Presentazione epanet si_2

EPANET 2
Introduzione all’utilizzo del software
1
Adem Esmail Blal
Corso di Costruzioni Idrauliche – A.A 2012/201303/06/2013

• Cos’è Epanet?
• Esempio di modellazione di una rete semplice:
• Simulazione stazionaria;
• Simulazione estesa a lungo periodo;
Sommario
Corso di Costruzioni Idrauliche – A.A 2012/2013
2

 EPANET è un software per l’analisi di reti di
tubazioni in pressione.
 Con EPANET si possono effettuare simulazioni
stazionarie o estese al lungo periodo circa:
– il comportamento idraulico
– la quantità delle acque all’interno di un sistema di
distribuzione di acqua potabile
Cos’è EPANET 2?
3

• Epanet 2 è uno strumento di calcolo,
• È uno strumento utile per la verifica del funzionamento di una
rete, più che per la progettazione.
• L’inquadramento del problema, le scelte progettuali restano una
prerogativa dell’ingegnere.
,
•Caratteristiche
rete
•Regole di gestione
•Richieste idriche
•Contaminanti
INPUT
•SIMULAZIONE
Epanet 2
•Portate tubi
•Pressioni nodi
•Livelli d’acqua
•Qualità acque
OUTPUT
Come funzione Epanet 2?
4

,
COMPONENTI
FISICI
COLLEGAMENTI
NODI
COMPONENTI
NON FISICI
CURVE
CONTROLLI
PATTERN
RETE
Un sistema di distribuzione di acqua in pressione è costituito da
componenti fisici e non:
Descrizione di una rete di distribuzione
5

Tubazioni
Pompe
Valvole
Punti di erogazione
Serbatoi di compenso
Bacini idrici
COMPONENTI
FISICI
COLLEGAMENTI
NODI
Un sistema di distribuzione di acqua in pressione è costituito da
componenti fisici e non:
6

• Junctions: i nodi sono i punti della rete dove i links (i tubi) si
uniscono tra loro e dove l’acqua entra o esce dalla rete.
Necessitano di alcune informazioni quali la richiesta d’acqua al
nodo o la sua quota);
• Reservoirs: le riserve idriche sono nodi rappresentanti una riserva
infinita per la rete. Possono essere ad esempio laghi, fiumi,
sorgenti o falde sotterranee. Si utilizzano per simulare i pompaggi
da pozzo. Sarà necessario inserire la quota del pelo libero
dell’acqua);
• Tanks: i serbatoi di compenso o di testata sono dei nodi con
capacità di stoccaggio dell’acqua in cui il livello può variare
durante le simulazioni. Si dovranno impostare le quote iniziali e
finali dell’acqua, il diametro (Epanet considera i serbatoi come
cilindri), la quota di zero. Sarà necessario quindi un
predimensionamento;
,
Nodi
7

• Pipes: i tubi trasportano l’acqua da un nodo all’altro della rete.
Epanet li assume pieni in qualsiasi momento. In genere il
programma necessita dell’ID del nodo di partenza ed arrivo,
diametro, lunghezza, coefficiente di scabrezza...;
• Pumps, le pompe sono elementi che impartiscono energia
all’acqua innalzando il carico idraulico. Si possono usare pompe in
parallelo o in serie, decidendo orari prestabiliti di funzionamento.
Epanet richiede: i nodi di iniziale e finale, e la curva caratteristica
che lega la portata al carico fornito al fluido.
• Valves: Si possono posizionare valvole all’interno delle tubazioni
che possono quindi risultare completamente aperte o chiuse,
oppure valvole per il controllo delle pressioni in specifici punti
della rete.
,
Collegamenti
8

• Un sistema di distribuzione di acqua in pressione è
costituito da componenti fisici e non:
,
PATTERN
Richieste idriche
Livello dei bacini
…
pompe
volumi serbatoi
…
Acc./spegn.to pompe
Valvole
…
COMPONENTI
NON FISICI
CURVE
CONTROLLI
9

