El primer paso a realizar en la simulación hidráulica es dibujar el modelo de la red como se muestra en la figura desde cero con las herramientas del dibujo que el programa proporciona, como se muestra en la figura 3. El segundo paso fue el ingreso de la información a través de la herramienta Tablas de Datos (Anexo 4) creando tablas personalizadas con la información específica que se quiere visualizar, aprovechando la funcionalidad de edición global, una herramienta que permite insertar datos a diferentes objetos de la red. Además de la organización ascendente o descendente que facilita la edición masiva de la información.
En la información física que se insertó en el programa están las elevaciones, los diámetros de tuberías, longitudes y material, niveles del depósito y demanda máxima en los nodos de consumo. El programa permite crear múltiples escenarios, en este caso se creó un escenario con una alternativa donde trabaja una sola de las bombas existentes. En otro escenario se crea una alternativa con dos bombas trabajando, suponiendo que ambas se encuentran en perfecto estado y controlando automáticamente el encendido y apagado de las bombas. Las curvas de nivel en el
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terreno se encuentran entre las cotas 73 y 85. Para el buen funcionamiento del programa se establecieron los cálculos más importantes del hidropresor para introducir los datos en el programa. En el anexo 5 se muestra el esquema de cálculo para representar los distintos volúmenes del tanque. Como actividad desarrollada en la investigación se midió el diámetro y la altura del hidropresor y en función de estos se desarrollan los cálculos necesarios para introducirlo al programa (anexo 6), (Rojas, 2011). A continuación en la tabla 9 se muestran los resultados en el programa Microsoft Excel.
Tabla 9.Resultados de los volúmenes y alturas del hidropresor
Figura 3. Esquema de la red de abasto en el software WaterGEMS
(Fuente elaboración propia).
3.00
10.80
Cilindro
Sector
esférico1
Sector esférico2
V
total(m
3)
V
1(m
3)
V
Útil(m
3)
V
Reserva(m
3)
h reserreva (mm) h VÚtil (mm) h V1 (mm) h total (mm)P
2(kg/m
2) P
1(kg/m
2)
1860 1681.00993948 668 89.49503026 0.58913264 0.01605769 0.01605769 0.60519033 0.57341784 0.2118 0.0318 90.7 604.4 985.96152313 1860.000 0.35046351
3500
2800 35.6913
Q
diseño(L/s)
Q
diseño(m
3/h
Tipo de tanque: Cilíndrico vertical
L
total(mm)
d (mm)
A
Cilindro(m
2)
h (mm)
L
Cilindro(mm)
Volumen total del tanque (m3)
Alturas del tanquePresiones absolutas
f
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En el primer escenario creado se realizó una simulación donde se refleja la topología actual de la red, es decir el sistema funcionando con una bomba y un tanque hidropresor, obteniendo los resultados siguientes: la demanda máxima de los nodos de consumo es de 3.5 L/s y la bomba, junto al hidropresor, suministra un caudal total de 3.261 L/s, menor que la demanda, con la consiguiente insatisfacción de los consumidores. La presión en los nodos varía de 11.36 mca (en lo adelante m) hasta 13.34 m inferior en todos los casos a la mínima establecida para las edificaciones de una o dos plantas que es de 14m. Como la entrega está en función de la presión en cada nodo para todos ellos esta es menor que la de diseño.
Figura 4.Resultados de la demanda y la presión en los nodos
(Fuente elaboración propia).
Teniendo en cuenta los resultados anteriores se ve la necesidad de poner a funcionar en el sistema otra bomba. Con el segundo escenario seleccionando la
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topología de la red activa con dos bombas, se obtienen los resultados que aparecen en la figura 7.
Figura 5.Presiones y demandas en cada uno de los nodos con dos bombas en el sistema (Fuente elaboración propia).
Las presiones en los nodos varían entre 20.26 m y 22.71 m siendo superior en todos los casos a la presión mínima establecida para edificaciones de una o dos plantas. Por esta razón las entregas reales son ligeramente superiores a la de diseño.
Se realizó un análisis en período extendido de 24 horas para observar el funcionamiento de la red y del tanque hidroneumático como se muestra en el anexo 7. Se comienza a las 12 am con el Status de las bombas en encendido, a los 1.38 min de arrancada se llena el tanque hidroneumático desde el volumen inicial hasta el volumen máximo y se apagan las bombas, manteniéndose así al no haber consumo en ese horario. El primer arranque del hidropresor es a las 8.00 am, cuando
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comienza la demanda en la Planta de Producción y va descendiendo el nivel hasta la cota piezométrica 95m. Luego vuelve a encender hasta llegar al nivel máximo que es la cota piezométrica 103m, ocurriendo reiteradamente en función de la demanda.
Conclusiones parciales
1. La Planta de Tratamiento de agua potable de la Universidad Central Marta Abreu de las Villas no realiza una desinfección óptima, ya que el muestreo realizado a la entrada, almacenamiento y salida de la cisterna en la Planta de Producción del Centro de Bioactivos Químicos muestra una concentración de coliformes termotolerantes de 15 NMP/100 ml y la NC 827:2012 plantea que debe ser ausente.
2. La eliminación de los coliformes termotolerantes se realizó con una dosificación de hipoclorito de sodio, donde las bombas dosificadoras deben suministrar un gasto de 1.6 l/s y el volumen necesario en el tanque donde se producirá la mezcla será de 120l.
3. Se demuestra que una sola bomba funcionando en el sistema no satisface la demanda y las presiones requeridas en cada uno de los nodos de consumo, es por ello que se agregan dos bombas a la estación de bombeo, una trabajando y otra de reserva activa para cumplir con la demanda requerida.
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