Analisis de Riesgo Ing Cordova

GUILLERMO A. CORDOVA JULCA

[email protected]

ANALISIS DE RIESGO

EN LOS SISTEMAS

DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

Titulacin Profesional por

ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLPGIA

ANALISIS DE RIESGO

RIESGO

PREVENCION DETECCION RESPUESTA

AMENAZA = VULNERABILIDAD *

PAPEL DE LAS EMAPAS

CONOCER SUS SISTEMAS

TANTO FISICA COMO

OPERACIONALMENTE

AMENAZA: probabilidad de ocurrencia de un

evento con una cierta magnitud.

Evaluacin de la amenaza.

VULNERABILIDAD: grado de destruccin.

Funcin de: Magnitud del evento

Tipos de elementos bajo riesgo

Evaluacin de Vulnerabilidad y

Estimacin de Costos. RIESGO:

Probabilidad de que ocurra algn evento indeseable.

Probabilidad de que una amenza se convierta en un desastre.

Mapeo de elementos bajo riesgo.

VAG


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




Cmara de Reunin

V. Purga

V. Purga

V. Purga

V. Purga

V. de Aire

Cmara Reductora

de Presin

V. de Aire

Captacin

Subterrnea

(Manantial)

Lnea de Conduccin A GRAVEDAD


Lnea de Aduccin A GRAVEDAD

Lnea de Impulsin A PRESION


Reservorio

Red de Distribucin

Cisterna

Red de Distribucin

Captacin Superficial (Ro o Laguna)

Planta de Tratamiento de Agua PTA

Reservorio

Estacin de Bombeo

PARTES

DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

Captacin

Subterrnea

(Pozo)

ES

QU

EM

A

DE

L C

ICL

O

DE

L A

GU

A

EN

E

L

AB

AS

TE

CIM

IEN

TO

D

E A

GU

A

Y A

LC

AN

TA

RIL

LA

DO

TRATAMIENTO

RESERVORIO

CONDUCCION

ADUCCION

ACOMETIDA

DISTRIBUCION

USUARIOS

VERTIDO

EMISOR

DEPURACION

COLECTOR

ACOMETIDA

ALCANTARILLADO

MEDIO NATURAL

REUTILIZACION

CAPTACION

FU

E

N

T

E

S

D

E

A

G

U

A

Agua

Superficial

Agua

Subterrnea

Pozos

8. Galeras filtrantes

Manantiales 6. De Ladera

7. De Fondo

9. Excavados

10. Profundos

5. Lagos y Embalses

Ros

Caudalosos

No

Caudalosos

1. Caisson

2. Balsa Cautiva

3. Sin Barraje

4. Con Barraje

Agua de Mar Indirecta

Directa

TIPOS DE FUENTES - CAPTACIONES

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




VOLUMEN DE AGUA

El diseo de las estructuras y conducciones queda determinado por la cantidad de agua que deben de almacenar y/o conducir para satisfacer la demanda de la poblacin durante un perodo de tiempo.

EL MORANTE PIURA - 2010

En la determinacin del volumen de agua los factores a

considerar son:

3. USOS DEL AGUA - DOTACION

1. PERIODO DE DISEO

2. POBLACIN DE DISEO

4. AREA DE DISEO

6. INVERSIN DE CAPITAL

5. HIDROLOGIA DE DISEO

VOLUMEN DE AGUA

SAN LUIS

Set 2009

CAPTACION

Fuente Subterrnea

DE AGUA CRUDA

RESERVORIO

RED DE DISTRIBUCION

CAPTACION

L.C. por gravedad

Lnea de Impulsin

Lnea de Aduccin

L.C. de agua cruda

Pozo Profundo

Estacin de Bombeo

Fuente superficial

PLANTA DE TRATAMIENTO

L.C. de agua tratada

L.C. por bombeo

24

Qb = ----- x Qmd

N

Qmd

Qmd

Qmd

QmdQmd

Qmh

Qmd + QciQmn

Qmd + QciQmn

Qmh

Fuente sub -superficial

CAPTACION

DISTRIBUCIONPRODUCCION

PARAMETROS DE DISEO

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

CONDUCTO FUNCIONA SISTEMA

HIDRAULICO

REGIMEN

PERMANENTE TRANSITORIO

TUBERIA

A

GRAVEDAD

LINEA DE

CONDUCCION

ANALISIS DISEO OPTIMIZACION

PROTECCION MITIGACION

RED DE

DISTRIBUCION

ANALISIS DISEO OPTIMIZACION CRITICIDAD RESILENCIA


A

PRESION

LINEA DE

IMPULSION



DISEO DE SISTEMAS DE TUBERIAS


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




DISEO DE LA LINEA DE CONDUCCION


LC PISCO


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




DISEO DE LA RED DE DISTRIBUCION DE AGUA

ANALISIS DISEO OPTIMIZACION CRITICIDAD RESILENCIA

ESTADO DEL ARTE


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




ANALISIS, DISEO Y OPTIMIZACION EN REGIMEN PERMANENTE

a. Determine los caudales en cada tubera y la presin en los nudos para la red mostrada.

b. Variando los dimetros, restringir las presiones en los nudos entre 10 m y 50 m de

columna de agua y las velocidades entre 0.6 y 3.0 m/s. Indicar el valor de Costo de la Red.

c. Aplicar el comando Darwin Designer al item b.

TABLA DE NUDOS

Node Label Elevation

(m)

Demand (l/s)

J 1 185 18 J 2 186 30 J 3 188 18 J 4 190 18 J 5 191 30 J 6 195 18

TABLA DE TUBERIAS

Pipe

Label Length

(m)

Diameter (mm)

C H&W

P 1 200 150 150

P 2 500 150 150 P 3 700 150 150 P 4 400 150 150 P 5 700 150 150 P 6 500 150 150 P 7 400 150 150 P 8 400 150 150

P- 2

P- 5 P- 6

P- 4

J- 3

J- 5 J- 4

P-3

J- 2 J- 1

J- 6

P- 8

P- 7

P- 1

T-1

EL DIAGRAMA NO

ESTA A ESCALA

TABLA DEL TANQUE

DATOS TANK T-1

BASE ELEVATION (m) 185

MINIMUN ELEVATION (m) 205

INITIAL ELEVATION (m) 210

MAXIMUN ELEVATION (m) 215

TANK DIAMETER (m) 15

TABLA DE COSTOS DE LA TUBERIA

DIAMETRO (mm) S/. /ml

150 200

200 300

250 400

300 500

350 600

400 700

500 800

MODELACION HIDRAULICA CON WaterCAD v8i

RECOMENDACIONES

Parte B

Parte A

ANALISIS DE CRITICIDAD Y SEGMENTACION DE LA RED (*)

Con la finalidad de realizar un anlisis de criticidad, WaterCAD identifica los

elementos a ser retirados del servicio.

Las opciones se llevan un nivel de estudio para determinar la importancia de su

segmentacin y de criticidad, entonces se decide por un escenario que se emplear para el

anlisis y establecer las reglas para el uso de las vlvulas en las pestaas de las opciones.

SEGMENTOS QUE REQUIEREN

MAYOR NUMERO DE VALVULAS PARA

SER AISLADO

SECTOR CON MAYOR NUMERO DE

VALVULAS

Taller 9

(*) DISEO Y MODELACION DE SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE AGUA CON WaterCAD v8i

Vidal Valenzuela; Carlos; ICG PT- 43, Lima 2011.

ANALISIS DE CRITICIDAD Y SEGMENTACION DE LA RED

SECTORES SIN SERVICIO SISTEMA MEJORADO

Taller 9

Luis A. CARREO CARCELEN

ANALISIS DE RESILENCIA DE LA RED (*)

La resilencia de la red es la capacidad de la red para recuperarse ante fallas y condiciones

de operaciones extremas.

