HAMMER V8I

WATERCAD V8I

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ÍNDICE

Página

1. CONCEPTOS BASICOS 1

1.1. ECUACIÓN DE LA ENERGÍA 1

1.2. ORIFICIOS 3

1.3. WEIRS (VERTEDEROS) 4

1.4. FRICTION LOSSES (PERDIDAS POR FRICCIÓN) 6

2. TRABAJANDO CON ARCHIVOS WATERGEMS V8I 11

2.1. INFORMACIÓN GENERAL 11

2.2. USANDO OPCIÓN DE RUTA DE LOS RESULTADOS DEL ARCHIVO11

2.3. DEFINICIÓN ELEMENTOS 12

3. QUICK START LESSONS 13

3.1. LESSON 1: PROTECCIÓN DE UNA PIPELINE, CON 2 TRANSITORIOS,

SIN PROTECCIÓN Y CON PROTECCIÓN. 13

3.1.1. CREANDO O IMPORTANDO UN MODELO ESTACIONARIO13

3.1.2. PARTE 2: SELECCIONANDO LOS EVENTOS TRANSITORIOS AL

MODELO. 19

3.1.3. PARTE 3: CONFIGURANDO EL PROYECTO 19

3.1.4. PARTE 4: DESARROLLANDO UN ANALISIS DE TRANSITORIOS

23

3.1.5. REVIEWING YOUR RESULTS 28

3.1.6. ANALISIS CON EQUIPAMIENTO DE PROTECCIÓN DE ONDAS

31

3.1.7. RESULTADOS DE LAS ANIMACIONES DE LOS TRANSITORIOS

EN PUNTOS Y A LO LARGO DEL PERFIL. 35

3.1.8. AÑADIENDO COMENTARIOS PARA GENERAR GRAFICAS.

35

3.2. LESSON 2: REDUCCIÓN DEL RIESGO DE UNA RED. 37

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3.2.1. IMPORTANDO Y VERIFICANDO LOS ESTADOS INICIALES

PERMANENTES. 37

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1. CONCEPTOS BASICOS

1.1. ECUACIÓN DE LA ENERGÍA

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1.2. ORIFICIOS

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1.3. WEIRS (VERTEDEROS)

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1.4. FRICTION LOSSES (PERDIDAS POR FRICCIÓN)

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Ecuación de Manning : Se usa para canales abiertos. Usarlo solo para agua.

Ecuación de Chezy-Cutter : Se usa en el analisis y diseño de alcantarillado sa-

nitario.

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Ecuación de Hazen-William : Se usa en el análisis y diseño de tuberías a pre-

sión. Solo vale para agua, a una temperatura para sistemas de aguas potable.

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Fibrocemento

Fibrocemento

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2. TRABAJANDO CON ARCHIVOS WATERGEMS V8I

2.1. INFORMACIÓN GENERAL

El archivo de WaterGems genera un archivo *.wtg.mdb, si lo comprimes reduces nota-

blemente su tamaño. Hay otros archivos necesarios para observar la información como

(*.dwh, *.dgn, *.dwg or *.mdb), que deberán ser grabados too. También hay otros archivos

que muestran los resultados corridos y se puede obviar su transporte.

Explicación de extensiones de archivos:

*.bak - backup files of the model files

*.cri - results of criticality analysis

*.dgn - drawing file for MicroStation platform

*.dwg - drawing file for AutoCAD platform

*.dwh - drawing file for stand alone platform

* .mdb - access database file for ArcGIS platform

* .nrg - results of energy calculations

* .osm - outage segmentation results

* .out - primary output file from hydraulic and water quality analyses

* .out.fl - output file from flushing analysis

* .rpc - report file from hydraulic analysis with user notifications

* .seg - results of segmentation analysis

* wtg.mdb - main model file

* .wtg - display settings (e.g. color coding, annotation)

* .xml - xml files, generally libraries, window and other settings. Some modules

like ModelBuilder also use .xml files to store settings independent of the main

model.