• In seguito ad una simulazione del comportamento di una
rete, EPANET è in grado di fornire informazioni circa:
 la portata d’acqua in ogni tubo,
 la pressione in ogni nodo,
 il livello dell’acqua in ciascun serbatoio,
 la concentrazione di una specie chimica su tutta la
rete,
 l’età dell’acqua,
 tenere traccia di eventuali fonti di tracing.
,
Dati in OUTPUT
10

1. analizzare reti di qualunque dimensione,
2. scegliere tra varie formule per il calcolo della perdita di carico per
attrito: Hazen-Williams, Darcy-Weisbach o Chezy-Manning,
3. modellare le perdite di carico minori dovute a curve, raccordi, ecc
4. modellare pompe a velocità costante o variabile
5. calcolare il consumo di energia e i costi di pompaggio
6. modellare vari tipi valvole, comprese quelle di intercettazione, di
controllo e di regolazione della pressione o della portata,
7. avere serbatoi di stoccaggio di qualsiasi forma (cioè, diametro può
variare in altezza)
8. modellare domande multiple rispetto allo stesso nodo, ognuno con il
proprio modello di variazione nel tempo (pattern)
9. modellazione di portate in funzione della pressione emesse da
emettitori di portata (irrigatori)
10.gestire della rete sulla base di semplice regole di controllo più o meno
complesse (timer, livello dei serbatoi etc..
,
Potenzialità della modellazione con EPANET 2
11

• EPANET versione 2 viene distribuito come un unico file: en2setup.exe.
• Per installare EPANET:
• Dal menu Start di Windows selezionare Run,
• Immettere il percorso completo e il nome del file en2setup.exe, oppure cliccare
sul pulsante Browse per individuare il file sul tuo computer,
• Fare clic sul pulsante OK per avviare il processo di installazione.
 Il programma di installazione vi chiederà di scegliere una cartella (directory)
in cui i file EPANET verranno inseriti. La cartella predefinita è c: Program
Files EPANET2.
 Dopo che i file vengono installati il Menu Start avrà un nuovo elemento
denominato EPANET 2.0. Per avviare EPANET è sufficiente selezionare la
voce EPANET 2,0 dal menu Start (Il nome del file eseguibile che gira sotto
Windows è epanet2w.exe).
Installazione
12

• Per la modellazione di un sistema di distribuzione di
acqua in pressione con Epanet, di norma occorre:
A. definire alcuni parametri ed impostazioni di base;
B. disegnare la rete che costituisce il nostro sistema di
distribuzione o importare una descrizione di base della rete
posta in un file di;
C. modificare le proprietà degli oggetti che compongono il
sistema ;
D. descrivere come il sistema viene gestito ;
E. selezionare una serie di opzioni di analisi ;
F. eseguire l'analisi del comportamento idraulico e/o della qualità
dell’acqua ;
G. visualizzare i risultati delle analisi .
Fasi di modellazione di una rete
13

• Rete di distribuzione costituita da una riserva idrica (es. un
impianto di trattamento) da cui l'acqua viene pompata in una
rete di tubazioni costituita da “2” anelli chiusi. Un serbatoio di
compenso collegato con un tubo completa il sistema di
distribuzione analizzato.
Esempio applicativo
14

