¿Qué es EPANET?

 

DESCRIPCIÓN

EPANET es un programa de ordenador para Windows 95/98/NT/2000 que permite realizar simulaciones en periodos prolongados (uno o varios días) del comportamiento hidráulico y de la evolución de la calidad del agua en redes de suministro a presión. Una red puede estar constituida por tuberías, nudos (uniones de tuberías), bombas, válvulas y depósitos de almacenamiento o embalses. EPANET efectúa un seguimiento de la evolución de los caudales en las tuberías, las presiones en los nudos, los niveles en los depósitos, y la concentración de las especies químicas presentes en el agua, a lo largo del periodo de simulación, discretizado en múltiples intervalos de tiempo. Además de la concentración de las distintas especies, puede también simular el tiempo de permanencia del agua en la red y su procedencia desde las diversas fuentes de suministro.

EPANET proporciona un entorno integrado bajo Windows,  para la edición de los datos de entrada a la red, la realización de simulaciones hidráulicas y de la calidad del agua, y la visualización de resultados en una amplia variedad de formatos. Entre éstos se incluyen mapas de la red codificados por colores, tablas numéricas, gráficas de evolución y mapas de isolíneas..

EPANET ha sido desarrollado por la División de Recursos Hídricos y Suministros de Agua (anteriormente División de Investigación del Agua Potable) del Laboratorio Nacional de Investigación para la Prevención de Riesgos (NRMRL) de la Agencia para la Protección del Medio Ambiente de EEUU (USEPA). Como tal, es un software de dominio público que puede bajarse y distribuirse libremente desde el sitio Web www.epa.gov/ORD/NRMRL/wswrd/epanet.html.

La versión española de EPANET 2.1, identificada mediante el sufijo Esp, ha sido traducida por el Prof. Fernando Martínez Alzamora, responsable del grupo REDHISP del Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Valencia (España), con la colaboración del doctorando Hugo Bartolín Ayala. El trabajo ha sido financiado por Aguas de Valencia, S.A., y al igual que la versión inglesa, se ofrece como un producto de dominio público. Por consiguiente puede copiarse y distribuirse libremente. Sin embargo, a diferencia de la versión inglesa, el código fuente de la versión española no es, por ahora, de libre difusión.

PRESTACIONES

EPANET contiene un simulador hidráulico muy avanzado que ofrece las siguientes prestaciones:

·         no existe límite en cuanto al tamaño de la red que puede procesarse

·         las pérdidas de carga pueden calcularse mediante las fórmulas de Hazen-Williams, de Darcy-Weisbach o de Chezy-Manning

·         contempla pérdidas menores en codos, accesorios, etc.

·         admite bombas de velocidad fija o variable

·         puede calcular el consumo energético y sus costes

·         permite considerar varios tipos de válvulas, tales como válvulas de corte, de retención, y reguladoras de presión o caudal.

·         admite depósitos de geometría variable (esto es, cuyo diámetro varíe con el nivel)

·         permite considerar diferentes tipos de demanda en los nudos, cada uno con su propia curva de modulación en el tiempo

·         puede modelar tomas de agua cuyo caudal dependa de la presión (p.ej. rociadores)

·         admite leyes de control simples, basadas en el valor del nivel en los depósitos o en la hora prefijada por un temporizador, y leyes de control más complejas basadas en reglas lógicas.

 Además, como herramienta para el análisis de la calidad el agua, EPANET ofrece las siguientes prestaciones adicionales:  

·         simula el desplazamiento de trazadores no reactivos por toda la red, a lo largo del tiempo

·         simula el avance y evolución de las sustancias reactivas cuya concentración o bien crece en el tiempo (p.ej. los subproductos derivados de la desinfección) o bien decrece (p.ej. el cloro residual)

·         simula el tiempo de permanencia (o envejecimiento) del agua mientras discurre por la red

·         permite seguir la evolución en el tiempo de la fracción de caudal que llega a cada nudo de la red procedente de un nudo determinado (análisis de procedencias)

·         simula las reacciones que tienen lugar tanto en el seno del agua como en las paredes de las tuberías

·         permite emplear cinéticas de orden n para modelar las reacciones en el seno del agua

·         emplea cinéticas de orden cero o de primer orden para modelar las reacciones en las paredes de las tuberías

·         tiene en consideración las limitaciones de transferencia de masa al modelar las reacciones en las paredes de las tuberías

·         admite reacciones de crecimiento o decrecimiento de la concentración de una sustancia hasta llegar a un valor límite

·         permite definir coeficientes de reacción globales para toda la red, y modificar éstos posteriormente para determinadas tuberías

·         permite considerar la inyección en cualquier punto de la red de un caudal másico o de concentración definida, variable en el tiempo

·         la evolución de la calidad del agua en los depósitos puede simularse como una mezcla homogénea, mediante un modelo de pistón, o como un reactor de dos compartimentos.

