TallerSWC2_v8i

Diseño y Modelación de Sistemas de Alcantarillado Sanitario Taller 2

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Diseñando un nuevo Sistema de drenaje

Sanitario Taller 2

Objetivo General

En este taller usted diseñara un nuevo sistema de drenaje usando la herramienta

de diseño automatizado (Automated Design) que ofrece SewerCAD v8i o

SewerGEMS Sanitary v8i. Usted iniciara a partir de un archivo de fondo tipo CAD

(formato DXF) y el nuevo sistema será diseñado usando el caudal máximo de

diseño.

El caudal máximo de diseño estará compuesto por el caudal en tiempo seco

proveniente de un número determinado de unidades habitacionales, completamente

desarrolladas y el caudal en tiempo lluvioso, que a su vez se compone por una tasa

hipotética de infiltración y otros caudales de entrada dados por estándares de

diseño. El caudal de aguas negras será mayorado usando el método “Ecuación de

Babbit” que asignara a cada tramo de diseño un factor de mayoracion basado en la

población aportante.

Objetivos Específicos del Taller

Después de completar este taller, usted deberá ser capaz de:

- Importar y usar un archivo CAD como fondo de dibujo.

- Dibujar un modelo a escala

- Inferir algunas propiedades para los elementos.

- Ampliar la practica en el uso de reportes tabulares (FlexTables)

- Crear y asignar cargas sanitarias unitarias.

- Asignar una carga o tasa de infiltración para el sistema

- Aplicar la herramienta de diseño automático para dimensionar los colectores

proyectados.

- Construir perfiles de Ingeniería (Engineering Profiles)

- Aplicar y configurar las anotaciones en los elementos.


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Construcción de la Red Proyectada

En esta sección usted deberá pasar por los pasos básicos de configuración

requeridos en un proyecto de SewerCAD, en los cuales adicionara un archivo de

fondo como referencia al dibujo escalado y modificara los factores de multiplicación

para los textos que constituyen las anotaciones del dibujo.

Creación de un nuevo proyecto SewerCAD o SewerGEMS Sanitary

1. En su escritorio, haga doble click en el

icono sewerCAD o diríjase al botón Inicio/

Programas/Bentley/SewerCAdV8i/SewerCADV8i.

2. En la ventana de bienvenida haga click

en el botón Create a New Project y busque en

su folder de talleres de solución. Si la ventana

de bienvenida no estuviera abierta seleccione

el menú File/New.

3. Una vez el nuevo proyecto haya sido

creado, diríjase al menú File/Save as y nombre

el proyecto como Taller2 y haga click en el botón Save.

Adición de un archivo de fondo de dibujo

4. En SewerCAD o SewerGEMS Sanitary podrá agregar archivos de fondo en

diversos formatos. Seleccione el menú View/Background Layers. En dicha ventana

haga click en el botón New y seleccione New File.

5. En su folder Archivos Inicio seleccione el archivo de nombre

Taller2AreaDesarrollo.DXF y haga click en Open. Seguidamente verifique en las

propiedades del DXF que la unidad de longitud sea pies (ft)


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6. Haga click en el botón OK para agregar este archivo de fondo a su área de

dibujo.

Nota. Si usted no observa el archivo de fondo es posiblemente debido a que el

archivo ha sido insertado en sus coordenadas originales y su ventana de dibujo se

encuentra en otro cuadrante diferente. Para visualizar el archivo vaya al menú

View/Zoom/Zoom Extents o simplemente presione el botón

En su área de dibujo, usted deberá observar la siguiente imagen de fondo:

Nota: Observe en el archivo de fondo que las elevaciones de la zona a urbanizar

representadas por las curvas desde aproximadamente 512 ft (156.1 m) a 504 ft

(153.6 m) así que tendremos un margen que solo nos permitirá usar pendientes

bajas. También observe que se tiene una pequeña loma en la mitad de la calle

Knob Hill Ct. Esta cima natural hará que existan 4 lotes que por su elevación harían

parte de una sub área de drenaje independiente (Lot 17 – Lot 20). Lo que

asumiremos en este caso es que esos lotes contaran con equipo de bombeo menor

que permita descargar sus áreas residuales al buzón proyectado en la mitad de

dicha calle.


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Definición de Opciones de Proyecto

A continuación, será necesario definir algunas opciones generales y de dibujo del

proyecto antes de comenzar el dibujo del sistema.

7. Haga click en el Menu Tools/Options.

8. En la pestaña Units vaya al menú desplegables Reset Defaults y seleccione

Sistema Internacional, para asegurarse que este será el sistema de unidades que

por defecto adoptara cada parámetro.

9. Posteriormente, seleccione la pestaña “Drawings” y defina el modo de dibujo

(Drawing Mode) como escalado (Scaled) y configure los multiplicadores de tamaño

símbolos y textos (anotaciones) como 5.0 y 8.0 respectivamente.

