ArcGIS para District Energy: Rastreo de Energía Térmica
Por Tom DeWitte y Tom Coolidge
El propósito de un sistema de district energy es transportar energía térmica a los clientes (district heating) o transportar energía térmica lejos de los clientes (district cooling). Suena simple, sin embargo, la naturaleza en bucle de las redes de tuberías de district energy las convierte en algunas de las redes de tuberías de servicios públicos más complicadas.
Modelar el flujo a través de esta complicada red de plantas de energía, tuberías, bombas, válvulas y finalmente edificios no es fácil. Sin embargo, es vital para planificadores, ingenieros y operadores de la red de tuberías entender cómo su producto se mueve hacia y desde sus clientes. Esto se complica aún más si la organización de district energy utiliza zonas de circulación con intercambiadores de calor. En esa configuración del sistema, el flujo de agua no es el mismo que el flujo de energía térmica. Esto requiere una aplicación y un modelo de datos lo suficientemente inteligente para diferenciar entre el flujo de agua y el flujo de energía térmica.
Aquí es donde ArcGIS con su capacidad ArcGIS Utility Network y District Energy Data Model puede ayudar.
Energía Térmica y District Heating
Al modelar una red de tuberías district heating, es vital entender dónde comienza la energía y hacia dónde va.
Para district heating, el inicio suele ser la planta de energía. Desde la planta de energía, el agua caliente o vapor transporta la energía térmica a través de tuberías, bombas, intercambiadores de calor, válvulas, más tuberías y finalmente a un edificio. El cliente en ese edificio consume la energía térmica para calentar su hogar. En un sistema en bucle completo, el agua ahora enfriada regresa a la planta de energía para ser recalentada.
Energía Térmica y District Cooling
Al modelar una red de tuberías district cooling, la energía térmica comienza con el cliente y se entrega a la planta de enfriamiento donde típicamente se libera al aire.
En un sistema en bucle completo, después que la energía térmica se libera al aire, se envía a unidades chiller para eliminar aún más energía térmica. Esto resulta en una disminución adicional en la temperatura del agua. Una vez enfriada, se transporta a través de tuberías, bombas, intercambiadores de calor, válvulas y más tuberías antes de llegar al edificio del cliente. En el edificio, el agua refrigerada absorbe el calor residual del cliente y lo transporta nuevamente a la planta de enfriamiento.
Aprovechando Utility Network
Modelar este transporte realista de energía térmica a través de una red de tuberías requiere más que entender cómo están conectadas las tuberías, bombas, intercambiadores de calor, válvulas y otros componentes. Requiere la capacidad para entender qué bombas están operando y qué válvulas están cerradas. También necesita diferenciar entre cables de protección catódica y cables detectores de fugas. Estos cables están conectados a las tuberías pero no transmiten energía térmica. Para representar con precisión estas complejidades adicionales del mundo real, necesitamos un modelo de conectividad más avanzado. Necesitamos aprovechar Utility Network.
Utility Network es una extensión para ArcGIS. ArcGIS es el sistema de información geográfica (GIS) proporcionado por Esri.
Qué Detiene el Flujo de Energía Térmica
Con Utility Network viene la herramienta geoprocesamiento Trace. Una configuración de esta herramienta es lo que se usará para realizar el rastreo del flujo de energía térmica. Configurar correctamente el rastreo del flujo requiere una comprensión realista sobre qué puede detener el flujo de energía térmica.
En el mundo real, dispositivos que están cerrados, como una válvula, o que no están operando, como una bomba, impedirán el flujo de la energía térmica. A esta lista se añaden cualquier segmento o dispositivo que no esté en servicio, como segmentos retirados o segmentos propuestos pero aún no construidos. Por último, está la necesidad de excluir los cables de protección catódica y los cables detectores de fugas que son parte de la red pero no conducen flujo energético térmico.
Al usar el modelo base District Energy Utility Network Foundation data model, esas restricciones son así:
- Segmento o activo no está en servicio: Lifecycle Status No es igual a In Service
- Válvula está cerrada: Device Status es igual a closed
- Bomba no está operando: Device Status es igual a closed
- Cables protección catódica: Category es igual a CP Only
- Cables detección fugas: Category es igual a Leak Detection Only
Configurando la Herramienta Trace
La herramienta geoprocesamiento Trace en ArcGIS Pro tiene muchos parámetros. Aquí está cómo transponer las restricciones en configuraciones específicas en la herramienta Trace.
El tipo de rastreo será un downstream trace, aprovechando la red DHC domain network y el DHC Energy Tier. Configurar el Tier a "DHC Energy Tier" es importante ya que establece la fuente del flujo como la planta energética/chiller plant versus el tier "DHC Pressure" que establecería la fuente como bombas dentro del sistema.
Las restricciones serán añadidas como Traversability Barriers. Si alguna restricción es verdadera, el rastreo no avanzará más allá del activo.
Cuando se ejecute este rastreo, devolverá todos los segmentos de tubería, dispositivos, accesorios y puntos de servicio al cliente que estén recibiendo energía térmica desde la ubicación inicial designada.
Esto incluye tanto las partes de suministro como retorno en la red de tuberías.
Si usted es una organización district heating y solo está interesado en el flujo energético térmico suministrando energía al cliente, puede añadir una barrera filtro:
- Los segmentos son solo líneas suministro: Line Asset Type no es igual a supply
Esto devolverá un conjunto seleccionado en la red que muestra cómo la energía térmica atraviesa la red desde la ubicación designada hasta el cliente.
La misma configuración funcionará en la red district cooling pipe network.
Compartiendo el Rastreo
Ahora que sabe cómo configurar la herramienta trace para realizar un rastreo del flujo energético térmico, ¿cómo comparte esto con otros en su organización? Y ¿cómo lo comparte de manera que no requiera que todos configuren manualmente esta herramienta Trace? Aquí es donde entra en juego la nueva funcionalidad introducida en ArcGIS 10.9, llamado Trace Configurations, es útil.<\/P>
Trace Configurations es la capacidad de almacenar una configuración de la Trace Tool dentro de la Geodatabase. Cuando el Thermal Energy Flow trace se almacena en la Geodatabase, otros usuarios de escritorio, web y móviles no necesitan saber cómo configurar la herramienta.<\/P>
Una simple verificación de la opción "Use Trace Configuration" elimina todas las opciones de configuración y las reemplaza con un menú desplegable simple para que el usuario final seleccione.<\/P>
<\/span><\/P>Tener la configuración del trace almacenada centralmente y accesible para los usuarios finales asegura que todos estén ejecutando un thermal energy flow trace correctamente configurado.<\/P>Resumen<\/H2>Planificadores, ingenieros y operadores requieren este tipo de modelado avanzado de flujo para ayudarles a realizar sus actividades diarias. El modelado de thermal energy flow es solo uno de los muchos tipos de análisis de flujo de agua, térmico, protección catódica, detección de fugas que pueden configurarse con ArcGIS Utility Network. Estas capacidades de trace ayudan a eliminar parte de la complejidad de mantener y operar un sistema de tuberías de energía distrital.<\/P>NOTA: Las publicaciones en este sitio son propias y no representan necesariamente la posición, estrategias u opiniones de Esri.<\/EM><\/P>