Caratteristiche della rete: nodi e tubazione
15

Descrizione di una rete di distribuzione: pompa e serbatoio
16

• Il primo passo consiste nel creare un nuovo progetto in EPANET e fare in modo
che vengano selezionate alcune opzioni predefinite.
 Per creare un nuovo progetto, avviare EPANET e selezionare File >> New .
 Selezionare Project >> Defaults per aprire la maschera di dialogo che useremo per
fare i modo che nuove componenti aggiunte alla rete di distribuzione vengano
etichette automaticamente con numeri consecutivi a partire dal “1”. Allo scopo,
sulla pagina ID Labels della finestra di dialogo, cancellare tutti i campi ID Prefix e
impostare ID Increment a “1”.
 Della finestra di dialogo selezionare la pagina Hydraulics e impostare la scelta
delle unità di flusso in LPS (litri al secondo). Ciò implica che per tutte le altre
grandezze verrà utilizzato il sistema di unità di misura Internazionale (lunghezza in
metri, diametro del tubo in mm, pressione in m H2O, ecc).
 Selezionare Darcy-Weisbach Formula (D-W) come la formula perdita di carico.
 Per salvare queste scelte per tutti i nuovi progetti futuri è possibile spuntare la
casella Save as default for all new projects, prima di accettare le modifiche
effettuate facendo clic sul pulsante OK.
Impostazione parametri di progetto
17

1. File >> New
2. Project >> Defaults
Impostazione dei parametri di progetto
18

 help>>>Units
19

 help>>>Help Topics >>> Head Loss Formulas
20

• Ci consentono aggiungere oggetti alla mappa, di vedere le loro etichette e i loro
simboli di identificazione.
1. selezionare View >> Options, per aprire la maschera di dialogo Map Options .
2. selezionare la pagina Notation e confermare le impostazioni desiderate;
3. passare alla pagina Symbols e spuntare tutte le caselle.
4. Fare clic sul pulsante OK per accettare queste scelte.
21
Impostazione opzioni di visualizzazione
21

• Iniziamo a disegnare la nostra rete facendo uso del mouse e dei
tasti presenti sulla barra degli strumenti Mappa.
• Se la barra degli strumenti non è visibile selezionare
View >> Toolbars >> Map
Disegno dello schema della rete
22

1. Aggiungo il serbatoio. Fare clic sul pulsante Add Reservoir
quindi cliccare con il mouse sulla mappa in corrispondenza della
posizione del serbatoio (da qualche parte a sinistra della mappa).
2. Successivamente, si aggiungono i nodi di giunzione. Fare clic sul
pulsante Add Junction e quindi fare clic sulla mappa in
corrispondenza delle posizioni dei nodi da 2 a 7.
3. Infine, aggiungere il serbatoio cliccando sul pulsante Add Tank
e selezionando con il mouse la posizione nella mappa del
serbatoio.
23

• La mappa di rete dovrebbe essere simile il disegno sotto:
24

4. Quindi, si aggiungono i tubi. Cominciamo con tubo 1 che collega
il nodo 2 al nodo 3. In primo luogo fare clic sul pulsante Add
Pipe della barra degli strumenti. Quindi fare clic con il mouse
sul nodo 2 sulla mappa e poi sul nodo 3.
– Ripetere questa procedura per tubi da 2 a 7.
– Il tubo 8 è curvo. Per disegnarlo, dapprima fare clic col
mouse sul nodo 5. Poi, man mano che si sposta il mouse
verso il nodo 6, fare clic nei punti in cui è necessario un
cambio di direzione per mantenere la forma desiderata.
Completare il processo facendo clic sul nodo 6.
5. Infine si aggiunge la pompa. Fare clic sul pulsante Add Pump ,
fare clic sul nodo 1 e poi sul nodo 2.
25

6. Procediamo quindi con l’etichettatura della riserva idrica, della
pompa e del serbatoio di compenso.
– Selezionare il pulsante Add Label sulla barra degli
strumenti e cliccare da qualche parte vicino alla riserva
idrica (Nodo 1). Apparirà una casella di modifica. Digitare la
parola SOURCE e poi premere il tasto Invio. Fare clic
accanto alla pompa e inserire la sua etichetta, poi fare lo
stesso per il serbatoio. Quindi fare clic sul pulsante
Selezione sulla barra degli strumenti per passare dalla
modalità di inserimento testo a quella di selezione degli
oggetti.
26

• La rete dovrebbe essere simile a quella riportata sotto;
• Se i nodi sono fuori posizione è possibile spostarli facendo clic sul
nodo per selezionarlo, e trascinando con il tasto sinistro del mouse
premuto nella nuova posizione.
• Si noti come tubi collegati al nodo vengano spostati insieme al nodo.
• Le etichette possono essere riposizionate in modo simile.
27

