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[EN] Water distribution networks (WDNs) appear as a new opportunity to generate clean energy using pumps working as turbines (PATs) instead of pressure reduction valves (PRVs). This research presents a strategy for maximizing the recovered energy, and the development of a deep feasibility analysis, enabling the selection of the best scenario and operation mode. A design for a strategy to create an acceptable PAT working in a water distribution network and maximizing energy production, without affecting the water distribution service, is presented. The characteristic parameters of the system are described, evaluating efficiency, capabilities, reliability and sustainability. In addition, an economic analysis of the project was made to evaluate the viability of PAT implementation. The total energy production in this case study was 485 MWh/year; and the feasibility indexes, internal rate of return, benefit/cost ratio and payback period were 0.79, 8.2 and 2years, respectively.

Las máquinas de desplazamiento positivo son un tipo de maquinaria hidráulica, pensada para transformar la energía mecánica transmitida a través de los elementos móviles que componen los dispositivos, a otras formas de trabajo, tales como la presión y el caudal. En este caso, existe en la morfología de los elementos tecnológicos que componen la máquina, de manera que el movimiento rotativo de elementos tales como lóbulos, engranajes, paletas u otros, permiten incrementar la energía hidráulica del fluido que atraviesa la máquina, debido al movimiento rotativo de estos elementos, desde la aspiración hasta la impulsión, sin la ayuda de válvulas

[EN] Irrigation networks involve many water and energy aspects, in which the sustainability plays a paramount role. Nowadays, water tariff in irrigation networks represents a high percentage within of farmers' costs, partially due to the low hydraulic and energy efficiency. The installation of pumps working as turbines enables to reduce the pressure and it makes possible the energy generation. In this research, a new maximization methodology to recover energy, considering the feasibility of the installation, was proposed to allocate PATs within networks. Simulated annealing techniques were used with different objective functions as well as different number of machines. Once the maximum energy lines were defined, real machines were selected through the discharge and the head number, considering the available net head in each allocation. Furthermore, the use of WaterGEMS® software enabled to simulate the flow, the pressure and the efficiency variation in the installed machine over time. The combined use of WaterGEMS® and the simulated annealing in the proposed methodology is a powerful water management tool towards the search of the sustainability in irrigation networks. To illustrate the proposed methodology, a case study was presented, obtaining a recovered energy of 26.51 MW h/year (10% of the provided energy in the network).

[EN] The knowledge of transient conditions in water pressurized networks equipped with pump as turbines (PATs) is of the utmost importance and necessary for the design and correct implementation of these new renewable solutions. This research characterizes the water hammer phenomenon in the design of PAT systems, emphasizing the transient events that can occur during a normal operation. This is based on project concerns towards a stable and efficient operation associated with the normal dynamic behaviour of flow control valve closure or by the induced overspeed effect. Basic concepts of mathematical modelling, characterization of control valve behaviour, damping effects in the wave propagation and runaway conditions of PATs are currently related to an inadequate design. The precise evaluation of basic operating rules depends upon the system and component type, as well as the required safety level during each operation.

[EN] In Water Distribution Networks, the chlorine control is feasible with the use of water quality simulation codes. EPANET is a broad domain software and several commercial computer software packages base their models on its methodology. However, EPANET assumes that the solute mixing at cross-junctions is ¿complete and instantaneous¿. Several authors have questioned this model. In this paper, experimental tests are developed while using Copper Sulphate as tracer at different operating conditions, like those of real water distribution networks, in order to obtain the Residence Time Distribution and its behavior in the mixing as a novel analysis for the cross-junctions. Validation tests are developed in Computational Fluid Dynamics, following the k-# turbulence model. It is verified that the mixing phenomenon is dominated by convection, analyzing variation of Turbulent Schmidt Number vs. experimental tests. Having more accurate mixing models will improve the water quality simulations to have an appropriate control for chlorine and possible contaminants in water distribution networks.

