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Qué es Gestar

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PRESTACIONES
TIPOS DE NODOS 2010
Nodos donde la altura piezométrica es impuesta.
Embalse: Altitud de lámina libre constante dada.
Nodo de Presión Conocida: Cota y altura de Presión Conocida constante dadas.
Balsa: Establecida en términos de cubicación (volumen almacenado en función de nivel) para un mínimo de tres niveles, cota de solera y el nivel inicial. En el análisis de redes con simulación temporal, GESTAR 2008 calculará la evolución del nivel y volumen almacenado a lo largo del tiempo.
Nodos donde la demanda es impuesta.
Nodos de Consumo Conocido: El consumo es conocido, e independiente de la presión local. Se especifica la dotación máxima y la demanda instantánea. Opcionalmente, si se trata de un hidrante de riego, pueden ser cargados los datos de la parcela servida (superficie, caudal ficticio continuo, presión de consigna) y de la red (Jornada de Riego), obteniéndose la probabilidad de apertura y el Grado de Libertad de la demanda. Alternativamente se puede fijar el Grado de Libertad de la demanda y obtener la dotación requerida. Si el consumo no se realiza a la demanda, sino por medio de turnos establecidos, el Nodo puede ser asignado a un cierto turno.
Nodo de Unión: No existe consumo.
Nodos donde la demanda depende de la presión de alimentación:
Emisores: Todo tipo de componentes con un caudal emitido, Q, dependiente de la altura de presión de alimentación, H, según la relación . En particular los valores de K y N para aspersores seleccionados de la base de datos correspondientes, en forma de tablas, caudal emitid/presión, se calcula y automáticamente. Si dicha base de datos contiene información del alcance del emisor en función de la presión, el alcance correspondiente a la presión calculada podrá ser evaluado y representado gráficamente. Pueden añadirse propiedades de un conducto de alimentación asociado, con todas las características de los Elementos tipo Tubería. Si el consumo se realiza por medio de turnos establecidos, el Nodo puede ser asignado a un cierto turno.
 
Hidrantes Reguladores: Poseen un comportamiento híbrido combinando el comportamiento de Nodo de Consumo Conocido, cuando la presión es superior a cierto umbral (presión de consigna), con el Nodo emisor, cuando la presión desciende por debajo de la presión de consigna. Si el consumo no se realiza a la demanda, sino por medio de turnos establecidos, el Nodo puede ser asignado a un cierto turno.

Aspersores: Constituye un tipo particular de emisor en que el punto de emisión se representa en el mismo Nodo de inserción del emisor a la red, Nodo de Unión, facilitando su representación y configuración en el diseño de riegos en parcela con cientos o miles de componentes.

TIPOS DE ELEMENTOS 2010

Tuberías: Conducciones  de sección constante, con opciones para incorporar pérdidas de carga singulares y válvulas de estrangulamiento. Los valores de Diámetro Interior y Rugosidad pueden ser cargados de la Base de Datos de Tuberías, en función de fabricante, Material y Timbraje, o impuestos por el usuario. Opcionalmente en cada Tubería puede incorporarse un número arbitrario de accesorios y una válvula de estrangulamiento (o de retención) con grado de apertura variable con pérdidas singulares tipo

 

así como pérdidas singulares generalizadas de formulación . Los coeficientes k de las pérdidas singulares en accesorios se comunican automáticamente desde las bases de datos parametrizadas en función del tipo de Elemento singular. En el caso de válvulas los valores de k se computan como:  estando el coeficiente de descarga comprendido el intervalo (0,1), y siendo función del grado de apertura a y tipo de válvula. 