Agli oggetti aggiunti ad un progetto viene assegnato un insieme
predefinito di proprietà. Per modificare il valore di una specifica
proprietà di un oggetto si deve selezionare l'oggetto nel Property
Editor. Ci sono diversi modi per farlo.
A. Se l'editor è già visibile allora si può semplicemente fare clic
sull'oggetto o selezionarlo dalla pagina dei dati del Browser.
B. Se l'Editor non è visibile allora si può far apparire da una delle
seguenti azioni:
I. Fare doppio clic sull'oggetto sulla mappa.
II. Fare clic destro sull'oggetto e selezionare Properties dal menu pop-
up menu che appare.
III. Selezionare l'oggetto dalla pagina Data della finestra del browser e
quindi fare clic su pulsante Edit del Browser.
Definizione delle proprietà delle componenti
28

Finestra “Property Editor “ (fare doppio clic sull'oggetto sulla mappa)::
29

• Iniziamo a modificare le proprietà del Nodo 2 selezionandolo nel
Property Editor. Ci sarebbe da inserire l'altitudine e la domanda di
questo nodo nei campi appropriati. È possibile utilizzare i tasti Su e
Giù le frecce sulla tastiera o il mouse per spostarsi tra i campi.
• Basta cliccare su un altro oggetto (nodo o link) per visualizzare e
modificare le sue proprietà con la finestra di dialogo Property
Editor.
• In questo modo possiamo spostarci da un oggetto all'altro e
modificare le voci d’interesse:
 la quota e la domanda per i nodi;
 la lunghezza, diametro e la rugosità per le tubazioni ecc…
30

• Per la riserva idrica è necessario immettere la quota del pelo
libero dell’acqua (213,36 m) nel campo Total Head.
• Per il serbatoio, immettere
o 252,98 per la sua altezza,
o 1,07 per il suo livello iniziale,
o 6,10 per il suo livello massimo,
o 18,29 per il suo diametro.
• Per la pompa, abbiamo bisogno di assegnare una curva della
pompa (testa contro relazione di flusso). Immettere l'etichetta ID 1
nel campo curva della pompa.
31

 Creiamo la Curva della pompa “1”. Dalla pagina Data della finestra del
browser, dal menu a discesa selezionare Curves e cliccare sul pulsante
Add .
Curva caratteristica della pompa
32
 Una nuova curva “1” sarà aggiunto al
database e apparirà la finestra di
dialogo Curve. Negli appositi campi
inserire la portata di progettazione
della pompa (37,81) e la prevalenza
(45,72).
 EPANET crea automaticamente una
curva completa della pompa a partire
da questo singolo punto. L’equazione
della curva è mostrata insieme al suo
andamento grafico.
 Fare clic su OK per chiudere l'Editor.

• dal menu File selezionare l'opzione Save As.
selezionare un nome di cartella e di file nel quale salvare questo
progetto. Si consiglia di nominare il file tutorial.net file
Fare clic su Ok per salvare il progetto in un file.
• I dati del progetto vengono salvati su file in un formato binario
speciale. Se invece si vuole salvare i dati in un file di testo
leggibile, utilizzare il comando File >> Export >> Network
• Per aprire il nostro progetto in un secondo momento, avremmo
selezionare il comando Open dal menu File.
Salvataggio ed apertura progetti
33

• Abbiamo informazioni sufficienti per eseguire una analisi
idraulica statica della rete di esempio (simulazione statica di un
singolo periodo o snapshot).
• Per avviare la simulazione selezionare Project >> Run Analysis
o fare clic sul pulsante Run sulla barra degli strumenti
standard.
(Se la barra degli strumenti non è visibile dalla barra dei menu
selezionare View >> Toolbars >> Standard).
• Se la simulazione non ha avuto successo apparirà una finestra
di stato indicando quale fosse il problema.
Esecuzione di una simulazione statica
34