Tesis por compendio, The new legal regulations derived from climate change dictate that hydraulic structures must be designed to handle flood events associated with return periods up to 10,000 years. This obviously involves adapting the existing infrastructure to meet such requirements. In order to avoid risks in the restitution of the flow discharged to rivers, such as bank overflows or streambed erosion and scour processes, hydraulic design must be supported by reliable tools capable of reproducing the behavior of hydraulic structures. In the work presented herein, a fully three-dimensional CFD model to reproduce the behavior of different types of air-water flow in hydraulic structures is presented. The flow is assumed to be turbulent, isotropic and incompressible. Several RANS turbulence models are tested and structured rectangular meshes are employed to discretize the analyzed domain. The presence of two fluids is modeled using different VOF approaches and simulations are run using the PIMPLE algorithm. The model is implemented using the open-source platform OpenFOAM and its performance is compared to the commercial code FLOW-3D. The analysis is conducted separately on two different parts of hydraulic structures, namely: the spillway and the stilling basin. Additionally, a case of practical application, where the model reproduces the flow of a real-life case, is also presented in order to prove the suitability of the model to actual design cases. Mesh independence and model validation using experimental data are checked in the results of all the case studies. The sensitivity of the presented model to certain parameters is extensively discussed using different indicator variables. Among these parameters are turbulence closure, discretization scheme, surface tracking approach, CFD code or boundary conditions. Pros and contras of each of them are addressed. The analyzed turbulence models are the Standard k ¿ ¿, the Realizable k ¿ ¿, the RNG k ¿ ¿, and the SST k ¿ ¿. The discretization, Las nuevas disposiciones legales derivadas del cambio climático dictaminan que las estructuras hidráulicas sean capaces de funcionar correctamente con eventos de inundación asociados a periodos de retorno de hasta 10,000 años. Esto, obviamente, implica adaptar la infraestructura existente para satisfacer dichos requerimientos. A fin de evitar riesgos en la restitución de los caudales vertidos al río, como desbordamientos o procesos erosivos y de socavación, el diseño hidráulico ha de sustentarse en herramientas fiables capaces de reproducir el comportamiento de las estructuras hidráulicas. En este trabajo, se presenta un modelo numérico CFD completamente tridimensional para reproducir el comportamiento de diferentes tipos de flujo aire-agua en estructuras hidráulicas. Se asume que el flujo es turbulento, isotrópico e incompresible. Diversos modelos de turbulencia RANS son contrastados y se emplean mallas estructuradas rectanuglares para discretizar el dominio analizado. La presencia de dos fluidos es modelada utilizando diferentes enfoques VOF y las simulaciones son ejecutadas empleando el algoritmo PIMPLE. El modelo es implementado mediante la plataforma de código abierto OpenFOAM y su respuesta es comparada con la del modelo comercial FLOW-3D. El análisis se lleva a cabo sobre dos partes diferentes de una estructura hidráulica, a saber, el aliviadero y el cuenco amortiguador, de forma separada. Además, un caso de aplicación práctica, donde el modelo reproduce el flujo en una estructura real, es presentado también a fin de probar la adecuación del modelo a casos de diseño aplicado. Se comprueban la independencia de la malla y la validación con datos experimentales de los resultados de todos los casos de estudio. La sensibilidad del modelo presentado a ciertos parámetros es analizada de forma exhaustiva empleando diferentes variables indicadoras. Los pros y contras de cada uno de éstos son planteados. Los modelos de turbulencia analizados son el Standard k-epsilon, Les noves disposicions legals derivades del canvi climàtic dictaminen que cal que les estructures hidràuliques siguen capaces de funcionar correctament amb esdeveniments d'inundació associats a períodes de retorn de fins a 10,000 anys. Això, òbviament, implica adaptar la infraestrctura existent per satisfer aquests requeriments. A fi d'evitar riscs en la restitució dels cabals vessats al riu, com desbordaments o processos erosius i de socavació, el disseny hidràulic ha de recolzar-se en ferramentes fiables capaces de reproduir el comportament de les estructures hidràuliques. En aquest treball, es prsenta un model numèric CFD completament tridimensional per a reproduir el comportament de diferents tipus de flux aire-aigua en estructures hidràuliques. S'assumeix que el flux és turbulent, isotròpic i incompressible. Diferents models de turbulència RANS són contrastats i s'empren malles estructurades rectangulars per discretitzar el domini analitzat. La presència de dos fluids és modelada utilitzant diferents enfocaments VOF i les simulacions són executades emprant l'algorisme PIMPLE. El model és implementat mitjançant la plataforma de codi obert OpenFOAM i la seua resposta és comparada amb la del codi comercial FLOW-3D. L'anàlisi es du a terme sobre les diferents parts d'una estructura hidràulica, a saber, sobreeixidors esgraonats i vas esmorteïdor, de forma separada. A més, un cas d'aplicació pràctica, on el model reprodueix el flux a una estructura real, és presentat també a fi de provar l'adequació del model a casos de disseny aplicat. Es comproven la independència de la malla i la validació amb dades experimentals dels resultats de tots els casos d'estudi. La sensibilitat del model presentat a certs paràmetres és analitzada de forma exhaustiva emprant diferents variables indicadores. Els pros i contres de cadascun d'aquests són plantejats. Els models de turbulència analitzats són l'Standard k-epsilon, el Realizable k-epsilon, el RNG k-epsilon i l'SST k-omega. Els e