El concepto de resilencia permite desarrollar una metodologa para seleccionar las tuberas

en una red existente que deben de ser reemplazadas con el fin de obtener el mayor

incremento de la resilencia de la red e incrementar su confiabilidad.

(*) DISEO DE REDES DE DISTRIBUCION INCLUYENDO EL CONCEPTO DE RESILENCIA

Saldarriaga, Juan; Serna, Manuel, Arbelez, Juliana; XVIII Seminario Nacional de Hidrulica e Hidrologa, Bogot, Mayo del 2008.

SUPERFICIE OPTIMA DE PRESIONES

Este mtodo calcula los dimetros de las tuberas de la red basado en la estimacin previa

de la Lnea de Gradiente Hidrulico en cada nudo de la red, garantizando la solucin de

costo mninimo (A. Tong, Raman & Raman, Deb & Sarkar)

PROGRAMACION POR RESTRICCIONES

Debido a la definicin del diseo de redes de distribucin como un problema de

optimizacin combinatoria, ste puede ser resuelto definiendolo como varias instancias de

un problema de satisfaccin de restricciones. Cada instancia se describe como un conjunto

de variables, un conjunto de posibles valores para cada variable y un conjunto de

restricciones entre las variables.

La solucin es la existencia de una combinacin de valores de las variables que satisfacen

las restricciones.

ALGORITMOS GENETICOS

Mtodo ms usado para resolver el problema de costo mnimo de la red. Se fundamenta en la

bsqueda aleatoria en un espacio de soluciones que encuentra una solucin que minimice

una funcin objetivo, en este caso basado en los costos de la tuberas y las restricciones

hidrulicas. Sin embargo, es posible que con este mtodo no se encuentre un mnimo global.

ANALISIS DE RESILENCIA DE LA RED (*)

DISEO OPTIMO DE LA RED REAL: Sector 35 - Bogot

$ 396,100

1,289 tuberas (39. 4 km),

1,190 nudos

1 tanque

41, 0000 habitantes

ALGORITMOS DE OPTIMIZACION COMBINATORIA (AOC)

Es el resultado de aplicar las tres metodologas anteriores.)

SUPERFICIE DE PRESIONES DE LA

SOLUCION DE COSTO OPTIMO DEL SECTOR

35 - C EVOLUCION ANUAL DEL INDIDE DE

RESILENCIA

max1 entr

ent

PotI

PotIndice de Resilencia: Pot es la potencia por unidad

de peso disipada por la red

DISEO DE LA LINEA DE IMPULSION



ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




TRANSITORIOS EN LA LINEA DE CONDUCCION POR

GRAVEDAD Y LINEA DE IMPULSION


TRANSITORIOS

HAMMER

DYAGATS


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




TRANSITORIOS EN LA RED DE DISTRIBUCION



ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




MODELACION DE FENOMENOS TRANSITORIOS

EN TUBERIAS Y REDES HIDRAULICAS

CON Hammer 8 XM

a. Analizar la lnea de impulsin en rgimen estacionario.

b. Analizar en rgimen transitorio cuando la bomba se detiene.

c. Proteger la lnea de impulsin colocando un tanque hidroneumtico en el nudo J1.

Cuadro 3. DATOS DEL RESERVORIO

NODE LABEL Rename ELEVATION

(m)

R-1 Res 1 383.00

R-2 Res 2 456.00

Cuadro 1. TABLA DE NUDOS

NODE

LABEL Rename

ELEVATION

(m)

J - 1 PJ1 363.00

J - 2 PJ2 363.00

J - 3 J1 408.00

J - 4 J2 395.00

J - 5 J3 395.00

J - 6 J4 386.00

J - 7 J5 380.00

J - 8 J6 420.00

Cuadro 2. TABLA DE TUBERIAS

PIPE LABEL Rename Length Diameter Wave Speed

(m) (mm) (m/s)

