Control de nivel de un depósito en EPANET. Válvula todo/nada (Parte 1)

depositos2Generalmente, el control del llenado de un depósito se realiza mediante válvulas de control de nivel. Funcionalmente existen dos tipos; la válvula de control todo/nada y la válvula de tipo proporcional.

La primera de ellas, válvula todo/nada, controla dos niveles de agua; un nivel inferior en el que la válvula realiza su apertura e inicia la entrada de agua al depósito (N1), y un nivel superior asociado al nivel en el que se ordena el cierre de la alimentación (N2). Por tanto la válvula sólo tiene dos estados: abierta o cerrada. Además, el nivel de agua máximo en el depósito es N2.

Los posibles estados de la válvula dependerán del nivel de agua z  en el depósito, y del ciclo de operación en el que se encuentra éste (llenado o vaciado).

  • Estando el depósito en su nivel máximo, al iniciarse el vaciado la válvula permanece cerrada mientras z>N1.
  • Una vez alcanzado el nivel mínimo  (z=N1) la válvula abrirá, y permanecerá abierta hasta que se alcance el nivel superior (z=N2).
  • Si el nivel está por debajo del nivel mínimo (z<N1): la válvula está completamente abierta.

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Este comportamiento en el llenado, tal como se comprobó en la entrada anterior, no coincide con el que por defecto modela EPANET. Tampoco es posible programarlo directamente desde la ventana de edición del depósito, pero EPANET dispone de una útil herramienta que permite solventar este problema: las leyes de control.

Las leyes de control son unas reglas lógicas que permiten controlar el estado de diferentes líneas de la red (principalmente tuberías) en base a las propiedades de otros elementos (por ejemplo la presión en un nudo o el nivel de agua en un depósito). Es posible obtener más información al respecto en el propio manual del programa.

Podemos aprovechar estas instrucciones para modelar el comportamiento anteriormente descrito. La ley estaría formada por dos instrucciones simples:

  1. El cese de la alimentación cuando el nivel de agua en el depósito alcanzada un determinado valor,  por ejemplo 4.5 m (se mantiene 5 m el nivel máximo asociado al rebose). LINK 1 CLOSED IF NODE DEP ABOVE 4.5
  2. La apertura de la válvula, por ejemplo cuando el nivel esté ligeramente por encima del nivel mínimo, por ejemplo a 1 metro. LINK 1 OPEN IF NODE DEP BELOW 1

Estas dos instrucciones hay que incluirlas en OPCIONES/LEYES DE CONTROL/SIMPLES.

Para mostrar el comportamiento anterior, en el siguiente modelo se han incluido las leyes de control. Además, respecto al modelo de la entrada anterior, se ha aumentado ligeramente la demanda en el nudo, y el tiempo de simulación en aras de visualizar mejor la evolución de las variables.

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Una vez simulada la red y obtenidas las gráficas de evolución de nivel en el depósito y caudal de llenado, los resultados pueden observarse en las siguientes figuras. Por un lado, el nivel en el depósito varía desde el nivel inicial de 1 m, hasta el nivel máximo fijado de 4.5 m. Así mismo, se puede observar cómo el caudal de entrada al depósito se mantiene constante durante el proceso de llenado (a partir de la sostenedora tal como se indicó en la entrada anterior), y se anula cuando el depósito llega a su nivel máximo.

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