10. Haga click en Ok para aceptar los cambios realizados y regresar al dibujo.


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Trazado de la Red Proyectada

Una vez se completen los pasos previos de configuración del proyecto, la siguiente

acción será el dibujo de la red propuesta. Asegúrese que la codificación y

numeración de símbolos de su dibujo coincida con el esquema de la siguiente

página.

11. Seleccione botón Layout y del menú desplegable seleccione la opción

Conduit

12. En nuestro caso empezaremos el trazado con un buzón en la pequeña

glorieta de Farm Hill Rd en centro este de la zona hasta una estructura de salida

(Outfall) en la zona más al norte del sistema tal y como se indica en la figura a

continuación.

Nota. Tenga en cuenta que el último elemento de la línea de trazado es la

estructura de salida OF-1. Por lo tanto cuando este por dibujar el último tramo,

haga click derecho y en el menú emergente seleccione Outfall como elemento

nodal.

IMPORTANTE. Si tuvo errores durante el dibujo es posible que los nombres (labels)

y numeración de los elementos difieran a los del dibujo. No se preocupe por esto,

ya que usted podrá modificar estos nombres en la ventana de propiedades o en la

tabla. Lo importante es que identifique el error y modifique los elementos para

asegurar la coincidencia con el dibujo.


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13. Ahora deberá dibujar los ramales en las calles Knob Hill Court y Vista View

Court tal y como se indica en la siguiente página. La herramienta de dibujo (Layout

seguirá activa).

14. Inicie por Knob Hill Ct y una vez empalme este ramal en el buzón de

inspección MH-3, haga click derecho en el mouse y seleccione la opción Done.

15. Repita el mismo procedimiento para el ramal de Vista View Ct.

16. Una vez haya completado el dibujo de la Red y dado que no dibujaremos

ningún otro elemento, haga click en el botón Select que se encuentra en la

parte superior de la barra de herramientas de dibujo.

17. Verifique que su dibujo coincida a plenitud con la figura mostrada. Si así lo

desea, puede regresar a la ventana Background Layers y activar y desactivar el

archivo de fondo para mejor visualización.

18. Recuerde guardar su archivo, haciendo click en el botón Save .

Ingreso de datos del Sistema

A continuación, debemos ingresar la información del sistema que en este caso son

las elevaciones de terreno de los buzones y de la estructura de salida.


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Nota. En relación a las cotas de fondo (Invert Elevations) incluidas en la

información de entrada se tratara inicialmente de valores asumidos en una

aproximación no precisa.

Se presentan entonces en la siguiente página las tablas de datos:

Tabla de Datos para Buzones

Identificador Cota Terreno

Ground Elevation (m)

Cota de Fondo

Invert Elevation (m)

MH-1 153.92 152.40

MH-2 154.08 151.80

MH-3 154.23 151.20

MH-4 153.92 150.60

MH-5 153.77 150.00

MH-6 156.67 154.80

MH-7 154.99 153.60

MH-8 154.53 153.00

MH-9 154.23 152.40

Tabla de Datos para Estructura de Salida (Outfall)

Identificador Cota Terreno

Ground Elevation (m)

Cota de Fondo

Invert Elevation (m)

Tipo de

condición de

frontera

OF-1 153.01 149.40 Descarga libre

(free outfall)

1. Diríjase al menú View/FlexTables para

abrir el administrador de reportes tabulares,

o simplemente haga click en el icono en

la barra de herramientas.

2. Haga doble click en la tabla de buzones

(Manhole Table) bajo la categoría

Tables-Predefined con lo cual se abrirá la tabla

de este tipo de elementos.

Nota. Antes de iniciar el ingreso de datos,

asegúrese de ordenar ascendentemente


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(sort ascending) la columna Label para cerciorarse que los buzones estén listados

de forma ordenada.

3. Al ingresar datos, verificar que las cajas de selección en la columna -Set Rim

to Ground Elevation?- estén marcadas en su totalidad.

4. La tabla de buzones deberá lucir como se muestra a continuación:

5. Cierre la ventana del reporte tabular

de manholes (Buzones).

6. Para ingresar los datos en la estructura

de salida haga doble click sobre el elemento

OF-1 para abrir la ventana de sus propiedades

7. Ingrese las elevaciones y condición de

frontera dadas en la tabla, tal y como se indica

en la figura de la derecha.

Ingreso de la información de Colectores

A pesar que este taller aborda el diseño de los colectores del sistema, será

necesario que inicialmente se definan las secciones (circulares, box-culverts, etc.) y

unas dimensiones por defecto. Sobre estas dimensiones asumidas inicialmente, la

herramienta de diseño automatizado realizara la optimización de diámetros.

8. Haga click en el menú View/FlexTables


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9. En esta ventana, haga click derecho sobre Conduit Table bajo la categoría

Tables-Predefined y en el menú emergente seleccione Duplicate- as Project Flex

Table.

10. Esto creara una nueva tabla bajo la

sección Tables-Project

11. Haciendo click en el botón Rename

, renombre esta tabla como

“Tabla Personal – Colectores”.