• Se la simulazione è stata eseguita correttamente è possibile
visualizzare i risultati calcolati in una varietà di modi. Provare
alcuni dei seguenti:
A. Dalla pagina Map del browser selezionare Nodes >> Pressure e
osservare come i nodi cambiano colore a seconda dei valori
della pressione;
Per visualizzare la legenda per il color-coding, selezionare View
>> Legends >> Node (o clic destro su una parte vuota della
mappa e selezionare Node Legends dal menu a comparsa).
Per modificare gli intervalli della legenda dei colori, clic destro
sulla legenda per far apparire il Legend Editor.
Esecuzione di una simulazione statica
35

A. Dalla pagina Map del browser selezionare Nodes >> Pressure e
osservare come i nodi cambiano colore a seconda dei valori
della pressione;
View >> Legends >> Node
(o clic destro su una parte
vuota della mappa e
selezionare Node Legends
dal menu a comparsa).
Per modificare gli intervalli
della legenda dei colori,
clic destro sulla legenda
per far apparire il Legend
Editor.
A. c
Visualizzazione dei risultati
36

B. Aprire il Property
Editor (doppio clic su
qualsiasi nodo o tratto
di rete) e notare come i
risultati calcolati
vengono visualizzati
alla fine dell'elenco
delle proprietà
37

C. Creare un elenco tabulare dei risultati selezionando Report >>
Table (o facendo clic sul pulsante Table nella barra degli
strumenti Standard).
38
Tabella risultati nodali
Scelta dati da visualizzare
38

C. Creare un elenco
tabulare dei risultati
selezionando:
Report >> Table
Tabella risultati nei tubi
Scelta dati da
visualizzare
39

• Per capire meglio il funzionamento a regime del nostro
sistema, impostiamo dapprima l’andamento della
richiesta idrica nell’arco della giornata,
• Per questo semplice esempio useremo un passo
temporale di 6 ore, pertanto avremo un cambio della
domanda ai nodi in quattro momenti separati nell’arco
delle 24 ore. (Un passo temporale di 1 ora è quello più
comunemente usato nei progetti).
• Effettuiamo quindi una simulazione estesa a “72 ore” .
Simulazione dinamica
40

• Impostiamo il passo temporale selezionando Options-Times dalla
pagina Data del browser e cliccando sul pulsante Edit del browser
per aprire il Property Editor (se non già visibile). Inseriamo “6” alla voce
Pattern Time Step ;
 Senza chiudere la finestra dell’editor è
possibile impostare la durata della
simulazione. Optando per una durata
di tre giorni mettiamo “72” nel campo
Total Duration.
Passo temporale
Durata simulazione
Simulazione dinamica
41

• Per creare il pattern dell’andamento della domanda, selezionare la
categoria Patterns dal Browser e quindi fare clic sul pulsante Add
• Si aprirà la finestra Pattern Editor e verrà creato un nuovo pattern “1”.
Inserire i valori dei moltiplicatore 0.5, 1.3, 1.0, 1.2 per i periodi di tempo
da 1 a 4 che daranno al nostro pattern una durata di 24 ore.
Moltiplicatore
 I moltiplicatori sono utilizzati per
modificare la richiesta di base
durante i quattro momenti della
giornata.
Creazione pattern della domanda
42

• Ora, per ciascun nodo della rete, dobbiamo modificare le proprietà e
assegnare Pattern “1” alla voce Demand Pattern.
• Per evitare di dover modificare singolarmente ogni nodo, è possibile
modificare le impostazioni idruliche di EPANET.
 Dal browser selezionare la categoria
Options >> Hydrulics, aprire l’editor e
impostare a “1” il campo della voce
Default Pattern. In questo modo il
pattern “1” sarà assegnato a tutti i
nodi della rete, finché non viene
assegnato un diverso pattern un nodo
alla volta.
Pattern
Assegnazione del pattern ai nodi
43

