures en les conduccions, escomeses, vàlvules, etc.). L'objectiu primordial és detectar i reparar aquest tipus d'inconvenients, açò és factible sempre i quan l'empresa siga conscient de la inversió econòmica que involucra. Una vegada que s'execute el programa de control actiu de fugues s'estima tenir una eficiència del 80 %, i així tenir un estalvi econòmic en el caudal escapolit.Chuquín Vasco, NS. (2016). Análisis y elaboración del modelo matemático de la red de distribución de agua potable de la ciudad de Riobamba-Ecuador. Propuestas de mejora. http://hdl.handle.net/10251/76177Archivo delegad

Metodología para la calibración preliminar de modelos de redes de distribución de agua mediante la utilización conjunta de demandas y consumos dependientes de la presión

[EN] Hydraulic models of water distribution systems are widely used by water utilities and consultants to assist in planning, design, evaluation of the operation, analysis of energy management and water quality analysis; and lately have gained importance among the regulatory community water services for decision-making regarding consumer safety and capital investment, becoming an indispensable tool for supply management. Thus, the more accurate the hydraulic model, it is more reliable as a support tool for decision making, and therefore this calibration is a fundamental requirement at the time of development. This investigation work proposes a methodology for preliminary calibration of hydraulic models. Based on a number of assumptions and theoretical formulations advanced calibration techniques. The proposed methodology is based on the modeling of the pressure-dependent demands, spatially distributed according to the length of the pipes and the level of estimated leakage for network sectors defined in the distribution system. It consists of four basic processes that seek to gauge the overall emitter leakage, determine the coefficients of the consumption pattern for the base demand, adjust the valve loss coefficients, and calibrate the leakage emitters assigned to the nodes of the hydraulic model. To validate the proposed methodology, it has been applied in three case studies; sectors of the water distribution system with different volumetric flows belonging to the water supply system of the city of Guayaquil (Ecuador).[ES] Los modelos hidráulicos de redes de abastecimiento de agua son ampliamente utilizados por empresas de abastecimiento y consultores para asistir en tareas de planificación, diseño, evaluación de la operación, análisis de gestión energética y análisis de calidad del agua; y últimamente han ganado importancia entre la comunidad de reguladores de servicios de agua para la toma de decisiones relativas a la seguridad del consumidor y de inversiones de capital, convirtiéndose en una herramienta indispensable para la gestión del abastecimiento. Es así que mientras más preciso sea el modelo hidráulico, resulta más confiable como herramienta de apoyo para la toma de decisiones, y por lo tanto la calibración de éste resulta un requisito fundamental al momento de su desarrollo. El presente Trabajo de Fin de Máster propone una metodología para la calibración preliminar de modelos hidráulicos. Fundamentada en varias de las hipótesis utilizadas como formulaciones teóricas para las técnicas de calibración avanzada. La propuesta metodológica está basada en la modelación de demandas dependientes de la presión, distribuidas espacialmente en función de la longitud de las tuberías y del nivel de fugas estimado para sectores de red definidos en el sistema de distribución. Se compone de cuatro procesos básicos que buscan calibrar el emisor global de fugas, determinar los coeficientes del patrón de consumo para la demanda base, ajustar los coeficientes de pérdida de válvulas, y calibrar los emisores de fuga distribuidos en los nudos del modelo hidráulico. Para validar la metodología propuesta, ésta se ha aplicado a tres casos de estudio; los cuales consisten en sectores de red de distribución con diferentes rendimientos volumétricos, pertenecientes al sistema de abastecimiento de agua de la ciudad de Guayaquil (Ecuador).Molina Arce, SX. (2014). Metodología para la calibración preliminar de modelos de redes de distribución de agua mediante la utilización conjunta de demandas y consumos dependientes de la presión. http://hdl.handle.net/10251/52272Archivo delegad

Modelo matemático de la red de distribución de agua potable del cantón Sucúa, provincia de Morona Santiago, Ecuador: Análisis, diagnóstico y propuestas de mejora

