anais serea 1

VII SEREA - Seminario Iberoamericano sobre Planificación, Proyecto y Operación de Sistemas de Abastecimiento de Agua. Morelia, Mich. (México) de 18 a 21 junio de 2007

BANCO EXPERIMENTAL DE ENSAYO DE VÁLVULAS HIDRÁULICAS PARA LA MEDICIÓN Y REGISTRO DE SUS VARIABLES DE FUNCIONAMIENTO.

Francisco José García Mares1; Pedro L. Iglesias Rey 1; Iban Balbastre Peralta2

Resumen – Poder conocer las características de una válvula es fundamental para poder seleccionar la válvula más adecuada a las necesidades. Para ello se debe conocer de ella todos los parámetros de funcionamiento así como sus tiempos de respuesta.

Para ello se ha desarrollado un protocolo para el ensayo de válvulas hidráulicas en el que después de elegir los puntos de caudal (dependiendo del tipo y tamaño de la válvula), se mide la presión en las diferentes cámaras de la válvula, aguas arriba y aguas abajo de la válvula.

Estos datos son gestionados por una aplicación desarrollada en Labview, que genera los ficheros de datos resultantes de cada tramo del ensayo. Con los ficheros de datos obtenidos en el ensayo se puede analizar, entre otras cosas las gráficas de pérdidas de carga de la válvula, el tiempo de respuesta de la válvula ante un cambio de los parámetros de regulación y la forma en que reacciona.

Todo ello debe ser de gran importancia tanto para el fabricante para poder conocer y mejorar el comportamiento de estos dispositivos, como para el usuario de la válvula para poder seleccionar la que más se adapte a su instalación. Abstract – To be able to know the characteristics a valve is fundamental to select that that more is adapted to the necessities. It would be desirable to know all the parameters of operation as well as their response times. To make so, it has been developed to a protocol for the test of hydraulic valves in which after choosing the volume points (depending on the type and size of the valve), the pressure in the different cameras from the valve is moderate, on both sides of the device. These data are managed by an application developed in Labview, that generates the files of resulting data of each section of the test. With the data files collected in the test, it is possible to analyze, among other things the graphs of pressure drops of the valve, the response time of the valve before a change of the regulation parameters and the form in which it reacts.

All this will be of great importance for the manufacturer to know and to improve the behavior of these devices, and for the user of the valve, to be able to select the device that better adapts to its installation. Palabras Clave – válvulas hidráulicas, .. Keywords - .. 1Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Universidad Politécnica de Valencia – Camino de Vera s/n – Apto 22012 – 46022 Valencia (España). Teléfono: +34.963.879.890. Fax: +34.963.877.981. Email: [email protected]; [email protected] 2Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria – ETSMRE - Universidad Politécnica de Valencia – Avda. Blasco Ibáñez 21 – Apdo. 22012 – 46022 Valencia (España). Telefono: +34.963.879.540. Email: ibbalpe @agf.upv.es


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ESTUDIOS HIDRÁULICOS DE LA CAPTACIÓN Y CONDUCCIÓN DE AGUA PARA

ABASTECER LA CIUDAD DE ÁLAMOS DESDE LA PRESA ADOLFO RUIZ CORTÍNEZ

M. I. Héctor Abel López Cervantes1, M. C. José Dolores Beltrán Ramírez2, M. C. Hugo Romero Ledezma3

Resumen - La ciudad colonial de Álamos está situada en la zona sur del Estado de Sonora, con una población de 12,000 habitantes, sufre un stress hídrico crítico por los continuos y prolongados períodos de sequías. Las obras de captación de agua potable para la ciudad actualmente sostienen un abastecimiento que oscila entre 16 y 22 lps, captados a más de 14 km de la ciudad, insuficientes para satisfacer sus demandas. El mayor problema se presenta en los meses calurosos, pues los niveles de agua descienden provocando la disminución de la aportación de los acuíferos. La única posibilidad de lograr un aprovechamiento favorable es interceptar a profundidad fracturas que conduzcan agua o pequeños paquetes aluviales en los arroyos que confluyen al río Mayo y en el propio río, en las proximidades de la Presa Adolfo Ruíz Cortínez, para conducirla por bombeo hasta la ciudad de Álamos, venciendo presiones mayores de 365 m. Se ubicaron las dos zonas posibles de extracción de agua y se hicieron exploraciones geofísicas. Se propusieron, a la Comisión Estatal del Agua de Sonora, cuatro alternativas de conducción, seleccionando la más factible, para un gasto de 40 lps. Abstract - The colonial city of Alamos is located at the South of Sonora, Mexico; with a population of 12.000 habitants, undergoes critic hydrological stress by continuous and prolonged dry seasons. The works to provide of potable water to the city at the moment maintain a supplying that oscillates between 16 and 22 liters per second, caught further than 14 km from the city, insufficient to satisfy its demands. The greater problem appears in the warmest months, because the water levels descend causing the diminution of the contributions to the aquifers. The only possibility of obtaining a favorable advantage is to intercept the depth fractures that lead water or small alluvial packages in the streams that come together to the Mayo river and in the own river, in the proximities of the Adolfo Ruiz Cortínez dam, to lead it by pumping until the city of Alamos, being won greater pressures of 365 m. At the start geologic and topographic studies were made for the detailed recognition of the place, geophysical explorations became, to locate two possible zones of water extraction. These zones were exposed to the State Commission of the Water (CEA), together to four alternatives of conduction, selecting the most feasible, for a cost of 40 lps. Palabras clave. Estudios geofísicos, pozos profundos, bombeo, rebombeo Keywords: Geophysics Studies, deep wells, pumping

1 Profesor investigador. Hidráulica. Instituto Tecnológico de Sonora. Antonio Caso S/N Col. Villa Itson, 85130. Cd. Obregón, Sonora. Méx. hló[email protected]. Tel (01) 644 410 90 00. 2 Profesor Investigador. Geología. Instituto Tecnológico de Sonora. Antonio Caso S/N Col. Villa Itson, 85130. Cd. Obregón, Sonora. Méx. dbeltran@itson. Tel (01) 644 410 90 00 3 Profesor Investigador. Sistemas informáticos. Instituto Tecnológico de Sonora. Antonio Caso S/N Col. Villa Itson, 85130. Cd. Obregón, Sonora. Méx. [email protected]. Tel (01) 644 410 90 00


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MÉTODO PARA SELECCIONAR LAS TUBERÍAS QUE DEBEN CAMBIARSE PARA REHABILITAR DE REDES DE AGUA POTABLE.

Fuentes Mariles Óscar Arturo1; Sánchez Cruz José Alberto2Carrillo Sosa Juan Javier3; De Luna

Cruz Faustino3; Jiménez Magaña Martín Rubén3

Resumen - Algunos métodos para rehabilitación de redes de distribución se basan en algoritmos de búsqueda secuencial para que los procesos de cálculo sean más eficientes para obtener las soluciones óptimas. En este artículo se plantea un método basado en algoritmos genéticos para encontrar el conjunto de tuberías que debe sustituirse en una red de distribución de agua potable para que funcione satisfactoriamente desde el punto de vista de la Hidráulica y se tengan los menores costos posibles. Con el método también se obtiene el orden en que conviene sustituir a las tuberías de acuerdo con el programa de disponibilidad económica.

Abstract - On the present time, some methods for rehabilitation of distribution networks are based in algorithms search sequential that they try to reduce the number of calculation processes to make the obtaining more efficient of optimal solutions. In this article a method based on the application of genetic algorithms considers to find the selection of pipes more adapted than they must be replaced in a network of potable water distribution to have the smaller costs being started off of an initial solution. The method presented is also useful to establish in which order agrees to change the pipes in agreement with the amount of money that is had in the time for the improvement of the network.

Palabras clave: Redes de agua potable, algoritmo genético, rehabilitación de redes de tuberías, redes de distribución, diseño de redes de tuberías, mejora de redes funcionando a presión.

1 Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ingeniería (I de I, UNAM), Investigador Titular C,

Apartado postal 70-472 Coyoacán 04510 México, D.F., (52-55) 5623 3665, Fax. (52-55) 5616 2164, [email protected]

2 Estudiante del Posgrado en Ingeniería de la Facultad de Ingeniería, UNAM, [email protected] 3 I de I, UNAM ,Técnico Académico, Apartado postal 70-472 Coyoacán 04510 México, D.F., (52-55) 5623 3600

ext. 8635, Fax. (52-55) 5616 2164, [email protected]


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VULNERABILIDAD DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE ANTE DESASTRES NATURALES

José Alonso Figueroa Gallegos1

Luis Alonso Citalán Salinas2

Resumen - En octubre de 2005, varios municipios del estado de Chiapas, México, fueron severamente dañados por el huracán Stan, siendo la ciudad de Tapachula una de las zonas más afectadas en donde su sistema de abastecimiento de agua potable fue prácticamente destruido. Tomando en cuenta esta experiencia se recomienda la incorporación de los conceptos de amenazas naturales en el diseño de los nuevos sistemas, la capacitación del personal y el desarrollo y puesta en práctica de planes de mitigación y respuesta a las emergencias.

ABSTRACT - In October of 2005, several municipalities of the state of Chiapas, Mexico, were severely damaged for the hurricane Stan, being Tapachula city one of the affected areas where their system of supply of drinking water was practically destroyed. Taking into account this experience the incorporation of the concepts of natural threats is recommended in the design of the new systems, the personnel’s training and the development and setting in practice of mitigation plans and answer to the emergencies.

PALABRAS CLAVE: Desastres naturales, Abastecimiento de Agua Potable

KEY WORDS: Natural Disasters, Supply of drinking water.

1 Profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Chiapas. Boulevard Belisario Domínguez, km 1084, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Tel. (961 61 503 22). [email protected] 2. Alumno de la carrera de Ingeniería Civil. Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Chiapas. Boulevard Belisario Domínguez, km 1084, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Tel. (961 61 503 22) [email protected]


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LA MINERÍA DE DATOS COMO SOPORTE EN LA GESTIÓN DE LA REHABILITACIÓN DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

José Luís Díaz Arévalo1; Rafael Pérez García1; Joaquín Izquierdo Sebastian1; Carlos Daniel Alonso Guzman1

Resumen – En este trabajo se presenta una revisión del estado del arte en la aplicabilidad de las técnicas de Minería de Datos (Data Mining) y del Aprendizaje Automático (Machine Learning) como soporte a la gestión de la rehabilitación de sistemas de abastecimiento de agua. Los ciclos de vida son fuertemente dependientes del agua y el hombre tiende frecuentemente a utilizar mucha más agua que la cantidad necesaria para sobrevivir. Ante la escasez del agua y la cada vez mayor evidencia del cambio climático con periodos de sequía prolongados y lluvias tormentosas, y dentro de un programa de gestión sostenible del recurso hídrico, se hace necesario optimizar la gestión de las redes de abastecimiento principalmente por medio de la reducción de pérdidas en la red. Esto puede ser llevado a cabo fundamentalmente teniendo planes de renovación y rehabilitación óptimos de las redes tanto desde el punto de vista de su funcionamiento cómo económico. Por tanto este trabajo presenta una revisión de unas metodologías no tradicionales como apoyo a la toma de decisiones en el momento de plantearse un programa de renovación o rehabilitación de las redes de abastecimiento de agua.

Abstract – A review of the state of the art is presented in this paper about the application of Data Mining and Machine learning like support in the rehabilitation management in water supply systems. The scarcity of the water resource and the evidence in the climate change, it does necessary the optimization of the water networks for a sustainable handling of the water resource. This is possible with the loss reduction in the networks, making optimal plans of rehabilitation and renovation of pipes both in functionality and economical. Therefore, a review of no traditional methodologies is presented in this paper like support at the decision making in a program of renovation or rehabilitation of water supply networks.

Palabras clave: Minería de datos, aprendizaje automático, sistemas de abastecimiento de agua, rehabilitación.

Keywords: Data mining, machine learning, water supply systems, rehabilitation of water networks.

1 Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Centro 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]


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LA NECESIDAD DE UN ADECUADO TRATAMIENTO DE LOS DATOS EN LA MODELACIÓN HIDRODINÁMICA.

CASO DE ESTUDIO: ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE MEDICIONES EN MODELOS FISICOS

P. Amparo López Jiménez1, Manuel Herrera Fernández1, José de Jesús Mora Rodríguez1, Francisco José García Mares1

Resumen - El análisis de los datos que pasan a formar parte de los modelos de simulación es de vital importancia si se desea que estos modelos sean considerados no como meros simulaciones de la realidad sino como verdaderas herramientas de trabajo en la toma de decisiones. En el presente documento se realiza un estudio pormenorizado de los aspectos del tratamiento de datos de forma estadística en la realización de modelos físicos en ciertos elementos de las redes de distribución de agua. Se presenta de forma detallada un modelo de tuberías en que se ha realizado una simulación hidrodinámica controlada en laboratorio. En este caso particular se ha desarrollado una campaña de mediciones muy exhaustiva y un análisis estadístico de los datos involucrados muy pormenorizado con objeto de responder a ciertas preguntas sobre la precisión de los datos y las distribuciones muestrales de los mismos que pueden suponer una fuente de error en las modelaciones a mayor escala.

Abstract - The analysis of the data comprised in simulation models is of vital importance if it is desired that these models are considered not like mere simulations of the reality but as real tools in the taking decisions processes. In the present document we make a detailed study of processing aspects in a statistical way for the accomplishment of physical models of certain elements of the networks of water distribution. We develop a piping system model in which a hydrodynamic laboratory simulation has been made. In this particular case, a very exhaustive campaign of measurements has been developed and a statistical analysis of the involved data has been carried out in order to answer certain questions about precision of the data and distributions samples, as they can become an important error source in a bigger scale modelling strategies.

Palabras clave: Modelo hidrodinámico, tratamiento de datos, análisis estadístico, dispersión de las mediciones

Keywords: Hydrodynamic model, data processing, statistical analysis, measurements dispersion

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. ES-46022. Valencia (España). Tlf. +34963879890; Fax +34963877981. www.gmmf.upv.es, email: [email protected]


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ANÁLISIS DE MONTE CARLO PARA EVALUAR EL IMPACTO DE LA INCERTIDUMBRE EN LA ESTIMACIÓN DEL CAUDAL DE DESCARGA

Gerónimo Llerar Meza1, J. Gómez-Hernández1.

Resumen - Las simulaciones estocásticas resultan ser una gran herramienta de apoyo técnico para la toma de decisiones con relación a la planeación hidráulica. En el presente trabajo se expone el beneficio que brinda este tipo de simulaciones, para la evaluación del impacto de la incertidumbre de uno de los parámetros hidráulicos, sobre los resultados que produce un modelo matemático usado para la simulación del flujo subterráneo.

Abstract - The stochastic simulations turn out to be a great tool of technical support for the decision making in relation to the hydraulic planning. In the present work the benefit is exposed that offers east type of simulations, for the evaluation of the impact of the uncertainty of one of the hydraulic parameters, on the results that a used mathematical model for the simulation of the underground flow produces.

Palabras Clave – Simulaciones estocásticas, plantación hidráulica, modelos matemáticos.

1Grupo de Hidrogeología, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente (DIHIMA) – Universidad Politécnica de Valencia- Camino de Vera s/n – Apdo. 22012 – 46080 Valencia (España) Teléfono +34.96.387.98.90 Fax: +34.96.387.79.81 E-mail: [email protected].


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PORTAL EPANETGRID: SUPORTE REMOTO PARA EXECUÇÃO DO EPANET EM GRADES COMPUTACIONAIS

Érica Cristine Medeiros Nobre Machado1; Vinícius Ferraz Campos Florentino2; Thiago Emmanuel Pereira da Cunha Silva2; Carlos de Oliveira Galvão1; Kennedy Flávio Meira

Lucena3

Resumo – O Epanet é um dos modelos de simulação hidráulica mais utilizados, aplicado geralmente como suporte a algoritmos de otimização, dimensionamento, calibração e reabilitação de sistemas pressurizados de redes de distribuição de água. Alguns desses algoritmos requerem a execução de múltiplas simulações hidráulicas, o que demanda considerável capacidade de processamento computacional. A paralelização dessas simulações em Grades Computacionais é a uma opção econômica, visto que não requer a implantação de superestruturas computacionais, acessível, pois requer apenas disponibilidade de acesso à Internet, e que otimiza o uso dos computadores da grade por reduzir o seu tempo de ociosidade. Este trabalho apresenta o Portal EpanetGrid, desenvolvido para viabilizar a execução de simulações do Epanet em uma Grade Computacional, de uma maneira rápida, prática e acessível remotamente.