12. Su estructura de tablas de proyecto

deberá lucir tal como se muestra en la

figura de la derecha.

13. Abra esta nueva tabla y haciendo click en el botón Edit busque el campo

Length (Scaled) en la sección derecha y agréguelo para que quede incluido en la

sección derecha de columnas seleccionadas.

14. Use los botones con las flechas arriba/abajo para que este campo de

longitud escalada quede justo debajo del campo diámetro.

15. Verifique que los valores de las longitudes sean razonables para el área

urbanizada. En este caso todas las longitudes deben ser inferiores a 125 m.

16. El diámetro nominal que por defecto asumiremos inicialmente será de 250

mm así como el coeficiente “n” de Manning que deberá ser igual a 0.013. Haciendo

click derecho sobre la columna Diameter seleccione la opción Global Edit y el

operador Set para definir este valor de 250 mm en todos los colectores. Verifique

también el valor n de Manning y cámbielo a 0.013 si fuera necesario.


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Nota. El ajuste de diseño de los diámetros y las cotas de los colectores se dará en

un proceso posterior de diseño automatizado.

17. En lugar de usar la definición de Colector

Definido por Usuario (User Defined Conduits),

usaremos la opción Catalog Conduits para

que el diseño automatizado seleccione las

dimensiones del catálogo escogido.

18. Para hacer este cambio de manera

global, en la tabla de colectores haga click

derecho en el encabezado de la columna

Conduit Type, y seleccione Global Edit.

19. En el cuadro de dialogo de edición,

seleccione el campo valor como Catalog Conduit y haga click en OK.

20. Habiendo editado globalmente el tipo de

colector, vaya a la columna Conduit Shape-

donde se define la forma y material de los

colectores a seleccionar y en cualquiera de

los registros haga click en el botón ellipse que

abrirá la ventana Conduit Catalog.

21. En el cuadro de dialogo, haga click en el botón más a la derecha

“Synchronization Options” y del menú desplegable seleccione la opción Import from

Library.

22. En la ventana Engineering Libraries, haga click en el signo + en frente del

catálogo de colectores para expandir esta librería.


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23. A continuación, seleccione y expanda la librería Conduits Library-Metric.xml.

Dentro de esta lista de opciones que se despliegan, seleccione el catalogo “Circular-

PVC” dado que para este diseño los colectores estarán dados por tuberías de PVC.

Nota. Expandiendo el Catalogo “Circular PVC”, vera los diferentes diámetros

existentes bajo este catálogo. Si quisiera que algunos de estos diámetros no sean

considerados (en caso que no existan en el mercado local) simplemente deberá

remover la marca de selección. Para este taller importaremos todos los diámetros

posibles.

24. Teniendo seleccionado el catalogo “Circular-PVC” haga click en el botón

Select en la parte inferior. Esta acción importara los diámetros, el material y las

rugosidades de los colectores marcados.

25. El cuadro de dialogo de Catalogo de Colectores deberá estar ahora poblado

por 25 tipos de diámetros que irán delos 100 mm a 3000 mm. Haga click en Close.

26. De regreso en la tabla de colectores,

haga click derecho en el encabezado de la

columna –Conduit Shape- y seleccione la

opción Global Edit. Seleccione Circular Pipe

para el campo valor y haga click en OK.

27. A continuación realice una nueva

edición global para la columna -Section Size-

Esta vez en el campo valor defina 250 mm

que aparecerá en el menú desplegable

dentro de todos los diámetros disponibles

creados en el catálogo.

28. Finalmente repita el mismo procedimiento

de edición global para la columna –Material-

definiendo el valor como PVC.


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Al final de todos estos pasos para completar la información base inicial de todos los

colectores, el reporte tabular de lucir así:

29. Cierre la tabla de colectores una vez verifique la información y guarde

nuevamente su archivo .

Definición y Aplicación de cargas al modelo.

En una primera simulación cargaremos el modelo primordialmente con cargas

unitarias de tipo residencial. Estas cargas podrían ser importadas desde las librerías

de ingeniería que ofrece SewerCAD/GEMS Sanitary pero para este modelo

optaremos por crear nuestra propia definición de carga unitaria residencial.

30. Diríjase al menú principal Components/Unit Sanitary (Dry Weather) Loads…

cuando el cuadro de dialogo abra, haga click en el botón New y del menú que

se desplegara seleccione la categoría Count Based.

31. Una vez creada el tipo de carga, renómbrela como “Nuevas Residencias”

presionando el botón .

32. Sobre la sección derecha de la ventana, ingrese la definición Residencial en

el campo Count Load Unit. El valor de esta unidad (Unit Load) será de 1550 L/d

(asegúrese que la unidad de carga sea L/d)

33. Para el campo Population Equivalent ingrese 5, que representa el número de

personas por residencia. Verifique que su ventana se vea así:


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Definida la carga unitaria residencial, aplicaremos este tipo de carga a los

elementos tipo Manhole del modelo siguiendo estos pasos:

34. Abra la herramienta de gestión de

cargas sanitarias a través del menú Tools/

Sanitary Load Control Center o haciendo

click en el botón de la barra de

herramientas del mismo nombre.