se carga desde las bases de datos correspondiente a válvulas. Alternativamente, los valores de K y N, que reproducen la disipación de altura piezométrica en dispositivos cualesquiera, deben ser suministrados por el usuario en las ventanas de diálogo correspondientes, con utilidades de ajuste a datos experimentales. Cada Tubería admite un dispositivo lógico retención y de cierre independientes y registra el caudal de diseño (habilitado para la fase de dimensionado) y la celeridad, para facilitar la migración de los resultados a paquetes de análisis de transitorios.
 Bombas: Elementos de impulsión definidos en términos del incremento de altura energética en función del caudal considerando, opcionalmente, el consumo energético total (o rendimiento) y el NPSHR. Las curvas características del Elemento pueden ser cargadas mediante valores tabulares definidos por el usuario, o automáticamente, desde la Bases de Datos de Bombas, que facilita recursos adicionales de selección de bombas adaptadas a un punto nominal. Cada Bomba lleva incorporada implícitamente un dispositivo lógico de retención. Las curvas características se modelizan mediante splines, permitiendo un ajuste preciso en todo el rango de caudales para cualquier tipo de geometría de la curva (máximos, mínimos, puntos de inflexión). Gracias a ello GESTAR 2010 dispone en exclusiva una sencilla forma de modelización detallada del funcionamiento conjunto de estaciones de bombeo, realizada definiendo un pseudo-Bomba que adopta como curvas características las curvas conjuntas de altura-caudal y potencia-caudal, que GESTAR 2010 suministra directamente en el módulo “Estaciones de bombeo”, en función de la curva de consigna, tipo y número de grupos, y tipo de regulación
Válvulas automáticas reguladoras: Reductoras de presión, sostenedoras de presión, limitadoras de caudal, y combinaciones admisibles de las mismas, configuradas mediante algoritmos que permiten una correcta implementación de los estados operativos y límites de todas ellas en numerosos contextos, incluyendo su ubicación en ramales. Los coeficientes de pérdida de carga K, para posiciones de apertura total pueden introducirse manualmente o desde la base de datos de válvulas reguladoras.
 