Abstract – Epanet is one of the most utilized hydraulic simulation models, supporting optimization, design, calibration and rehabilitation of pressurized systems in water distribution networks. Some of these tasks require the execution of multiple simulations, demanding a great amount of processing time. The parallelization of these simulations in computational grids is an appealing alternative. It is affordable, since it does not demand new heavy computational infrastructure, accessible, since requires only an access point to Internet, and optimizes the grid computers usage, since reduces their idle time. This paper presents EpanetGrid Portal, developed to make possible the execution of Epanet simulations on a computational grid.

Palavras chave: Epanet, grades computacionais, redes de distribuição de água.

Keywords: Epanet, computational grids, water distribution networks.

1 Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) – Unidade Acadêmica de Engenharia Civil – Caixa Postal 505, 58100-970, Campina Grande, PB, Brasil – Tel: (+55) 83 3310 1155 – E-mail: [email protected]; [email protected].

2 Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) – Unidade Acadêmica de Sistemas e Computação – Laboratório de Sistemas Distribuídos – Campina Grande - PB (Brasil) – Tel: (+55) 83 3310 1365 – E-mail: [email protected]; [email protected].

3 Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba (CEFET-PB) – Avenida 1° de Maio 720, Jaguaribe – CEP 58015-430 – João Pessoa - PB (Brasil) – Tel: (+55) 83 3208 3073 – E-mail: [email protected]


1 Chefe da Divisão de Projetos Setoriais de Eficiência Energética da ELETROBRÁS. Av. Rio Branco, 53/15ºandar – Rio de Janeiro – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-5919 – [email protected]. 2 Gerentes de Projeto do PROCEL SANEAR/ELETROBRÁS. Av. Rio Branco, 53/15ºandar – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-5718 – [email protected]. 3 Coordenador do PROCEL SANEAR/ELETROBRÁS. Av. Rio Branco, 53/15ºandar – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-6476 – [email protected]. 4 Gerente do Projeto de Eficiência Energética em Saneamento do CEPEL Av. Um, s/n° – Cidade Universitária – Ilha do Fundão – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 21941-590 – Tel.: 55 21 2598-6432 - [email protected]. 5 Consultor de Eficiência Energética em Saneamento do CEPEL. Av. Um, s/n° – Cidade Universitária – Ilha do Fundão – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 21941-590 – Tel.: 55 21 2598-6308 - [email protected]. 6 Chefe do Depto de Desenvolvimento de Projetos Especiais da ELETROBRÁS. Av. Rio Branco, 53/14ºandar – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-6423 – [email protected]. 7 Engenheiro eletricista da ELETRONORTE.

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A IMPLANTAÇÃO DA REDE DE INTEGRAÇÃO UNIVERSIDADES-AGENTES POR MEIO DOS LABORATÓRIOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E HIDRÁULICA –

LENHS: LIÇÕES APRENDIDAS

Fernando Pinto Dias Perrone1; Taciana de V. Menezes2; Marcus Paes Barreto2; Marco Aurélio R. G. Moreira3; Luciana D. L. Machado2; Denise Pereira Barros2; Paulo da Silva Capella4;

Osvaldo Luiz. Cramer de Otero5; George Alves Soares6; Daniel N. R. Glória7

Resumo - Os Laboratórios de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento – LENHS visam ao aperfeiçoamento de técnicas e procedimentos referentes ao uso eficiente e integrado de energia elétrica e água no setor de saneamento. Estão sendo implantados 6 laboratórios nas 5 regiões geográficas do país, sendo financiados pela Eletrobrás por intermédio do Programa de Eficiência Energética no Saneamento Ambiental – PROCEL SANEAR. Os LENHS englobarão atividades multidisciplinares, envolvendo módulos de ensino, pesquisa aplicada e extensão com objetivo de tornarem-se centros de referência regionais em eficiência energética e hidráulica no saneamento. Atuarão como indutores de inovações tecnológicas em metodologias e equipamentos, bem como prestarão suporte técnico as empresas de saneamento. Neste trabalho será apresentada em detalhes a concepção da Rede LENHS e serão relatadas as lições aprendidas com a consecução das atividades na implantação dos laboratórios.

Abstract - The Laboratories of Energy and Hydraulic Efficiency in Sanitation – LENHS are intended to improve techniques and procedures for the efficient and integrated use of energy and water in the sanitation sector. Six laboratories are being implemented in the 5 different regions of Brazil. They are being financed by Eletrobrás through the Energy Efficiency Program in Environmental Sanitation - PROCEL SANEAR. The LENHS will incorporate multidisciplinary activities which include teaching activities, applied and extensive research in order to become regional reference centers of Energy and Hydraulic Efficiency in the sanitation segment. They will boost technological innovations in methodologies and equipment as well as give technical support to sanitation companies. This paper presents the development of the LENHS Network in detail and the lessons learned during the implementation of the laboratories.

Palavras-chave - Eficiência Energética, Eficiência Hidráulica, Perdas, Saneamento Ambiental, Laboratórios.

Keywords - Energy Efficiency, Hydraulic efficiency, Losses, Environmental Sanitation, Laboratories.


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LA MAESTRÍA EN CIENCIAS EN INGENIERÍA AMBIENTAL DE LA UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO.

Ezequiel García Rodríguez, Julio Cesar Orantes Avalos1, Alberto Rodríguez Castro1, Luis

Ochoa Franco1. Resumen - El creciente desarrollo regional, nacional y mundial demanda profesionistas capacitados para hacer frente a la problemática del deterioro del medio ambiente. Dichos profesionistas deben contar con los elementos necesarios para concebir, analizar y discutir propuestas de solución, así como para planear, diseñar, proyectar, construir y operar sistemas sostenibles de aprovechamiento de recursos naturales. La Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), conciente de la necesidad de sensibilizar a la sociedad y sus profesionistas en la importancia de ligar el desarrollo regional con el medio ambiente de forma sostenible, se ha dado a la tarea de proponer alternativas de estudio acordes a la prevención y corrección de la degradación del entorno natural. En el presente artículo se describe el programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Ambiental de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), cuya estructura académica incorpora a tres dependencias de la misma Universidad: las Facultades de Ingeniería Civil, de Ingeniería Química y de Biología, y está orientado a la investigación de carácter científico, de acuerdo a los lineamientos del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACYT), con tres líneas para la Generación y Aplicación del Conocimiento que incluyen el manejo integral de las aguas municipales. Abstract - The increasing of regional, national and worldwide development needs qualified professionals to face the problematics of environment deterioration. Those professionals must possess the necessary elements to conceive, to analyze and to discuss offers of solution, as well as to plan, to design, to project, to construct and to operate sustainable systems for natural resources utilization. The Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), knows the need to sensitize the society and his professionals about the importance of tying the regional development with the environment in a sustainable form, and is proposing alternatives of university studies that take in account the prevention of the degradation and elimination of the natural environment. This paper presents the program of Master of Science in Environmental Engineering developed by the Universidad Michoacana de San Nicolas de Hidalgo, whose academic structure incorporates three dependences of the same University: the School of Civil Engineering, the School of Chemical Engineering and the School of Biology, and this program is orientated to the scientific investigation, in accordance to the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACYT), with three lines for the Generation and Application of the Knowledge that include the integral management of the municipal waters. Palabras clave: Maestría, Ciencias, Ingeniería, Ambiental, Universidad, Michoacana. Keywords: MSc, Master, Science, Engineering, Environmental, University, Michoacana.

1Edificio del Posgrado de la Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Ciudad Universitaria, Av. Fco. J. Múgica s/n., Colonia Felícitas del Río, 58030, Morelia, Michoacán, México. Dr. Ezequiel García Rodríguez ([email protected]), Dr. Julio Cesar Orantes Avalos1 ([email protected]) Profesor-Investigador, Dr. Alberto Rodríguez Castro ([email protected])1 Profesor-Investigador, Dr. Luis Ochoa Franco1 ([email protected]) Profesor-Investigador.


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MODIFICACIÓN DE LA ECUACIÓN DE DUPUIT PARA EL CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN LAS TUBERÍAS SIMPLES CON SERVICIO MIXTO Y EN

RUTA

Yaset Martínez Valdés1

Resumen: En este trabajo se propone una nueva expresión para calcular las pérdidas de carga en las tuberías simples con servicio mixto y en ruta. La propuesta de solución agrega una nueva variable a tener en cuenta en la determinación de las pérdidas de carga: el número de tomas conectadas a la tubería principal. Abstract: In this work a new equation is proposed to calculate the head losses in simple piping with both mixed and in route services. The proposal of solution adds a new variable to keep in mind in decision making on of the head losses: the number of outlets connected to the main piping. Palabras claves: Dupuit, tuberías, mixto, ruta Keys words: Dupuit, piping, mixed, in route

1 Ingeniero Hidráulico, Profesor Instructor. Centro de Investigaciones Hidráulicas (CIH). Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría”, calle 114 # 11901 e/ 119 y 127, Marianao, Ciudad de La Habana, Cuba. Email: [email protected].


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CALIBRAÇÃO DE MODELOS DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA:

MÉTODO ALTERNATIVO PARA IDENTIFICAÇÃO DE ESTAÇÕES DE MONITORAMENTO

Henrique da Silva Pizzo1; Edevar Luvizotto Júnior2

Resumo - O processo de aferição dos dados de entrada em um modelo é denominado de calibração do modelo. O presente trabalho aborda a calibração de modelos de redes de distribuição de água, e o parâmetro a calibrar é o coeficiente de rugosidade das tubulações. Para tal, são tomadas medidas de pressão em alguns pontos da rede, a fim de serem comparadas com os resultados do modelo. Todavia, é sabido que a quantidade e o posicionamento desses pontos escolhidos para o monitoramento pode influenciar bastante na qualidade dos resultados da calibração. Nesse sentido, é proposto um método alternativo para identificação desses pontos. O método é aplicado a duas redes, apresentando resultados bastante satisfatórios.

Palavras-chave: calibração de modelos, estações de monitoramento, métodos inversos, redes hidráulicas, abastecimento de água.

Abstract - The process of gauging of a model input data is called model calibration. The present work approaches water distribution networks model calibration, and the parameters to be calibrated are the pipes roughness coefficient. For such, values of pressures are taken in some points of the network, in order to be compared with the results of the model. However, it is known that the amount and the positioning of these points chosen for the monitoring can influence sufficiently in the quality of the results of the calibration. In this direction, an alternative method for identification of these points is considered. The method is applied to two networks, presenting very satisfactory results.

Keywords: model calibration, monitoring stations, inverse methods, hydraulic networks, water supply.

1 Dr. Eng. Coordenador de Projetos de Água. Companhia de Saneamento Municipal, Juiz de Fora, Minas Gerais, Brasil. 55 (32) 3239-1236 – [email protected] 2 Prof. Dr. Eng. Departamento de Recursos Hídricos, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo, Brasil. 55 (19) 3788-2354 – [email protected]


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CALIBRACIÓN DEL FACTOR DE FRICCIÓN Y LOCALIZACIÓN DE FUGAS EN UNA RED DE TUBERÍAS DE AGUA POTABLE

Óscar A. Fuentes Mariles1 y Adriana Palma Nava1

Resumen - Las fugas en las redes de distribución de agua potable producen desperdicio de agua, reducen la eficiencia de las redes y generan una pérdida económica a los organismos operadores del sistema de distribución de este tipo de líquido. La detección de fugas en una red de tuberías es complicada ya que en su mayoría no se encuentran visibles. Para reducirlas es necesario contar con procedimientos e instrumentos especiales para localizarlas y eliminarlas. En este artículo se expone un método para detectar fugas a lo largo de las tuberías, además de realizar una estimación del factor de fricción (calibración). Con él se determina el caudal de las mismas y la posición donde ocurren en las tuberías de una red cerrada, además del factor de fricción para cada tubería, considerando la fuga.

Se considera que la red funciona en flujo permanente a presión y que sólo existe una fuga por cada tubería de la red. El procedimiento propuesto se basa en las mediciones de la presión en la unión de las tuberías, el conocimiento del diámetro y longitud de las tuberías de la red y la estimación de las demandas de caudal. Se emplea la teoría de la computación evolutiva, en particular, un algoritmo genético simple, como mecanismo de búsqueda de la solución óptima.

Abstract - Leakage in distribution pipe networks for drinkable water produces waste of water resources, reducing the network efficiency and generating an economic loss to the official organisms that control the network distribution system. Leakages detection in a pipe network is a complicated task due to these leakages are not visible. In order to reduce them, it is necessary to have procedures and special equipments to locate and repair these leakages. In this paper, a method for leakages detection along a pipe network and calibration of pipe internal roughnesses are proposed. The aim is to determine the flow and position where the water is leaking in pipes, and the internal roughnesses for each pipe of a closed network. It is also considered that the network, in this case, works under permanent flow pressure and there is only a leakage presented in each pipe of the network.

The method proposed here is based on pressure measured at the union of the pipes, the diameter and length of each pipe and the estimation of flow demands. An Evolutionary Computation algorithm, specifically a Genetic Algorithm, is used as the mechanism for searching an optimal solution.

Keywords - leak, leak flow, leak detection, pipe networks, supply of water, genetic algorithms.

1 Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, Coyoacán, 04510, México D. F., México. Tel: 52 55 56233565, [email protected], [email protected]


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MÉTODOS AVANZADOS DE PREVISIÓN DE LA DEMANDA EN LA GESTIÓN DEL

ABASTECIMIENTO URBANO DE AGUA

M. Herrera1, J. C. García2, R. Pérez1, F. J. Martínez1, P. A. López1

Resumen – Durante los primeros seis meses del año 2005 se ha calculado, cada día, la demanda horaria de agua en el municipio de Alquerías (Murcia – España), para de esta forma predecir su posterior consumo. Un fallo en las estaciones remotas de medición originó que los datos presentaran demandas negativas de agua durante varios días consecutivos. Este hecho hace proponer el uso de las redes neuronales artificiales (ANN) como herramienta de interpolación y de reconstrucción de estos datos anómalos. Una vez que se tiene la serie depurada, es analizada con la metodología ARIMA, en este caso con intervención, ya que desde abril la media cambia bruscamente, debido a una modificación en las presiones de consigna de las estaciones de bombeo. El modelo de intervención será de carácter instantáneo y con una función de transferencia de efectos permanentes.

Palabras clave – demanda urbana de agua, modelos ARIMA, intervención, redes neuronales artificiales

Abstract - During the first six months of the year 2005 the hourly demand of water has been calculated, throughout every day, of the village of Alquerías (Murcia - Spain) this way to shape and to predict your consuming behaviour. A failure on the remote stations of measurement originates that the data shows, throughout several consecutive days, negative demands of water. This fact leads to proposing the use of the ANN as tool of use as interpolation and of as reconstruction of any anomalous information. Once purified the data series, it is analysed by the methodology ARIMA, in this case by intervention, since from April the average changes sharply, due to the modified one in the testing pressures of the pumping stations. A model of intervention will take with a transfer function of permanent effects and instantaneous character.

Keywords - municipal water demand, ARIMA models, intervention, artificial neural networks

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos (CMMF)- Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente, Edificio 5C, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia (España) Tel.: +34 96 387 98 90 Fax: +34 96 387 79 81 E – mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; 2 Departamento de Estadística Aplicada e Investigación Operativa y Calidad, Edificio 7A, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia (España) E – mail: [email protected];


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CARACTERIZACIÓN DE LA DEMANDA URBANA DE AGUA PARA LA MEJORA EN EL ABASTECIMIENTO DEL MUNICIPIO DE FONTANA (ARGENTINA)

Manuel Herrera1, Rafael Pérez 1, Mario Nudelman2, Joaquín Izquierdo1, Miguel Sánchez1

Resumen - La “Encuesta sobre el ciclo urbano del agua” se realizó en el municipio de Fontana (provincia del Chaco, Argentina) en el año 2003. Con ella se pretende conformar un soporte para la toma de decisiones tanto locales, como de aquellas instituciones que operan sobre la realidad municipal, con el objetivo de poder ayudar a la optimización en la asignación de recursos destinados a Proyectos y Programas futuros de mejoramiento de la provisión de agua, en condiciones de sostenibilidad económica, social y ambiental. El presente trabajo trata el tema desde dos puntos de vista: uno descriptivo, de la sociedad del municipio y la problemática del agua. Otro punto de vista es el del aprendizaje estadístico de los datos de la encuesta, donde se barajarán diferentes posibilidades para acercarse a la caracterización de la demanda urbana en Fontana.

Abstract - The "Survey on the water urban cycle" it was realized in the municipality of Fontana (Chaco province, Argentina) in the year 2003. With it one tries to shape a support for the capture of decisions so local, as of those institutions that operate on the municipal reality, with the aim to be able to help to the optimization in the assignment of resources destined for Projects and future improvement Programs of the water provision, in conditions of economic, social and environmental sustainability. The present work treats the topic over two points of view: the descriptive one, of the society of the municipality and the water problem. Another point of view is the statistical learning of the information, where different possibilities will fight to approach the characterization of the Fontana urban demand.

