Uno de los aspectos más importantes de la modelización de un sistema de suministro de agua es la modelización de la demanda de agua del sistema.
La demanda de agua en un área determinada se puede dividir de la siguiente manera:
- Consumo doméstico
- Consumo medido
- Consumo no medido
- Pérdidas (incluidas fugas)
- Demanda excepcional (por ejemplo, transferencias)
El análisis de la demanda generalmente se lleva a cabo como una tarea separada antes de modelar el sistema de suministro de agua en detalle. El análisis de la demanda proporciona la información necesaria para las ejecuciones de simulación (por ejemplo, los perfiles de demanda que se aplicarán a los puntos de cliente) y también es útil para los planificadores, diseñadores y gerentes de la empresa de agua.
La página presenta las siguientes secciones:
- Perfiles de demanda
- Modelización del consumo
- Pérdidas
- Demanda excepcional
- Demanda relacionada con la presión
- Edición de la demanda en InfoWorks WS
Consulte el tema Análisis de área de demanda para obtener más información sobre cómo llevar a cabo un análisis de área de demanda en InfoWorks.
Perfiles de demanda
El perfil de demanda en un área está significativamente influenciado por varios factores, incluida la temporada, el día de la semana y la hora del día.
Variaciones diarias
Las variaciones de la demanda durante el día son las más importantes a la hora de modelar el sistema de suministro de agua. El siguiente gráfico muestra las variaciones de la demanda a lo largo de varios días en una ciudad del Reino Unido. Los patrones diarios son notablemente similares, con picos prominentes por la mañana y por la tarde, y el mismo nivel de consumo nocturno.
Demanda diaria de agua en una ciudad del Reino Unido
La demanda en un área se compone de perfiles de demanda de consumidores individuales, pérdidas y demanda excepcional en esa área. Los perfiles típicos se utilizan a menudo para consumidores individuales en ausencia de información más detallada. Estos son algunos ejemplos.
Ejemplos típicos de perfiles diarios
Días entre semana frente a días en fin de semana
Este efecto puede ser significativo en algunos lugares y algunos países. El siguiente gráfico muestra la variación de la demanda a lo largo de la semana para una ciudad del Reino Unido. En este ejemplo, los picos se producen por la mañana durante el fin de semana.
Variación de la demanda durante la semana en una ciudad del Reino Unido
En las ciudades con industria desarrollada, la demanda de agua suele ser mayor de lunes a viernes y menor durante el fin de semana, cuando las fábricas están cerradas. En los centros turísticos ocurre lo contrario, con picos de demanda que se producen durante los fines de semana, cuando la población aumenta con los visitantes de fin de semana.
Cambios estacionales
La estación tiene un efecto significativo en el consumo de agua, tanto en términos de demanda general como de uso local del agua. Predominan las circunstancias locales. Entre ellos, se incluyen los siguientes:
- Intervalo de temperaturas máximas y mínimas
- Humedad
- Costumbres locales
- Temporada navideña
El siguiente gráfico muestra una comparación entre una gran ciudad continental y una ciudad costera.
Variación estacional de la demanda
La demanda de agua en la gran ciudad continental alcanza un pico en mayo/junio, con otro pico menos pronunciado en septiembre. Durante el verano la demanda es considerablemente menor, a pesar de que el clima es muy caluroso, con muchos residentes de vacaciones. La demanda general está por debajo de la media anual.
La situación en la ciudad costera, un complejo turístico bien desarrollado, es muy diferente. Aquí el pico de demanda es muy destacado, dos o tres veces superior a la media anual, porque el número de turistas supera considerablemente a la población nacional durante los meses de verano.
Condiciones climáticas
Las condiciones climáticas pueden ser muy importantes en algunos casos. Los dos gráficos siguientes muestran los patrones de la demanda interna durante las pruebas de medición en 1989 y muestran claramente los efectos de las condiciones climáticas.
Demanda de agua en condiciones climáticas variables
El patrón de clima seco y caluroso presenta dos picos prominentes, por la mañana y por la tarde. Para los días lluviosos, el patrón es significativamente diferente. El segundo pico casi ha desaparecido. Si llueve, no hay necesidad de regar el jardín.