Líneas de Emisores: Tuberías con emisión continua de caudal por unidad de longitud q, donde el caudal emitido no es constante, sino dependiente de la presión local a través de relaciones del tipo: .
Se aplica un modelo integro-diferencial que permite calcular la distribución de presiones y caudales a lo largo de la Línea de Emisores y evaluar los caudales localmente emitidos. Cuando las Líneas de Emisores tienen en el extremo final cerrado, se admite la definición de varios subtramos con propiedades homogéneas en cuanto al tipo de emisor y espaciamiento, pendiente, Diámetro Interior y Rugosidad. Si el extremo final tiene otro tipo de conexión (por ejemplo, a otra Línea de Emisores o Tubería) se admite un solo tramo y se detecta automáticamente si existe alimentación por uno o ambos extremos, y en este último caso se realiza la simulación del comportamiento del emisor detectando el punto interno de velocidad nula (punto neutro).
ENTORNO GRAFICO 2010
Configuración interactiva: configuración de redes gráfica e interactiva “click & drop”, entrada/salida “point and click” en ventanas gráfica de comunicación con el usuario de uso intuitivo y amigable, reproducción a escala de la planta de la red, esquemas, ventanas de diálogo, menús de ayuda, tablas, gráficos, gestión de errores, etc..
Trabajo en coordenadas UTM: Origen y escalas (proporcionales a la resolución de la pantalla o asignadas por el usuario) configurables para ajuste de mapas y ortofotos usados como fondo.
Inserción de imágenes: Como fondo auxiliar cartográfico para el trazado o en formato bmp, jpg, gif.
Consulta y documentación de datos y resultados: Ventanas de edición, códigos de colores, mapa de valores numéricos, ventana pop-up con datos de componente señalado, tablas de resultados, exportación ficheros de texto base datos ACCESS o EXCEL. Gráficos de evolución temporal.
Parámetros gráficos configurables: Valores por defecto, prefijo de identificadores, código de colores y formato de visualización en el mapa de valores numéricos, apariencia de fondo de mapa, Nodos y Elementos, visualización/ocultación de símbolos de Nodos y Elementos, flechas de sentido, número de dígitos en los datos visualizados
Selección rectangular y poligonal irregular: para operaciones cortar, copiar, pegar, desplazar, borrar, calcular coste y de asignación de parámetros de forma global sobre los componentes seccionados.
Partición de una Tubería en dos tramos: En el punto señalado mediante el cursor en una Tubería existente, se permite la introducción de un Nodo intermedio, interpolando su cota y las longitudes de los dos tramos resultantes.
Unión de redes: Unión de dos ficheros independientes *.red en un único fichero de salida para unir redes parciales en un sistema mas amplio, con asignación opcional de prefijos distintos a los componentes de cada red y solapamiento de los Nodos comunes (coordenada e ID) de conexión.
Zoom In/out: Zoom-ventana de ampliación y Zoom-mitad en reducción, selección de nivel de Zoom inicial fijado en opciones de Escala.
Desplazamiento mediante barras de scroll: Navegación a través del mapa de la red mediante barras de desplazamiento horizontal y vertical.
Búsqueda de nodos/elementos: Localización directa de Nodos o Elementos por su ID y por el campo comentario, con señalización en el mapa o despliegue automático de las ventanas de edición de sus datos.
Inserción de Texto: Textos informativos añadidos al mapa de la red con formato configurable.
HERRAMIENTAS PARA EL DIMENSIONADO DE REDES RAMIFICADAS 2010
GESTAR 2008 permite dimensionar de forma sencilla, ágil y eficaz redes de  distribución de topología ramificadas, con un punto de altura piezométrica impuesta (punto de alimentación) mediante técnicas se optimización económica, admitiendo un número arbitrario de nodos* y aceptando identificadores alfanuméricos de hasta catorce carácteres.
Cálculo Caudales de Diseño: Mediante acumulación de tomas abiertas en riego a turnos o mediante formulación de Clement, para riegos a la demanda, con diversos niveles de garantía de suministro, graduable en función del número de tomas. Los Caudales de Diseño pueden ser retocados por el usuario en el propio módulo o mediante la edición de las Tuberías.
Dimensionado de Tuberías de redes a la demanda: Para redes ramificadas con un punto de altura piezométrica conocida (con alimentación directa o mediante bombeo interpuesto) con trazado, Caudales de Diseño y presiones de consigna dados, mediante técnicas de optimización económica.
Dimensionado de Tuberías de redes a turnos, con turnos especificados, usando criterios de optimización económica, para redes ramificadas con un punto de altura piezométrica conocida (con alimentación directa o mediante bombeo interpuesto) con trazado y presiones de consigna dadas.
Inclusión de pérdidas singulares y distribuidas: El efecto de las pérdidas singulares puede contemplarse mediante su longitud equivalente, distribuidas globalmente de forma uniforme como un porcentaje de la longitud de cada conducto, o específicamente o tramo a tramo así como modificar globalmente o tramo a tramo la Rugosidad y
Tuberías forzadas: También pueden definirse tramos de Tuberías cuyas propiedades se imponen (tramos forzados) y no son alterados durante la optimización.
Altura impulsión nominal óptima: En el caso de redes con bombeo directo, para los Caudales de Diseño de la red, dando el rendimiento ponderado del bombeo, los volúmenes anuales servidos, los costes unitarios de la energía y de contratación de potencia, así como de las tarifas con recargo descuento aplicadas, si los hubiera, se suministra además la altura que optimiza los costes de amortización y energéticos,
Ajuste de parámetros: Diversos ajustes y opciones de la optimización permiten refinar los dimensionados y aquilatar los costes adicionalmente son ahora configurables y accesibles al usuario.
Redimensionado Express: Partiendo de un fichero binario o texto  generado en un dimensionado previo, que contiene la descripción completa de la red a optimizar y las restricciones establecidas, mediante el asistente de dimensionado pueden retocarse fácilmente valores puntuales o realizar pruebas sistemáticas.
Guía para refinado de los dimensionados. Opciones que informan de los Nodos que resultan más críticos y cuyos requisitos de presión encarecen en mayor medida los costes de las conducciones, de manera que racional y ordenadamente puedan ser reducidos los requisitos de presión en los mismos, con objeto de rebajar el coste del sistema.
Asignación por tramos de sobrepresiones debidas a transitorios, permitiendoaquilatar los costes de las Tuberías al reutilizar los resultados de los análisis de transitorios para adjudicar a cada tramo el Timbraje adecuado y ajustado a las sobrepresiones calculadas, en vez de un valor global único.
Asignación  por tramos de velocidades máximas admisibles, con objeto de aquilatar los costes al reutilizar los resultados de los análisis de transitorios para adjudicar a cada tramo la velocidad máxima tolerable adecuada y ajustada a las condiciones locales, en vez de un valor global único.
CARACTERÍSTICAS DEL MÓDULO DE SIMULACIÓN HIDRÁULICA