Palabras clave – Demanda urbana de agua, sostenibilidad, aprendizaje estadístico

Keywords – Water urban demand, sustainability, statistical learning

PRELIMINARES 1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. ES-46022. Valencia (España). Tlf. +34963879890; Fax +34963877981. www.gmmf.upv.es, email: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] 2 Centro Experimental de Vivienda Económica – CONICET. Igualdad 3585 (5003) Córdoba (Argentina) email: [email protected]


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IMPORTANCIA RELATIVA DE LAS TUBERÍAS EN UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA.

J. Izquierdo1*, I. Montalvo2, R. Pérez1, X. Delgado1, M. Tavera1

Resumen - Las redes de distribución de agua no son sistemas constituidos aleatoriamente. Al contrario, sus diseños guardan una estrecha relación con la función (hidráulica) que desempeñan. Reconocer la importancia diversa y relativa de las distintas tuberías que integran un sistema de distribución de agua puede ayudar a valorar su impacto en el desempeño hidráulico del sistema. Esta información, a su vez, será de utilidad en los distintos aspectos constitutivos de una red de distribución de agua, tales como el diseño, la planificación, el control y la gestión. En este artículo proponemos una metodología que permite evaluar la importancia relativa de las tuberías de una red de distribución de agua, basada en la cuantificación de la incertidumbre de los datos mediante un análisis del límite de error que utiliza matrices de sensitividad. Utilizando el modelo matemático de la red se puede estimar el estado estacionario junto con niveles de incertidumbre, es decir, se obtiene un estado estacionario borroso de la red. La borrosidad relativa de las distintas tuberías, que se puede calcular fácilmente, proporciona un buen índice para cuantificar la importancia relativa de las mismas. Mostramos mediante ejemplo la aplicación de esta metodología.

Abstract - Water distribution networks are not randomly constituted systems. On the contrary, their designs are closely related to their hydraulic performance. Recognizing the sundry and relative importance of the different pipes in a water distribution network may help to assess their impact on the hydraulic performance of the network. This information, in turn, will be helpful in the different aspects of a water distribution network make-up, namely design, planning, control and management. In this paper we propose a methodology to evaluate the relative importance of the pipes in a water distribution network based on the quantification of the uncertainty of the data by means of error limit analysis performed using sensitivity matrices. By making use of the mathematical model of the network, the estimated steady state together with uncertainty levels, that is to say, a fuzzy estimated steady state of the network can be obtained. We claim that the relative fuzziness of the different pipes, which can be easily calculated, provides a good importance index for the pipes. We show by example the application of this methodology.

Palabras clave - Redes de distribución de agua; importancia de una tubería; análisis del límite de error; incertidumbre Keywords - Water distribution networks; Pipe importance; Error limit analysis; Uncertainty

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia

Camino de Vera, s/n 46022 Valencia, España; * [email protected] 2 Centro de Investigaciones Hidráulicas, Facultad de Ingeniería Civil, CUJAE, La Habana, Cuba


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MECANISMOS DE ANÁLISIS Y METODOLOGÍA PARA LA PLANEACIÓN EN LA REHABILITACIÓN DE TUBERÍAS

Carlos Daniel Alonso Guzmán1, Rafael Pérez García1, Joaquín Izquierdo Sebastián1 y

Xitlali Virginia Delgado Galván1

Resumen - Existen actualmente una serie de mecanismos de análisis para la toma de decisiones en la rehabilitación de tuberías, y se han desarrollado diversas metodologías enfocadas en su mayoría en mantener la capacidad hidráulica y minimizar el coste de mantenimiento; por tal motivo existen varias posibilidades de abordar el problema de la rehabilitación de redes. Los aspectos a considerar en el planteamiento de una estrategia deben partir de la complejidad del sistema, los recursos disponibles, el nivel de análisis deseado, la proyección del plan y la relevancia de los diferentes factores. La aplicación eficaz de cualquier modelo de planeación de la rehabilitación depende de la calidad de los datos de entrada del mismo. Se plantea la metodología desarrollada por Kleiner et al (2001) para la planeación a largo plazo en un sistema de distribución. El modelo de optimización planteado minimiza el valor presente de los costes asociados con la rehabilitación y reparación de roturas de todos los tubos del sistema de distribución, sujeto a las restricciones de los requerimientos del servicio (confiabilidad del sistema, presión de servicio).

Abstract - A series of analysis mechanisms for the decision making in the water distribution network renewal planning exists at the moment, diverse methodologies focused in their majority in the maintaining of capacity hydraulic and minimize the total discounted cost associated with rehabilitation have been developed and; by such reason several possibilities exist of approaching the problem of the rehabilitation of networks. The aspects to consider in the exposition of a strategy must start off of the complexity of the system, the resources available, the level of wished analysis, the projection of the plan and the relevance of the different factors. The effective application of any model of water distribution network rehabilitation planning depends on the quality of the input data’s of the same one. The methodology developed by Kleiner ET to (2001) for the long term planning in a distribution system, the raised model of optimization diminishes the present value of the costs associated with the rehabilitation and repair of breakage of all the pipes of the water distribution system, subject to the constraints of service requirements (system reliability, service pressure, etc.)

Keyword: Water distribution system, water main rehabilitation, water main renewal, numerical optimization, breakage.

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. ES-46022. Valencia (España). Tlf. +34963879890; Fax +34963877981. Email: [email protected] ;


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ALGORITMOS GENÉTICOS Y EFICIENCIA DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN Ing. Eugenio A. Ushakov1, Josefina Ortiz Medel2, Francisco Martínez González3

Resumen - En este artículo se propone un nuevo enfoque de optimización de redes de distribución de agua por medio de la programación evolutiva y algoritmos genéticos. Se propone una nueva forma de la función objetivo, para la optimización, que incluye aparte de los costos de construcción, costos de energía eléctrica y pérdida de agua en fugas. Es el primer modelo que combina la optimización de los diámetros de tuberías con la de presiones en los nodos, acercándolas a la presión mínima permitida. Esto permite encontrar el punto de equilibrio entre los costos de construcción y de energía, y además alcanzar una distribución más uniforme de las presiones en la red. La optimización se lleva a cabo mediante el programa desarrollado en Matlab®, que usa a EpaNet como procesador hidráulico. Se aplican varias modificaciones del algoritmo genético simple: múltiples poblaciones, mutación variable y elitismo. Las pruebas del modelo sobre dos redes, una de estas es la modificada red de Hanoi demuestran buenos y estables resultados. Este modelo puede ser utilizado para diseño de nuevas redes o bien para optimización de las redes existentes.

Abstract - In this paper a new approach to the optimization of the water distribution networks by means of evolutionary programming and genetic algorithms is proposed. The proposed form of the objective function includes not only the construction costs, but also energy costs and the cost of water lost through the leaks. It is the first model that combines the optimization of pipeline diameters and the optimization of pressures in the nodes of the network, the latter being approximated to the minimum permissible pressure. This allows to find an equilibrium point between the construction and energy costs distributing at the same time pressures in a more uniform manner. The optimization is realized by a program developed in Matlab®, which uses EpaNet as a processor for hydraulic calculations. A number of modifications of a simple genetic algorithm is applied: multiple subpopulations, variable mutation and elitism. The tests of the model on two example networks, one of these is the modified Hanoi network, demonstrate good and stable results. This model can be utilized for designing new networks or for the optimization of the existing ones.

Palabras claves: redes hidráulicas, algoritmos genéticos, eficiencia energética, pérdidas de agua, optimización de redes

Keywords: water distribution network, genetic algorithm, energy efficiency, water losses, optimization of networks

1 Universidad de Guanajuato, Gto., México, Facultad de Ingeniería en Geomática e Hidráulica, Estudiante de la Maestría en Ciencias de Agua, tel:01(52)477-117-49-65, e-mail: [email protected] (a él debe ser dirigida la correspondencia). 2 Universidad de Guanajuato, Gto., México, Profesora de la Facultad de Ingeniería en Geomática e Hidráulica 3 Universidad de Guanajuato, Gto., México, Director de la Facultad de Ingeniería en Geomática e Hidráulica


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ASIGNACIÓN ÓPTIMA DE CONSUMOS EN

PROCESOS DE DISEÑO DE REDES

Rafael Pérez García1, Benjamín Lara Ledesma2, P. Amparo López Jiménez1,

Xitlali V. Delgado Galván1, Idel Montalvo Arango3 y Gervasio Fernández Castelló1

Resumen – En el proceso de diseño de redes hidráulicas es de capital importancia la correcta asignación de caudales, tanto en lo referente a su correcta estimación para un horizonte a medio y largo plazo, como en lo relativo a la forma en que se realiza el consumo. En el presente artículo se presenta una comparación entre los diseños que se consiguen con diferentes distribuciones de caudal, en función de una demanda más rígida o más flexible. Como conclusión, se propone una metodología para obtener la distribución de caudales que proporciona el diseño más económico en redes automatizadas con programadores.

Palabras clave: Diseño óptimo, Redes hidráulicas a presión, Asignación de caudales.

Abstract - In the design process of hydraulic networks, it is of capital importance the correct assignment of flows, regarding their correct estimate for a horizon to mid and long term, and also to the form in that is carried out the consumption. In this paper, a comparison is given among the designs that are obtained with different flow distributions, considering a more rigid or more flexible demand. As conclusion, a methodology is proposed to obtain the distribution of flows that provides the most economic design in networks automated with programmers.

Keywords: Optimal design, Hydraulic networks, Assignment of consumptions

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. E-46022. Valencia (España). Tf. +34 96 387 98 90; Fax +34 96 387 79 81. Email: [email protected] 2 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Profesor e investigador de la Facultad de Ingeniería Civil. 3 Centro de Investigaciones Hidráulicas, CUJAE, Ciudad de la Habana, Cuba.


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LENHSNET – PROGRAMA DE DIMENSIONAMENTO OTIMIZADO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

Heber Pimentel Gomes1; Saulo de Tarso Marques Bezerra2;

Paulo Sergio Oliveira de Carvalho3 e Moisés Menezes Salvino4

Resumo - Este trabalho tem como objetivo desenvolver um método de dimensionamento econômico de sistemas de distribuição de água, composto pela rede de tubulações, com seu sistema de bombeamento. O método, aqui denominado LENHSNET, busca alcançar a solução de custo mínimo para redes malhadas, ramificadas e para ampliações de redes já existentes. A metodologia desenvolvida compreende um processo dinâmico de cálculo, iterativo, que parte de uma solução inicial, onde cada trecho da rede é composto pelo diâmetro mínimo admitido pelo projetista. Em cada iteração, a perda de carga no sistema é diminuída pela mudança, em um dos trechos da rede, do seu diâmetro pelo consecutivo superior, de forma que o custo marginal do alívio da perda seja o mínimo possível. O processo de otimização termina quando a pressão mínima admitida para a rede é atingida em pelo menos um nó da rede. O equilíbrio hidráulico da rede, em cada iteração, é determinado através de um modelo auxiliar de simulação hidráulica. O método proposto foi testado em um sistema de abastecimento de água, composto de um grande anel e de uma rede secundária. Os resultados alcançados mostram que o método funcionou adequadamente, tendo sido encontrada soluções, cujos custos foram inferiores aos do mesmo exemplo, dimensionado através de métodos de otimização disponíveis na literatura.

Palavras-chave: Sistemas de distribuição; LENHSNET; otimização econômica.

Abstract - This paper aims to develop a method for economic dimensioning of water supply systems, composed by the distribution network with their pumping station. The method, named LENHSNET, searches the minimum cost solution for looped, branched networks and expansion of the existing ones. The developed methodology consists in a dynamic and iterative process of calculation that starts from an initial solution, where each link of the network is composed by the minimum diameter admitted by the designer. In each iteration, the reduction in the head loss in the system is increased by the change of its diameter for the consecutive superior in one of the links of the network. This way, the costs of the relief in the head loss is the minimum possible. The optimization process finishes when the admitted minimum pressure for the network is reached in at least a node of the network. The hydraulical balance of the network, in each iteration, is determined through an auxiliary model for hydraulics simulation. The proposed method was tested in a water supply system composed of a great and a secondary looped network. The results show that the method worked properly. The obtained solution had an inferior cost related to the same example solved through methods of optimization available in literature.

Keywords: Water supply systems; LENHSNET; economic optimization.

1 Engenheiro Civil. Professor do Departamento de Engenharia Civil. Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento - Centro de Tecnologia - UFPB. E-mail: [email protected]. 2 Engenheiro Civil. Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento - CT - UFPB. E-mail: [email protected]. 3 Engenheiro Civil. Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento - Centro de Tecnologia - UFPB. E-mail: [email protected]. 4 Engenheiro Civil. Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento – CT – UFPB. E-mail: [email protected]


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DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO COMPUTACIONAL PARA O DIMENSIONAMENTO DE ADUTORAS

José Gomes da Silva1; Kennedy Flávio Meira de Lucena2; Érica Cristine Medeiros Nobre Machado1; Ivonaldo de Sousa Lacerda1

Resumen - Os sistemas adutores constituem-se partes fundamentais dos sistemas de distribuição de fluidos, em particular dos sistemas de distribuição de água, e os seus custos são consideravelmente elevados, exigindo, portanto, que os projetos atendam não apenas aos requerimentos técnicos e ambientais, mas também visem a redução dos custos. No entanto, a maioria dos estudos sobre estes sistemas tem focado o dimensionamento e operação das redes de distribuição. Dada a sua importância apresenta-se neste trabalho um modelo computacional, em desenvolvimento, para o dimensionamento de adutoras, onde são considerados, além dos custos de investimentos e implantação dos reservatórios, bombas e tubulações, os custos operacionais de bombeamento capitalizados para toda a vida útil do projeto. O modelo usa a técnica de enumeração exaustiva para seleção da melhor alternativa de projeto. O modelo encontra-se em fase de testes e sua aplicação demonstrou ser simples, flexível, de fácil interação e os resultados preliminares são satisfatórios em termos de otimização econômica e de performance computacional, sendo, porém, necessários testes mais rigorosos para melhor avaliação dessa ferramenta.

Abstract - Main pipelines are fundamental constituents of flow distribution systems, in particular of the water distribution systems. Their costs are considerable and, thus, projects must meet not only technical and environmental requirements, but also should aim at cost minimization. Nevertheless, most studies on these systems have focused on the design and operation of the distribution network. Considering the importance of the main pipelines, this paper presents a computational model for their design. The model considers the investment costs of reservoirs, pumps and pipes, and the pump operational costs for the system lifetime. The model uses exhaustive enumeration for selecting the best design alternative. The model is in phase of tests and its application is simple, flexible and easy to use, presenting satisfactory performance on economic optimization and computational demand, however, more rigorous tests are necessary for better evaluation.

Palabras clave: Adutoras, enumeração exaustiva, dimensionamento, operação.

Key words: Main pipelines, exhaustive search, design, operation.

1 Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) – Unidade Acadêmica de Engenharia Civil – Área de Engenharia de Recursos Hídricos – Avenida Aprígio Veloso 882, Bodocongó – CEP 58100-970 – Campina Grande - PB (Brasil) – Tel: (+55) 83 3310 1155 – E-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected].

2 Professor, Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba (CEFET-PB) – Avenida 1° de Maio 720, Jaguaribe – CEP 58015-430 – João Pessoa - PB (Brasil) – Tel: (+55) 83 3208 3073 – E-mail: [email protected].


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EMPLEO DE ARCILLAS PARA RETIRAR METALES PESADOS DEL AGUA.

Gabriel Martínez Herrera1, Sergio A. García Flores1, Patricia Araiza Chávez2

Resumen – En muchas ocasiones, el agua para uso urbano e industrial, contiene metales pesados, que comúnmente se retiran con tratamientos fisicoquímicos. El trabajo de investigación consistió en probar un material arcilloso, para retener dichos metales. La arcilla empleada en la investigación, se caracterizó por difracción de rayos x y análisis químico. El material en estado natural se extrajo de la mina Agua Blanca en el Municipio de Ciudad Hidalgo Michoacán México, presenta propiedades isomórficas que dan lugar a carga en las láminas y cationes débilmente ligados en el espacio ínter laminar, siendo ésta la fuente de intercambio iónico y capacidad de adsorción. La experimentación se efectúo con arcilla activada y modificada, la activación se realizó mediante el método de Kirk, la modificación consistió en la adición de una molécula orgánica como el cloruro de cetilpiridinio, el cual invierte la carga de la arcilla para ser un intercambiador aniónico. Las primeras pruebas realizadas fueron con el Cromo (VI) la concentración inicial de cromo en la muestra problema fue 4 mg/L en experimentos preliminares y de 121.997 mg/L en pruebas finales. La prueba final consistió en sinterizar el material arcilloso, para retener el metal, con la finalidad de darle un uso posterior. Abstract - In many occasions, the water for urban and industrial use, contains heavy metals that commonly retire with physiochemical treatments. The investigation work consisted on proving a loamy material, to retain these metals. The clay used in the investigation, was characterized by diffraction of rays x and chemical analysis. The material in natural state was extracted of the mine Blanca it Dilutes in the Municipality of City Hidalgo Michoacán Mexico, it presents properties isomórficas that give place to load in the sheets and weakly bound cationic in the space ínter to laminate, being this the source of ionic exchange and capacity of adsorption. The experimentation you makes with activated clay and modified, the activation was carried out by means of Kirk's method, the modification consisted on the addition of an organic molecule as the cetilpiridinio chloride, which invests the load of the clay to be an intercambiador anionic. The first carried out tests were with the Chromium (VI) the initial concentration of chromium in the sample problem was 4 mg/L in preliminary experiments and of 121.997 mg/L in final tests. The final test consisted on synthesizer the loamy material, to retain the metal, with the purpose of giving him a later use. Palabras clave: Sinterización, arcilla, adsorción. Keywords: Synthesizer, clay, adsorption. 1Facultad de Ingeniería Química, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo-Loma Encantada # 321, Frac.