Tesis por compendio, Analyses of possible synergies between energy recovery and water management are essential for achieving sustainable improvements in the performance of pressurized irrigation networks. Improving the energy efficiency of water systems by hydraulic energy recovery is becoming an inevitable trend for energy conservation, emissions reduction, and increases in profit margins. This Ph.D. research is focused on the proposal and development of an optimization methodology that improves energy efficiency in pressurized irrigation networks. To develop this methodology, the main objective of this Ph.D. thesis, the research is supported by secondary objectives. The first secondary objective overviews the state-of-the-art for different hydropower systems, paying attention to those systems in which residual energy can be considered for energy improvement. Furthermore, the need to analyze this energy improvement in pressurized irrigation networks is justified through enumerating the main advantages and disadvantages of these energy recoveries. This first objective establishes the contextualization stage of the thesis. The second part of this Ph.D. research, which develops the rest of the objectives, is called the procedural stage. This phase contains the analytical and experimental development of this research. The analytical phase develops the main steps of the optimization strategy. Each step comprises one methodology or method that is focused on the following objectives: ¿ To propose a methodology to determine the circulating flow over time in pressurized irrigation networks in any line depending on the agronomist intrinsic parameters of the established crops ¿ To develop a calibration strategy for the flow assignment in lines, which indicates the success of the proposed methodology ¿ To establish the energy balance as well as the involved energy terms to quantify the theoretical recoverable energy in pressurized water networks, particularly in irrigation networks ¿ To present a, El desarrollo de los análisis de las posibles sinergias entre los sistemas de recuperación de energía y la gestión del agua es esencial, para poder lograr mejoras en la eficiencia energética de las redes de riego presurizadas a través de medidas sostenibles. La mejora de la eficiencia energética, mediante la recuperación de la energía hidráulica, se está convirtiendo en una tendencia inevitable para la conservación de la energía, la reducción de las emisiones de gases efecto invernadero y el aumento de los márgenes de beneficio en los sistemas de distribución de agua presurizados. Esta tesis doctoral está centrada en la propuesta y desarrollo de una metodología de optimización, la cual, mejore la eficiencia energética en redes de riego presurizadas. Para desarrollar esta metodología, objetivo principal de esta tesis, la investigación está basada en diferentes objetivos secundarios. El primer objetivo secundario, estudia el estado del arte en los diferentes sistemas hidroeléctricos, prestando atención a aquellos sistemas en los que, la energía residual puede ser tenida en cuenta para mejorar la eficiencia energética. La necesidad de analizar esta mejora energética en las redes de riego presurizadas, se justifica mediante la enumeración de las principales ventajas y desventajas de estos sistemas de recuperación tienen sobre los sistemas de distribución. Este primer objetivo, establece la etapa de contextualización de la tesis. La segunda parte de la tesis, denominada fase procedimental o de procedimiento, desarrolla el resto de los objetivos y contiene, el desarrollo analítico y experimental de esta investigación. La fase analítica desarrolla los principales bloques que forman la estrategia de optimización. Estos bloques de contenido están constituidos, cada uno de ellos, por una metodología desarrollada o método aplicado, cubriendo los siguientes objetivos: ¿ Proponer una metodología que determine el caudal circulante a lo largo del tiempo, en cualquier línea, en fun, El desenvolupament de les anàlisis de les possibles sinergies entre els sistemes de recuperació d'energia i la gestió de l'aigua són essencials per a aconseguir millores en l'eficiència energètica de les xarxes de reg pressuritzades a través de mesures sostenibles. La millora de l'eficiència energètica, mitjançant la recuperació de l'energia hidràulica, s'està convertint en una tendència inevitable per a la conservació de l'energia, la reducció de les emissions de gasos efecte hivernacle i l'augment dels marges de benefici en els sistemes de distribució d'aigua pressuritzada. Aquesta tesi doctoral està centrada en la proposta i desenvolupament d'una metodologia d'optimització, la qual millore l'eficiència energètica en xarxes de reg pressuritzades. Per a desenvolupar aquesta metodologia, objectiu principal d'aquesta tesi, la recerca ha estat basada en diferents objectius secundaris. El primer objectiu secundari estudia l'estat de l'art en els diferents sistemes hidroelèctrics, centrant-se en aquells sistemes en els quals l'energia residual pot ser tinguda en compte per a millorar l'eficiència energètica. La necessitat d'analitzar aquesta millora energètica en les xarxes de reg pressuritzades es justifica mitjançant l'enumeració dels principals avantatges i desavantatges que aquests sistemes de recuperació tenen sobre els sistemes de distribució. Aquest primer objectiu estableix l'etapa de contextualització de la tesi. La segona part de la tesi, denominada fase procedimental o de procediment, desenvolupa la resta dels objectius i conté(, )el desenvolupament analític i experimental d'aquesta recerca. La fase analítica desenvolupa els principals blocs que formen l'estratègia d'optimització. Aquests blocs de contingut estan constituïts cadascun d'ells per una metodologia desenvolupada o mètode aplicat, els quals cobreixen els següents objectius: ¿ Proposar una metodologia que determine el cabal circulant al llarg del temps, en qualsevol línia, en funció dels paràmetres