Modelización del consumo
La asignación de la demanda a los nodos de toda la red es crucial para la precisión final del modelo. Cualquier cantidad de agua entregada al cliente es el consumo, ya sea contabilizado o no. Algunos ejemplos de clientes son:
- Propiedades domésticas individuales
- Viviendas combinadas
- Grandes consumidores como hoteles, hospitales, escuelas o granjas
- Polígonos industriales
- Zonas de abastecimiento definidas por la compañía de agua (pequeñas unidades territoriales)
Los clientes se pueden clasificar en categorías. Se puede suponer que los clientes de la misma categoría de demanda utilizarán agua en un patrón similar, pero en cantidades diferentes. Ejemplos de categorías de demanda:
- Uso doméstico, casas individuales
- Uso doméstico, grandes edificios
- Uso comercial
- Hoteles y turismo
- Hospitales, escuelas y universidades
Es muy importante tener una imagen real de la variación diaria y no hay que escatimar esfuerzos en este sentido. La información de los datos de facturación, la telemetría y los registradores debe recopilarse y analizarse cuidadosamente. Si los datos son escasos y poco fiables, se deben organizar pruebas de campo. Los perfiles de demanda de otros sistemas pueden ser muy engañosos y solo deben utilizarse para ejecuciones preliminares.
Definición de una categoría de demanda
El perfil de demanda de un cliente se define como una categoría de demanda mediante el editor de gráficos de demanda. La categoría de demanda consta de un patrón de demanda de agua de 24 horas con factores de ponderación para el día de la semana y el mes del año. Es una buena práctica normalizar el perfil (es decir, hacer que el valor medio del perfil sea igual a uno).
La demanda de agua de un cliente se define por:
- Consumo medio (normalmente una media anual).
- Categoría de demanda: una de las declaradas durante la creación del modelo.
La demanda real de agua se calcula multiplicando el consumo medio por el perfil normalizado de la categoría de demanda.
Se pueden definir perfiles para una categoría de demanda para cada día de la semana. Las variaciones semanales y estacionales se pueden representar mediante el uso de coeficientes diarios y mensuales, que se definen en el editor de gráficos de demanda.
La demanda de agua de cada cliente se calcula mediante la siguiente fórmula:
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donde: Km es el coeficiente mensual Kd es el coeficiente diario Kh es el coeficiente de tiempo (entrada de categoría de demanda) |
Consulte Asignación de demanda a nodos para obtener información más detallada sobre el consumo en los nodos.
La demanda de agua debe estar asociada al nodo ordinario o de depósito más cercano. No se puede asociar a ningún otro objeto de red.
Se pueden enlazar varios usuarios a un único nodo. Pueden pertenecer a diferentes categorías. El gráfico muestra un ejemplo sencillo.
Componentes de demanda de agua en un nodo
La demanda en este nodo se compone de:
- Uso industrial (caudal constante en este caso)
- Uso doméstico (gráfico típico de dos picos)
Pérdidas
La práctica estándar es aumentar solo el consumo de agua calculado. No es apropiado para los sistemas de suministro de agua, ya que las pérdidas se comportan de una manera muy diferente al consumo. Las investigaciones han demostrado que las pérdidas no disminuyen durante la noche y aumentan durante el día, sino que dependen principalmente de la presión del servicio local.
Relación de pérdidas y presión de servicio
Esta relación es casi lineal (Leakage Control Policy and Practice (1980)) y muestra que las pérdidas aumentan de la noche a la mañana.
Esto se confirma mediante el estudio de los patrones de uso del agua en grandes ciudades. Al comparar los patrones de demanda de toda la ciudad con los de los usuarios individuales, vemos que la demanda total se muestra como una curva más suave (el mínimo nocturno es más alto y los picos diarios son más bajos) que en el caso de los gráficos individuales. Las pérdidas, entre el 20 y el 40 % de la demanda total en muchos sistemas de suministro de agua, son invariables en el tiempo o mayores por la noche debido al aumento de las presiones de servicio. Esto tiende a nivelar la demanda total en 24 horas.
Gráficos diarios en diferentes ubicaciones
Modelización de pérdidas
InfoWorks WS Pro trata las pérdidas independientemente del consumo. Las pérdidas deben distribuirse utilizando toda la información disponible:
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Evaluaciones de la demanda no medida, teniendo en cuenta el consumo per cápita
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Análisis de caudales nocturnos mínimos
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Presiones de servicio
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Historial de red
Las pérdidas deben asignarse principalmente a:
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Áreas de alta presión de servicio
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Tuberías largas o antiguas
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Áreas con roturas frecuentes de tuberías
InfoWorks WS Pro presupone que las pérdidas son constantes durante la simulación a menos que el usuario haya seleccionado la opción demandas y pérdidas relacionadas con la presión. El método de demanda relacionado con la presión es altamente hipotético, pero mediante el uso cuidadoso de datos activos fiables, el usuario puede mejorar en gran medida el modelo y lograr mejores resultados que sean más realistas.