Lomas del Valle C.P. 58170 en Morelia Mich. Tel. (443) 3-27-34-49 Fax (443) 3-16-71-76 -E-mail. [email protected]

2Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.


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SANEAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE LA INDUSTRIA DE LA CELULOSA Y PAPEL POR FOTOOXIDACION CON TIO2

M. Villicaña-Méndez1, P. Sanches-Piñon1, M.G. Garnica-Romo2, J. A. Cortes1, J. A.

Rodríguez-Castro3, R. A. Cuevas-Villanueva4

Resumen - En la Industria de Celulosa y Papel, el agua se utiliza en grandes cantidades (15m3 por tonelada de celulosa), un porcentaje de ésta se utiliza para el lavado y blanqueo de la celulosa. Después de ser utilizada el agua en los procesos y posterior a los tratamientos que le dan como agua residual, presenta 2400 unidades de color platino cobalto, pH de 7.31, conductividad de 2464 μs, oxígeno disuelto de 6.1 mg/L. lo cual no es permitido para su reutilización. Los componentes que generan pigmentación son la lignina y sus derivados, del proceso Kraft. El color es difícil de retirar por su comportamiento coloidal. Este trabajo evalúa la capacidad del catalizador TiO2 y la lámpara de luz UV para retirar el color. Las pruebas se realizaron a tres pH. Se evaluó el efecto de la lámpara de luz UV, el catalizador, adición de oxígeno, adición de H2O2 para la remoción de color. Los mejores resultados para el reactor 1 con un pH de 4 alcanzando una disminución de color de 350 unidades y para el reactor 2 un pH de 10, una disminución de 450. Se mejoran las características del agua tratada de descarga, por procesos de oxidación avanzada, al remover color, aumentando en forma importante su biodegradabilidad, quedando moléculas en un estado “activado” para reaccionar. Abstract - In the Cellulose and Paper industries, water is used in large amounts (15m3 per cellulose ton) from which, a percentage is used to bleach and clean the cellulose. After being used in said processes and being treated as wastewater, it carries 2400 units of platinum cobalt coloring, a 7.31 pH, 2464 μs of conductivity and 6.1 mg/L of dissolved Oxygen which voids its reusability. Pigmentation components, lignin and its derivates, are the direct result of the Kraft process. Coloring is especially difficult to remove due to its colloidal behavior. This research evaluates TiO2 the catalyst along a UV lamp’s capacity to remove coloring. Tests were run using three pHs. Evaluations were made to the UV lamp’s effect, catalyst, Oxygen addition and H2O2 addition for color removal. The Reactor #1’s best results were obtained with a pH of 4, causing a 350 units reduction in the coloring; Reactor #2’s at a pH of 10 achieved a 450 units of color removal. Wastewater’s characteristics and biodegradability are vastly improved by advanced oxidization processes (by removing the colorant) which leaves them with “active” molecules on them free to react. Palabras Clave: Catalizador, Reutilización, Biodegradabilidad Key Words: Catalyst, Reusability, Biodegradability

1 Facultad de Ingeniería Química, UMSNH, Francisco J. Mújica S/N, Ciudad Universitaria, Col. Felicitas del Río, C.P. 58030. Morelia, Mich. México. E-mail [email protected] 2 Facultad de Ingeniería Mecánica, UMSNH, E-mail [email protected] 3 Facultad de Ingeniería Civil, UMSNH, E-mail [email protected] 4 Instituto de Investigaciones Químico Biológicas, UMSNH, E-mail [email protected]


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REMOCION DE COMPUESTOS QUE GENERAN COLOR EN LAS AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA TEXTIL POR FOTOOXIDACION

M. Villicaña-Méndez1, R. González-Cornejo1 , M. G. Garnica-Romo2, J. A. Cortes1, J. A.

Rodríguez-Castro3, R. A. Cuevas-Villanueva4

Resumen - Las aguas residuales de procesos químicos, contienen compuestos que les transfieren color. En nuestra normatividad federal, éste parámetro no se encuentra normado, el color es una obligación a cumplir en las condiciones particulares de descarga (CPD) en la industria textil. En el presente trabajo se estudió el proceso de oxidación avanzada (POA), utilizando (TiO2) como catalizador, una fuente de radiación de luz ultravioleta y una disolución de azul 1. Las concentraciones de catalizador fueron 150 y 450 ppm. Las concentraciones de colorante fueron 12.5 ppm y 75 ppm. El seguimiento de la reacción se hizo a través de un espectrofotómetro UV-Vis. Los resultados indican que se logra destruir completamente el color. El tiempo de oxidación total para una concentración de 12.5 ppm de azul 1 en 150 ppm de TiO2 prueba (A) fue 1.5 horas, pero, al mantener constante la concentración de TiO2 y aumentar la concentración de azul 1 se incrementaron los tiempos al doble. Además, a una concentración de azul 1 de 50 ppm y 300 ppm el tiempo de oxidación fue de 3 horas mostrando una disminución de 1.5 horas con respecto a la prueba (C). Al incrementar la concentración de azul 1 y TiO2, a 75 y 450 ppm(E) respectivamente; el tiempo de oxidación total fue de 4.5 horas. Abstract - Chemical processes’ wastewaters contain compounds which add color to them. Our federal norm does not cover this parameter: The Textile industry is obliged to meet these Particular Conditions for Discharge (PCD). This research deals with the use of advanced oxidization processes to remove coloring with the help of the TiO2 catalyst, an UV radiation source, and dissolution of blue dye #1. Catalyst’s concentrations were of 150 and 450 parts per million. Dye concentrations were of 12.5 ppm and 75 ppm. Reaction monitoring was carried by an UV-Vis spectrum-photometer. Results found prove the dye was completely destroyed. Total oxidization time for blue dye #1’s concentration of 12.5 ppm in 150 ppm of TiO2 catalyst (Test A) was of 1.5 hours, but when the TiO2 catalyst and blue dye #1’s concentrations were increased so did the oxidization times which doubled. Additionally, at a blue dye #1’s concentration of 50 ppm and 300 ppm oxidization time was of 3 hours, showing a decrease of 1.5 hours in respect to test (C). By respectively increasing the blue dye #1’s and TiO2 concentration, to 75 and 450 ppm (Test E); Total Oxidization time was 4.5 hours. Palabras Clave: Colorante azul 1, CPD (condiciones particulares de descarga), Oxidación total. Key Words: Catalyst, Reusability, Biodegradability 1 Facultad de Ingeniería Química, UMSNH, Francisco J. Mújica S/N, Ciudad Universitaria, Col. Felicitas del Río, C.P. 58030. Morelia, Mich. México. E-mail [email protected] 2 Facultad de Ingeniería Mecánica, UMSNH, E-mail [email protected] 3 Facultad de Ingeniería Civil, UMSNH, E-mail [email protected] 4 Instituto de Investigaciones Químico Biológicas, UMSNH, E-mail [email protected]


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CALIDAD DEL AGUA DE LAS FUENTES DE ABASTECIMIENTO SUBTERRÁNEAS DE LOS MUNICIPIOS DE LA CUENCA DEL LAGO DE

CUITZEO

Jesús Alberto Rodríguez Castro1, Ricardo Ruiz Chávez1, Roberto García Acevedo1, Montserrat Serrano Medrano1, Luis Alberto Verduzco Cedeño2, Maricela Villicaña Méndez3, Benjamín Lara Ledesma1, Luis Armando Ochoa Franco1

Resumen - Las fuentes de abastecimiento de agua subterránea de los municipios de la Cuenca del Lago de Cuitzeo incluyen un gran número de aprovechamientos, entre los que destacan manantiales, norias y pozos profundos. A pesar del gran uso de esta importante fuente, se cuenta con poca información que permita conocer su estado actual. Por tal motivo, la Comisión Estatal del Agua y Gestión de Cuencas (CEAGC), a través de la Subgerencia Técnica, de la Comisión de Cuenca del Lago de Cuitzeo y con apoyo de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), emprendió la tarea de llevar a cabo un diagnóstico cuyo objetivo final es el de elaborar un inventario que contenga el total de la infraestructura básica de los municipios dentro de la cuenca, para fuentes de abastecimiento de agua potable, tanto en pozos someros, profundos, y manantiales, tomando en cuenta, los equipos electromecánicos así como la calidad del agua. Todo esto con la finalidad de tener un panorama global de la situación de la cuenca.

En el presente trabajo, se muestran los resultados de los análisis, efectuados a las muestras de agua tomadas a lo largo de la cuenca durante los meses de Noviembre del 2006 Enero del 2007.

Abstract - Groundwater supply sources in the Cuitzeo Lake Basin are comprised of great number of water springs as well as sallow and deep wells. In spite of the heavy use that this important resource is subject to, there is little information regarding its current state. For this reason, the State Water Commission, by means of the Technical Department of the Cuitzeo Lake Basin Commission and sponsored by the National Water Commission, engaged in the task of carrying out an assessment aimed to build an inventory containing information about all the basic infrastructure works and equipment available at the water supply sources, which include springs, deep and shallow water wells in each county, as well as the characteristics related to water quality. All this aimed at having a wide view of the current state of the basin.

In this work, results of the water quality analysis of water samples, taken throughout the basin, from November of 2006 to January of 2007, are shown and discussed.

Palabras clave: Calidad del Agua; fuentes de abastecimiento, agua subterránea

Keywords: Water quality, water supply sources, groundwater

1 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Facultad de Ingeniería Civil, Santiago Tapia 406, Col. Centro, C.P. 58000, Morelia Michoacán, México. Tel. (443) 3-22-35-00, Ext. 4335, Fax. (443) 3-04-10-02, [email protected]. 2 Comisión de Cuenca del Lago de Cuitzeo, Comisión Estatal del Agua y Gestión de Cuencas del Estado de Michoacán, México. 3 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Facultad de Ingeniería Química, Santiago Tapia 406, Col. Centro, C.P. 58000, Morelia Michoacán, México. Tel. (443) 3-22-35-00, [email protected]


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CARACTERIZACIÓN DE VÁLVULAS HIDRÁULICAS POR MEDIO DE LA MEDICIÓN Y REGISTRO DE SUS VARIABLES DE FUNCIONAMIENTO EN

LABORATORIO

Francisco José GARCÍA MARES1; Pedro Luis IGLESIAS REY1; Iban BALBASTRE PERALTA2; Vicente S. FUERTES MIQUEL1;

Resumen - En cualquier instalación de agua a presión tanto sea para consumo urbano, industrial o riego, cada día es más habitual el uso de las válvulas hidráulicas. El uso de este tipo de válvulas da una garantía de funcionamiento del sistema por su accionamiento hidráulico, no dependiendo del accionamiento manual, eléctrico o neumático. Una válvula hidráulica trabaja autónoma las 24 horas de los 365 días del año.

Poder conocer las características de una válvula es fundamental para seleccionar aquella que sea más adecuada a las necesidades. Sería deseable conocer de ella todos los parámetros de funcionamiento así como sus tiempos de respuesta. Para ello se está desarrollado un protocolo para el ensayo de válvulas hidráulicas en el que se halla el Kv de la válvula experimentalmente en el banco de ensayo del laboratorio, posteriormente se compara el volumen de agua en la cámara con la k de la válvula; para finalmente medir en tiempo real extendido el desarrollo de la apertura y cierre de la válvula.

Abstract - In any pressurized water installation as much as it is for urban, industrial consumption or irrigation, every day is more habitual the use of the valves hydraulic. The use of this type of valves gives a guarantee of operation of the system by its hydraulic drive, not depending on the manual, electrical or pneumatic drive. A hydraulic valve works independently, 24 hours of the 365 days of the year.

To be able to know the characteristics a valve is fundamental to select that that more is adapted to the necessities. It would be desirable to know all the parameters of operation as well as their response times.

To make so, a protocol for the test of hydraulic valves has been developed, in which we find experimentally the value for Kv of the valve in the bank of test of the laboratory, afetrwards the volume of water in the camera with the k of the valve is compared; finally we measure in real time the development of the opening and closure of the valve.

Palabras Clave: válvulas hidráulicas, Kv, pérdidas de carga, caracterización elementos hidráulicos.

Keywords: hydraulic valves, Kv, pressure losses, hydraulic elements characterization.

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos - Universidad Politécnica de Valencia - Camino de Vera, s/n. ES-46022 – Valencia (ESPAÑA). Tlf. +34963879890; Fax: +34963877981; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]

2 Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria – ETSMRE - Universidad Politécnica de Valencia – Avda. Blasco Ibáñez 21 – Apdo. 22012 – 46022 Valencia (España). Telefono: +34.963.879.540. Email: ibbalpe @agf.upv.es


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CRITERIOS DE DISEÑO DE VÁLVULAS DE CONTROL DE DEPÓSITOS.

Pedro Luis IGLESIAS REY1, Juan Angel SERRANO RODRÍGUEZ2, Vicente S. FUERTES MIQUEL, Fco. Javier MARTÍNEZ SOLANO

Resumen - Las válvulas son uno de los dispositivos principales para la regulación de sistemas de distribución de agua. El dimensionado del tamaño y características de una válvula debe realizarse de acuerdo a criterios tales como la cavitación, la maniobra de cierre de la válvula y su caracterización hidráulica. Las válvulas de control de depósitos son un tipo específico de elementos de control cuyo diseño debe abordarse de forma adecuada.

En este trabajo se abordan diferentes criterios para el diseño de válvulas de control de depósitos. Para ello se analiza un ejemplo genérico con cinco depósitos diferentes, buscando en cada uno de ellos la solución más adecuada. Se presentan así soluciones como el empleo de válvulas reductoras de presión, válvulas sostenedoras, válvulas proporcionales, placas orificio, etc. El resultado es una metodología para el diseño de este tipo de elementos de regulación.

Abstract - The valves are one of the main devices for the regulation of systems of water distribution systems. Determining of the size and characteristics of a valve must be made according to criteria such as the cavitation, the maneuver closing time of the valve and its hydraulic characterization. Control valves in reservoirs are a specific type of control elements whose design must be approached of a suitable form.

In this work different criteria for the design of reservoir control valves are approached. Then a generic example with five different reservoir is analyzed, looking for in each one the suitable solution. In order to solve the problem we present solutions like pressure reducing valves, pressure sustaining valves, proportional valves, orifice plates, etc. The result is a methodology for the design of this type of regulation devices.

Palabras Clave: Válvulas, control, depósitos, abastecimiento, cavitación, válvula reductora, válvula sostenedora, válvula proporcional, placa orificio.

Keywords: Valves, control, reservoirs, water supply, cavitation, pressure reducing valve, pressure sustaining valve, proportional valve, orifice plate.

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos - Universidad Politécnica de Valencia - Camino de Vera, s/n. ES-46022 – Valencia (ESPAÑA). Tlf. +34963879890; Fax: +34963877981; e-mail: [email protected] 2 Ingeniero Agrónomo - Válvulas Bermad – Uralita Sistemas y Tuberías


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DIMENSIONADO DE LAS VENTOSAS DE GRAN ORIFICIO CONSIDERANDO EL GOLPE DE ARIETE QUE SE GENERA CUANDO LLEGA LA COLUMNA DE AGUA Y LA

VENTOSA CIERRA BRUSCAMENTE

Vicente S. Fuertes Miquel1; Pedro L. Iglesias Rey1; Rafael Pérez García1; Francisco J. García Mares1

Resumen – La presencia de aire en los sistemas de abastecimiento de agua es, en muchos casos, inevitable. El aire se introduce en las tuberías por motivos muy diversos y es la causa de numerosos problemas, pudiendo llegar incluso a ser catastróficos para la instalación. Una buena solución para evitar los problemas derivados de la presencia de aire es la utilización de 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. Las ventosas de gran orificio deben seleccionarse con sumo cuidado para evitar problemas durante su funcionamiento. Efectivamente, interesa una elevada capacidad de admisión para limitar la depresión y una capacidad de expulsión controlada para evitar golpes de ariete indeseados. Así pues, la ventosa deberá permitir la salida de aire, pero limitando la velocidad a un valor que produzca una sobrepresión aceptable cuando la columna de agua llegue a la ventosa y ésta cierre bruscamente.