[ES] Las plantas de depuración de aguas residuales (EDAR) son capaces de depurar el agua proveniente del uso doméstico e industrial para que así su vertido, una vez pase por estas, sea inocuo para las flora y fauna de los alrededores. Para conseguir esos niveles de depuración a la velocidad que se exige hoy en día, las EDAR tienen que utilizar grandes cantidades de energía que sean capaces de acelerar el proceso de depuración. Es tal la cantidad de energía invertida en este proceso, que la optimización energética y de los procesos y la recuperación de energía y recursos es un tema imperante dentro de este tipo de plantas. Actualmente, debido a la naturaleza del agua residual y la geografía y distribución de las plantas, existen diversas maneras de recuperar energía y conseguir subproductos en casi todos los puntos del proceso de depuración. Una de las posibilidades dentro de las EDAR es la recuperación de energía hidráulica, la cual ha podido ser aprovechada en pocas ocasiones debido a los altos costes que implica la instalación de una estación de turbinas. En este escrito se presentan alternativas para la recuperación de la energía hidráulica para aquellos casos en los que la cantidad de energía recuperada no era suficiente para justificar la inversión inicial, mediante el uso de micromaquinaria hidráulica como pueden ser las PATs o las ruedas de presión hidrostática. Este tipo de maquinaria es capaz de recuperar parte de esa energía que hasta hoy en día no era posible recuperar, de una manera más económica y consiguiendo una recuperación energética de aproximadamente un 4% con respecto al consumo existente en la planta., [CA] Les plantes de depuració d'aigües residuals (EDAR) són capaços de depurar l'aigua provinent de l'ús domèstic i industrial perquè així el seu abocament, una vegada passe per estes, siga innocu per a la flora i fauna de la contornada. Per a aconseguir eixos nivells de depuració a la velocitat que s'exigix hui en dia, les EDAR han d'utilitzar grans quantitats d'energia que siguen capaços d'accelerar el procés de depuració. És tal la quantitat d'energia invertida en este procés, que l'optimització energètica i dels processos i la recuperació d'energia i recursos és un tema imperant dins d'este tipus de plantes. Actualment, a causa de la naturalesa de l'aigua residual i la geografia i distribució de les plantes, hi ha diverses maneres de recuperar energia i aconseguir subproductes en quasi tots els punts del procés de depuració. Una de les possibilitats dins de les EDAR és la recuperació d'energia hidràulica, la qual ha pogut ser aprofitada poques vegades degut als alts costos que implica la instal·lació d'una estació de turbines. En este escrit es presenten alternatives per a la recuperació de l'energia hidràulica per a aquells casos en què la quantitat d'energia recuperada no era prou per a justificar la inversió inicial, per mitjà de l'ús de micromaquinària hidràulica com poden ser les PATs o les rodes de pressió hidrostàtica. Este tipus de maquinària és capaç de recuperar part d'eixa energia que fins hui en dia no era possible recuperar, d'una manera més econòmica i aconseguint una recuperació energètica d'aproximadament un 4% respecte al consum existent en la planta., [EN] Wastewater Treatment Plants (WWTP) are capable to treat water coming from domestic or industrial use so that their discharge, once it passes through them, is innocuous for the flora and fauna in its surroundings. In order to achieve these levels of purification at the speed required today, WWTPs have to large amounts of energy to accelerate the purification process. The amount of energy invested in this process is such that the optimization of energy and processes and the recovery of energy and resources is a prevailing theme within this type of plants. Currently, due to the nature of wastewater and the geography and distribution of plants, there are several ways to recover energy and get by-products in almost all points of the treatment process. One of the possibilities within the WWTP is the recovery of hydraulic energy, which has been seized on a few occasions due to the high costs involved in the installation of a turbine station. This paper presents alternatives for the recovery of hydraulic energy for those cases in which the amount of energy recovered was not enough to justify the initial investment, through the use of hydraulic micromachinery such as PATs or hydrostatic pressure wheels. . This type of machinery is capable of recovering part of that energy that until today was not possible to recover, in a more economical way and achieving an energy recovery of approximately 4% with respect to the existing consumption in the plant.

[EN] Velocity profiles originated by a pump as turbine (PAT) were measured using an ultrasonic doppler velocimetry (UDV). PAT behavior is influenced by the velocity data. The effect of the rotational speed and the associated flow velocity variations were investigated. This research focuses, particularly, on the velocity profiles achieved for different rotational speeds and discharge values along the impeller since that is where the available hydraulic power is transformed into the mechanical power. Comparisons were made between experimental test results and computational fluid dynamics (CFD) simulations. The used CFD model was calibrated and validated using the same conditions as the experimental facility. The numerical simulations showed good approximation with the velocity measurements for different cross-sections along the PAT system. The application of this CFD numerical model and experimental tests contributed to better understanding the system behavior and to reach the best efficiency operating conditions. Improvements in the knowledge about the hydrodynamic flow behavior associated with the velocity triangles contribute to improvements in the PAT concept and operation.

[EN] Based on our wide experience in continuous professional development (CPD) through traditional activities and hands-on experience on several commonly used Learning Management Systems, we have integrated both concepts and developed a simple, yet effective e-learning approach to help professionals in the water field to fill the gap between their sometimes not updated background and the new features that characterize the water field in the present days. We argue that this task can make use of the same approach that is essential to the knowledge discovery process, to which the e-learning process boils down to. In this contribution we present the work performed at the Polytechnic University of Valencia, within the Multidisciplinary Team of Fluid Modelling, on web systems to support technology enhanced learning specifically addressed to professionals in the Water field. Our approach hinges on the joint use of the online as well as the offline characteristics of the e-learning proces s and puts to work together in a synergic way both traditional and technology-based learning know-how. As a result, a number of distance courses have been produced that are used for Engineering CPD across the globe, since many professionals worldwide, mainly from Spanish speaking countries, have followed our courses. We present the evolution of our system and the results obtained from testing and evaluating the prototype during the last three years. We have identified issues significant to users in order to better manage the system and changes required to adapt our system to organizational processes and context. Feedback received from trainees indicates both the validity of our approach and the feasibility of implementing e-learning materials to contribute to CPD in the water field in particular and in any field in general, since the methodology herein presented can be exported in a straightforward manner.

