Estudio sobre las leyes de dependencia de las fugas con la presión en redes de distribución de agua, y su verificación experimental

Abstract

[ES] En los últimos años se han publicado diversos trabajos sobre la dependencia de las fugas con la presión en las redes de distribución de agua urbanas, observándose importantes discrepancias respecto a la ley potencial de exponente 0,5 propuesta por Torricelli para representar las descargas directas a la atmósfera. Al aplicar la ley potencial a redes reales, se han reportado en la bibliografía casos en los que el exponente varía desde 0,18 hasta 2,3 sin poder dar razones claras de las causas que provocan dicha variación tan importante. En este TFM se pretende estudiar las diferentes leyes que determinan el comportamiento de las pérdidas de agua en las redes urbanas, soportado por ensayos experimentales. Para ello, y mediante un montaje de laboratorio preparado específicamente para la realización de ensayos de fugas, tanto provocadas como reales, se ha caracterizado el comportamiento de algunos tipos de grietas y roturas usuales frente a la presión. Se podrán medir valores del caudal y la presión y relacionarse con la velocidad de circulación, recorrido de la fuga, material de la conducción, edad, desgaste, etc. a fin de obtener un conjunto experimental más amplio que pueda dar soporte a nuevas teorías. El trabajo se ha completado con la medida experimental del comportamiento de las fugas reales en un pequeño sector de la red de agua potable de la ciudad de Valencia. Finalmente se propondrá una metodología para distribuir las fugas entre los diferentes nudos de un sector de la red de agua potable de Valencia, basada en las conclusiones extraídas de los nuevos modelos. Un mejor entendimiento del comportamiento de las fugas con la presión puede conducir a una política óptima para regular las presiones en redes sectorizadas, o para mejorar los sistemas de detección de fugas, lo que finalmente conducirá a un ahorro de los costes económicos, y un mayor cuidado del medio ambientales y de salud pública.

[CA] En els últims anys s’han publicat diversos treballs sobre la dependència de les fugues en la pressió en les xarxes de distribució d’aigua urbanes, observant-se importants discrepàncies respecte a la llei potencial d’exponent 0,5 proposat per Torricelli per a representar les descarregues directes a l’atmosfera. A l’aplicar la llei potencial a xarxes reals, s’han reportat en la bibliografia casos en els que l’exponent varia des de 0,18 fins 2,3 sense poder donar raons clares de les causes que provoquen dita variació tan important. En aquest TFM es pretén estudiar les diferents lleis que determinen el comportament de les pèrdues d’aigua en les xarxes urbanes, suportat per assajos experimentals. Per a això, i mitjançant un muntatge de laboratori preparat específicament per a la realització d’assaigs de fugues, tant provocades com reals, s’ha caracteritzat el comportament dels diferents tipus d’esquerdes i trencaments usuals en front de la pressió. Es podran mesurar valors de cabal i la pressió i es relacionaran amb la velocitat de circulació, recorregut de les fugues, material de la circulació, edat, desgast, etc. a fi d’obtindre un conjunt experimental mes ample que puga donar suport a noves teories. El treball s’ha completar en la mesura experimental del comportament de les fugues reals en un menut sector de la xarxa d’aigua potable de la ciutat de València. Finalment se proposarà una metodologia per a distribuir les fugues entre els diferents nusos d’un sector de la xarxa d’aigua potable de València, basada en les conclusions extretes dels nous models. Un millor enteniment del comportament de les fugues amb la pressió pot conduir a una política òptima per regular les pressions en xarxes sectoritzades, o per millorar els sistemes de detecció de fugues, el que finalment conduirà a un estalvi dels costos econòmics, i un major cuidat mediambiental i de la salut pública.

[EN] In recent years, several studies have been published on the dependence of leakage and pressure on urban water distribution networks, with important discrepancies regarding the potential law of exponent 0,5 proposed by Torricelli to represent direct discharges to the atmosphere. When applying the potential law to real networks, cases have been reported in the literature in which the exponent varies from 0,18 to 2,3 without being able to give clear reasons for the causes that cause such a significant variation. This TFM aims to study the different laws that determinate the behavior of water losses in urban networks, supported by experimental tests. To do this, and by means of a laboratory assembly prepared specifically for conducting leak tests, both provoked and real, the behavior of some types of cracks and breaks has been characterized against pressure. Flow and pressure values can be measured and related to the flow velocity, leakage, path, conduction material, age, etc. in order to obtain a broader experimental set that can support new theories. The work has been completed with the experimental measurement of the behavior of real leaks in a small sector of the drinking water network of the city of Valencia. Finally, a methodology will be proposed to distribute leaks between the different nodes of a sector of the Valencia drinking water network, based on the conclusions drawn from the new models. A better understanding of the behavior of leakage with pressure can lead to an optimal policy to regulate the pressures in sectorized networks, or to improve leak detection systems, which will ultimately lead to savings in economic costs, and a greater care of the environmental and public health.