Abstract – The presence of air in water supply systems is, in many cases, unavoidable. The air develops into the pipes due to very different reasons and causes a big number of problems, which can become even catastrophic for the installations. A good solution for avoiding these problems is the use of 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. Large orifice air valves must be carefully sized in order to avoid function problems. In effect, it is necessary that they exhibit great intake capacity to laminate low pressures but, at the same time, controlled venting capacity to avoid unwanted water hammer effects. As a consequence, air/vacuum valves should allow air out the pipe but at limited speed to prevent water being slammed when air is eventually released, what would develop unacceptable shocks or water hammer conditions.

Palabras clave: Aire atrapado, ventosas, dimensionado de elementos, curvas características, sistemas de abastecimiento de agua, transitorios hidráulicos.

1 Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos (CMMF) – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Teléfono: +34 963879890 – Fax: +34 963877981 – E-mail: [email protected] ; [email protected] ; [email protected] ; [email protected]


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ESQUEMAS DE OPERACION ALTERNATIVOS EN EL DISTRITO HIDROMETRICO ITZI HURIATA EN LA CIUDAD DE PATZCUARO

Carlos Eduardo Mariano Romero1 y Víctor Javier Bourguett Ortiz2

Resumen - El tema de sectorización de redes de distribución con el objeto de reducir las pérdidas de agua, se ha promovido intensamente a lo largo de México desde a partir de 1995. Sin embargo aun existen preguntas abiertas en relación con los resultados obtenidos cuando se conforman sectores o distritos hidrométricos. Uno de estos cuestionamientos, quizá el más relevante, tiene que ver con la siguiente pregunta, que muchos operadores de sistemas de distribución en el país se hacen: ¿Si conforme distritos y recupere una determinada cantidad de agua por concepto de fugas, clandestinaje, etc. donde esta esa agua recuperada? ¿Por qué no se refleja el agua recuperada en la reducción de horas de bombeo, o en incremento de horas de servicio, o en incremento de la cobertura de servicio?. En este trabajo se presenta como alternativa de análisis el uso de modelos de simulación numérica para la simulación del comportamiento hidráulico de las redes de distribución, que complementados con el monitoreo de los parámetros de operación y la evaluación de alternativas de operación permiten conocer con mayor detalle la situación real de los sistemas de distribución, evaluar si en realidad es recomendable sectorizar y poder acceder a mejores alternativas de mejora de eficiencia física.

1 Investigador Titular adscrito a la Coordinación de Tecnología Hidráulica. Email: [email protected] 2 Subcoordinador de Hidráulica Rural y Urbana. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnáhuac 8532, Progreso, Jiutepec, Morelos, México. Tel 777 3293600. Fax 777 3293678.


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COMPARACIÓN DEL DESEMPEÑO DE CIUDADES MEXICANAS EN EL MANEJO Y CONTROL DE FUGAS

APLICANDO LA METODOLOGÍA DE LA IWA

Carlos Eduardo Mariano Romero1 y Víctor Javier Bourguett Ortiz2

Resumen - Una de las principales preocupaciones del sector del agua potable en México es el adecuado manejo y control de caudales perdidos por concepto de fugas. Para ello el sector en conjunto ha enfocado esfuerzos en el establecimiento de criterios de evaluación del desempeño de los organismos operadores en la materia. La base de evaluación manejada en México se centra en el cálculo de la Eficiencia Física, que es el cociente del agua consumida y el agua suministrada a un sistema de distribución. Como se menciona en el trabajo esta base no permite la comparación del desempeño entre organismos, además de que no considera todos los parámetros implicados en las fugas. En este sentido la IWA (International Water Association), propone el ILI (Internacional Leakage Index), que cubre los aspectos descritos. En este artículo se presenta la metodología para el cálculo del ILI, se presenta además seis casos de aplicación de tres ciudades de México.

Abstract - One of the basic objectives for the water distribution sector in Mexico is the have an adequate control and management of leakages in most of the water distribution systems in the country. It is also desired to reduce the amount of unavoidable water to the minimum economical level. In this sense water distribution sector in Mexico has been working in the creation and impulse performance metrics for the water industry to evaluate the impact of actions focused in the leakage reduction. The traditional performance metrics used in Mexico is based on the physical efficiency, which is the relation of the consumed between the input volumes of water to the system in the same period of time. This base does not permit the establishment of performance comparisons between utility managers, and there are important parameters not considered which are directly related to leakages. In this sense, the International Water Association has proposed the International Leakage Index that satisfies all the mentioned deficiencies of percentage metrics. The methodology proposed by the IWA is presented in this paper, also, six application cases from three cities in Mexico are included.

1 Investigador Titular adscrito a la Coordinación de Tecnología Hidráulica. Email: [email protected] 2 Subcoordinador de Hidráulica Rural y Urbana. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnáhuac 8532, Progreso, Jiutepec, Morelos, México. Tel 777 3293600. Fax 777 3293678.


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SECTORIZACIÓN DE LA RED DE AGUA POTABLE DE LA LOCALIDAD DE PATZCUARO, MICHOACAN. MEXICO.

Juan Maldonado Silvestre1, Víctor Bourguett Ortíz1, Ignacio Caldiño Villagómeza1

Resumen - El presente trabajo analiza la propuesta de sectorización de la red de agua potable de la localidad de Pátzcuaro, Michoacán, México. Tiene una población de 63,029 habitantes; con 13,952 tomas domiciliarias activas, se abastece de cuatro pozos y dos manantiales, el gasto disponible para toda la ciudad es de 256 l/s, las pérdidas físicas del 48%, la red tiene una antigüedad de más de 50 años, existen 64 zonas de influencia para distribuir el agua con 37 tanques, la política de operación es por tandeo, el 60% del catastro técnico de la red está actualizado, son algunos indicadores de la localidad en estudio. En una primera etapa se plantea la sectorización por distribución de caudales de cada pozo en operación, conserva una buena operación del sistema de regulación y distribución, respetando las áreas de influencia de cada fuente de abastecimiento. Asimismo, se analiza con la modelación numérica, se propusieron varios esquemas de trazo hasta lograr el más viable y el de menor costo. Al combinar los resultados de ambos métodos, se obtuvo la propuesta definitiva de sectorización para la localidad de Pátzcuaro. Los trabajos de campo y la información recopilada, se coordinaron conjuntamente OOAPAS e IMTA. Palabras clave: Sectorización de redes, operación de la red de distribución. Abstract - This paper analyzes proposed sectoring network of drinkable water for Pátzcuaro City, located in Michoacán State, México. Population is 63,029 inhabitants and the number of domiciliary connections in service is 13952; drinkable water supplying is from four wells and two springs, available flow for the entire city is 256 l/s. Physical looses are 48 %, the network oldness is more than 50 years, there are 64 influence zones and 37 storage tanks for water distribution. Service is not continuous, 60 % of network cadaster is updated. At a first stage it is proposed a sectoring, distributing the flow produced by each well operating; this option keeps on an appropriate regulation and distribution system because influence areas of each supply source is conserved. In addition, based on numerical modelling, several tracing schemes were proposed and analysed, selecting corresponding to lower cost. Combining results of both methods, it was obtained a definitive proposition for Pátzcuaro network sectoring. Field works were complemented with available information in the Water Utilities System (OOAPAS) and were done jointly with Mexican Institute of Water Technology (IMTA). Key words: Networks sectoring, Network Operation.

1 Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac 8532, Col. Progreso, Jiutepec, Morelos, C. P. 62550, México, [email protected], [email protected]


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APLICACIONES ECONÓMICAS A LA GESTIÓN DE FUGAS

EN REDES DE AGUA POTABLE

Xitlali Virginia Delgado Galván1, Rafael Pérez García1, Mario Tavera1, Gonzalo Pérez Patiño1, Carlos Daniel Alonso Guzmán1

Resumen – Desde mucho tiempo atrás, las pérdidas de agua han sido una preocupación para los gestores de las redes de abastecimiento, que han tomado posturas diversas para enfrentar dicho problema. El presente artículo presenta los estudios que se han llevado a cabo en algunos países, como una forma de visualizar las diferentes corrientes que han sido adoptadas por los abastecimientos de todo el mundo. Adicionalmente, se establece que la forma económicamente viable de gestionar las fugas se logra cuando se alcanza el llamado nivel económico de fugas. Dicho nivel se logra cuando el valor del agua que se pierde a causa de las fugas es igual que el valor de la inversión necesaria para la reducción de las fugas. Para el cálculo del nivel económico de fugas se puede recurrir a tres métodos: el plan del coste total mínimo del control activo de fugas, la relación beneficio-coste, y el coste marginal del agua. Se incluye además una serie de consideraciones relativas a la determinación del nivel económico de fugas considerando los costes y beneficios sociales y ambientales. Abstract - During long time water losses have been a preoccupation for managers of water distribution systems, forcing them to take different positions to face this problem. This article presents studies that have been made in some countries, as a form to visualize different points of view that have been adopted by water companies around the world. Additionally, it set conditions to determine the economical viability for managing leakage when economic level of leakage is reached, this level is obtained when the value of lost water due to leakage is the same than the value of investment to take actions to reduce leakage. It is possible to obtain the economic level of leakage by three methods: the least cost plan of the active leakage control, the benefit-cost ratio, and the marginal cost of water. In addition, considering that it can be added other issues in order to determinate the economic level of leakage, as the environmental and social costs and benefits, there is a section included here. Palabras claves – Gestión de fugas, nivel económico de fugas, costes totales, costes marginales, valor presente neto, costes sociales y ambientales. Keywords – Leakage management, economic level of leakage, total costs, marginal costs, net present value, social and environmental costs.

1 Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: (+34) 96 3879890 – Fax: (+34) 96 3877981. Email: [email protected]


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INVENTARIO AMBIENTAL DE LA ELABORACIÓN DE REFRESCOS Y HIELO, Y PURIFICACIÓN DE AGUA: CASO DE ESTUDIO UTILIZANDO UN MÉTODO

ECONÓMICO DE ENTRADAS-SALIDAS por Luis Ochoa Franco1, Alberto Rodríguez Castro2, Ezequiel García Rodríguez 3 y Gabriel

Martínez Herrera4

Resumen: Se realiza y discute un inventario ambiental del sector económico de la elaboración de refrescos y hielo, y purificación de agua en los Estados Unidos de Norteamérica, por medio de un método económico de entradas-salidas que considera efectos primarios y secundarios en toda la Economía, apuntando a una posible extrapolación de resultados para la Economía Mexicana. Comparando con el inventario ambiental de la totalidad de la Economía de los EE.UU., se encontró que la actividad económica (primaria y secundaria) del sector representó un 0.76%, mientras que para el consumo de energía se tuvo un 0.20%. Asimismo, para la emisión de gases de invernadero se tuvo un 0.40% y para los desechos tóxicos al aire se calculó un 2.10%.

Abstract: It is performed and discussed an environmental inventory for the soft drink and ice manufacturing sector in the USA. This was accomplished through an economic input-output method that considers primary and secondary effects within the whole Economy. It was discussed a possible result extrapolation towards Mexican Economy. By comparing the resulting environmental inventory with that of the whole U.S., it was found to represent a 0.76% of the economic activity, 0.20% of the energy consumption, 0.40% of the GWP and 2.1% of the air releases (TRI).

Palabras clave: refrescos, hielo, entradas-salidas, inventario ambiental, eio-lca.

Keywords: soft drink, ice, input-output, environmental inventory, eio-lca.

1 UMSNH, Facultad de Ingeniería Civil. Profesor-Investigador. Castaña # 427, Col. Lomas de la Huerta,

Morelia, Michoacán, México, CP 58050. Tel: 443 3223500 ext. 4342. [email protected]

2 UMSNH, Facultad de Ingeniería Civil. Profesor-Investigador. Calle de las Aves # 116, Ampliación Campestre La Huerta, Morelia, Michoacán, México, CP 58194. Tel: 443 3223500 ext. 4335. [email protected]

3 UMSNH, Facultad de Ingeniería Civil. Profesor-Investigador. Castaña # 427, Col. Lomas de la Huerta, Morelia, Michoacán, México, CP 58050. Tel: 443 3223500 ext. 4342 [email protected]


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MODELIZAÇÃO DO PROCESSO DE PRIORIZAÇÃO DE INVESTIMENTOS EM SANEAMENTO BÁSICO UTILIZANDO A TÉCNICA DE PROGRAMAÇÃO

LINEAR

Nayra Vicente Sousa da Silva1; Débora Cristina Almeida de Assis2; Roberto Quirino do Nascimento3; Tarciso Cabral da Silva4

Resumo – Nesta comunicação apresenta-se uma contribuição referente ao desenvolvimento de um modelo de hierarquização de investimentos em saneamento. Utiliza-se a técnica da programação linear, com base em um indicador de salubridade ambiental, o ISA/JP1 (SILVA, 2006). O objetivo é a maximização das condições de salubridade ambiental nas comunidades a serem beneficiadas. Dessa forma, procura-se intervir na alocação dos benefícios relativos às variáveis subindicadoras do ISA/JP1, correspondentes ao saneamento básico. O modelo foi aplicado nas comunidades periurbanas localizadas na bacia do rio Gramame, litoral Sul do estado da Paraíba. Os benefícios propostos, segundo o modelo, resultariam em mudanças significativas, atingindo até a condição de Salubridade Aceitável, conforme os valores de investimentos disponíveis. Abstract – In this paper a contribution concerning the development of a hierarchization of investments in sanitation model is presented. The technique of the linear programming is used, based on an environmental health indicator, the ISA/JP1 (SILVA, 2006). The aim is the maximization of the environmental health conditions in the communities to be benefited. In this way, it is attempted to interfere in the allocation of the benefits related to the sub-indicator variables of the ISA/JP1 corresponding to basic sanitation. The model was applied in five periurban communities of Lower Gramame River Basin, on the Southern Littoral of Paraíba State, Brazil. In this case, the proposed benefits would result in significant changes, reaching the condition of Acceptable Health, according to values of available investments. Palavras chave: priorização de investimentos, saneamento básico, salubridade ambiental, programação linear. Keywords: priorization of investments, basic sanitation, environmental health, linear programming. 1Universidade Federal da Paraíba - UFPB, Mestre em Engenharia Urbana . End: Rua: Radialista Marcone Altamirando, 34 Ernesto Geisel - PB – Brasil Cep.58.075-080 Tel: (83) 3216-7684, e–mail: [email protected] 2Universidade Federal da Paraíba - UFPB, Bolsista do Programa de Iniciação Cientifica , e-mail: dé[email protected] 3Universidade Federal da Paraíba – UFPB, Bacharel em Matemática, Doutor em Engenharia de Sistemas e Computação, Prof. Adjunto, e-mail: [email protected] 4Universidade Federal da Paraíba – UFPB, Engº Civil, Doutor em Eng. Hidráulica, Prof. Titular, e-mail: [email protected]


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ECONOMIA DE ENERGIA ELÉTRICA MEDIANTE A OPERAÇÃO OTIMIZADA DE UM SISTEMA DE ADUÇÃO DE ÁGUA TRATADA.

Luiz Carlos Alves de Souza 1

Resumen – A operação otimizada de um sistema de bombeamento de água pode possibilitar economia de energia elétrica por intermédio do estabelecimento de regras operativas que, compatibilizadas à demanda de água, permite o adequado abastecimento de água e ainda resulta em benefícios relativos à economia de energia. O presente trabalho apresenta os resultados obtidos de um modelo de otimização aplicado a um sistema de bombeamento de água tratada, cujos dados indicam reais possibilidades de economia de energia mediante a operação otimizada das bombas de adução de água tratada. Abstract – The optimal operation of dinking water pumping system can result in energy saving by the setup of procedures that in compliance of water demand, allows properly water supply and gives a cost effective energy saving. The predictions of the case study show — at the point of view of energy saving — real possibilities that strongly indicate much more attention should be given to optimal operation. Palabras clave – otimização; economia de energia, sistema de bombeamento. Keywords – optimal operation; energy saving; pumping system. 1 – Engenheiro Civil do Departamento de Águas e Esgotos de Valinhos-SP/Brasil.