Los aspectos mas relevantes de índole computacional asociados a motor de cálculo para análisis hidráulico se resumen a continuación.

  

  • Análisis de redes cuasi-estacionarias mediante método tipo Nodal, Aliod and González. (2007).

  • Número de componentes ilimitado, memoria dinámica.

  • Incógnitas calculadas de forma acoplada y relajadas en cada iteración.

  • Matriz Jacobiana calculada para ecuaciones constitutivas de comportamiento de elementos generales de tipo no lineal.

  • Determinación de caudales en nodos de altura de presión impuesta mediante cálculo directo con solución a acoplada al sistema de ecuaciones nodales.
     
  • Tratamiento de emisores como elementos con ecuación constitutiva caudal-presión de tipo exponencial, con altura de presión conocida (nula) en el punto de emisión.

  • Tratamiento elementos de baja resistencia mediante técnica de Campos (1993) con solución directa y acoplada del caudal del elemento de baja resistencia.

  • Técnicas especializadas para el almacenamiento y operación con matrices no simétricas y dispersas Duff et al. (1986).

  • Control de convergencia redundante mediante máximo error adimensional de caudal en nodos y máximo error absoluto de presión nodos.

  • Determinación de parámetros de operación de válvulas reguladoras mediante el cálculo acoplado y directo de sus parámetros. Aliod and González. (2007), Estrada et al. (2009).

  • Modelización dual de hidrantes con caudal independiente de la presión para presiones superiores a la consigna y caudal dependiente de la presión para presiones inferiores a la consigna.

  • Modelización integro-diferencial Warik and Yitayev (1988) de líneas de goteros (con emisión dependiente de la presión) generalizado para permitir varios tramos de propiedades distintas.

  • Capacidad de Análisis Inverso, determinando de forma directa parámetros ajustables de nodos, elementos y rugosidad o diámetro de grupos de conducciones, Aliod and González. (2007).

  • Cómputo generalizado pérdidas de carga mediante expresiones monómicas o expresión D-W con formula implícita Colebrook-White.

  • Ajuste de curvas características de equipos bombeo (bombas individuales o estaciones de bombeo) y curvas de cubicación de embalses mediante slipnes cúbicos curvas de todo tipo.

 

HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS HIDRÁULICO DE REDES ARBITRARIAS 2010
CONFIGURACIÓN ESCENARIOS DETERMINISTAS
Escenario estacionario: Apertura/cierre de Nodos de Consumo Conocido e hidrantes reguladores con “point & clic” o mediante orden ejecutada por identificador.
Tabla de programación en evolución temporal cuasi-estacionaria: especificación del intervalo de apertura temporal de cada Nodo con demanda de caudal, así como de aspersores y Elementos Tubería y grupos de bombeo. Intervalos y duración configurables por lapso de tiempo (o número de intervalos) y amplitud del intervalo.
Programación de turnos: Especificación del número de turnos, duración de cada uno de ellos y definición de Nodos (Consumo Conocido, Hidrante Regulador, Aspersor) pertenecientes al turno. Extensión de la tabla de programación temporal para programar el inicio del cada turno.
Instrucciones lógicas en evolución temporal cuasi-estacionaria: Órdenes de control, complementarias de las tablas de programación, que cualifican la apertura/cierre de Nodos con demanda, Tuberías y Bombas, en función del valor de las variables características (presión o caudal) respecto a valores de control en Nodos y Elementos.
Factores de modulación de la demanda.: Para cada Nodo de demanda es posible definir factores de modulación de la dotación asignada, para reproducir la operación de hidrantes compartidos, variaciones estacionales, etc.
Generador de tarifas energéticas. Pueden definirse tantas tarifas como se deseen (por día de la semana, por mes, por temporada,..) con 24 periodos de discriminación cada una de ellas, tanto en el término de energía consumida como de potencia, especificándose además la potencia máxima a contratar en cada periodo.
CONFIGURACIONES ESCENARIOS ALEATORIOS.
Generación de escenarios aleatorios de demanda: Aparecen distribuciones de tomas (Nodos de demanda) abiertas o cerrados al azar, satisfaciendo un porcentaje pre-establecido de tomas abiertas y contemplando la probabilidad de apertura de cada toma.
Asignación de estados de demanda incondicionales: Se permite fijar estados de apertura o cierre no afectados por la generación de estados de demanda aleatoria, que posibilitan analizar escenarios mixtos, que combinan condiciones deterministas (turnos) y aleatorias de la demanda.
Analizador de redes: Mediante la generación de un número elevado de escenarios aleatorios (con las restricciones marcadas por los Nodos en estado de demanda incondicional) se determinan para todas las variables, los valores máximos, mínimo y promedio. Opcionalmente se pueden separar los escenarios que generan alarmas y además almacenarlos individualmente para su posterior análisis.
ALARMAS E INFORMES
Configuración de alarmas: Opciones para fijar un rango de valores admisibles para las variables: velocidad en Tuberías, en aspiración en Bombas, en Válvulas, en Líneas de Emisores, pérdidas de carga por unidad de longitud, presión en Nodos de Demanda, en Nodos de Unión, y caudal en Hidrantes. Además pueden definirse alarmas de umbral: niveles máximo-mínimo en Balsas sobrepasados, cavitación en Bombas, Potencia Contratada sobrepasada, presiones negativas en cualquier punto y presión en Hidrantes por debajo de la Presión de Consigna (con tolerancia ajustable). Si alguna alarma se produce, se marca gráficamente el componente de forma gráfica y se anota un registro de informe.
Informe de alarmas: Listado exhaustivo de las alarmas (exportable a fichero ACCESS) generadas en los sucesivos escenarios de evolución temporal o aleatorios, con indicación de nº de escenario, componente que ha generado la alarma, valor de la variable que produce la alarma y unidades de la variable,. Incluye un resumen de número de infracciones por componente (Elemento o Nodo) y porcentaje de infracciones en presión en Nodos de demanda.
HERRAMIENTAS PARA EL MODELADO, REGULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE ESTACIONES DE BOMBEO 2010
GESTAR 2010 introduce novedosas y exclusivas utilidades para predecir con fiabilidad los consumos energéticos en estaciones de bombeo y optimizar las mismas, en términos energéticos, de selección de equipos y de regulación.
Para ello se introduce un sofisticado, a la par que sencillo de usar, sistema de análisis de rendimientos y consumos en todo tipo de regulaciones, capaz de combinar cualquier número de bombas de velocidad fija y variable, del mismo tamaño o distinto, que calcula los rendimientos de una combinación dada (o que explora todas las posibles**) mediante la combinación con las curvas de demanda (generadas por el propio GESTAR 2010 o prestablecidas).