2.2. USANDO OPCIÓN DE RUTA DE LOS RESULTADOS DEL ARCHIVO

Cuando el archivo está cerrado, todos los archivos de resultados, se irán a la ruta que tu

definas en (Tools > Options >Project Tab). Cuando el archivo este abierto, todos los archivos

de resultados son movidos (no copiados) a un directotio temporal, que luego al cerrarse el

programa vuelven a la ruta que tu definiste.

Ventaja: no tienes que copiar y pegar donde quieras, ya lo hace solo.

Desventaja: Si se apaga el ordena, los archivos de resultados no se guardan…

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Si quieres compartir los archivos de resultados a otros modelos: vas a Tools > Database Utili-

ties > Copy Results To Project Directory.

2.3. DEFINICIÓN ELEMENTOS

Debes ver el archivo DEFINITIONS.txt

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3. QUICK START LESSONS

Se pueden ver más examples en: \Bentley\HAMMER8\Samples folder

3.1. LESSON 1: PROTECCIÓN DE UNA PIPELINE, CON 2 TRANSITORIOS,

SIN PROTECCIÓN Y CON PROTECCIÓN.

Pasos:

a) Analizar el sistema sin protección.

b) Modelar el equipamiento de protección.

c) Presentar los resultados y explicarlos.

3.1.1. CREANDO O IMPORTANDO UN MODELO ESTACIONARIO

1.- File/New

2.- Tools/Options/Drawings, y en Drawing mode escogemos “Schematic”.

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3.- Vamos a Units, click en “Reset Defaults”, y escogemos: System International, luego en

“Default Unit System for new Project” escogemos SI.

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4.- Añadimos un reservorio

5.- Añadimos un nudo a la derecha de Res 1, y lo llamamos PJ1.

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7.- Añadimos una bomba.

7.-Añadimos 7 nudos más.

8.- Añadimos el reservorio Res2.

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9.- Añade las tuberías para conectar a los nodos.

10.- Para mayor flexibilidad: Vas a View/FlexTables/Pipe Table.

11.- Puedes cambiar datos totales, haciendo CD en la columna, ejm diámetro, y se cambian

todos los datos en Global Edit.

12.- Ingresar más datos en modo table.

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13.- Ahora definimos la bomba. Vamos a Components/Pump Definitions.

15.- Ahora asignamos esta definición de bomba, a nuestra bomba en cuestión.

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17.- Esto quedará semejante a:

18.- Ahora click en Compute Initial Conditions para hacer un chequeo inicial del modelo.

19.-Save.

3.1.2. PARTE 2: SELECCIONANDO LOS EVENTOS TRANSITORIOS

AL MODELO.

Se estudiará el caso en el que hay un fallo en la energía eléctrica, la cual dura varios minutos.

El objetivo es asegurar el sistema y si sus componentes pueden soportar las presiones transito-

rias resultantes, y determinar cuanto tiempo tarda en disiparse la energía transitoria.

3.1.3. PARTE 3: CONFIGURANDO EL PROYECTO

Vamos a configurar las propiedades del fluido, propiedades del sistema de tuberías, duración

de la corrida, requerimientos de los archivos de salida.

1.- Vamos a Analysis/Calculation Options.

2.- DC en Transient Solver/ Base Calculation Options.

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3.- Aquí cambiamos el apartado Reporting/Report Points que pone No points, y lo cambiamos

por Selected Points.

4.- Luego en Report Points Collection, seleccionamos las tuberías que entran y salen de la

bomba, implicada con el nodo de la pump PMP1 (PMP1S/PMP1, and PMP1D/PMP1), luego

hacemos lo mismo con el nodo singular J1 (P1 / J1 y P2 / J1).

Con esto se generará un registro de la historia del transient en la bomba y en los nodos de al-

rededores, se podrían añadir otros puntos de interés como el P7/Res2.