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ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO CUSTO DA ÁGUA E DA ENERGIA NA RACIONALIZAÇÃO DA IRRIGAÇÃO

Kennedy Flávio Meira de Lucena1

Resumen - A cobrança pelo uso da água vem sendo disseminada nos últimos anos como mais um instrumento de gestão ambiental e, embora prevista em legislação, foi implementada em poucos Estados do Brasil. A definição de valores para cobrança é complexa em virtude das diversidades ambientais, econômicas, sociais e culturais de cada bacia hidrográfica e de fatores externos. Vários estudos têm como objetivo o desenvolvimento de metodologias mais adequadas para o estabelecimento dessa cobrança, buscando minimizar os conflitos, facilitando sua implantação e estimulando o uso racional da água. Neste trabalho são realizadas simulações da cobrança da água e da energia para diferentes cenários de preço da água e de eficiências de irrigação, com o objetivo de avaliar potenciais efeitos dessas duas cobranças na gestão da água. Apesar das limitações dos dados, constatou-se que em algumas localidades os impactos econômicos da cobrança da água são muito inferiores aos da energia e que custo da energia teria maior influência na indução ao uso racional da água na irrigação. Verificou-se também que a avaliação de impactos da cobrança através dos custos de produção da cultura apresenta limitações que podem gerar distorções, sendo importante a análise de mais indicadores. Abstract - The water charging has been disseminated in the last years as one more instrument of environmental management and, although, foreseen in legislation, it was implemented in few States of Brazil. The definition of values for charging is complex in function of the environmental, economical, social and cultural diversities of each watershed and of external factors. Several studies they have as objective the development of more appropriate methodologies for the charging establishment for to minimize the conflicts, facilitating your implantation and stimulating the water rational use. In this work are accomplished simulations of the water charging and energy for different sceneries of price of the water and of irrigation efficiencies, with the goal of evaluating potentials effects of those two charging in the management of the water. Although the data limitations, it was verified that in some regions that the economical impacts of the water charging are very inferior to the energy and the energy cost would have larger influence in the induction to the rational water use in the irrigation. It was also verified that the evaluation of impacts of the charging through the costs of production of the culture presents limitations that can generate distortions, being important the analysis of more indicators. Palabras-clave: cobrança pelo uso da água, custo da energia, eficiência de irrigação.

Key words: water charging, energy cost, irrigation efficiency.

1 Professor, Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba. Av. 10 de Maio. Jaguaribe. João Pessoa-PB. Brasil. CEP 58015-430. Fone: +55 (83) 3208 3073. [email protected]


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DISEÑO DE REDES DE SANEAMIENTO CON ALGORITMOS EVOLUTIVOS. COMPARACIÓN ENTRE ALGORITMOS GENÉTICOS Y OPTIMIZACIÓN PSO. Daniel Mora Melia1; Pedro L. Iglesias Rey2; Idel Montalvo Arango3; Fco. Javier Martinez

Solano4

Resumen – Los algoritmos evolutivos son métodos de búsqueda de soluciones que se basan en los principios naturales de la evolución. Dentro de los algoritmos evolutivos se encuentran tanto los AG (Algoritmos Genéticos) como la optimización PSO (Particle Swarm Optimization), siendo una de las muchas aplicaciones que presentan estos algoritmos el diseño de redes de saneamiento.

El trabajo presenta la aplicación de estos métodos al diseño de redes de saneamiento de agua. El diseño de estas redes con algoritmos evolutivos es de gran interés si se tiene presente que nos permite elegir una solución entre las distintas alternativas que verifican las condiciones impuestas para el dimensionado de conductos y la pendiente del terreno. Finalmente, se realiza un análisis de los resultados obtenidos, comparando ambos métodos y extrayendo las posibles ventajas e inconvenientes de aplicar cada uno de estos métodos en el diseño de redes de saneamiento de agua.

Abstract – The evolutionary algorithms are methods of search of solutions that are based in the natural beginning of the evolution. Inside the evolutionary algorithms, we can find both the AG (Genetic Algorithms) and PSO (Particle Swarm Optimization), being one of many applications that present these algorithms the design of sewer systems.

The work presents the application of these methods to the design of sewer systems. The design of these networks with evolutionary algorithms is of great interest if there is had present that allows us to choose a solution between the different alternatives that verify the conditions imposed for the pipes and the slope of the area. Finally, we realize an analysis of the obtained results, comparing both methods and extracting the possible advantages and disadvantages of applying each of these methods in the design of water sewer systems.

Palabras clave: Algoritmos Genéticos, PSO, diseño, redes de saneamiento de agua.

Keywords: Genetic Algorithms, PSO, design, sewer systems

1 Universidad Politécnica de Valencia – Dept de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Centro 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]

2 Universidad Politécnica de Valencia – Dept de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Centro 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]

3 Ciudad Universitaria Jose Antonio Echeverria – Centro de Investigaciones Hidráulicas – C 114, S/N, Marianao, Ciudad de la Habana (Cuba) – Tel: 53 7 2601416 – E-mail: [email protected]

4 Universidad Politécnica de Valencia – Dep. de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Centro 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]


(1)Centro de Investigaciones Hidráulicas, CUJAE, Ciudad de la Habana, Cuba. [email protected] (2)Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España. [email protected] (3)Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España. [email protected] (4)Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España. [email protected] (5)Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España. [email protected]

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APLICACIÓN DE LA OPTIMIZACIÓN DE COLONIA DE HORMIGAS AL DISEÑO DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA.

Ing. Idel Montalvo Arango(1) Dr. Joaquín Izquierdo Sebastián(2) Dr. Rafael Pérez García(3) Ing. Daniel Mora Melia(4) Ing. Manuel Herrera Fernández(5)

Resumen - Los métodos evolutivos han sido utilizados por varios investigadores, en los últimos 10 años, para resolver el problema del diseño óptimo de sistemas de distribución de agua. La Optimización de Colonia de Hormigas es un método evolutivo de los que ha sido aplicado; en este artículo se presenta una modificación a la forma estándar de aplicar la Optimización de Colonia de Hormigas al diseño de sistemas de distribución de agua; y se muestra, cómo dicha modificación es capaz de proporcionar mejores resultados que otras aplicaciones conocidas de dicho algoritmo que fueron realizadas para el caso del diseño de la Red de Hanoi. Los resultados obtenidos relacionados con el diseño de la Red de Hanoi son también comparados con los resultados obtenidos por otros autores a partir de diferentes métodos de optimización.

Abstract - Evolutionary methods have been used by some researchers in the last decade to solve water distribution system optimization. One of the evolutionary methods which have been used is Ant colony optimization (ACO). Some modifications for applying ACO to Water Distribution System Design are presented in this paper; it is also shown how these modifications improve ACO performance when it is applied to solve the well-known Hanoi Network Problem. Comparisons are also made with some works related to the application of ACO and others optimization methods used for solving the same problem.

Palabras claves: Redes de distribución de agua, diseño óptimo, Optimización de Colonia de Hormigas, algoritmo evolutivo.

KeyWords: Water distribution networks, optimal design, Ant Colony Optimization, evolutionary algorithm.


(1)Centro de Investigaciones Hidráulicas, CUJAE, Ciudad de la Habana, Cuba. [email protected] (2)Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España. [email protected] (3)Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España. [email protected] (4)Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España. [email protected]

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ALGORITMO PSO APLICADO AL DISEÑO ÓPTIMO DE REDES DE EVACUACIÓN DE AGUA.

Ing. Idel Montalvo Arango(1) Dr. Joaquín Izquierdo Sebastián(2) Ing. Daniel Mora Melia(3) Dr. Pedro L. Iglesias Rey(4)

Resumen - Se aborda el diseño óptimo de redes de evacuación de agua a partir del empleo de la técnica Particle Swarm Optimization (PSO) que es un algoritmo evolutivo inspirado en el comportamiento social de un grupo de pájaros migratorios tratando de alcanzar un destino desconocido. Dicho algoritmo ha sido adaptado al problema en cuestión, para que sea capaz de trabajar tanto con variables discretas como con variables continuas. Se ha utilizado un ejemplo para probar las ideas expuestas; dicho ejemplo ha sido también solucionado usando el método de programación dinámica y los resultados han sido comparados en este trabajo, mostrándose muy alentador el uso de la PSO en la solución de problemas de diseño óptimo de redes de evacuación de agua.

Abstract - Optimal wastewater collection networks design, using Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, is presented in this paper. PSO algorithm was adapted for dealing both with continues and discrete variables as it was needed in this problem. An example was used for evaluating and comparing results obtained from PSO algorithm, with results obtained using dynamic programming to solve the same problem under the same conditions. PSO algorithm showed to be a good method to solve optimal design problem of wastewater collection network, regarding the results obtained for the example presented in this paper.

Palabras claves: Optimización de grupo de partículas, redes de evacuación de agua, diseño óptimo, programación dinámica, método evolutivo.

Keywords: Particle Swarm Optimization, wastewater network, optimal design, dynamic programming, evolutionary method.


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UM MODELO PARA DEFINIÇÃO DE ESTRATÉGIAS OPERACIONAIS ÓTIMAS EM SISTEMAS ADUTORES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

Laudelino de Araújo Pedrosa Filho1; Heber Pimentel Gomes1 e Pedro L. Iglesias Rey2

Resumo - O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema de suporte a decisão para o gerenciamento das regras operacionais de sistemas adutoras, de forma que a ferramenta computacional resultante apresente aos operadores dos centros de controle a melhor programação referente ao estado de válvulas (aberta, fechada ou parcialmente aberta) e de bombas (ligada/desligada). A metodologia proposta compreende o desenvolvimento de uma ferramenta computacional, cuja interface consta de duas estruturas de trabalho: um modelo de simulação hidráulica e um modelo de otimização. O modelo de simulação hidráulica empregado é o EPANET 2, que é responsável pela avaliação do comportamento hidráulico das inúmeras soluções a serem testadas. O segundo modelo, baseado nos Algoritmos Genéticos, busca a solução mais eficiente, em termos de minimização da função objetivo, representada pelo custo da energia de bombeamento. O estudo foi desenvolvido a partir da modelação do sistema adutor de Marés, que abastece parte de João Pessoa, no Brasil. A aplicação de regras de operação otimizadas gerou uma economia média de 21,73% nos custos com energia elétrica, demonstrando o sucesso da aplicabilidade de algoritmos genéticos como ferramenta de otimização de políticas operacionais em sistemas adutores.

Palavras-chave: Sistema adutor, algoritmo genético, otimização, energia elétrica. Abstract – The objective of this work is the development of a support system for decisions to manage operational rules for pipelines pumping, in a way that the computational tool presents to the control centers operators the best programming related to the status of valves (open, closed or partially opened) and of bombs (on/off). The proposed methodology consists in the development of a computational tool, whose interface comprehends two structures of work: a model of hydraulical simulation and a model of optimization. The hydraulical simulation model used is the EPANET 2, which is responsible for the evaluation of the hydraulical behavior of the innumerable solutions tested. The second model based on the Genetic Algorithms looks for the most efficient solution in terms of minimization of the objective function, represented by the cost of the pumping energy. The study was developed from the modeling of the pipeline pumping system of Marés, which supplies part of the city of João Pessoa, in Brazil. The application of optimized operation rules generated an average economy of 21,73% in the electric energy costs, demonstrating the success of the applicability of genetic algorithms as a tool of optimization in operational politics for pipeline pumping systems.

Keywords: Pipeline pumping system, genetic algorithm, optimization, eletric energy.

1 Engenheiro Civil. Professor do Departamento de Engenharia Civil. Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento - Centro de Tecnologia - UFPB. E-mail’s: [email protected] e [email protected]. 2 Professor Doutor e pesquisador do Centro Multidiciplinar de Mecánica de Fluidos de la Universidad Poplitécnica de Valencia, Valencia Espanha. E-mail: [email protected].


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SELECCIÓN DE LA BOMBA PARA UNA IMPULSIÓN MEDIANTE OPTIMIZACIÓN ECONÓMICA

Fco. Javier Martínez Solano1, Gonzalo López Patiño, Pedro Luis Iglesias Rey Y Vicente S. Fuertes Miquel

Resumen - El presente trabajo describe un algoritmo de optimización mediante programación lineal para la selección del grupo de impulsión y esquema de bombeo más económicos para dar servicio a una instalación formada por captación, impulsión, transporte y almacenamiento en un depósito de cabecera. El método se basará en minimizar costes contemplando tanto los costes de amortización de equipos como los de explotación de la instalación. Además, se tendrá en cuenta la optimización de la tarifa eléctrica y el tipo de discriminación horaria más adecuados. El artículo se completa con un sencillo caso de estudio que permite comprobar la eficacia del método.

Abstract - The present work describes an algorithm of optimization by means of linear programming for the selection of the pumping group and more economic pumping scheme to give service to an installation formed by production, pump, transport and storage in a head deposit. The method will be based on minimizing costs contemplating the costs of paying-off of teams like those of exploitation of the installation so much. Also, one will keep in mind the optimization of the electric rate and the more appropriate type of hourly discrimination. The article is completed with a simple case of study that allows to check the effectiveness of the method.

Palabras Clave: Estaciones de bombeo, diseño económico, optimización

Keywords: Pumping Station, economical design, optimization

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos - Universidad Politécnica de Valencia - Camino de Vera, s/n. ES-46022 – Valencia (ESPAÑA). Tlf. +34963879890; Fax: +34963877981; e-mail: [email protected]


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INVESTIGACIÓN DEL EFECTO DE AIRE ATRAPADO

EN ACUEDUCTOS A BOMBEO

Oscar Pozos Estrada1, Eduardo Rodal Canales2, Alejandro Sánchez Huerta2

Resumen - El propósito de este estudio es desarrollar un método integral para la identificación y cuantificación del volumen de aire atrapado dentro de un acueducto a bombeo, así como demostrar los potenciales efectos perjudiciales o benéficos en transitorios hidráulicos, cuando existe aire atrapado en forma de bolsas con y sin una mezcla homogénea de agua-aire inmediatamente aguas abajo de éstas. Los resultados muestran que los transitorios hidráulicos son reducidos significativamente al incrementar el volumen de aire y el porcentaje de aire en la mezcla homogénea. Además, a partir de investigación experimental realizada en laboratorio, se analizó el comportamiento de grandes bolsas de aire localizadas en puntos altos e intermedios de acueductos a bombeo. El procedimiento para el cálculo de los transitorios se resume en un diagrama de flujo y se aplica a un caso de estudio. Abstract - The purpose of the study was to develop a comprehensive method for the identification and quantification of the volume of entrained air into pumping pipeline systems, as well as to demonstrate the potential detrimental and beneficial effects on pressure transients of entrained air collected as pockets with and without a water-air mixture downstream of them. The results have shown that the pressure transients are significantly reduced by increasing the air pocket volume and the value of the water-air mixture. In addition, hydraulic model investigations have been carried out, which were focused on analysing the behaviour of large air pockets located at high points of pumping pipeline systems. The procedure of computation is summarized in form of a flowchart and a case study is presented. Palabras clave: Bolsas y burbujas de aire, aire atrapado, mezcla homogénea de agua-aire, transitorios hidráulicos.

1 Instituto de Ingeniería Hidráulica, Universidad de Stuttgart, Alemania.Stuttgart, Pfaffenwaldring 61, CP 70569. Email: [email protected] 2 Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México, México, D.F., Coyoacán, CP 04510. Email: [email protected], [email protected]


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REDUCCIÓN EN LA CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DEBIDO A AIRE ATRAPADO EN LA LÍNEA DE CIRCULACIÓN DE LA TERMOELÉCTRICA JUAN DE DIOS

BÁTIZ PAREDES

Eduardo A. Rodal Canales1, Sergio Ramos Tapia2, Oscar Pozos Estrada3

Resumen - En este artículo se describe la disminución de la capacidad de conducción de agua en dos tuberías de sección circular, debido a aire atrapado en su interior como consecuencia de la falta de válvulas de expulsión. Las dos líneas son parte del sistema a gravedad de la Termoeléctrica Juan de Dios Bátiz Paredes. El aire se introdujo a través de una estructura hidráulica denominada “Caja de sello” Abstract - This article described the reduction of the effective cross section of passage of water of two pipelines of circular section due to entrapped air in its interior; as a result of air release valves were not located at the gravity pipeline system. Air entrained in consequence of the vortex action in the hydraulic structure called “Caja de sello”. Palabras clave: Capacidad de conducción, aire atrapado, pérdida de carga. 1Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México, México, D.F., Coyoacán, CP 04510 [email protected]

2Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil, Departamento de Hidráulica. Comisión Federal de Electricidad, Querétaro [email protected]

3Instituto de Ingeniería Hidráulica, Universidad de Stuttgart, Alemania. Stuttgart, Pfaffenwaldring 61, ZP 70569 [email protected]


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ESTUDIO DE FENÓMENOS TRANSITORIOS EN LA

ESTACIÓN DE BOMBEO DE LA MALATA (EL FERROL)

Rafael Pérez García1, Joaquín Izquierdo Sebastián1, Lizbeth Salas Lechuga1,

José Luís Díaz Arévalo1 y Gervasio Fernández Castelló1

Resumen – Se presenta un estudio realizado para analizar los fenómenos transitorios hidráulicos sobre una estación de bombeo de aguas residuales y pluviales, y las posibles medidas de protección. Por la naturaleza de la instalación y las tuberías seleccionadas en el proyecto, los principales problemas que se presentan son debidos a la presencia de depresiones, que pueden conducir al colapso de las tuberías en algunos de los tramos. Se analiza la respuesta de diversos dispositivos de protección y se selecciona el más apropiado tanto por su respuesta frente al golpe de ariete como a los condicionantes funcionales de la estación de bombeo.