35. Haga click en el botón New y del

menú desplegable seleccione la opción

Initialize Unit Loads for All Elements

para poblar la tabla con todos los buzones

presentes en el modelo.

36. Sobre el encabezado de la columna

–Unit Sanitary Load- haga click derecho

y seleccione la opción Global Edit.

En la ventana de edición seleccione para

el campo valor el tipo de carga Nuevas Residencias.

37. Para la asignación del número de cargas unitarias residenciales (Loading

Unit Count) usaremos la siguiente tabla:

Identificador

Número de unidades

residenciales

(Unit Count)

MH-1 5

MH-2 4

MH-3 3

MH-4 3

MH-5 2

MH-6 2

MH-7 2

MH-8 4

MH-9 3

38. Ingrese estos valores del número de residencias aportantes a cada buzón en

la columna –Loading Unit Count-

39. La ventana del centro de control de cargas sanitarias, deberá entonces lucir

tal y como se indica a continuación. Una vez verifique que el procedimiento de


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asignación de cargas en su modelo sea el correcto podrá cerrar el dialogo Sanitary

Load Control Center.

Configuración de Caudales Extremos

Dado que la carga sanitaria Nuevas Residencias aplicada en este modelo está

basada en un aporte per cápita usaremos un método de mayoracion (Extreme Flow

Factor) basado en la formula o Ecuación de Babbit. Para esto inicialmente debemos

importar los coeficientes de esta ecuación desde las librerías de ingeniería.

40. Vaya al menú Components/Extreme Flow… Esto abrirá el cuadro de dialogo

que permite importar de la librería algunos métodos de mayoracion.

41. Presione el botón Synchronization Options de esta ventana y seleccione

la opción Import from Library. Esto abrirá la librería de métodos de factores de

mayoracion llamada Extreme Flow Factor Method Library.xml

42. Expanda los métodos existentes en esta librería y seleccione el método

Babbit Equation. Seguidamente haga click en el botón –Select-

43. A continuación sobre la sección

derecha de la ventana defina para este

método que el campo Population Units

tiene una cantidad de Capita x103, es

decir, el coeficiente “P” de la ecuación esta dado en miles de personas.

Los demás parámetros no tendrán modificación.


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44. Cierre el cuadro de dialogo y guarde nuevamente su archivo.

45. Ahora necesitaremos asignar la ecuación de Babbit al tipo de carga Nuevas

Residencias presente en nuestro modelo. Para esto vaya al menú

Components/Extreme Flow Setups…

46. Haga click en el botón New para crear una nueva condición de caudales

extremos, modifique el nombre desde el botón Rename nombrándolo

“Mayoracion Q. Residencial”

47. Asegúrese que la columna –Use- tenga la marca de selección y seleccione el

método Babbit Equation en la columna –Extreme Flow Method- para que este sea el

que aplique al tipo de carga Nuevas Residencias.

Su cuadro de dialogo debería lucir así:

48. Cierre el cuadro de dialogo Extreme Flow Setups.

Configuración de Opciones de Calculo aplicando factores de mayoracion.

Una vez ingresado el método de mayoracion de carga, debemos crear las opciones

de cálculo que estarán asociadas al escenario activo.

49. Abra la ventana de Opciones de

Calculo a través del menú Analysis/Calculation

Options o presionando el botón en la barra

de herramientas.

50. Haga doble click en la opción de calculo

existente “Base Calculation Options” y con esto

se abrirá la ventana de edición de propiedades

indicando las opciones de cálculo vigentes.

51. Bajo la categoría Gravity Pressure

Interface Options, defina el siguiente campo como:

- Extreme Flow Setup: Mayoracion Q. Residencial

52. Los demás campos en las propiedades de

estas opciones de cálculo no requerirán cambios.

Podrá cerrar la ventana Calculation Options.


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Adicionando una carga sanitaria adicional.

En el planteamiento inicial, recuerde que se estableció que debido a condiciones

topográficas en zona aledaña a la calle Knob Hill Ct. se tendrían 4 casas (lote 17 –

lote 20) que no podrían descargar por gravedad al buzón MH-6. En consecuencia, el

peor caso se presentara cuando los equipos de bombeo de aguas servidas de estas

residencias estén encendidos simultáneamente a una tasa de 12 gpm (45.43 lpm)

cada uno. Esto corresponderá entonces a un caudal punta adicional de 261647.67

L/d que debemos incluir en el modelo.

53. Haga doble click en el elemento MH-6

y en el editor de propiedades haga click en el

campo Sanitary Loads.

54. Presione el botón ellipse que abrirá

la ventana de asignación de cargas sanitarias

para un único elemento.


menu desplegable seleccione Pattern Load-Base

Flow and Pattern.

