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Articulo de referencia

EPANET

{{cite web\n | url = https://www.epa.gov/water-research/epanet\n | title = EPANET - Water Research - US EPA\n | website = epa.gov\n | date = 24 June 2014\n | access-date = 2021-...

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EPANET (Herramienta de Evaluación de Redes de la Agencia de Protección Ambiental) es un paquete de software de dominio público para el modelado de sistemas de distribución de agua , desarrollado por la División de Suministro de Agua y Recursos Hídricos de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Realiza simulaciones de período extendido del comportamiento hidráulico y de la calidad del agua dentro de redes de tuberías presurizadas y está diseñado para ser "una herramienta de investigación que mejora nuestra comprensión del movimiento y el destino de los componentes del agua potable dentro de los sistemas de distribución". [ 2 ] EPANET apareció por primera vez en 1993. [ 3 ]

EPANET 2 está disponible tanto como programa independiente como kit de herramientas de código abierto ( API en C ). Su motor de cálculo es utilizado por muchas empresas de software que desarrollaron paquetes propietarios más potentes, a menudo centrados en SIG . El formato de archivo de entrada ".inp" de EPANET, [ 4 ] que representa la topología de la red, el consumo de agua y las reglas de control, es compatible con muchos paquetes de modelado gratuitos y comerciales. Por lo tanto, se considera, sin duda, el estándar de la industria .

Características

EPANET proporciona un entorno integrado para editar datos de entrada de red, ejecutar simulaciones hidráulicas y de calidad del agua , y visualizar los resultados en diversos formatos. EPANET ofrece un análisis hidráulico completo y prolongado que puede manejar sistemas de cualquier tamaño. El paquete también admite la simulación de la demanda de agua que varía espacial y temporalmente, bombas de velocidad constante o variable, y las pequeñas pérdidas de carga en codos y accesorios. El modelado proporciona información como flujos en tuberías, presiones en uniones, propagación de contaminantes, concentración de cloro, antigüedad del agua e incluso análisis de escenarios alternativos. Esto ayuda a calcular la energía y el costo del bombeo y luego a modelar varios tipos de válvulas , incluidas las de cierre, las de regulación de presión y las de control de flujo .

La funcionalidad de modelado de calidad del agua de EPANET permite a los usuarios analizar el movimiento de un material trazador, reactivo o no reactivo, que se propaga por la red a lo largo del tiempo. Realiza un seguimiento del material reactivo durante su propagación, midiendo el porcentaje de flujo desde los nodos especificados. El paquete utiliza el coeficiente de velocidad de reacción global , que puede modificarse tubería por tubería. Los tanques de almacenamiento pueden modelarse como reactores de mezcla completa, de flujo pistón o de dos compartimentos.

El editor visual de redes de EPANET simplifica el proceso de creación de modelos de redes de tuberías y la edición de sus propiedades. Estas diversas herramientas de visualización de datos se utilizan para facilitar el análisis de las redes e incluyen vistas gráficas, vistas tabulares e informes especiales.

Simulación hidráulica

Pérdida de carga en segmentos de tubería

El motor hidráulico de EPANET calcula las pérdidas de carga a lo largo de las tuberías utilizando una de las tres fórmulas:

  • Ecuación de Hazen-Williams : se utiliza para modelar las condiciones de flujo completo bajo condiciones simplificadas (flujo turbulento, temperatura alrededor de 60 grados Fahrenheit y viscosidad similar a la del agua).
  • Ecuación de Darcy-Weisbach : se utiliza para modelar el flujo a presión bajo un rango más amplio de condiciones hidráulicas.
  • Ecuación de Chezy-Manning: se utiliza para modelar el flujo presurizado mediante el uso de los coeficientes de rugosidad de Chezy para la ecuación de Manning [ 5 ].

Dado que la ecuación de pérdida de carga del segmento de tubería se utiliza dentro del solucionador de red, se selecciona la fórmula anterior para todo el modelo.

Curvas de caudal-presión de las bombas

En EPANET, las bombas se modelan mediante una curva de altura-caudal, que define la relación entre la altura hidráulica que la bomba proporciona al sistema y el caudal que transporta. El modelo calcula el caudal transportado por la bomba para una determinada altura del sistema basándose en esta curva. EPANET también puede modelar una bomba como una entrada de potencia constante, lo que supone la adición de una cantidad determinada de energía al sistema aguas abajo de la bomba. [ 4 ]

solucionador de redes

El solucionador de hidráulica de red empleado por EPANET utiliza el "Método del gradiente" propuesto por primera vez por Todini y Pilati, [ 6 ] que es una variante del método de Newton-Raphson .

Simulación de la calidad del agua

EPANET incluye la capacidad de modelar la edad del agua y predecir el flujo de materiales no reactivos y, en condiciones simplificadas, de materiales reactivos. [ 4 ] Esta capacidad se utiliza frecuentemente para predecir los residuos de cloro en los sistemas de distribución de agua. Si bien las capacidades internas de simulación de la calidad del agua solo evalúan la degradación o el crecimiento de un único componente, existe una extensión disponible (EPANET-MSX) que permite modelar las interacciones entre componentes.

Kit de herramientas EPANET

El motor de cálculo de EPANET está disponible para su descarga como una biblioteca de enlace dinámico independiente para su incorporación en otras aplicaciones. [ 7 ] El código fuente de EPANET 2 está disponible en el sitio web de EPANET de la EPA. [ 8 ]

En 2012, Baseform publicó una reescritura del kit de herramientas EPANET en Java bajo la licencia GNU GPLv3 . [ 9 ]

Compatibilidad

EPANET utiliza un formato de archivo binario, pero también incluye la capacidad de importar y exportar datos en formatos DXF , metarchivo y ASCII. El formato de archivo ASCII de EPANET se denomina archivo de entrada dentro de EPANET y utiliza la extensión de archivo ".inp". [ 4 ] El archivo de entrada puede incluir datos que describen la topología de la red, el consumo de agua y las reglas de control, y es compatible con muchos paquetes de modelado gratuitos y comerciales.