[ES] El presente trabajo tiene como objetivo la elaboración del modelo matemático de la red de distribución de agua potable del cantón Sucúa, el cual permitirá realizar un diagnóstico del estado actual del sistema, identificar los principales problemas de la red y posteriormente realizar propuestas de mejoras. Además, se evaluará el comportamiento que tuvo el sistema de Sucúa con la unificación del sistema de Santa Marianita, la cual se realizó en mayo del 2016. Para realizar el modelo matemático se dispone de información proporcionada por la empresa municipal EPMAPA-S, la cual fue entregada en formato digital. El software que se ha utilizado para la simulación hidráulica es Epanet 2.0. El modelo matemático ha sido creado basándose en los datos y registros de diciembre de 2014, debido a que, para esa fecha existen datos de caudal inyectado al sistema (macromedición). Con los volúmenes inyectados y facturados se ha calculado el balance hídrico técnico de la red y se ha estimado el rendimiento volumétrico global del sistema (48.1 %), el cual le corresponde una calificación de “Inaceptable”. La esqueletización de la red se ha realizado con el plano base de redes del cantón. Para la asignación de cotas en los nodos se ha utilizado las curvas de nivel de la zona y para la asignación de demandas en los nodos se empleó los consumos mensuales registrado por los micromedidores. La calibración del modelo matemático ha sido realizada en dos fases; la fase I propuso un ajuste diario, mediante la estimación de un valor del coeficiente global de los emisores y la fase II formula el ajuste horario, mediante el ajuste del patrón de variación temporal de la demanda. El principal problema que presenta el sistema es el elevado porcentaje de fugas, el cual está asociado a las sobrepresiones de la red, estas presiones superan los límites permisibles por la normativa nacional. Es por ello, como propuesta de mejora se ha planteado realizar la gestión de las presiones mediante la instalación de válvulas reductoras de presión, con esto se ha logrado reducir el valor de la presión media de 43.2 mca a 23.1 mca, esta disminución provoca un descenso del volumen de agua fugada, lo cual representa un ahorro económico para la empresa. La sectorización actual es deficiente, por lo que se ha propuesto una nueva sectorización, en la que se ha procurado respetar el trazado actual y dar uso a los accesorios existentes (que estuvieran en buen estado), esto con el afán de no encarecer el presupuesto para su implementación. Además, se ha incluido en la sectorización tres nuevos sectores: barrio Progreso, barrio la Cruz y urbanización Pazan-Medina. Luego de las mejoras propuestas en la red, el rendimiento global del sistema alcanza un valor de 54.9 %, pasando a una calificación de “Mala”. Una vez concluido el presente trabajo, se ha logrado elaborar el modelo matemático de la red de distribución de agua potable del cantón Sucúa, el cual ha permitido realizar el diagnóstico del estado actual del sistema, identificar los principales problemas de la red y posteriormente realizar propuestas de mejoras, las cuales son factibles, necesarias y rentables para la empresa pública EPMAPA-S. Concerniente a la unificación de los dos sistemas, se puede concluir que la unión no representa un beneficio para el sistema de Sucúa, ya que solo acrecentó el gran problema de fugas que tiene la red por el aumento de las presiones en la zona de unión.[EN] The objective of this work is to develop a mathematical model of the drinking water distribution network in the canton of Sucúa, which will allow a diagnosis of the current state of the system, identify the main problems of the network and subsequently make proposals for improvements. In addition, the behavior of the Sucúa system will be evaluated with the unification of the Santa Marianita system, which took place in May 2016. To make the mathematical model, information provided by the municipal company EPMAPA-S is available, which was delivered in digital format. The software used for the hydraulic simulation is Epanet 2.0. The mathematical model has been created based on the data and records from December 2014, because, by that date there is data of flow injected into the system (macro-measurement). With the volumes injected and invoiced, the technical water balance of the network has been calculated and the global volumetric yield of the system has been estimated (48.1 %), which corresponds to a qualification of "Unacceptable". The skeletonisation of the network has been carried out with the base plan of the canton's networks. For the assignment of the node levels, the area's contour lines have been used and the assignment of the node demands, the monthly consumption recorded by the micro-meters has been used. The calibration of the mathematical model has been carried out in two phases; phase I proposed a daily adjustment, by estimating a value of the global coefficient of the emitters and phase II formulates the hourly adjustment, by adjusting the pattern of temporal variation of the demand. The main problem presented by the system is the high percentage of leaks, which is associated with network overpressures, these pressures exceed the limits permitted by national regulations. For this reason, as a proposal for improvement, pressure management has been proposed by installing pressure reduction valves, this has reduced the average pressure from 43.2 mca to 