El objeto de aprendizaje compara las ecuaciones de las curvas cuando se varía su velocidad, geometría o tornea el rodete

El objeto de aprendizaje define las leyes de semejanza en bombas

El objeto de aprendizaje muestra como selecciona una bomba a partir del caudal y altura manómetrica necesaria, empleando el concepto de curva resistente y punto de funcionamiento

[EN] The development of hydraulic and optimization models in water networks analyses to improve the sustainability and efficiency through the installation of micro or pico hydropower is swelling. Hydraulic machines involved in these models have to operate with different rotational speed, in order that in each instant to maximize the recovered energy.When the changes of rotational speed are determined using affinity laws, the errors can be significant. Detailed analyses are developed in this research through experimental tests to validate and propose new affinity laws in different reaction turbomachines. Once the errors have been analyzed, a methodology to modify the affinity laws is applied to radial and axial turbines. An empirical method to obtain the Best Efficiency Line (BEL) in proposed (i.e., based on all the Best Efficiency Points (BEPs) for different flows). When the experimental measurements and the calculated values by the empirical method are compared, the mean errors are reduced 81.81%, 50%, and 86.67% for flow, head, and efficiency parameters, respectively. The knowledge of BEL allows managers to define the operation rules to reach the BEP for each flow, improving the energy efficiency in the optimization strategies to be adopted.

[EN] The hydraulic modeling of water depth and flow velocities in open channel flows that were fitted by power-law cross-section stand out for their versatility, allowing their use in numerous practical applications, both in natural and artificial channels. The determination of the hydraulic variables of depth and average velocity has been widely studied in potential cross-sections; however, the variation seen in these variables along the cross-section was not found in the literature. Knowledge of this variation allows the development of studies (e.g. to know the approximate damage in different areas of the cross-section, to analyse sediment transport, or other applications in river hydraulics). This paper presents a methodology which allows calculation of the hydraulic variables in any area of a power-law cross-section. The methodology is applied to symmetrical cross-sections, comparing its generated results with the obtained values by different computational hydraulic codes, which are thoroughly accepted by scientific community, such as CES, HEC-RAS and IBER. The obtained predictions of hydraulic parameters (using the explicit formulation described in this research) present very low errors when compared with results of other models, with great computational cost. These errors reach a root mean square error (RMSE) of 0.13 and 0.05 in the determination of velocities' lateral distribution and the ratio between velocity and average velocity. These values indicate a very successful validation for the analysed symmetrical sections., [ES] La modelización hidráulica de calados y velocidades de flujo, en cauces con secciones que admiten una representación de tipo potencial, se destaca por su versatilidad, permitiendo su utilización en numerosas aplicaciones prácticas tanto en canales naturales como artificiales. El cálculo de las variables hidráulicas (calado y velocidad media) ha sido ampliamente estudiado para este tipo de secciones. Sin embargo, en la literatura técnica no se han encontrado estudios que muestren la variación de estas magnitudes a lo largo de la sección transversal. El conocimiento de esta variación permite desarrollar estudios (ejemplo: conocer de manera aproximada los daños en diferentes zonas de la sección, analizar el transporte de sedimentos, estudiar los procesos de erosión u otras aplicaciones en hidráulica fluvial). Presentamos una metodología que permite el cálculo de las variables hidráulicas en cualquier zona de una sección tipo potencial. La metodología es aplicada a secciones simétricas, comparando los resultados generados con los obtenidos por diferentes códigos hidráulicos computacionales ampliamente aceptados por la comunidad científica (p-e- CES, HECRAS e IBER). Las predicciones de los parámetros hidráulicos obtenidas (usando la formulación explícita descrita en este artículo) presentan errores muy bajos, en comparación con otros modelos con mayor costo computacional. Estos errores alcanzan un valor promedio para la raíz del error cuadrático medio (RMSE) en el cálculo de la distribución lateral de velocidades de 0.13 y de 0.05, en el cálculo de la relación de velocidades respecto a la velocidad media. Estos valores indican una validación muy satisfactoria para las secciones simétricas analizadas.