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6.-Cambia los 3 valores marcados en rojo: Time, 140 seg, 1250 m/s.

9.-Dejamos el valor de la presión de vapor en -97,9 KPa.

10.-Activamos el campo de animación a: True.

12.- Ahora definimos el perfil de la línea para el informe; vamos a View/Profiles/New/Select

from Drawing, ahora volvemos entrar al área de dibujo y click en PMP1 y luego en Res2 y se

seleccionarán todos los nodos intermedios (este será el perfil en estudio). Luego Done.

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16.- En el Cuadro anterior click en Open Profile y se mostrará lo siguiente: Luego aceptamos

lo que presenta por default.

18.- Aquí obtenemos el perfil de los puntos seleccionados, considerando la cota de elevación

y el gradiente hidráulico.

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3.1.4. PARTE 4: DESARROLLANDO UN ANALISIS DE TRANSITO-

RIOS

Después de estudiar los resultados, seleccionas el equipamiento adecuado.

ANALISIS SIN EQUIPAMIENTO DE PROTECCIÓN DE ONDAS.

Efecto producido por el fallo eléctrico repentino.

1.- DC en la bomba, luego vamos Transient/Pump Type y hay 4 opciones:

- Shut Down After Time Delay: apagar el sistema despues de un tiempo.

- Constant Speed - No Pump Curve: Vel. cte. Sin curva de bomba.

- Constant Speed - Pump Curve: Vel. cte. Con curva de bomba.

- Variable Speed/Torque: Velocidad variable.

-Pump Start: Arranque de bomba.

Escogemos Shut down after Time Delay.

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2.- Configuramos el diámetro de la Pump Valve (600mm), El tiempo hasta que se apague

(5sec), lo que significa que el fallo ocurrirá después de 5 seg; configuramos el Tipo de valvula

de la bomba.

3.- Click en Pump Definition y selecciona Edit Pump Definitions. Y pasamos a la pestaña

Efficiency, y ponemos 85%.

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5.- Entramos a la pestaña Transient e ingresamos la Inercia: 17,2 kg*m2, esto se obtiene del

fabricante o estimado. Luego Speed: 1760 rpm, Specific Speed: SI=25, US-1280. Y debemos

quitar el check de Reverse spin allowed?, esto quiere decir que se asume que hay una valvula

check en el lado de la descarga de la bomba, o q la bomba tiene un mecanismo de trinquete

noreversa.

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Nota: esto es lo de la Specific Speed: Depende del tipo de bomba, centrifuga, axial y multie-

tapa.

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6.- Cerramos el cuadro de dialogo

7.- Click en Compute para empezar el análisis de transitorios.

8.- Ahora se muestran las opciones de cálculo usados durante la corrida, condiciones iniciales,

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3.1.5. REVIEWING YOUR RESULTS

HAMMER, muestra solo los datos de salida, de los report points or paths (profiles).

1.- HGL Profile: HAMMER plotea la HGL y el máx y min transient, a lo largo de la Main

path.

2.- Time History: Muestra variaciones en cualquier punto de interés.

3.- Animations:

Ahora vas a Analysis/Transient Results Viewer,

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Aquí podemos ver la grafica de envolvente de la línea de Gradiente hidráulica, presión, velo-

cidad, Volumen de vapor de aire.

Aquí vemos que en el nodo J1, se forma una cavidad de vapor significante, justo en el quiebro

de 90º, a la salida de la estación de bombeo.

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Entonces podemos ver en la simulación como durante los primeros 5 segundos no pasa nada,

pero a partir del segundo 7, se observa como la tubeía empieza a llenarse de aire, acumulando

volúmenes de hasta 450 litros, para luego disminuir, porque el agua del reservorio Res2, re-

torna. Las presiones son muy súbitas y se propagan fuera de la zona de impacto, enviando una

onda de choque a través de la pipeline.