Selección de bombas: Incorporación automática en los elementos tipo bomba de las curvas características de equipos de impulsión desde bases datos  de bombas, mediante búsqueda directa por modelo o búsqueda de la bomba que mejor se adapta a un determinado punto de funcionamiento nominal.
Estimación de curvas características simplificadas: Se determinan curvas de tipo parabólico de una bomba tipo adaptada a un punto nominal de funcionamiento en función de parámetros básicos.
Obtención de curvas de consigna máxima, media y recomenda: Dada una red arbitraria con uno o varios ** puntos de altura piezométrica conocida se determinan las curvas de consigna máxima, mínima y recomendada de una estación de bombeo cualquiera que alimente la red mediante simulación de múltiples estados aleatorios, para cada porcentaje de demanda de caudal en la estación de bombeo.
Obtención de curvas de consigna con fiabilidad dada*: Del proceso de simulación de múltiples estados aleatorios se puede extraer la información necesaria para construir diversas curvas de consigna para un grado determinado de fiabilidad.
Curvas de operación de la estación de bombeo*: Cálculo de las curvas altura-cadual, potencia caudal, rendimiento caudal, velocidad de giro caudal, y puntos de transición de arranque-parada para grupos de bombeo con composiciones arbitrarias de bombas fijas y bombas de velocidad variable, del mismo o distinto tipo.
Determinación la fdp de ocurrencia de caudales: Para condiciones de riego a la demanda, en redes de riego ramificadas y alimentadas en un punto, se establece la función densidad de probabilidad del caudal en el punto de alimentación para una campaña de riego. Posibilidad de fraccionamiento según franjas valle, llano, punta.
Curvas de demanda impuestas*: Introducción por el usuario de las curvas de densidad de probabilidad de la demanda, estimadas o experimentales.
Determinación de los consumos energéticos*: Combinando las curvas conjuntas de la estación de bombeo (altura- caudal y potencia-caudal) y la función densidad de probabilidad de los caudales (con opción de fraccionamiento en franjas valle, llano, punta) se obtiene un cálculo de costes energéticos que refleja la dependencia de los resultados de las curvas características de las bombas, del número y tamaño de los equipos, de las estrategias de regulación empleadas y de la curva consigna de la red.
Cálculo del gasto en energía*. Función de las tarifas aplicadas y de la determinación de los consumos energéticos.
HERRAMIENTAS PARA EL ANÁLISIS HIDRÁULICO INVERSO 2010
El número de requisitos duplicados en los Nodos “objetivo” debe ser igual al número de grados de libertad de control (no confundir con Grado de Libertad de la demanda en un hidrante de riego) disponibles para encontrar el ajuste.
NOTA: Requisitos duplicados impuestos arbitrariamente pueden no ser coherentes, conduciendo a problemas mal puestos, sin solución en el espacio de soluciones físicamente viables.
Nodos de Doble Condición: Nodos donde simultáneamente se especifican condiciones demanda y presión a cumplir simultáneamente en una red en servicio. Constituyen las ligaduras o condicionantes para cuya consecución habrán de ajustarse los parámetros de libres (grados de libertad para control) en otros Nodos Libres y Elemento Libres, o Grupos Tuberías Libres. 
Nodo Libre: Grado de libertad para control asociado a valores puntuales que determinarán la presión y caudal que deberá suministrase en el Nodo en cuestión para satisfacer los requisitos impuestos en los Nodos de Doble Condición.
Elemento Libre: Grado de libertad para control asociado a Elementos en los que se terminará el salto de energía necesario y el caudal circulante necesario para satisfacer los requisitos impuestos en los Nodos de Doble Condición. Si el Elemento resultante es pasivo, se calcula en coeficiente dimensional de pérdidas (o si se suministran dos de los tres parámetros, longitud, Diámetro Interior y Rugosidad, se determinan el restante) y si el Elemento es activo, se calcula el punto de funcionamiento del equipo de impulsión requerido.

Grupo de Tuberías Libres: Conjunto de Tuberías, conexo o inconexo, que comparte: o bien el Diámetro Interior o bien la Rugosidad. El diámetro (o Rugosidad) común es el grado de libertad para control que se ajusta para satisfacer los requisitos impuestos en los Nodos de Doble Condición. Herramienta de utilidad para calibración de modelos, determinación de propiedades desconocidas Tuberías, ajuste de redes existentes. Debe evitarse formular problemas mal puestos (condiciones físicamente imposibles).

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