23.1 mca, which causes a decrease in the volume of water leaked, which represents an economic saving for the company. The current sectorisation is deficient, so a new sectorisation has been proposed, in which an attempt has been made to respect the current route and to make use of the existing accessories (which would be in good condition), this in an effort not to increase the budget for its implementation. In addition, three new sectors have been included in the sectorization: Progreso neighborhood, La Cruz neighborhood and Pazan-Medina urbanization. After the proposed improvements in the network, the overall performance of the system reached a value of 54.9 %, going on to a rating of "Bad". Once the present work was concluded, the mathematical model of the drinking water distribution network of the Sucúa canton was developed. This model has made it possible to diagnose the current state of the system, identify the main problems of the network and subsequently make proposals for improvements, which are feasible, necessary and profitable for the public company EPMAPA-S. Concerning the unification of the two systems, it can be concluded that the union does not represent a benefit for the Sucúa system, since it only increased the great problem of leaks that the network has due to the increase of the pressures in the union zone.[CA] El present treball té com a objectiu l'elaboració del model matemàtic de la xarxa de distribució d'aigua potable del cantó Sucúa, el qual permetrà realitzar un diagnòstic de l'estat actual del sistema, identificar els principals problemes de la xarxa i posteriorment realitzar propostes de millores. A més, s'avaluarà el comportament que va tindre el sistema de Sucúa amb la unificació del sistema de Santa Marianita, la qual es va realitzar al maig del 2016. Per a realitzar el model matemàtic es disposa d'informació proporcionada per l'empresa municipal EPMAPA-S, la qual va ser entregada en format digital. El programari que s'ha utilitzat per a la simulació hidràulica és Epanet 2.0. El model matemàtic ha sigut creat sobre la base de les dades i registres de desembre de 2014, pel fet que, per a aqueixa data existeix dades de cabal injectat al sistema (macromedición). Amb els volums injectats i facturats s'ha calculat el balanç hídric tècnic de la xarxa i s'ha estimat el rendiment volumètric global del sistema (48.1%), el qual li correspon una qualificació de “Inacceptable”. L'esqueletización de la xarxa s'ha realitzat amb el pla base de xarxes del cantó. Per a l'assignació de cotes en els nodes s'ha utilitzat les corbes de nivell de la zona i l'assignació de demandes en els nodes es va emprar els consums mensuals registrat pels micromedidores. El calibratge del model matemàtic ha sigut realitzada en dues fases; la fase I va proposar un ajust diari, mitjançant l'estimació d'un valor del coeficient global dels emissors i la fase II formula l'ajust horari, mitjançant l'ajust del patró de variació temporal de la demanda. El principal problema que presenta el sistema és l'elevat percentatge de fugides, el qual està associat a les sobrepressions de la xarxa, aquestes pressions superen els límits permissibles per la normativa nacional. És per això, com a proposta de millora s'ha plantejat realitzar la gestió de les pressions mitjançant la instal·lació de vàlvules reductores de pressió, amb això s'ha aconseguit reduir el valor de la pressió mitjana de 43.2 mca a 23.1 mca, aquesta disminució provoca un descens del volum d'aigua escapolida, la qual cosa representa un estalvi econòmic per a l'empresa. La sectorització actual és deficient, per la qual cosa s'ha proposat una nova sectorització, en la qual s'ha procurat respectar el traçat actual i donar ús als accessoris existents (que estigueren en bon estat), això amb l'afany de no encarir el pressupost per a la seua implementació. A més, s'ha inclòs en la sectorització tres nous sectors: barri Progrés, barri la Creu i urbanització Pazan-Medina. Després de les millores proposades en la xarxa, el rendiment global del sistema aconsegueix un valor de 54.9%, passant a una qualificació de “Dolenta”. Una vegada conclòs el present treball, s'ha aconseguit elaborar el model matemàtic de la xarxa de distribució d'aigua potable del cantó Sucúa, el qual ha permés realitzar el diagnòstic de l'estat actual del sistema, identificar els principals problemes de la xarxa i posteriorment realitzar propostes de millores, les quals són factibles, necessàries i rendibles per a l'empresa pública EPMAPA-S. Concernent a la unificació dels dos sistemes, es pot concloure que la unió no representa un benefici per al sistema de Sucúa, ja que només va acréixer el gran problema de fugides que té la xarxa per l'augment de les pressions en la zona d'unió.Rodríguez Pacheco, DA. (2020). Modelo matemático de la red de distribución de agua potable del cantón Sucúa, provincia de Morona Santiago, Ecuador: Análisis, diagnóstico y propuestas de mejora. http://hdl.handle.net/10251/138751TFG