El time history de la bomba, muestra que la valvula de retención, se cierra, entes de que estas

ondas de presión alcancen la bomba, (Q =0 l/s), aislando el sistema y protegiéndolo contra

daños.

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3.1.6. ANALISIS CON EQUIPAMIENTO DE PROTECCIÓN DE ON-

DAS

Los siguientes equipamientos de protección pueden ser instalados en puntos altos para con-

trolar los transitorios hidráulicos:

-Hydroneumatic tank = Gas Vessel = Air Chamber.

-Combination Air Valve (CAV) = Vacuum breaker valve y Air release valve,

-Surge Tank = Chimenea de equilibrio.

Las altas presiones se deben al colapso súbito de la bolsa de vapor en el nudo J1, podrías ins-

talar un tanque hidroneumático para suministrar agua a la línea una vez que la energía eléctri-

ca se vaya manteniendo la columna de agua moviéndose y minimizando el tamaño de la bolsa

de vapor en el punto alto o incluso previniendo su formación. Vamos a incluir un tanque hi-

droneumatico.

1.- Click en Tank hidroneumático, y picamos en el nodo J1 y aparecerá esto:

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3.- Configuramos el tanque, con DC:

Elevación base: 408m

Elevation: 408m

Tipo de rango operacional: Elevation

HGL (Initial): 465m

Liquid Volume (Initial) to 14200 L.

Minor Loss Coefficient (Outflow) to 1.0.

Tank Calculation Model to Gas Law Model

Volume (Tank) to 20000 L.

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Treat as junction? True: Esto significa que el tanque, no está incluido en los cálculos de las

condiciones iniciales, entonces se asume que la HGL, sea igual a la HGL como si hubiese un

nudo en la ubicación del tanque.

Set the Diameter (Tank Inlet Orifice) to 450 mm.

Set the Ratio of Losses to 2.5.

Set the Gas Law Exponent to 1.2.

Set the Has Bladder? field to True.

m. Set the Pressure (Gas-Preset) to 0.0.

Ahora en nuestros informes de puntos, debemos cambiar J1 por HT-1,

Ahora editamos the Main Path Profile, te sugiere hacerlo automáticamente.

8.- Lo grabamos como Lesson 1 Proteccion.wtg.

9.- Ahora picar en Compute Initial Conditions button.

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10.- Click en Compute.

13.- Instalando el tanque se observa que se reducen las presiones transitorias, y se ve que ya

no se forman bolsas de vapor en el punto alto, pero también un tanque más pequeño puede

cumplir una similar protección.

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Tambien se podría pensar en otro equipamiento de protección más efectivo y barato.

3.1.7. RESULTADOS DE LAS ANIMACIONES DE LOS TRANSITO-

RIOS EN PUNTOS Y A LO LARGO DEL PERFIL.

Tu puedes comparar la eficacia de tu modelo, ploteando las envolventes de los transitorios.

Después de que has encontrado la solución más adecuada, puedes generar la animación. Una

vez generada la animación, no hace falta correr el modelo para ver nuevamente la animación.

3.1.8. AÑADIENDO COMENTARIOS PARA GENERAR GRAFICAS.

Click en Analysis/Transient Results Viewer.

Time History: P1:HT-1

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4.- Daremos formato al grafico, entramos a esta ventana:

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3.2. LESSON 2: REDUCCIÓN DEL RIESGO DE UNA RED.

Importaremos una simple red de distribución de agua. Y lo desarrollaremos en 3 pasos:

1.- Importar un modelo Watercad dentro de Hammer, y verificarlo.

2.- Seleccionar un evento transitorio para analizar, y correr el modelo Hammer.

3.- Visualización.

3.2.1. IMPORTANDO Y VERIFICANDO LOS ESTADOS INICIALES

PERMANENTES.

1.- Abrimos el archivo *.wtg.

2.- Click en Compute Initial Conditions button.

1.- File/New

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