Palabras clave: Estaciones de bombeo, Golpe de ariete, Sistemas de protección

Abstract - In this paper, a study is presented to analyze the hydraulic transients on a pumping station of sewage and storm water, and the possible protection measures. For the nature of the installation and the pipes selected in the project, the main problems presented are due to the presence of depressions that can lead to the collapse of the pipes in some of the sections. The performance of diverse protection devices is analyzed and the most appropriate is selected by its protection capacity against depressions and also, taking into account the functional conditions of the pumping station.

Keyword: Pumping stations, Water hammer, Protection systems

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. E-46022. Valencia (España). Tf. +34 96 387 98 90; Fax +34 96 387 79 81. Email: [email protected]


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ANÁLISIS DE FENÓMENOS TRANSITORIOS Y ESTRATEGIAS DE PROTECCIÓN DEL SISTEMA TORRES DEL SEGRE

Pedro Luis IGLESIAS REY1, Francisco J. GARCÍA MARES, Joaquín IZQUIERDO SEBASTIÁN, Gonzalo LÓPEZ PATIÑO

Resumen - En este trabajo se presenta la problemática del estudio de los fenómenos transitorios en un sistema de riego a presión de enorme extensión. El estudio aborda el análisis preliminar del sistema y la necesidad de simplificación del sistema real para poder ser analizado mediante un modelo inercial elástico. El resultado de este análisis son las presiones máximas y mínimas en cada uno de los puntos del sistema.

Como primera solución para la protección de la instalación se analiza la capacidad de instalación de un by-pass entre la aspiración y la impulsión de los grupos de bombeo. Vista la ineficacia del sistema se analizan diferentes soluciones alternativas. Finalmente la solución adoptada es la instalación de calderines aguas abajo de los grupos de bombeo. Por último, se analiza el sistema completo para estudiar la influencia que tiene sobre la solución final la presencia de los calderines instalados.

Abstract - In this work it’s presented the study of hydraulic transients in a great extension pressure irrigation system. The paper makes a preliminary analysis of the system and studies the necessity of simplifying the real system to be analyzed with an elastic inertial model.

As first solution to protect the installation it’s analyzed the possibility of installing a by-pass in the pumps. Due to the inefficiency of this device, some other different strategies had been analyzed. Finally, the solution used had been the installation of air vessels downstream the pump station. At the end, it has been modelled the complete system, in order to study the influence in the system of the air vessels installed.

Palabras Clave: Transitorios hidráulicos, calderines, válvulas de alivio, válvulas de retención, modelos dinámicos y transitorios, golpe de ariete, dispositivos de protección.

Keywords: Hydraulic transients, air vessels, surge relief valves, check valves, dynamic and transient models, water hammer, surge protection devices.



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ANALISIS HIDRAULICO EN OPERACIÓN NORMAL Y TRANSITORIO DE UN SISTEMA COMPLEJO

Lizbeth Salas L.1; Pedro L. Iglesias Rey; Vicente S. Fuertes M.; Daniel Mora M.

Resumen - El diseño de una red de distribución de agua no es un simple problema de análisis donde todas las características físicas de la red son conocidas, con el fin de determinar el caudal en cada tubería y la presión en cada nudo de la red. El diseño debe ser más riguroso, de tal manera, que contemple un sistema dinámico donde caudal, velocidad y presión son variables en el espacio y en el tiempo.

En el presente trabajo se presenta el análisis de las diferentes alternativas propuestas para la corrección de un sistema para su operación en régimen permanente así como su diseño ante la presencia de fenómenos transitorios. Para ello se utilizo el modelo computacional general ARhIETE, que permite el análisis de sistemas hidráulicos complejos mediante el modelo elástico. Este programa permite analizar las diferentes series de medidas correctoras para garantizar el adecuado funcionamiento de la red de distribución de agua, así como la implementación de las estructuras de protección en las diferentes fases de operación.

Abstrac – The design of a network of water distribution is not a simple problem of analysis where all the physical characteristics of the network are known, with the purpose of determining the volume in each pipe and the pressure in each knot of the network. The design must be more rigorous, of such way, that it contemplates a dynamic system where of great volume, speed and pressure is variable in the space and the time. In the present work the analysis of the different propose alternatives for the correction from a system for their operation in permanent regime as well as its design appears before the transient presence. For it I am used the computacional model general ARhIETE, that allows the analysis of complex hydraulic systems by means of the elastic model. This program allows to analyze the different series from cogoverning measures to guarantee the suitable operation of the network of water distribution, as well as the implementation of the structures of protection in the different phases from operation.

Palabras Clave – Diseño, corrección, fallos, transitorios hidráulicos, dispositivos de protección, ARhIETE.

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos (CMMF) – Universidad Politécnica de Valencia- Camino de Vera s/n – Apdo. 22012 – 46080 Valencia (España) Teléfono +34.96.387.98.90 Fax: +34.96.387.79.81 E-mail: [email protected].


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REPRESENTACIÓN DE LA INTRUSIÓN EN REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA, CONTRASTANDO UN MODELO FÍSICO FRENTE A UNO

COMPUTACIONAL José de Jesús Mora Rodríguez1, Petra Amparo López Jiménez1, F. Javier Martínez Solano1,

Lizbeth Salas Lechuga1

Resumen - Se muestra una representación de la intrusión en tuberías de agua potable como consecuencia de un estado de baja presión o presión negativa aunado a una abertura en la tubería. La modelación hidrodinámica se genera de manera experimental y computacional, en principio se hace el modelo físico para determinar los parámetros que representen las condiciones iniciales y de frontera en el modelo matemático. El diseño se basa en que el fenómeno de la intrusión pueda ser analizado en estado permanente, por lo cual se propone utilizar un tubo de venturi para mantener el estado de supresión constante.

Para el modelo experimental se construyó el prototipo en laboratorio representando la falla de la tubería con un orificio, colocado en el tramo de garganta del tubo de venturi. En la modelación numérica se simula el prototipo en tres dimensiones, se utiliza un programa basado en la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, siglas en ingles) que permite visualizar los campos de las componentes hidrodinámicas. El contraste realizado con ambos modelos nos permite establecer bases para profundizar en la intrusión patógena que se presenta en redes de abastecimiento.

Abstract - A representation of the intrusion in potable water pipes as a result of a state of low or negative pressure combined with an opening in the pipe. The hydrodynamic modelling is generated of experimental and computational ways, in principle the physical model is made to determine the parameters that represent the initial and border conditions in the mathematical model. The design is based on which the phenomenon of the intrusion can be analyzed in permanent state, thus it is proposed to use a venturi tube to maintain the state of constant suppression.

For the experimental model was constructed the prototype in laboratory representing the fault of the pipe with an orifice, placed in the throat section of the venturi tube. In the numerical modelling the prototype in three dimensions is simulated, is used a program based on the Computational Fluid Dynamics (CFD) that allows to visualize the fields of the component hydrodynamics. The contrast made with both models allows us to establish bases to extend in the pathogen intrusion that appears in water distribution systems.

Palabras clave: Intrusión patógena, redes de abastecimiento, modelación hidrodinámica. Keywords: Pathogen Intrusion, water distribution systems, hydrodynamic modelling.

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. ES-46022. Valencia (España). Tlf. +34963879890; Fax +34963877981. www.gmmf.upv.es, e-mail [email protected]


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INDICADOR AMBIENTAL APLICADO AL ANÁLISIS DE LA CALIDAD DEL AGUA: APLICACIÓN NUMERICA

Agustín Felipe Breña Puyol1, José Agustín Breña Naranjo2

Resumen - El objetivo que persigue este trabajo técnico es ilustrar la aplicación de la metodología que se ha diseñado para evaluar el ICA, y para tal efecto se han seleccionado los ríos Bravo y Lerma y los lagos de Chapala y Pátzcuaro, localizados en diferentes regiones hidrológicas de México. Además, para evaluar el ICA promedio anual se utilizaron las concentraciones de los contaminantes que son medidos en la Red Nacional de Monitoreo de la Calidad del Agua y cuyos promedios anuales aparecen durante un periodo de tiempo de 12 años (1990-2001), en las Estadísticas Ambientales de la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales en su página WEB (www.semarnat.gob.mx). Asimismo, con los resultados obtenidos se construyeron, en cada uno de los cuerpos de agua, un diagrama de barras durante el periodo de registro y cuyo propósito es determinar la variación anual del grado de contaminación del agua o bien tomar las medidas pertinentes para la planeación integral de su saneamiento, el cual incluye operación, manejo y selección del proceso de depuración.

Abstract - The objective of this paper is to illustrate the application of the methodology that has been designed to evaluate the ICA, and for such effect the Bravo and Lerma rivers and Chapala and Patzcuaro lakes have been selected; these water bodies are located in different hydrologic regions of Mexico. Besides, to evaluate the ICA annual average, the concentrations of the contaminants were used; these concentrations data are recorded by the National Network of Monitoring of the Quality of the Water, and the annual averages values are available for a 12 years period (1990-2001). The information has been obtained from the Environmental Statistics of the Secretary of Environment and Natural Resources web page (www.semarnat.gob.mx). Likewise, with the results obtained they were built, in each one of the bodies of water, a bar chart during the period of registration and whose purpose is to determine the annual variation of the degree of contamination of the water or to take the pertinent measures for the integral planning of its treatment, which includes operation, management and selection of the process of purification.

Palabras clave: Calidad del agua; Red Nacional de Monitoreo; grado de contaminación

Keywords: Quality of the Water; National Network of Monitoring; degree of contamination

1 Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica, Av. San Rafael Atlixco No. 186, Col. Vicentina, 09340, México, D. F., Tel (+55) 58 04 46 46, [email protected] 2 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, Faculté de L'Environnement Naturel, Architectural et Construit, GCA 1345, 1015 Lausanne, Suiza, [email protected]


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INDICADOR AMBIENTAL APLICADO AL ANÁLISIS DE LA CALIDAD DEL AGUA: METODOLOGÍA

Agustín Felipe Breña Puyol1, José Agustín Breña Naranjo2

Resumen. El agua es un elemento vital de la naturaleza y su manejo en cantidad y calidad es tema central para la gestión ambiental, ya que interrelaciona los recursos naturales, el medio ambiente y la actividad humana. Por su parte, para conocer la calidad del agua es necesario evaluar el nivel de contaminación en ríos, lagos, embalses, lagunas costeras y en los acuíferos que se utilizan para abastecer de agua a las ciudades, industrias y centros de producción agrícola y para llevar a cabo esta acción la Comisión Nacional del Agua, organismo encargado de la planeación, administración y manejo del recurso agua en México, ha implementado un indicador ambiental denominado Índice de Calidad del Agua (ICA), el cual permite medir los niveles de contaminación en cuerpos de agua. En general, este artículo se ha enfocado a describir las características relevantes de la metodología que permite estimar el grado de contaminación en cuerpos de agua, utilizando el ICA, el cual se define como el grado de contaminación existente en el agua a la fecha de un muestreo, expresado como un porcentaje de agua pura.

Abstract. The water is a vital element of the nature and its management in quantity and quality is central theme for the environmental management, since interrelate the natural resources, the environment and the human activity. In order to know the quality of the water is necessary to evaluate the level of contamination in rivers, lakes, reservoirs, coastal gaps and in the aquifers that are utilized for supply of water to the cities, industries and centers of agricultural production and for carry out this action the National Commission of the Water, agency responsible for the planning, administration and management of the resource water in Mexico, has environmental it called Index Quality Water (IQW), which permits to measure the levels of contamination in water bodies. In general, this paper has been focused to describe the prominent characteristics of the methodology that permits to reckon the degree of contamination in water bodies, using the ICA, which is defined as the degree of existing contamination in the water to the date of a sampling, aforesaid as a percentage of pure water.

Palabras clave: Índice de Calidad del Agua (ICA); cuerpos de agua

Keywords: Index Quality Water (ICA); water bodies

1 Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica, Av. San Rafael Atlixco No. 186, Col. Vicentina, 09340, México, D. F., Tel (+55) 58 04 46 46, [email protected] 2 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, Faculté de L'Environnement Naturel, Architectural et Construit, GCA 1345, 1015 Lausanne, Suiza, [email protected]


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DETERMINACIÓN DE PATRONES DE FLUJO EN DEPÓSITOS MEDIANTE FLUIDODINÁMICA COMPUTACIONAL (CFD). APLICACIÓN A LOS MODELOS

DE CALIDAD DEL AGUA

Fco. Javier Martínez Solano1, Pedro Luis Iglesias Rey, Petra Amparo López Jiménez; José De Jesús Mora Rodríguez

Resumen - La dispersión de sustancias en el interior de los depósitos de agua potable es una de las facetas más complejas de cualquier modelo de calidad del agua potable en la red. Los depósitos suelen descomponerse en distintas zonas en función de su comportamiento relativo a la dispersión de desinfectante y subproductos de la desinfección. En este trabajo se utilizará un programa de fluidodinámica computacional (Computational Fluid Dynamics, CFD) para determinar el valor de parámetros destinados al estudio de la evolución de las concentraciones en el interior de estos depósitos. Como resultado se ha establecido un protocolo para desarrollar modelos CFD para el análisis de mezclas en el interior de depósitos con distintos patrones de intercambio de caudales. También se ha comprobado la validez de los modelos CFD como herramienta de apoyo a los modelos hidráulicos de simulación para determinar los patrones de flujo en el interior de los depósitos.

Abstract - The dispersion of substances inside the reservoirs of water is one of the most complex facets in any water quality model of the network. The reservoirs usually consists of different areas depending on their behavior with respect to the dispersion of disinfectant and disinfection by-products. In this paper the Computational Fluids Dynamics (CFD) will be used to determine the value of parameters dedicated to the study of the evolution of the concentrations inside these deposits. As a result a protocol has settled down to develop model CFD for the analysis of mixtures inside deposits with different patterns of exchange of flows. Besides the validity of the CFD model has been proven as a tool for determining flow patterns inside reservoirs.

Palabras Clave: Mecánica de Fluidos, Fluidodinámica Computacional (CFD), Modelos de Calidad, Abastecimiento de Agua, Depósitos

Keywords: Fluid Mechanics, Computational Fluid Dynamics (CFD), Water Quality Models, Water Supply, Reservoirs



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CONTAMINACIÓN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA COMO CONSECUENCIA DE LA INTRUSIÓN PATÓGENA

Petra Amparo López Jiménez1, José de Jesús Mora Rodríguez 1, Lizbeth Salas Lechuga1, F. Javier Martínez Solano1

Resumen - El estudio como forma de investigación de la calidad del agua de los sistemas de abastecimiento es una necesidad que ha surgido desde la década de los 90 y que en los últimos 10 años ha presentado un aumento. La importancia de estudiar las propiedades con las que se entrega el producto final a los consumidores se convierte en un aspecto capital. Una de las causas principales de la alteración de las características del agua es la debida a la intrusión de elementos externos que, como se demostrará en las siguientes líneas, mantienen una posibilidad de alterar de manera importante dichas propiedades. La alteración de la calidad es a través de agentes patógenos que pueden estar presentes en los medios sólidos y líquidos que se encuentren alrededor de los sistemas de distribución y que presenten algún tipo de fuga y por consecuencia una probable entrada de agua. Con el presente trabajo se pretende conocer las condiciones de la contaminación del agua para suministro debido a la intrusión patógena en base a la bibliografía e investigaciones históricas. Con ello se desea realizar un análisis a profundidad para considerar la incorporación de este fenómeno al estudio de la gestión de redes y su rehabilitación; y consecuentemente considerarlo dentro de programas computacionales del análisis hidráulico de redes.

Abstract - The study of water quality of supply systems is a necessity that has arisen from 1990’s and in the last 10 years it has presented an increase. Due to the importance to study the properties that the final product is given to the consumers. One of the main causes of alteration of water characteristics is the intrusion of external elements that, as it is demonstrated in the following lines, maintain an important probability of altering these properties. This alteration of water quality is through pathogen agents that can be presented in solids and liquids stages that are around the distribution systems and they present some possibility of leak and by consequence a probable water entrance. With the present work we had tried to know conditions of water contamination due to the pathogen intrusion, based on bibliography and historical investigations. In order to make a deep analysis to consider the incorporation of this phenomenon to the study of system management and its rehabilitation; and consequently to add it to a computational program of network hydraulic analysis.