• Avviare la simulazione selezionando Project >> Run
Analysis o facendo clic sul pulsante Run sulla barra
degli strumenti standard.
• Per l'analisi estesa al lungo periodo , si dispone di diversi
modi per visualizzare i risultati:
Avvio della simulazione dinamica
44

A. La barra di scorrimento nel browser consente di
visualizzare la mappa della rete in diversi momenti
temporali della simulazione. Provalo usando come la
pressiona e la portata come parametri dei nodi e delle
tubazioni, rispettivamente.
B. I pulsanti stile VCR del Browser consentono
di visualizzare un’animazione della
simulazione nel tempo. Fare clic sul pulsante
Forward per avviare l'animazione e sul
pulsante Stop per fermarlo.
Pulsanti VCR
45

C. Aggiungi frecce di direzione di flusso (selezionare View
>> Options, dalla finestra di dialogo Map Options
selezionare la pagina di Flow Arrows e scegliere uno stile
di freccia che si desidera utilizzare).
Quindi inizia l'animazione e
nota il cambiamento di
direzione del flusso attraverso
il tubo collegato al serbatoio
man mano che quest’ultimo si
riempie e si svuota nel tempo.
46

D. Creare un grafico serie storiche per ogni nodo o
collegamento. Ad esempio, per vedere le variazioni nel
tempo del livello dell’acqua nel serbatoio:
1. Clicca sul serbatoio,
2. Selezionare Report >> Graph (o fare clic sul pulsante
Graph sulla barra degli strumenti Standard), che
aprirà una finestra di dialogo per la scelta del tipo di
grafico.
3. Selezionare il pulsante Time Series nella finestra di
dialogo.
4. Selezionare Head come parametro da plottare
5. Fare clic su OK per accettare la scelta del grafico.
47

Per vedere le variazioni nel tempo del livello dell’acqua nel
serbatoio:
2. Selezionare Report >> Graph (o fare clic
sul pulsante Graph sulla barra degli
strumenti Standard), che aprirà una
finestra di dialogo per la scelta del tipo
di grafico.
3. Selezionare il pulsante Time Series nella
finestra di dialogo.
4. Selezionare Head come parametro da
plottare
5. Fare clic su OK per accettare la scelta del
grafico.
C
Parametri
C
C
48

Si noti il comportamento non esattamente periodico nel
tempo del livello dell’acqua nel serbatoio.
49

Data>>>Options>>>Times
Total duration = 480 hr
Fase di avviamento
50

Per vedere le variazioni nel tempo del livello dell’acqua nel
serbatoio:
Corso di Costruzioni Idrauliche I - A.A. 2011-2012 – ing Blal Adem
2. Selezionare Report >> Graph (o fare clic
sul pulsante Graph sulla barra degli
strumenti Standard), che aprirà una
finestra di dialogo per la scelta del tipo
di grafico.
3. Selezionare il pulsante Time Series nella
finestra di dialogo.
4. Selezionare Head come parametro da
plottare
5. Fare clic su OK per accettare la scelta del
grafico.
C
Parametri
C
C
51

Si noti il comportamento periodico nel tempo della portata
nei tubi;
max 4 elementi contemporaneamente.
52

File >>> Export >>> Network…
[Commento ]
Proprietà nodi
Bacino idrico
Serbatoio
File .INP
53

Pattern domanda
Curva pompa
Qualità acqua
File .INP
54

Impostazioni temporali
Impostazioni idrauliche
Coordinate
55

File. INP
56

57
Questa presentazione è stata scritta da:
Blal Adem Esmail (Università di Trento)
Materiale consultato comprende:
• Lewis A. Rossman, EPANET 2: Users manual. United States Environmental Protection Agency,
2000
Credits

GRAZIE PER L’ATTENZIONE
58
E-mail esercitazioni:
bilaladem@gmail.com

Presentazione epanet si_2

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (20)

Semelhante a Presentazione epanet si_2

Semelhante a Presentazione epanet si_2 (20)

Mais de Riccardo Rigon

Mais de Riccardo Rigon (20)

Presentazione epanet si_2