Si bien EPANET se utiliza como motor de cálculo para la mayoría de los modelos de sistemas de distribución de agua, la mayoría de los modelos se desarrollan y mantienen en paquetes de modelado hidráulico basados ​​en el motor de cálculo de EPANET. Algunos de los principales paquetes de modelado hidráulico son:

  • AquaTwin Water , desarrollado por Aquanuity.
  • InfoWorks WS Pro, InfoWater Pro e InfoWater , de Innovyze, una filial de AutoDesk.
  • Qatium , desarrollado por Qatium
  • Fluidit Agua , desarrollado por Fluidit
  • Pipe2000 , desarrollado por KYPipe, LLC
  • MIKE URBAN, desarrollado por DHI
  • WaterCAD, WaterGEMS, HAMMER y SewerCAD fueron desarrollados por el grupo Haestad Methods (Hidráulica e Hidrología) de Bentley .
  • WatDis, desarrollado por Transparent Blue
  • Hydronet , software de cálculo para redes de presión: acueductos, sistemas de prevención de incendios, redes de gas con interoperabilidad BIM a través de IFC y GIS a través de Shapefile, desarrollado por Newsoft.
  • WaterNAM, Modelo de análisis de redes de agua, desarrollado por Streamstech Inc. [ 10 ]
  • Giswater, software de código abierto desarrollado por la Asociación Giswater [ 11 ]
  • GISpipe , software que se utiliza fácilmente para el análisis, diseño y operación de redes de distribución de agua Integrado con el sistema GIS desarrollado por Jinbosoft [ 12 ]
  • Urbano Hydra Archivado el 22/10/2020 en Wayback Machine , software de aplicación AutoCAD/Map3D/Civil3D utilizado para el cálculo hidráulico, análisis, diseño y operación de redes de distribución de agua. Integrado con el sistema GIS y listo para flujos de trabajo BIM desarrollados por StudioARS Company [ 13 ].
  • GeoSan , software SIG de código abierto para la gestión de tuberías de agua y consumidores, desarrollado por NEXUS GeoEngenharia y disponible en www.softwarepublico.gov.br .
  • WateNET-CAD, desarrollado por Diolkos3D.
  • Esurvey Water, desarrollado por https://www.esurveying.net . Los archivos de salida de EPANET se pueden utilizar para generar planos de estratificación y planos finales presentables.

La mayoría de estas aplicaciones permiten múltiples condiciones de demanda, escenarios de planificación y diversos métodos de integración con otras fuentes de datos que una agencia ya pueda tener y que no sean compatibles con EPANET, como los SIG , y admiten tipos de análisis adicionales que no se encuentran en EPANET. ESurvey Water está diseñado para crear perfiles longitudinales de diseño automático y generar automáticamente los resultados finales una vez que se completa el diseño hidráulico en EPANET y otros programas.

Véase también

Referencias

  1. ↑ "EPANET - Investigación del agua - US EPA" . epa.gov . 24 de junio de 2014. Consultado el 5 de abril de 2021 .
  2. ↑ Rossman, LA, "Modelos informáticos/EPANET" en L. Mays, ed., Manual de sistemas de distribución de agua, Capítulo 12, McGraw-Hill companies, Inc., Nueva York, NY, 1999.
  3. ↑ Rossman, LA, "el modelo de calidad del agua EPANET" en B. Coulbeck, ed., Aplicaciones informáticas integradas en el suministro de agua, vol. 2, Research Studies Press Ltd., Somerset, Inglaterra, 1993.
  4. 1 2 3 4 Rossman, LA, "Manual de usuario de EPANET 2", 2000
  5. ↑ US EPA, ORD (24-06-2014). "EPANET" . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos . Recuperado el 12-02-2025 .
  6. ↑ Todini E. y Pilati S. 1988. Un algoritmo de gradiente para el análisis de redes de tuberías. En B. Coulbeck y CH Orr (eds.) Aplicaciones informáticas en el suministro de agua, Volumen 1 (Análisis y simulación de sistemas), John Wiley & Sons, Londres, pp. 1-20.
  7. ↑ Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, "Kit de herramientas para programadores" , Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , Actualizado el 5 de enero de 2012. Consultado el 21 de enero de 2012.
  8. ↑ "Solicitud para modelar sistemas de distribución de agua potable" . www.epa.gov. Archivado del original el 16 de enero de 2008.
  9. ↑ baseform (23/08/2024), Baseform/Baseform-Epanet-Java-Library , consultado el 12/02/2025
  10. ↑ "Streams Tech, Inc. | Productos" . streamstech.com . Consultado el 31 de mayo de 2020 .
  11. ↑ "3.2.1 Tutorial de inicio rápido | Giswater" . Consultado el 14 de julio de 2015 .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  12. ↑ "GISpipe - Software de integración de EPANET y SWMM basado en SIG" . GISpipe . Consultado el 31 de mayo de 2020 .
  13. ↑ "Urbano Hydra - YouTube" . YouTube .
  • Página web de la EPA (Descargar desde aquí)
  • EPANET en SourceForge - Repositorio de desarrollo
  • Grupo de debate sobre Epanet y el desarrollo
  • Foro de soporte de Open Water Analytics EPANET
  • Comunidad EPANET (grupo de Facebook)