[ES] Las energías renovables son una buena alternativa a los combustibles fósiles a la hora de obtener energía. Además son energías limpias, que no tienen impacto negativo sobre el medio ambiente y no están siendo casi aprovechadas en la actualidad. La energía hidráulica es una fuente de energía renovable con un futuro prometedor. Se prevé un crecimiento de la misma en los próximos años, en el que una parte considerable de esta energía se deba a la recuperación energética en sistemas de agua a presión, bien para riego o bien para distribución de agua potable. A diferencia de las centrales hidráulicas, el objetivo principal de estos sistemas no es la generación de energía, por lo que se trata de sistemas multipropósito, donde la recuperación de energía permite reducir gastos en la explotación o incluso la obtención de beneficios derivados de la venta de energía. En los sistemas de distribución de agua potable o riego es necesario adecuar la presión al consumo. Para tal fin se suelen utilizar válvulas reductoras de presión. Si se sustituyen las válvulas por bombas trabajando como turbinas (PATs), no sólo se consigue regular la presión, sino que se obtiene una recuperación de energía que de otra forma se estaba desperdiciando. En este TFM se aplica una metodología existente de optimización de recuperación energética mediante instalación de PATs a una red de riego situada en el municipio de Vallada (Valencia). Mediante la metodología se puede averiguar la energía recuperada y la potencia instalada en la red en función del número de PATs a instalar. Con esta información se realiza un análisis de viabilidad para seleccionar la mejor combinación. Tras ello, la metodología busca entre un catálogo de PATs las máquinas que optimicen esta recuperación energética. Finalmente se evalúa la rentabilidad del caso real y se decide instalar dos grupos de PATs que permiten recuperar un total de energía de 41,67 MWh/año., [EN] Renewable energies are a good alternative to fossil fuels for the generation of energy. Furthermore, they are clean energies that have no negative impact for the environment and which are not being exploited enough currently. Hydraulic energy is a renewable source of energy with a promising future. Its growth is expected in the next years, in which a considerable part of this energy is obtained due to the energetic recovery in pressure water systems for irrigation or potable water distribution. Contrary to hydraulic power stations, the main goal of these systems is not energy generation, which means that they are multipurpose systems, where energy recovery allows to reduce operating costs or even to obtain benefits from the energy sale. It is necessary to adjust the pressure in irrigation or potable water distribution systems for consumption. For this purpose are often used pressure reducing valves. If these valves are replaced with pumps working as turbines (PATs) not only can pressure regulation be achieved, but also can be obtained a recovery of energy that otherwise was not be exploited. In this TFM an existent energy recovery optimization methodology based on the installation of PATs is applied to an irrigation network located in the town of Vallada (Valencia). Through this methodology it is possible to find out the installed power and recovered energy in the irrigation network according to the number of PATs that are to be installed. With this information a viability analysis is performed in order to select the best combination. Then, the methodology searches in a PATs catalogue the machines that optimize the energetic recovery. Finally, the profitability of the real case is evaluated and it is decided to install two groups of PATs which allow a total energy recovery of 41,67 MWh/year., [CA] Les energies renovables són una bona alternativa als combustibles fòssils a l'hora d'obtenir energia. A més són energies netes, que no tenen impacte negatiu sobre el medi ambient i a més no estan sent quasi aprofitades en l'actualitat. L'energia hidràulica és una font d'energia renovable amb un futur prometedor. Es preveu un creixement de la mateixa en els pròxims anys, en el qual, una part considerable d'aquesta energia es dega a la recuperació energètica en sistemes d'aigua a pressió, bé per a reg o bé per a distribució d'aigua potable. A diferència de les centrals hidràuliques, l'objectiu principal d'aquests sistemes no és la generació d'energia, per la qual cosa es tracta de sistemes multipropósit, on la recuperació d'energia permet reduir despeses en l'explotació o fins i tot l'obtenció de beneficis derivats de la venda d'energia. En els sistemes de distribució d'aigua potable o reg, és necessari adequar la pressió al consum. Per a tal fi ee solen utilitzar vàlvules reductores de pressió. Si es substitueixen les vàlvules per bombes treballant com a turbines (PATs), no solament s'aconsegueix regular la pressió, sinó que s'obté una recuperació d'energia que d'una altra forma s'estava malgastant. En aquest TFM s'aplica una metodologia existent d'optimització de recuperació energètica mitjançant l’instal·lació de PATs a una xarxa de reg situada en el municipi de Vallada (València). Mitjançant la metodologia es pot esbrinar l'energia recuperada i la potència instal·lada en la xarxa en funció del nombre de PATs a instal·lar. Amb aquesta informació es realitza una anàlisi de viabilitat per a seleccionar la millor combinació. Després d'açò, la metodologia cerca entre un catàleg de PATs les màquines que optimitzen aquesta recuperació energètica. Finalment s'avalua la rendibilitat del cas real i es decideix instal·lar dos grups de PATs que permeten recuperar un total d'energia de 41,67 MWh/any.

[ES] El objeto del presente trabajo es desarrollar un modelo numérico basado en técnicas de dinámica de fluidos computacional (CFD) que permita la caracterización de las pérdidas de carga inducidas por elementos singulares en instalaciones hidráulicas de flujo a presión, en concreto, en un tubo Venturi. Dicha tarea suele llevarse a cabo bajo un enfoque experimental, determinándose dichas pérdidas en laboratorio y ajustándose un coeficiente de pérdidas proporcional al cuadrado del caudal circulante a partir de la cuantificación de pérdidas a diferentes caudales. No obstante, la manufactura y ensayo de cada elemento supone unos costes elevados, especialmente, si se contempla un proceso de optimización de su geometría. En estos casos, la combinación de esta metodología con un enfoque numérico permite agilizar el proceso, pudiendo descartarse ciertas geometrías antes de su construcción y ensayo en laboratorio, con la reducción de costes que ello implica.A tal efecto, el presente trabajo plantea un modelo numérico tridimensional basado en técnicas de dinámica de fluidos computacional (CFD). En particular, empleará el algoritmo SIMPLE, con un modelo de cierre de turbulencia RANS Standard

El objeto de aprendizaje contiene la diferenciación de la altura de Euler en función de los parámetros morfológicos del rodete (ángulo del alabe, diámetro, espesor) así como velocidad de rotación de la máquina

Las plantas de Tratamiento de Agua Potable (E.T.A.P.), tienen por objeto someter el agua bruta a una serie de procesos encaminados a eliminar las sustancias que puedan resultar nocivas para el consumo humano. El presente objeto introduce las fases y procesos tecnológicos involucrados en la potabilización del agua en planta y su posterior control en la red de disitribución, haciendo hincapié en el mantenimiento de los estándares de calidad del agua suministrada, acorde a la regulación vigente en cada país.