La interfaz de usuario bajo Windows de EPANET proporciona un editor gráfico que simplifica el proceso de trazar el esquema de la red y definir las propiedades de sus componentes. Ofrece además distintas opciones para interpretar y analizar los resultados de un análisis, como son el trazado de curvas de evolución, de perfiles longitudinales o de mapas de isolíneas, la confección de tablas tabuladas con filtros, y la preparación de informes específicos orientados a la calibración, la evaluación del consumo energético o la valoración de las sustancias reactivas.

APLICACIONES

EPANET se ha concebido como  una herramienta de investigación para mejorar nuestro conocimiento sobre el avance y destino final de las diversas sustancias transportadas por el agua, mientras ésta discurre por la red de distribución. Entre sus diferentes aplicaciones puede citarse el diseño de programas de muestreo, la calibración de un modelo hidráulico, el análisis del cloro residual, o la evaluación de las dosis totales suministradas a un abonado. EPANET puede resultar también de ayuda para evaluar diferentes estrategias de gestión dirigidas a mejorar la calidad del agua a lo largo del sistema, como pueden ser:

·         alternar la toma de agua desde diversas fuentes de suministro

·         modificar el régimen de bombeo, o de llenado y vaciado de los depósitos

·         implantar estaciones de tratamiento secundarias, tales como estaciones de recloración o depósitos intermedios

·         establecer planes de limpieza y reposición de tuberías

 EPANET puede utilizarse también para mejorar las características de la red hidráulica. Entre los posibles usos pueden citarse la localización y dimensionado de tuberías, bombas y válvulas, la minimización del gasto energético, la verificación de las condiciones de suministro en caso de incendio, la realización de estudios de vulnerabilidad de la red, o el entrenamiento de los operadores.

EL MODULO DE HERRAMIENTAS PARA PROGRAMADORES

El Módulo de Herramientas para programadores de EPANET es una librería dinámica de funciones (DLL), que permite a los desarrolladores personalizar el módulo de cálculo de EPANET para adaptarlo a sus propias necesidades. Las funciones pueden incorporarse en aplicaciones para Windows de 32 bits escritas en C/C++, Delphi Pascal, Visual Basic, o cualquier otro lenguaje que permita la llamada a funciones incorporadas a una DLL de Windows. El fichero DLL correspondiente al Módulo de Herramientas en español se denomina EPANES2.DLL y se distribuye conjuntamente con EPANET2 Esp. Contiene alrededor de unas 50 funciones que permiten abrir un fichero de datos, leer y modificar distintos parámetros de diseño y operación de la red, ejecutar simulaciones en periodo extendido y acceder a los resultados a medida que son generados, guardar éstos en un fichero, o escribir determinados resultados en un fichero de texto, bajo un formato determinado.

El Módulo de Herramientas resulta útil para el desarrollo de aplicaciones especializadas tales como la optimización o la calibración automática de modelos, en las que se requiere efectuar múltiples análisis, en función de los valores que adopten determinados parámetros de entrada dentro de un proceso iterativo. Asimismo, la librería de funciones permite simplificar la incorporación de prestaciones de cálculo adicionales a entornos integrados de simulación basados en CAD, GIS o bases de datos.

En el fichero de Ayuda bajo Windows que acompaña al Módulo de Herramientas, se encuentra una descripción de cómo utilizar las distintas funciones incorporadas en el mismo, así como algunos ejemplos simples de programación. El Módulo de Herramientas viene acompañado de algunos ficheros de cabecera, ficheros para la declaración de las funciones, y ficheros de librerías .lib que ayudarán a simplificar la tarea de conectar el Módulo de Herramientas de EPANET con el código escrito en los lenguajes C/C++, Delphi y Visual Basic. En la versión española de EPANET se ofrecen ejemplos completos sobre cómo utilizar estos ficheros auxiliares para construir aplicaciones completas.