P - 1 PS1 50 600 1200

P - 2 PMP1S 40 600 1200

P - 3 PMP1D 10 600 1200

P - 4 P1 20 600 1200

P - 5 P2 380 600 1200

P - 6 P3 300 600 1200

P - 7 P4 250 600 1200

P - 8 P5 400 600 1200

P - 9 P6 250 600 1200

P - 10 P7 175 600 1200

Cuadro 4. DATOS DE LA BOMBA 1

Elevation (m) 363.00

Pump Definition Type Constant Power

Pump Power 375

HAMMER

LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICO REG. ESTACIONARIO

LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICO CON TANQUE HIDRONEUMATICO DE PROTECCION REG. TRANSITORIO

INTRODUCCION

Los transitorios de presiones se crean en las instalaciones hidrulicas

por perturbaciones que sobrevienen de manera programada o imprevista

en uno o varios de sus puntos. En especial, los transitorios rpidos que

pueden dar lugar a efectos indeseables que conviene prever para evitar

sus efectos a veces de proporciones desastrosas.

La evolucin de tales fenmenos se conocen como Golpe de Ariete o

Waterhammer en ingls.


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




SITUACIONES INACEPTABLES EN UN SISTEMA

1. Presiones demasiado altas que conducen a deformaciones

permanentes y rupturas de la tubera y/o de sus componentes, dados

en juntas, asientos y anclajes, goteo de la tubera provocando fugas,

etc.

2. Presiones demasiado bajas que puedan causar colapso de la tubera,

filtraciones hacia el interior, contaminacin del lquido que conducen,

peligro originado por la introduccin de aire,

3. Flujo inverso que puede ocasionar daos a los anclajes de la bomba y

a los motores, vaciado de depsitos y tanques de almacenamiento,

4. Movimiento y vibraciones de la tubera que producen fatiga y fallo de

soportes y conductos y peligro mecnico para equipos y estructuras

adyacentes.

5. Otros .


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




VALVULA CHECK

La vlvula solo permite el flujo en una sola direccin. La vlvula se cierra automticamente cuando el flujo empieza a retornar.

CERRADA ABIERTA

VAG

PRESENTACION

Probablemente, la situacin de peligro ms comn es la para incontrolada de un grupo de bombeo debido a

un fallo en la corriente elctrica. Asociado con la

parada de la bomba se encuentra tambin el

fenmeno conocido como check valve slam o

clapeteo de la vlvula de retencin.

POZO SANTA ANA


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




Grupo FluIng IMM Universidad Politcnica de Valencia

Dyagats v2

DISEO y ANALISIS DE GOLPE DE ARIETE EN TUBERIA SIMPLE por Ingenious Ware

El programa permite modelar una tubera simple analizando

el fenmeno transitorio

mediante el mtodo de las

caractersticas..

Igualmente, permite incluir en el modelo diversos elementos

tales como bombas, vlvulas

de control, ventosas, tanques,

calderines, etc, logrando que el

modelo se aproxime a la

conduccin diseada.

MODELACION DE FENOMENOS TRANSITORIOS

EN TUBERIAS

CON Dyagats v2

Dyagats v2

DISEO y ANALISIS DE GOLPE DE ARIETE EN TUBERIA SIMPLE por Ingenious Ware

DATOS DE ENTRADA

1. Perfil longitudinal.

2. Elementos singulares: tanques, vlvulas, ventosas, etc.

3. Caractersticas de las tuberas: longitudes, dimetros interiores,

rugosidades, celeridad de la onda.


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1





Dyagast v2

DISEO ANTIGOLPE DE ARIETE EN SISTEMAS DE TUBERIAS por Ingenious Ware


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




ANALISIS Y PROTECCION DE UNA RED DE DISTRIBUCION REG. TRANSITORIO - HAMMER v8XM


ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




DiaAgastING v1

DISEO ANTIGOLPE DE ARIETE EN SISTEMAS DE TUBERIAS por Ingenious Ware



ACTUALIZACIN DE

CONOCIMIENTOS

2012 1




Analisis de Riesgo Ing Cordova

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