Las máquinas hidráulicas (de la misma forma que los elementos resistentes) se asocian en serie para proporcionar más presión, o en paralelo para proporcionar más caudal. El presente objeto profundiza sobre cómo se componen las curvas motrices de las asociaciones de estas turbomáquinas y cuáles son las operaciones adecuadas e inadecuadas que conlleva su asociación en sistemas reales, frente a curvas resistentes.

Las máquinas de desplazamiento positivo son un tipo de maquinaria hidráulica, pensada para transformar la energía mecánica transmitida a través de los elementos móviles que componen los dispositivos, a otras formas de trabajo, tales como la presión y el caudal. En este caso, existe en la morfología de los elementos tecnológicos que componen la máquina, de manera que el movimiento alternativo de elementos tales como pistones o diafragmas, permiten incrementar la energía hidráulica del fluido que atraviesa la máquina.

Las máquinas que transportan fluidos son elementos motrices que permiten el aprovechamiento de la energía que se trasiega cuando el fluido atraviesa la misma. Vienen formada por paramenta tecnológica que aprovecha la energía de presión y caudal, sin entrar en interacción con las propiedades térmicas de los fluidos. Se presentan las clasificaciones principales de este tipo de máquinas en su utilización en el mundo tecnológico actual.

Las máquinas hidráulicas son dispositivos que sirven para transformar la energía de presión y caudal que tiene el fluido que las atraviesa en otras formas de energía mecánica. Sin embargo, esta transformación nunca aprovecha el 100% de los recursos disponibles, puesto que son sistemas reales con pérdidas inherentes a su propio funcionamiento. El presente objeto presentar la naturaleza de las pérdidas que ocurren en una máquina hidráulica, dando origen a las diferentes potencias y rendimientos descritos.

Las máquinas de desplazamiento positivo son un tipo de maquinaria hidráulica, pensada para transformar la energía mecánica transmitida a través de los elementos móviles que componen los dispositivos, a otras formas de trabajo, tales como la presión y el caudal. En este sentido, las máquinas de desplazamiento positivo, frente a las turbomáquinas, tienen un comportamiento de manera que trasiegan el caudal transportándolo en el seno de las mismas a través de volúmenes confinados que existen en el seno de la máquina y que permiten que con un desplazamiento alternativo o rotativo, se incremente la energía hidráulica del sistema conjunto.

El objeto de aprendizaje presenta las ecuaciones que presentan la curva motriz modificada cuando se tornea el rodete.

El objeto de aprendizaje define las curvas características de las bombas hidráulicas cuando se modifica la geometría del rodete

El objeto de aprendizaje presenta las leyes de semejanza obteniendo la curva motriz para bombas cuando se varía su velocidad

La caracterización de las instalaciones hidráulicas con sistemas sencillos de aducciones viene determinada por la curva resistente del conjunto. La curva resistente es una aplicación en el diagrama que relaciona la altura con el caudal, de la energía que requiere un sistema para que un caudal circule a través de unas tuberías y accesorios concretos, mientras proporciona una presión en el punto final determinada. Esta energía se representa por una curva creciente cuadráticamente denominada curva resistente.

El objeto de aprendizaje diferencia las alturas teóricas de Euler, Teórica y Real de una bomba.

[EN] The introduction of active methodologies inside of the teaching is contributing to analyze the learning as a continue formative procedure of the student, neglecting the master classes partially where the lack of motivation by the student can suppose a obstacule to reach the learning results of the students. The current research describes the introduction of active methodologies in different years in the subject, called “Fluid Mechanics Engineering” that is teaching in the Escuela Politècnica Superior of Alcoi. The contribution specially shows the alphanumeric evaluation of a transversal competence, called “Design and Project”. This competence is currently in the evaluation exercises of the subject., [ES] La introducción de metodologías activas dentro de la enseñanza está contribuyendo a ver el aprendizaje como un proceso formativo continuo del alumno, abandonando parciamente las clases magistrales tradicionales donde la falta de motivación por parte del alumno podía suponer un obstáculo al alcance de los resultados de aprendizaje de los estudiantes. En la presente comunicación se describe la introducción de metodologías activas a lo largo de diferentes cursos académicos en la asignatura de Ingeniería Fluidomecánica en la Escuela Politécnica Superior de Alcoy, haciendo especial hincapié en la evaluación alfanumérica de la competencia transversal Diseño y Proyecto como parte de los actos de evaluación de la asignatura.

[EN] The efective communication transmits a clear and accurate message, that allows receptor to assimilate the information When a student is training, he/she has to transmite his/her ideas, projects or methods to rest of public. The transversal competence “Effective communication” is crucial in all phases, althought this competence is most important in last degrees or master courses, when the students are doing their final thesis of Bachelor or Master. The current research describes a learning strategy that was developed in one master subject, called “Polution dispersion in water and atmosphere”. This subject is dicted in the second course of the Industrial Engineering Master Degree in ETSII (UPV). The research shows the results in two different periodes, when the acquisition results were excellent., [ES] La comunicación efectiva es aquella que transmite un mensaje claro y preciso y que permite al receptor asimilar dicho mensaje. Dentro de la formación de un estudiante, cualquiera que sea su formación, es necesario que sus ideas, proyectos o metodologías sepa transmitirlas al público potencial que se vea expuesto. Aunque es crucial en todas las fases, la competencia transversal “Comunicación efectiva” cobra una importancia esencial en los últimos cursos de grado o máster para la preparación en la defensa de los trabajos final de grado o máster. La presente comunicación expone la estrategia de aprendizaje llevada a cabo en la asignatura “Dispersión de Contaminantes en Agua y Atmósfera” en segundo curso del Máster en Ingeniería Industrial de la ETSII (UPV) y los resultados obtenidos en los dos cursos en los que se ha llevado a cabo, con un éxito tanto en el grado de adquisición de los resultados de aprendizaje como satisfacción del alumnado.

