Modelado y Simulación de una Red Hidráulica para Diagnóstico de Fugas

Resumen: Este trabajo presenta el modelado y la simulación de una red hidráulica con cuatro nodos y dos ramificaciones que forman un sistema de distribución de agua dos niveles. Se propone una distribución de válvulas hidráulicas que permite reconfigurar la red para el desarrollo de algoritmos en ductos simples, en redes cerradas y en redes ramificadas. Se caracteriza la red, deduciendo su modelo matemático en estado estacionario y se realizan simulaciones con el sistema de ecuaciones usando MATLAB. Los resultados demuestran que la red propuesta es factible para el diseño de algoritmos de diagnóstico de fugas, ya que bajo diferentes configuraciones y escenarios de fugas se cumple con la condición de flujo turbulento que existe en las redes presurizadas reales.

¿Cómo citar?

J. R. Bermúdez, I. Santos-Ruiz, F. R. López-Estrada, G. Besancon, L. Torres & G. Valencia-Palomo. Modelado y simulación de una red hidráulica para diagnóstico de fugas. Memorias del Congreso Nacional de Control Automático, pp. 84-89, 2018.

Palabras clave

Redes hidráulicas, fugas en tuberías, modelo de tubería, simulación, diagnóstico de fugas

• Bermúdez, J.R., Santos-Ruiz, I., López-Estrada, F.R., Torres, L., y Puig, V. (2017). Diseño y modelado dinámico de una planta piloto para detección de fugas hidráulicas. En Congreso Nacional de Control Automático CNCA 2017, volumen 1, 2–7. Asociación Mexicana de Control Automático.
• Clemente, R. (1989). Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías. Crane, Ed. Mc GRAW–HILL,.
• Coleman, T.F. y Li, Y. (1996). An interior trust region approach for nonlinear minimization subject to bounds. SIAM Journal on optimization, 6(2), 418–445.
• Delgado- Aguiñaga, J., Besan¸con, G., Begovich, O., y Carvajal, J. (2016). Multi-leak diagnosis in pipelines based on Extended Kalman Filter. Control Engineering Practice, 49, 139–148.
• Doney, K. (2007). Leak detection in pipelines using the extended kalman filter and the extended boundary approach. Ph.D. thesis.
• Fuentes-Mariles, O., Palma-Nava, A., y Rodríguez Vázquez, K. (2011). Estimación y localización de fugas en una red de tuberías de agua potable usando algoritmos genéticos. Ingeniería, investigación y tecnología, 12(2), 235–242.
• Genic, S., Arandelovic, I., Kolendi´c, P., Jari´c, M., Budimir, N., y Geni´c, V. (2011). A review of explicit approximations of Colebrook’s equation. FME Transactions, 39(2), 67–71.
• Mott, R.L. (1996). Mecánica de fluidos aplicada. Pearson Educación. Navarro, A., Begovich, O., Besan¸con, G., y Dulhoste, J. (2011). Real-time leak isolation based on state estimation in a plastic pipeline. En IEEE International Conference on Control Applications (CCA), 953–957. IEEE.
• OECD (2016). Water Governance in Cities. OECD Studies on Water. URL http://dx.doi.org/10.1787/9789264251090-en.
• Solis Luna, N.B. (2009). Determinaci´on remota de fugas de gas y petr´oleo por medio de c´amaras infrarrojas. Ph.D. thesis.
• Torres, L., Besancon, G., y Georges, D. (2008). A collocation model for water-hammer dynamics with application to leak detection. En Decision and Control, 2008. CDC 2008. 47th IEEE Conference on, 3890– 3894. IEEE.
• Torres, L., Verde, C., Carrera, R., y Cayetano, R. (2014). Algoritmos de diagn´ostico para fallas en ductos. Tecnolog´ıa y ciencias del agua, 5(4), 57–78.
• Van Pham, T., Georges, D., y Besancon, G. (2014). Predictive control with guaranteed stability for water hammer equations. IEEE transactions on automatic control, 59(2), 465–470.
• Verde, C. (2001). Multi-leak detection and isolation in fluid pipelines. Control Engineering Practice, 9(6), 673– 682.
• Wang, Y., Blesa, J., y Puig, V. (2017). Robust periodic economic predictive control based on interval arithmetic for water distribution networks. IFACPapersOnLine, 50(1), 5202–5207.
• Wood, D.J. y Rayes, A.G. (1981). Reliability of algorithms for pipe network analysis. Journal of the Hydraulics Division, 107(10), 1145–1161.
• Wylie, E.B. y Streeter, V.L. (1983). Hydraulic transients. Ann Arbor: FEB Press.