56. Para esta carga sanitaria ingrese los

siguientes valores:

- Base Flow: 261647.67 L/d

- Pattern: Fixed (fijo)

Nota. Verifique que sus unidades de caudal sean Litros/día

57. La ventana de cargas sanitarias para el MH-6, deberá lucir como se muestra

a continuación. Habiendo verificado los datos haga click en OK.


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Adicionando una tasa de infiltración.

Finalmente adicionaremos en los colectores una tasa de infiltración media de 0.20

L/s-ha (0.20 L/s =17280 L/d). Los campos requeridos por infiltración, no aparecen

en las columnas por defecto del reporte tabular de los colectores así que será

necesaria la adición de estas columnas a la tabla personalizada del proyecto que

para colectores hemos llamado “Tabla Personal – Colectores”.

58. Diríjase al menú View/FlexTables.

Sobre la categoría Tables-Project, haga

doble click en la tabla “Tabla Personal-

Colectores” para abrirla.

59. Para agregar nuevos campo haga

click en Edit para abrir el dialogo de

edición de tablas y busque en la sección

derecha los siguientes parámetros disponibles:

- Infiltration Load Type

- Infiltration Loading Unit

- Infiltration Rate per Loading Unit

60. Seleccionando el botón Add agregue uno a uno estos campos a la

lista de parámetros/columnas seleccionadas. Una vez hayan sido agregados haga

click en OK.

61. De regreso a la tabla de colectores, haga click derecho en el encabezado la

columna –Infiltration Load Type- y efectúe una edición global donde el campo valor

sea Surface Área para definir el tipo tasa de infiltración.


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62. Realice una nueva edición global sobre

la columna –Infiltration Loading Unit- definiendo

la unidad como ha.

63. Finalmente, y a través de la edición global

asigne una tasa de infiltración de 17280 L/d para

todos los colectores.

64. Una vez haya terminado la definición

de las tasas de infiltración en el modelo su tabla

deberá lucir como se presenta a continuación.

65. Cierre su reporte tabular de colectores.

Validación de los datos del Modelo.

Antes de ejecutar la simulación hidráulica, siempre es conveniente verificar los

datos ingresados para asegurarse de la integridad del modelo y que no hagan falta

datos que puedan generar errores.

66. Vaya al menú principal Analyisis/Validate o haga click en el botón de la

barra de herramientas.

67. Cuando la validación se completa y en caso de no tener errores o mensajes

de advertencia, usted deberá ver el siguiente mensaje.


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Nota. Si usted tuviera algún error, la ventana User Notifications listaría los errores

encontrados por SewerCAD/SewerGEMS Sanitary.

68. Finalmente haga click en OK y guarde su archivo con las últimas

modificaciones antes de ejecutar la simulación hidráulica.

Simulación Hidráulica y Revisión de Resultados Escenario Base

1. Ejecute el escenario Base configurado previamente haciendo click en el

botón Compute o a través del Menu Analysis/Compute.

2. Terminada la simulación aparecerá una ventana de nombre “Detailed

Calculations Summary” que representa un resumen ejecutivo de los resultados

aparecerán. Navegue por las diferentes pestañas para revisar los resultados.

Nota. Es posible que usted vea algunos mensajes de advertencia (no de error)

indicando que las restricciones mínimas de velocidad no se han cumplido en la

ventana de notificaciones (User Notifications). Esto no es ninguna sorpresa dada las

bajas pendientes consideradas en los colectores.

Revisión de Resultados a través de configuración de anotaciones

Existen muchas maneras en SewerCAD/GEMS Sanitary de revisar los resultados

hidráulicos, bien sea a través de la ventana de propiedades, los reportes tabulares

(FlexTables), gráficos, codificaciones por color, etc. En este caso usaremos las

anotaciones para una visión rápida de algunos parámetros.

3. Vaya a la ventana Element Simbology. Si no está activa, la puede abrir a

través del menú View/Element Simbology.


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4. Seleccione el elemento Conduit y con clikc derecho escoja New/Annotation.

5. En la ventana de propiedades de anotación que aparece configure los

siguientes campos:

- Field: Slope

- X Offset: 0.0 m

- Y Offset: 5.0 m

- Height Multiplier: 0.9

6. Haga click en el botón -Apply- y

luego en el botón OK para poder visualizar

los datos de pendiente de los colectores.

7. A continuación, repita el mismo

procedimiento para agregar la anotación de velocidad promedio en los colectores

mediante la siguiente configuración:

- Field: Velocity (Average)

- X Offset: 0.0 m

- Y Offset: 10.0 m

- Heigth Multiplier: 0.9

A continuación las figuras que representan la configuración de las anotaciones:

8. Luego de aplicar y aceptar las anotaciones, el dibujo del modelo debería lucir

así:


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9. Según las anotaciones obtenidas y otros valores, llene la tabla de resultados

al final del taller.