[EN] Water management is currently a priority in all integrated water cycle sections when a close relation between water and energy is considered. Wastewater treatment plants are high-energy consumers and, therefore, energy reduction is necessary to improve the energy footprint and to also reduce Operating costs. This research presents a combined strategy using linear mathematical programming which, in turn, employs current treatment techniques with dilution through regenerated water at the treatment plant. The strategy used a new model that was adapted to minimise exploitation costs. The strategy also obtained a global solution by considering the uncertainty of the different variables, which are included in the treatment process. This uncertainty was considered by fuzzy goal programming, which allowed water managers to optimise treatment according to energy costs, contaminant loads, and the inlet and outlet concentrations. A mathematical tool was applied to a real case study located in a township in the province of Alicante (Spain). The solution showed a 49.47% reduction in economic cost when comparing the optimised solution to the deterministic solution. This energy reduction was 803 GWh/year and the theoretical reduction of greenhouse emissions was 586.2 tCO(2)/year. (C) 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.

[EN] When irrigation pressurized systems are designed on demand, the flow determination in each line is crucial. To do so, Clement's First Formula is the most used methodology worldwide. Nevertheless, sometimes the use of this methodology can promote the oversizing of networks. This research verifies, by a proposed methodology, whether the normal flow distribution hypothesis corresponds to a real flow distribution in the network. In order to achieve this objective, statistical comparative analyses (visual and numerical) were performed between a theoretical and a real flow distribution that were registered in an irrigation network in Spanish Mediterranean region. When the normal distribution was not verified, other distribution functions were proposed by Matlab's functions. When the methodology was applied throughout the year in the case study, particularly for this irrigation network, the generalized extreme value function was found to be one of the better fit options to represent the distribution flow in 11 of the 12months. The corroboration of this function in other networks could contribute to the design of more sustainable and optimized networks. If the flow distributions are more realistic when irrigation networks are designed, efficiency will increase, reducing the energy footprint in the distribution and, therefore, the exploitation costs. Copyright (c) 2018 John Wiley & Sons, Ltd., [FR] Dans la conception de systèmes d¿irrigation à la demande, l¿étape principale est de déterminer les débits circulants le long deslignes. A cettefin, on utilise principalement la première formule de Clément. Cependant, dans quelques cas, l¿utilisation de cetteméthodologie peut provoquer un surdimensionnement du réseau. L¿objectif de cette recherche est de vérifier à travers d¿uneméthodologie que nous proposons si les hypothèses de distribution normale de débits correspondent avec la distribution réelledans le réseau. Des analyses comparatives statistiques (visuelles et numériques) ont été effectuées, entre la distribution théoriquede débits et la distribution réelle dans le réseau. Si la distribution normale n¿a pas pu être vérifiée, d¿autres fonctions de distributionsont proposées, au moyen de Matlab. En appliquant la méthode sur une période d¿une année, il s¿avère que la fonction généraliséede valeurs extrêmes est toujours une bonne option d¿ajustement pour représenter la distribution de débits, et plus particulièrementdans ce réseau d¿arrosage. La corroboration de cette fonction dans d¿autres réseaux peut contribuer à une conception des réseauxoptimale et durable. Si des distributions desflux plus réalistes sont considérées dès la conception, l¿efficacité augmente enréduisant la trace énergétique de la distribution et les coûts d¿exploitation. Copyright © 2018 John Wiley & Sons, Ltd.

[EN] Nowadays the global warming has caused a growing increase of sensitivity of the population to reduce the consumption of non-renewable resources. Therefore, the use of renewable energies is currently increasing and the development of studies to install small renewable generators to supply domestic uses also does. In this line, the present research develops a methodology to design the blades of a small wind turbine with horizontal axis, applying it to a real case study. To improve the design of the wind turbine, a meteorological station was installed in the study point as well as historic registered data were used. Finally, the estimated energy produced by this generator was 1453 kWh/year and the energy could be used to supply in the rural house to complement the electrical consumption, reducing the consumption of the other non-renewable resources.

[EN] Some of the subjects have complex concepts, which are currently taught using deductive methods in the first years of University Degree. However, the experience shows the results obtained from students¿ learning goals were quite low. Therefore, the use of inductive method is a crucial factor to improve students¿ learning results and re-thinking the way to teach in basic subject of Engineering Bachelor Degree. One example is the subject called Fluid Mechanics, which is present in many Bachelor Degrees. This matter has abstract concepts, which are normally taught by traditional methods. This type of teaching makes difficult to be understood by the student. This research proposes an inductive methodology to work the viscosity concept using an activity. In this test, the student has to carry out some measurements with different fluids using a simple measurement device while they participated actively in the learning.