Palabras clave – Intrusión, redes de abastecimiento, contaminación del agua potable.

Keywords – Intrusion, distribution system, potable water contamination.

1 Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos. Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n. ES-46022. Valencia (España). Tlf. +34963879890; Fax +34963877981. www.gmmf.upv.es, email: [email protected],


1 Gerente do Projeto de Eficiência Energética em Saneamento do CEPEL. Av. Horacio Macedo, 354 – Cidade Universitária – Ilha do Fundão – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 21941-911 – Tel.: +55 21 2598-6432 – [email protected]. 2 Coordenador do PROCEL SANEAR/ELETROBRÁS. 3 Chefe da Divisão de Projetos Setoriais de Eficiência Energética da ELETROBRÁS

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SISTEMA ABERTO DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA – SAGE: UMA FERRAMENTA PARA OPERAÇÃO E GESTÃO EFICIENTES

Paulo da Silva Capella1, Marco Aurélio Ribeiro Gonçalves Moreira2

Fernando Pinto Dias Perrone3

Resumo – A supervisão e controle em tempo real de sistemas elétricos de potência estão contidos no vasto campo de utilização de técnicas de Inteligência Artificial.

O Sistema Aberto para Gerenciamento de Energia – SAGE – engloba a conjugação de pesquisa e desenvolvimento, que agrupa uma variedade de tecnologias computacionais avançadas, constituindo-se em um salto significativo na concepção de sistemas para centros de controle de energia elétrica.

Este produto, desenvolvido pelo Centro Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL, resolve os problemas comuns aos sistemas atuais, implantados em várias empresas brasileiras, que sofrem pela dificuldade de incorporação de avanços tecnológicos e pelos custos de manutenção e expansão, principalmente devido à sua grande dependência em relação aos fornecedores originais dos sistemas.

O objetivo deste trabalho é apresentar as principais características do SAGE e a sua aplicabilidade no setor de saneamento.

Abstract – Real time supervisory and control issues in electrical systems are related to the wide field of Artificial Intelligence (AI) methods.

The Open Energy Management System (SAGE) brings together research and development, using a variety of advanced computing technologies and a relevant landmark in the design of electrical energy control systems.

This product, developed by Electric Power Research Center – CEPEL, solves typical problems of today systems, as existing in many Brazilian utilities. Those utilities face problems such as advanced technologies implementation difficulties and high expansion and maintenance costs, due to original systems manufacturers dependence.

This work aims to present the SAGE main features and its applicability to sanitation sector.

Palavras-Chave: Sistemas Especialistas, Sistemas Interativos, EMS, SCADA, SAGE

Key Words: Specialist Systems, Interactive Systems, SEM, SCADA, SAGE

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DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO DEL SISTEMA DE BOMBEO DE LA RED DE AGUA POTABLE DE SANTA ANA MAYA, MICHOACÁN, MÉXICO

Benjamín Lara Ledesma1; Edgar Mejía Palomares2; J. Alberto Rodríguez Castro1

Resumen – Se presenta el diagnóstico energético de una red de abastecimiento de agua potable de una población ubicada al Norte del Estado de Michoacán, México. El ahorro de energía es una prioridad que cada día se acentúa más y más. De aquí la necesidad de llevar a cabo este estudio, del cual se obtuvieron unos resultados realmente sorprendentes. El consumo de agua por habitante es muy elevado, 382 l/hab/día, en comparación con el consumo que debería ser de 175 l/hab/día. La eficiencia de los equipos de bombeo resultó muy baja, alrededor de un 32% en promedio, por lo que el gasto de la energía es demasiado elevado teniendo en cuenta que los niveles dinámicos y caudales de bombeo son cantidades pequeñas. Con la propuesta de cambiar los equipos de bombeo por los adecuados se lograría un ahorro del 61% del gasto energético actual. Palabras clave: Ahorro de energía, red de agua, factor de potencia, bombeo, tarifa. Abstract – One presents the energetic diagnosis of a network of supply of drinkable water of a population located to the North of Michoacan's State, Mexico. The saving of energy is a priority that every day accentuates more and more. Of here the need to carry out this study, of which a few really surprising results were obtained. The consumption of water for inhabitant is very high, 382 l/inhab/day, in comparison with the consumption that should be of 175 l/inhab/day. The efficiency of the equipments of pumping turned out to be very low, about 32 % in average, for what the expense of the energy is too high bearing in mind that the dynamic and caudal levels of pumping are small quantities. With the offer to change the equipments of pumping into the suitable ones there would be achieved a saving of 61 % of the energetic current expense. Keywords: Energy save, water network, power factor, pumping, tariff.

1 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Profesor e investigador de la Facultad de Ingeniería Civil. E-mail: [email protected] 2 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Estudiante de la Facultad de Ingeniería Civil.


1 Gerente de Projetos do PROCEL SANEAR/ELETROBRÁS – Av. Rio Branco, 53/15ºandar – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-5699 – [email protected]. 2 Engenheiro de Equipamentos Pleno PETROBRÁS 3 Coordenador do PROCEL SANEAR/ELETROBRÁS 4 Gerente de Projetos de Eficiência Energética do CEPEL 5 Consultor de Projetos de Eficiência Energética do CEPEL 6 Chefe da Divisão de Projetos Setoriais de Eficiência Energética da ELETROBRÁS 7 Chefe do Depto de Desenvolvimento de Projetos Especiais da ELETROBRÁS 8 Engenheiro Eletricista da ELETRONORTE

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AVALIAÇÃO DE PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ENVOLVENDO QUALIDADE DE ENERGIA: ESTUDO DE CASO DA COMUSA

Taciana de V. Menezes1 Luciana D. L. Machado1 Marcus Paes Barreto1

Denise Pereira Barros1 Michel Gonçalves Pinheiro2 Marco Aurélio R. G. Moreira3 Paulo da Silva Capella4 Osvaldo Luiz. Cramer de Otero5 Fernando Pinto Dias Perrone6

George Alves Soares7 Daniel Nascimento Rocha Glória8

Resumen – A Centrais Elétricas Brasileiras S.A. – ELETROBRÁS, por meio do Programa de Eficiência Energética em Saneamento Ambiental (PROCEL SANEAR), está implementando um projeto de conservação de energia elétrica e água em parceria com a Companhia Municipal de Saneamento de Novo Hamburgo/RS (COMUSA), Brasil. O projeto tem como metas reduzir o consumo de energia em 1.828 MWh/ano, redução da demanda na ponta de 815 kW e redução das perdas totais de água de 36,43 m3/ano.ligação. O valor do projeto é de US$ 437 mil, sendo US$ 350 mil aportados pela ELETROBRÁS.

Considerando que o projeto envolve principalmente a instalação de inversores de freqüência e soft-starter nos conjuntos motobombas das unidades consumidoras, neste trabalho pretende-se, além de apresentar os resultados de eficiência energética do projeto da COMUSA obtidos até o momento, avaliar o uso desses equipamentos nos diversos setores do sistema de saneamento. Também é avaliada a qualidade de energia elétrica antes e depois das intervenções uma vez que os inversores de freqüência e soft-starter podem influenciar a qualidade de energia elétrica nas unidades consumidoras e nos bairros próximos, provocando perda de rendimento dos conjuntos motobombas e interferências eletromagnéticas indesejáveis em outros equipamentos.

Abstract – ELETROBRÁS, by means of the Energy Efficiency Program in Environmental Sanitation (PROCEL SANEAR), is implementing a project for the conservation of electric energy and water in partnership with the Municipal Sanitation Company of Novo Hamburgo/RS (COMUSA), Brazil. The Project’s goals are to reduce the energy consumption in 1.828 MWh/year, to reduce the peak energy demand in 815 kW and to reduce total losses in 36,43 m³/year/connection. The value of the project is US$ 437,000.00 (of which US$ 350,000.00 are ELETROBRÁS resources).

Considering that the Project involves mainly the installation of frequency inverters and soft-starters in the consumers units’ motor-bomb sets, this paper aims to evaluate the use of these equipments in various sectors of the sanitation system in addition to present the results of COMUSA energy efficiency Project up to the moment. Also, the electric energy quality is evaluated both before and after the interventions, given that frequency inverters and soft-starters can influence the electric energy quality in the consumers units and neighborhoods. This can cause losses to the motor-bomb sets yield and undesirable electromagnetical interferences to other equipments.

Palabras Clave – Eficiência Energética, Saneamento Ambiental, Qualidade de Energia, Inversores de Freqüência.

Key Words - Energy efficiency, Environmental Sanitation, Energy Quality, Frequency Inverters


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A IMPLEMENTAÇÃO DA LEI DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 10.295/2001 NO BRASIL: O CASO DOS MOTORES ELÉTRICOS E DOS CONJUNTOS MOTOBOMBA

MONOBLOCO TRIFÁSICOS

Marco Aurélio Ribeiro Gonçalves Moreira1 George Alves Soares2

Fernando Pinto Dias Perrone3 Paulo de Tarso de Alexandria Cruz4

Resumen - O objetivo deste trabalho é o de apresentar o processo de etiquetagem e selo de eficiência energética para equipamentos elétricos como instrumento de implantação da lei brasileira 10.295/2001, bem como fornecer informações sobre o estágio atual das atividades direcionadas para os motores elétricos e conjuntos motobomba, principais equipamentos consumidores de energia elétrica nos sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário. Esse estudo mostra que os resultados deste processo para motores elétricos no Brasil têm sido excelentes. Não deverá mais haver motores elétricos standard em produção no país nas linhas de produtos novos até 2008. Assim, o mercado nacional produzirá apenas motores elétricos de alto rendimento para venda. Para conjuntos motobomba, o processo está menos avançado, pois há etiqueta para conjuntos monobloco trifásicos até 25 cv, mas o selo ainda não foi concedido. Fica evidente neste trabalho que o processo de etiquetagem e selo de eficiência energética, embora longo e complexo, pode ser aplicado ao setor de saneamento.

Abstract - This work’s objective is to introduce the labeling and stamping energy efficiency process as to an instrument of the Brazilian law 10.295/2001 implementation, as well as to supply information on the current activities addressed for the electric motors and motor pumping groups, main consuming equipments of electric power in the water supply and sewage systems. This study shows that the results of the process for electric motors have been excellent in Brazil. There should not be anymore standard electric motors in production in the country in the lines of new products until 2008. Therefore, the national market will produce only high efficiency electric motors for sale. For motor pumping groups, the process is less advanced, because there is a label for three phase monoblock groups up to 25 cv, but the stamp was not still granted. It is evident in this work that the labeling and stamp efficiency energy process, although long and complex, can be applied to the water and sewage sector.

Palabras Clave: Eficiência Energética, Legislação, Inovação Tecnológica, Setor de Saneamento.

Keywords: Energy Efficiency, Legislation, Technological Innovation, Sanitation Sector.

1 Eng. Eletricista pelo CEFET/RJ. MBA Executivo pela COPPEAD/UFRJ. M. Sc. em Planejamento Energético pela COPPE/UFRJ. Coordenador do PROCEL SANEAR/ELETROBRÁS. Av. Rio Branco, 53/15ºandar – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-6476 – [email protected]. 2 Chefe do Depto de Desenvolvimento de Projetos Especiais da ELETROBRÁS. Av. Rio Branco, 53/14ºandar – Rio de Janeiro/RJ – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-6423 – [email protected]. 3 Chefe da Divisão de Projetos Setoriais de Eficiência Energética da ELETROBRÁS. Av. Rio Branco, 53/15ºandar – Rio de Janeiro – CEP: 20090-004 – Brasil – Tel.: +55 21 2514-5919 – [email protected]. 4 Coordenador Geral de Eficiência Energética do Ministério de Minas e Energia. Esplanada dos Ministérios – Bloco U, 7º and – Brasília/DF – CEP: 70065-900– Brasil – Tel.: +55 61 3319-5593 – [email protected].


DIAGNÓSTICO Y PROPUESTA DE REHABILITACIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE DE ÁLAMOS, SON.

M. I. Héctor Abel lópez Cervantes1 M. C. José Dolores Beltrán Ramírez2

Resumen - Esta investigación se hace para el cumplimiento las Practicas Profesionales II de los alumnos de la Carrera de Ingeniería Civil del Instituto Tecnológico de Sonora, en Cd. Obregón, Sonora México y de la necesidad de las autoridades municipales para conocer a detalle el funcionamiento de red de distribución de agua potable de la cabecera municipal de Álamos, la ciudad colonial del mismo nombre. El principal problema de la comunidad es la falta de agua suficiente para dotar en forma continua a los 12,000 habitantes actuales, cuya principal ocupación es el comercio, la minería, la agricultura y la atención al turismo.

Para el suministro de agua potable se han perforado más de diez pozos profundos, pero que en poco tiempo de uso disminuyen notablemente sus rendimientos hasta hacerlos económicamente incosteable su funcionamiento. Se tienen operación cuatro pozos localizados a más de 14 km de la ciudad, con rendimientos iniciales de 45 lps, pero que a la fecha solo aportan de 20 a 25 lps.

Adicionalmente el sistema de conducción principal de agua está obsoleto, con más de 30 años de servicio de la tubería de asbesto cemento, integrándose nuevos fraccionamientos, con materiales modernos, pero que ejercen mayor presión sobre el uso del agua.

La investigación se inició recabando toda la información técnica disponible de localización de tuberías, cajas de válvulas, pozos, tinacos y equipos de bombeo disponibles. Se elaboró el plano completo digitalizado a detalle con cotas topográficas y referencias de toda la red. Se analizó usando software especial y se diagnosticó su funcionamiento, para la elaboración del proyecto ejecutivo de rehabilitación de la red y se elaboraron los proyectos ejecutivos necesarios.

1 Profesor Investigador. Instituto Tecnológico de Sonora. Antonio Caso s/n, Col. Villa Itson. 85130. Cd. Obregón, son. [email protected]. 2 Profesor Investigador. Instituto Tecnológico de Sonora. Antonio Caso s/n, Col. Villa Itson. 85130 Cd. Obregón, Son. [email protected].

VII SEREA - Seminario Iberoamericano sobre Planificación, Proyecto y Operación de Sistemas de Abastecimiento de Agua.

Morelia, Mich. (México) de 18 a 21 junio de 2007

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APLICACIÓN DEL RADAR DE SUBSUELO EN LA MEJORA DEL RENDIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA: CARACTERIZACIÓN DE LA FIRMA

DIGITAL DE LAS PÉRDIDAS DE AGUA EN TUBERÍAS

Mario Tavera1, Rafael Pérez García1, Noelia Belda Calatayud1, Manuel Herrera Fernández1,

Idel Montalvo Arango2 Resumen - De acuerdo con estudios de la IWSA (Internacional Water Supply Association) una gran cantidad de agua se pierde en el camino desde la planta de tratamiento hasta los consumidores. Los gestores de los sistemas de abastecimiento se plantean periódicamente desarrollar e implantar modelos de rehabilitación de las redes hídricas con el objetivo de mejorar su rendimiento, dentro de los cuales tienen un papel importante la detección y localización de fugas. En los últimos años, con el creciente uso de los materiales plásticos, los equipos acústicos han perdido efectividad para localizar fugas. Esto ha provocado que surjan otros métodos no destructivos, como la termografía infrarroja, los gases trazadores y finalmente el georadar. El georadar, además de utilizarse para la búsqueda de fugas puede ser utilizado para la localización de tuberías enterradas, en redes donde por ejemplo se desconoce la posición exacta de las mismas. Se describe también un ensayo llevado a cabo en laboratorio para evaluar la capacidad del georadar y caracterizar la firma digital de las fugas de agua en tuberías. Abstract - According to research from the IWSA (1991), the loss of water during its transportation from the water treatment plants to the consumer is significant. Water supply managers regularly consider the development and implementation of modernisation plans of the water system with the main objective of improving its efficiency. A key element of these objectives is the detection and positioning of water leaks. Over the past few years and as a consequence of the increasing use of plastic pipes, the old acoustic equipments have lost effectiveness in terms of their capability of pinpointing the exact location of leaks. This has led to the introduction of new non-destructive methods such as infrared thermography, tracer gases and, in particular, the Ground Penetrating Radar (GPR). Apart from its use in locating leaks, the GPR is used in water networks to determine the exact location of otherwise unknown pipes. It also describes a laboratory experiment that evaluated the performance of the GPR in finding water leaks and characterised its digital signature. Palabras clave: Georadar, fugas de agua, métodos no destructivos. Keywords: Ground Penetrating Radar, water leaks, non-destructive methods. INTRODUCCIÓN

1 Universidad Politécnica de Valencia – Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente – Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos – Camino de Vera S/N – CP 46022 – Valencia (España) – Tel: (+34) 96 3879890 – Fax: (+34) 96 3877981. Email: [email protected], [email protected] 2 Centro de Investigaciones Hidráulicas, CUJAE, Ciudad de la Habana, Cuba.

anais serea 1

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