Creación de Perfiles

Adicional a las anotaciones en planta, será de mucha ayuda visualizar el perfil del

sistema.

10. Abra el manejador de perfiles haciendo click en el icono o desde el menú

View/Profiles.

11. Oprima el botón New y con esto se desplegara la ventana Profile Setup

que se muestra a la derecha.

12. Presione el botón – Select from Drawing- para seleccionar los colectores que

componen nuestro perfil.

13. En el área de dibujo seleccione los colectores CO-1 a CO-5 (irán quedando

resaltados en rojo) y finalmente haga click en el botón Done .


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14. Una vez los elementos del perfil estén seleccionados, haga click en el botón

–Open Profile- para ver el perfil que deberá lucir de esta manera:

15. Cierre este perfil y de regreso a la ventana Profile, haga click en el menú

desplegable View Profile seleccionando la opción Engineering Profile para ver un

perfil de ingeniería más detallado como este:


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Vista en Zoom del perfil de ingeniería de los colectores CO-3 y CO.4

IMPORTANTE: El perfil de ingeniería, ofrece al usuario múltiples opciones de

anotación, escalas, grosor de líneas, colores, etc. De hecho la línea de terreno

puede ser personalizada para obtener una línea más detallada con las variaciones

de elevación entre los buzones de inspección.

Finalmente, el perfil de ingeniería y todas sus anotaciones, puede exportarse a

formato DXF para que pueda ser insertado en alguna otra herramienta CAD para la

generación de planes de perfil.

Ejecución de un Diseño Automatizado Escenario Diseño Inicial

En esta sección del taller, usted definirá y configurara una serie de criterios de

diseño que deberá considerar SewerCAD o SewerGEMS Sanitary al momento de

efectuar el dimensionamiento automático en el que además se tendrá en cuenta el

método de mayoracion de caudal definido.

Creación de Opciones de Cálculo para Diseño.

1. Primero crearemos un nuevo conjunto de opciones de cálculo a través del

menú Analysis/Calculation Options o presionando el botón que aparece en la

barra de herramientas.


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2. Haga click en el botón New para

crear una nueva opción de cálculo y

renómbrela como “Diseño Automatizado”.

3. Haga doble clikc sobre “Diseño

Automatizado” y se abrirá la ventana de

edición de propiedades indicando las opciones

vigentes.

4. En este caso debemos modificar los

siguientes campos:

- Time Analysis Type: Stady State

- Calculation Type: Desing.

- Extreme Flow Setup: Mayoracion

Q. Residencial.

5. Los demás campos en las propiedades

de estas opciones de cálculo no requerirán

cambios así que podrá cerrar la ventana de

Calculation Options.

Selección de Diámetros disponibles para el diseño automatizado.

Dado que previamente hemos importado de una librería de ingeniería un catálogo

de tuberías en PVC, en esta parte lo único que haremos es seleccionar cuales son

las tuberías que queremos descartar para el diseño.

6. A través del menú Components/Conduit Catalog abrirá el listado de

diámetros disponibles del catálogo importado.

7. Seleccione los diámetros 100 mm y 150 mm y haga click en el botón Delete

para que estos diámetros sean eliminados del listado. El cual deberá lucir ahora

de esta manera:


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8. Haga click en Close.

Definición de Restricciones de Diseño.

Cualquier procedimiento de diseño automatizado requiere la configuración de un

conjunto de restricciones. En una primera ejecución del diseño, se estará indicando

en este taller que puede suceder cuando no se define una restricción de velocidad.

En este proceso, usted deberá definir un rango mínimo y máximo de pendientes en

las tuberías y el resto de las elevaciones se modificara afectando hasta la última

tubería. Esto en ocasiones puede no ser lo más adecuado pero es la forma como el

diseño automatizado en SewerCAD opera.

9. Vaya al menú Components/Default Desing Constraints… aquí deberá ver tres

pestañas: Velocidad (Velocity), Recubrimiento (Cover) y Pendiente (Slope) donde

se pueden definir los rangos aceptados.

10. En la pestaña Velocidad defina los

siguientes rangos:

- Velocity Constraints Type: Simple

- Velocity (Minimum): 0.00 m/s

- Velocity (Maximum): 4.50 m/s

11. Para los valores de recubrimiento

defina:

- Cover Constraints Type: Simple

- Cover (Minimum): 0.90 m/s

- Cover (Maximum): 5.00 m/s


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12. Finalmente para las pendientes máximas y mínimas estarán dadas por el

siguiente rango:

- Slope Constraints Type: Simple

- Slope (Minimum): 0.005 m/m

- Slope (Maximum): 0.100 m/m

13. Cierre finalmente la ventana de restricciones de diseño, donde estaremos

eventualmente permitiendo (en la sección derecha de la ventana) el funcionamiento

del colector a tubo lleno.

Creación de un nuevo Escenario de Diseño.

14. Crearemos un nuevo escenario para

las condiciones iniciales de diseño. Diríjase

al administrador de Escenarios a través del

menú Analysis/Scenario o haciendo click

en el botón de la barra de herramientas.


menú emergente seleccione la opción Base

Scenario.

