Diagnóstico, propuesta de mejoras y análisis de fenómenos transitorios en un sistema de conducción de agua potable para una zona urbana de Valencia

Abstract

El presente trabajo tiene como primer objetivo realizar el análisis del flujo en régimen extendido de la línea de conducción de agua potable existente en la actualidad y que abastece a una zona urbana de Valencia, en la que se incluirá una ampliación de demandas, donde hay que abastecer a un nuevo depósito y a nuevas demandas intermedias, para de esta manera tener el diagnostico de su funcionamiento actual y futuro, caracterización de los problemas existentes, definición de sistemas de operación y propuesta de mejoras factibles. Como segundo objetivo se realizará el estudio del funcionamiento del sistema en régimen transitorio, tras la parada de los grupos de bombeo que alimentan la red de distribución, para definir los sistemas de protección más adecuados y la posible modificación de los ya existentes. Para ello se ha recopilado toda la información necesaria de la conducción, los perfiles topográficos, sistema de bombeo instalado, dimensiones de los depósitos, demandas actuales y futuras, se ha elaborado la modelación matemática con los datos disponibles en el software Allievi profesional que facilita y agiliza el análisis de cálculo y simulación en régimen permanente y transitorio. Se realizan y analizan distintas propuestas de mejoras del sistema para su funcionamiento en régimen extendido tomando como base la ampliación de la conducción; entre ellas se propone la sustitución de la arqueta de rotura de carga existente por un depósito de regulación de mayor capacidad, añadiendo válvulas de llenado con control de nivel en los distintos depósitos, regulación del sistema de bombeo con controles de nivel, etc. Además, se dimensiona y analiza el tipo de válvulas a utilizar, tiempos de apertura y cierre; niveles en el depósito de impulsión para arranque y parada del equipo de bombeo; se verifica que las velocidades son adecuadas en las tuberías de la impulsión, el no desbordamiento y vaciado de los depósitos, etc. Una vez comprobado el correcto funcionamiento del sistema en régimen extendido con las modificaciones realizadas, se analiza el mismo en régimen transitorio originado por una parada brusca de la estación de bombeo por un fallo eléctrico; dimensionándose los elementos de protección necesarios para amortiguar los fenómenos transitorios que afectaren a la conducción. En resumen, se trata de estudiar el funcionamiento en condiciones diarias de una instalación de impulsión de agua potable para abastecimiento de una zona urbana de Valencia. Esta instalación está construida en la actualidad, aunque su funcionamiento no es el inicialmente previsto debido a la existencia de una arqueta de rotura de carga que fácilmente puede desbordar o vaciarse. Como primer objetivo de este trabajo se propondrán las modificaciones del sistema necesarias para abastecer adecuadamente a las zonas urbanas a alimentar, tanto las actuales como las futuras, comprobándose la bondad de estas modificaciones mediante simulaciones del funcionamiento del sistema en régimen diario. Y como segundo objetivo se revisará el sistema de protección contra transitorios hidráulicos instalado, el cual habrá de adaptarse a las nuevas condiciones de funcionamiento en base a las modificaciones propuestas. Por ello se definirá un nuevo sistema de protección, según las exigencias del sistema modificado.

This work has as a first objective to do a flow analysis in extended regime to potable water conduction that supply to a urban zone in Valencia, in this conduction will be an extension of demands including a new storage tank and new urban demands throughout the conduction in order to has the diagnosis of the operation system in the present and in the future, the characterization the existing problems, definition types of operation in the system and a proposal of feasible improvements. The second objective is to do a study of the system in transient regime that can be caused by an accidental stop of the station pump or an inadequate move in the valves. Accordingly, it has been compiled all the necessary information in the conduction, such as: topographic profiles, pumping system installed, storage tank dimensions, existing and future urban demands. Then, it been elaborated a mathematical model with the available dates in the professional Allievi software, that helps to make more easy the calculation analysis and simulates daily and transient regime in the system. It will be done and analyzed different proposals improvements in extending regime to the conduction with its new demands, including the substitution the break pressure tank to a new storage tank with a higher capacity, adding filling valves with water level controls in the storage tanks, regulating the pumping system with water level controls in the impulsion storage tank, etc. Besides, it will be analyzed the types of valves to use, valves time of opening and closing, water level in the storage tank to start and stop the pumping system, verified admissible velocities in the pipes, and the not overflow and emptied of the storage tanks. Once, it has been verified a correct performance of the system in extending regime with its modifications proposed. It will be analyzed the transient regime induced by an accidental shutdown of the pumping system by electricity failing, in order to design the necessary protection elements to reduce the transient phenomena that affects the conduction. In summary, this work will explained the performance of an installation that impulse potable water to supply urban demands in Valencia. This system is constructed in the present. However, its operation is not initially planned because the current pressure break tank overflows or emptied easily. As a first objective of this work is to propose all the necessary modifications in the system in order to supply in adequate way the present and future urban demands and verified the performance of its modifications through the analysis in extending regime and as a second objective is to study the system of transient protection that was initially installed and will be adapted to the new necessities according the proposed modifications. Therefore, It will be defined a new system of transient protection if it will be necessary.