Demanda excepcional
Puede ser que se requiera una demanda excepcional para la extinción de incendios y otras emergencias, o también podría deberse a roturas.
El usuario puede asignar demandas excepcionales a uno o más nodos y establecer el tiempo, la duración y la intensidad de esas demandas. Se puede incluir una demanda excepcional en un nodo, así como, o en lugar de, el consumo local y las pérdidas. Esto es especialmente útil para simular roturas en la red, para evaluar pérdidas y diseñar una estrategia defensiva.
El usuario también puede utilizar esta opción para simular la política de control y los planes de contingencia para comprobar que existen reservas de agua adecuadas para hacer frente a posibles emergencias.
Para obtener más información, consulte Demanda excepcional y Operación de hidrante.
Demanda relacionada con la presión
InfoWorks WS Pro proporciona una opción avanzada que permite modelar la influencia de la presión de servicio en la demanda y las pérdidas por fugas. Es una opción avanzada y debe usarse con cuidado.
Para obtener más información, consulte Demanda relacionada con la presión.
Edición de la demanda en InfoWorks WS
Para obtener información más detallada sobre la asignación y edición de los componentes de demanda en InfoWorks WS Pro, consulte el tema Asignación de demanda a nodos.
Gráficos de demanda
Un gráfico de demanda contiene una o más categorías de demanda que describen los perfiles de demanda para tipos particulares de consumidores. Los patrones de demanda diaria se pueden escalar mediante factores diarios y mensuales.
Los gráficos de demanda se definen y editan en el editor de gráficos de demanda.
El gráfico de demanda es un componente esencial de cada simulación. Consulte Simulaciones para obtener más información.
Escalado de demanda
El escalado de demanda se puede utilizar para modelar los cambios en la demanda mediante la aplicación de factores multiplicadores a las demandas de modelos existentes y los caudales de transferencia asignados a los nodos. Esto permite modelar los cambios en la demanda (por ejemplo, el aumento de la demanda de previsión) sin alterar los valores de demanda de los nodos individuales.
Los factores de escala se pueden aplicar a la demanda agrupada por código de área o por categoría de demanda. Los factores de escala se editan mediante el editor de escalado de demanda.
Puede encontrar más información sobre el escalado de demanda en Escalado de demanda.
Cada simulación puede incluir un escalado de demanda. Se incluye un escalado de demanda añadiéndola a la vista de programación de simulación hidráulica. Consulte Simulaciones para obtener más información.
Demanda en nodos individuales
La demanda se puede asignar para nodos básicos, depósitos y nodos de hidrante. La demanda en nodos se puede ver y editar de tres maneras:
- La demanda en nodos individuales se puede ver y editar en la página de demanda de nodos y en la página de uso del suelo de la hoja de propiedades del nodo.
- La demanda en todos los nodos de la red se puede ver y editar en la vista de tabla de demanda en nodos.
- Se puede realizar un ajuste a gran escala de la demanda en la vista de ajuste de demanda.
Asignación de demanda estática
Los datos externos de punto del cliente de archivos GIS o CSV se pueden utilizar para asignar automáticamente la demanda a los nodos de la red. Consulte Asignación de demanda estática para obtener más información.
La demanda relacionada con el punto del cliente se puede actualizar a partir de archivos CSV mediante el Asistente de actualización de demanda.
Asignación de demanda de uso del suelo
Los datos externos de polígono de archivos GIS se pueden utilizar para asignar automáticamente la demanda basada en el área a los nodos de la red. Consulte Asignar demanda de uso del suelo a nodos para obtener más información.
Análisis del área de demanda
InfoWorks utiliza información de los archivos de red, control, configuración de datos activos, gráfico de demanda y resultados para realizar un análisis de demanda. Los resultados del análisis se pueden utilizar para actualizar los gráficos de demanda y la demanda en nodos individuales.
Consulte la sección Análisis del área de demanda para obtener más información.