16. Renombre este nuevo escenario como

“Diseño Inicial”

17. Haga doble clik en este escenario para

abrir el editor de propiedades con la configuración

de alternativas y opciones de cálculo de este

escenario.

Nota. Dado que un procedimiento de diseño

automatizado modificara las propiedades físicas

del sistema, deberá crear una nueva alternativa

física (Physical Alternative)

18. Haga click en el campo Physical y del menú

desplegable seleccione la opción -New-

19. Nombre esta nueva alternativa física como

“Diseño Inicial”

20. Baje hasta la categoría “Calculation

Options” y en el campo GVF/Pressure Engine

Calculations seleccione del menú desplegable las opciones de cálculo “Diseño

Automatizado”.


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21. La configuración del escenario deberá con estos cambios deberá lucir como

se muestra en la figura de arriba.

22. Finalmente, haga que el escenario activo sea “Diseño Inicial”, seleccionando

dicho escenario y haciendo click en el botón Make Current , con esto deberá ver

una pequeña marca roja de selección sobre dicho escenario.

Modificación Parcial de las restricciones de diseño.

Para este modelo, desearemos que SewerCAD/SewerGEMS Sanitary modifique

todos los diámetros y elevaciones de fondo de los buzones de inspección, excepto

la cota de fondo de la estructura de salida (OF-1) así como la cota de entrega del

colector CO-5

23. Abra el administrador de alternativas a través del menú

Analysis/Alternatives o haciendo click en el botón de la barra de herramientas.

Esto abrirá el cuadro de dialogo con el listado de alternativas.

24. Expanda la clase Desing y habla doble click sobre la alternativa “Base

Desing” la cual está aplicando para nuestro escenario activo de diseño, lo cual

abrirá la ventana Desing Constraints Alternative: Base Desing.

25. En la pestaña Gravity Pipe, y para la columna (Desing Stop Invert?)

remueva la selección en la caja correspondiente al colector CO-5 como se muestra,

26. De manera análoga, seleccione la pestaña Node y para el elemento OF-1,

retire la selección en la columna (Desing Structure Elevation?), para evitar que el


Pág. 28

proceso de diseño modifique la cota de fondo de dicho elemento. Esta modificación

se ilustra en la siguiente figura:

27. Cierre finalmente la ventana con las restricciones de diseño alternativa Base

Desing.

Simulación y Ejecución del Escenario de Diseño.

De acuerdo a la configuración del escenario de diseño y su alternativa de diseño,

estamos ya listos para hacer la simulación hidráulica y ejecutar simultáneamente el

diseño automatizado.

28. Ejecute el escenario activo “Diseño Inicial” haciendo click en el botón

Compute de la barra de herramientas.

29. A continuación aparecerá una ventana de advertencia indicándole si quiere

crear una alternativa física dentro del proceso de diseño. Haga click en –No- puesto

que usted ya ha creado una nueva alternativa física que almacenara las

modificaciones realizadas por el proceso automático.


Pág. 29

30. El proceso de diseño completara su ejecución. Terminado el proceso

aparecerá el resumen ejecutivo del cálculo (Detailed Calculation Summary). Revise

los resultados del resumen y cierre el cuadro.

31. La ventana de dibujo deberá lucir como se muestra a continuación indicando

las velocidades y pendientes en el nuevo modelo:

Notas.

- Es posible que su modelo difiera en resultados a los anotados arriba dado

que el dibujo se realizó manualmente y según la localización de los

colectores pueden existir diferencias en sus longitudes.

- Observe que a pesar que el modelo ha cumplido las diferentes restricciones

de diseño impuestas, las velocidades del modelo son todavía bajas y

posiblemente no cumplan la normativa local.

- Esto se debe a que primero no hemos definido una velocidad mínima.

Segundo, la pendiente de las tuberías obtenidas en el proceso de diseño,

están generalmente controladas para minimizar la profundidad de

excavación y este criterio tiene precedencia sobre el análisis de las

restricciones de velocidad.

Abra el perfil CO-1 a CO-5 y observe que las pendientes adoptadas en las tuberías

tienden a minimizar la excavación en los tramos CO-1 a CO-4, excepto en el tramo


Pág. 30

CO-5 donde la cota de entrega está obligada por la estructura de salida OF-1 que

definimos que no sería modificada por el diseño.

32. Complete la tabla de resultados al final de este taller.

Modificación del Diseño Inicial Escenario Diseño Modificado

Es posible que no estemos satisfechos con el diseño obtenido automáticamente,

dado que para cumplir normatividades locales requerimos tener mayores

velocidades y posiblemente mayores pendientes (de mayor facilidad constructiva).

Por tanto configuraremos un segundo escenario donde tendremos una restricción

de velocidad mínima de 0.30 m/s y una pendiente mínima de 0.75% (7.5 m/km).

Creación de un Escenario de Diseño hijo

1. Deberá crear un escenario hijo

del diseño inicial. Para esto abra el

administrador de escenarios a través del

menú Analysis/Scenario.

2. Seleccione el escenario “Diseño Inicial”

y haciendo click derecho seleccione la opción


Pág. 31

New/Child Scenario.

3. Oprimiendo el botón Rename renombre este nuevo escenario como

“Diseño Modificado”.

4. Haga doble click sobre este escenario para abrir el editor de propiedades

para configuración de alternativas y opciones de cálculo.

Nota. La diferencia fundamental de este escenario con el inicial será que

forzaremos las pendientes a estar dentro de un rango de 0.0075-0.0200 m/m

5. En el campo Desing despliegue el

menú desplegable seleccione –New-

6. Nombre a esta nueva alternativa

física como “Diseño Modificado”.

7. De manera análoga, diríjase al campo

Physical y cree una nueva alternativa a

la que también llamaremos “Diseño Modificado”.

8. Cierre la ventana de propiedades una

vez que verifique que luzca como la figura,

donde las alternativas Physical and Desing

son propias.

Edición de la nueva alternativa de Diseño.

9. Abra el administrador de alternativas a través del menú Analysis/

Alternatives o haga click en el botón Alternatives .

10. Expanda la clase Desing hasta visualizar

todas las alternativas y haga doble click sobre

la alternativa “Diseño Modificado” la cual

está asociada al nuevo escenario de diseño,

esto abrirá la ventana Desing Constraints

Alternative.

11. En la pestaña Gravity Pipe, SOLO

modificará las restricciones por defecto

(Default Constraints) de velocidad, definiendo los siguientes rangos:


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- Velocity Constraints Type: Simple

- Velocity (Minimum): 0.30 m/s

- Velocity (Maximum): 4.50 m/s

12. En la tabla inferior donde aparecen

listados los colectores vaya a la columna

(Specify Local Pipe Constraints) y marque

la caja de selección para definir restricciones

locales en los colectores CO-1 a CO-5 exclusivamente.

13. Defina entonces una pendiente mínima (Slope Minimum) de 0.0075 m/m y

una máxima (Slope Maximum) de 0.0200 m/m (limitamos la pendiente máxima).

14. Cierre la ventana de restricciones de diseño de la alternativa haciendo click

en Close.

15. De regreso a la ventana Scenarios, active el escenario “Diseño Modificado”

seleccionando dicho escenario y haciendo click en el botón Make Current , con

esto deberá ver una pequeña marca roja de selección que le indicara que ha

quedado activo.

Ejecución del Diseño Modificado.

16. Ejecute el escenario “Diseño Modificado” presionando el botón Compute .

17. Nuevamente aparecerá una ventana de advertencia indicándole si quiere

crear una nueva alternativa física dentro del proceso de diseño, Haga click en -No-


Pág. 33

puesto que usted ya ha creado una nueva alternativa física que almacenara las

modificaciones realizadas por el proceso automático.

18. A continuación aparecerá el resumen ejecutivo de los cálculos hidráulicos.

Observe en la parte inferior izquierda un pequeño icono amarillo de advertencia

posiblemente indicando que el colector CO-5 no cumple con la restricción de

pendiente mínima.

19. Las anotaciones en planta con los resultados de pendientes y velocidad son:

20. Por otra parte, visualizando el perfil de los colectores CO-1 a CO-5, notamos

que las pendientes lucen ahora más adecuadas pero se ha aumentado de manera

importante la excavación.


Pág. 34

21. Diríjase a la tabla final de su taller y guarde la versión final de su archivo .

Tabla de Resultados

Según el escenario complete los resultados solicitados en la Tabla.

Elemento Parámetro Base Diseño

Inicial

Diseño

Modificado

CO-1 Diameter (mm) 250 mm

CO-1 Slope (m/m)

CO-1 Velocity (m/s)


CO-3 Slope (m/m)

CO-3 Velocity (m/s)


CO-5 Slope (m/m)

OF-1 Outflow (l/s)

Nota. Los valores pueden diferir levemente con los de su compañero debido a la

localización precisa de los buzones puede variar de un modelo a otro.

Preguntas de Discusión

1. Bajo el escenario Diseño Inicial, obtuvo velocidades adecuadas en los

colectores del sistema? Justifique su respuesta.

2. En el diseño final, cuál fue el tamaño mínimo de tuberías resultante del

sistema? Considera adecuada esta sección?

3. Que otra solución hubiera podido servir para recibir el aporte de cargas

sanitarias de las 4 residencias en la zona baja del área urbanizada al final de la

calle Knob Hill?

4. Prefiere Ud. las elevaciones de fondo originales definidas manualmente en el

escenario Base o considera más adecuados los valores obtenidos en el primer o el

segundo proceso de diseño automatizado. Por qué?

5. Que más se podría hacer en relación a las bajas velocidades que resulten en

los colectores CO-1 y CO-8?

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