TallerSWC2_v8i

Diseo y Modelacin de Sistemas de Alcantarillado Sanitario Taller 2

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Diseando un nuevo Sistema de drenaje

Sanitario Taller 2

Objetivo General

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

de diseo 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 ser diseado usando el caudal mximo de

diseo.

El caudal mximo de diseo estar compuesto por el caudal en tiempo seco

proveniente de un nmero determinado de unidades habitacionales, completamente

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

hipottica de infiltracin y otros caudales de entrada dados por estndares de

diseo. El caudal de aguas negras ser mayorado usando el mtodo Ecuacin de

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

poblacin aportante.

Objetivos Especficos del Taller

Despus de completar este taller, usted deber 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 infiltracin para el sistema

- Aplicar la herramienta de diseo automtico para dimensionar los colectores

proyectados.

- Construir perfiles de Ingeniera (Engineering Profiles)

- Aplicar y configurar las anotaciones en los elementos.


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Construccin de la Red Proyectada

En esta seccin usted deber pasar por los pasos bsicos de configuracin

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

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

para los textos que constituyen las anotaciones del dibujo.

Creacin de un nuevo proyecto SewerCAD o SewerGEMS Sanitary

1. En su escritorio, haga doble click en el

icono sewerCAD o dirjase al botn Inicio/

Programas/Bentley/SewerCAdV8i/SewerCADV8i.

2. En la ventana de bienvenida haga click

en el botn Create a New Project y busque en

su folder de talleres de solucin. Si la ventana

de bienvenida no estuviera abierta seleccione

el men File/New.

3. Una vez el nuevo proyecto haya sido

creado, dirjase al men File/Save as y nombre

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

Adicin de un archivo de fondo de dibujo

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

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

haga click en el botn 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 botn OK para agregar este archivo de fondo a su rea 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 men

View/Zoom/Zoom Extents o simplemente presione el botn

En su rea de dibujo, usted deber 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) as que tendremos un margen que solo nos permitir usar pendientes

bajas. Tambin observe que se tiene una pequea loma en la mitad de la calle

Knob Hill Ct. Esta cima natural har que existan 4 lotes que por su elevacin haran

parte de una sub rea 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 reas residuales al buzn proyectado en la mitad de

dicha calle.


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Definicin de Opciones de Proyecto

A continuacin, ser 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 pestaa Units vaya al men desplegables Reset Defaults y seleccione

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

por defecto adoptara cada parmetro.

9. Posteriormente, seleccione la pestaa Drawings y defina el modo de dibujo

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

smbolos 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 configuracin del proyecto, la siguiente

accin ser el dibujo de la red propuesta. Asegrese que la codificacin y

numeracin de smbolos de su dibujo coincida con el esquema de la siguiente

pgina.

11. Seleccione botn Layout y del men desplegable seleccione la opcin

Conduit

12. En nuestro caso empezaremos el trazado con un buzn en la pequea

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

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

continuacin.

Nota. Tenga en cuenta que el ltimo elemento de la lnea de trazado es la

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

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

nodal.

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

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

ya que usted podr 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 deber dibujar los ramales en las calles Knob Hill Court y Vista View

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

seguir activa).

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

inspeccin MH-3, haga click derecho en el mouse y seleccione la opcin 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

ningn otro elemento, haga click en el botn 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 as lo

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

archivo de fondo para mejor visualizacin.

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

Ingreso de datos del Sistema

A continuacin, debemos ingresar la informacin 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 relacin a las cotas de fondo (Invert Elevations) incluidas en la

informacin de entrada se tratara inicialmente de valores asumidos en una

aproximacin no precisa.

Se presentan entonces en la siguiente pgina 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

condicin de

frontera

OF-1 153.01 149.40 Descarga libre

(free outfall)

1. Dirjase al men 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 categora

Tables-Predefined con lo cual se abrir la tabla

de este tipo de elementos.

Nota. Antes de iniciar el ingreso de datos,

asegrese de ordenar ascendentemente


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

de forma ordenada.

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

to Ground Elevation?- estn marcadas en su totalidad.

4. La tabla de buzones deber lucir como se muestra a continuacin:

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 condicin de

frontera dadas en la tabla, tal y como se indica

en la figura de la derecha.

Ingreso de la informacin de Colectores

A pesar que este taller aborda el diseo de los colectores del sistema, ser

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

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

herramienta de diseo automatizado realizara la optimizacin de dimetros.

8. Haga click en el men View/FlexTables


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

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

Table.

10. Esto creara una nueva tabla bajo la

seccin Tables-Project

11. Haciendo click en el botn Rename

, renombre esta tabla como

Tabla Personal Colectores.

12. Su estructura de tablas de proyecto

deber lucir tal como se muestra en la

figura de la derecha.

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

Length (Scaled) en la seccin derecha y agrguelo para que quede incluido en la

seccin 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 dimetro.

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

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

16. El dimetro nominal que por defecto asumiremos inicialmente ser de 250

mm as como el coeficiente n de Manning que deber ser igual a 0.013. Haciendo

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

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

tambin el valor n de Manning y cmbielo a 0.013 si fuera necesario.


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Nota. El ajuste de diseo de los dimetros y las cotas de los colectores se dar en

un proceso posterior de diseo automatizado.

17. En lugar de usar la definicin de Colector

Definido por Usuario (User Defined Conduits),

usaremos la opcin Catalog Conduits para

que el diseo automatizado seleccione las

dimensiones del catlogo 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 edicin,

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 botn ellipse que

abrir la ventana Conduit Catalog.

21. En el cuadro de dialogo, haga click en el botn ms a la derecha

Synchronization Options y del men desplegable seleccione la opcin Import from

Library.

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

catlogo de colectores para expandir esta librera.


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23. A continuacin, seleccione y expanda la librera Conduits Library-Metric.xml.

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

PVC dado que para este diseo los colectores estarn dados por tuberas de PVC.

Nota. Expandiendo el Catalogo Circular PVC, vera los diferentes dimetros

existentes bajo este catlogo. Si quisiera que algunos de estos dimetros no sean

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

remover la marca de seleccin. Para este taller importaremos todos los dimetros

posibles.

24. Teniendo seleccionado el catalogo Circular-PVC haga click en el botn

Select en la parte inferior. Esta accin importara los dimetros, el material y las

rugosidades de los colectores marcados.

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

por 25 tipos de dimetros que irn 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

opcin Global Edit. Seleccione Circular Pipe

para el campo valor y haga click en OK.

27. A continuacin realice una nueva

edicin global para la columna -Section Size-

Esta vez en el campo valor defina 250 mm

que aparecer en el men desplegable

dentro de todos los dimetros disponibles

creados en el catlogo.

28. Finalmente repita el mismo procedimiento

de edicin global para la columna Material-

definiendo el valor como PVC.


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

colectores, el reporte tabular de lucir as:

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

nuevamente su archivo .

Definicin y Aplicacin de cargas al modelo.

En una primera simulacin cargaremos el modelo primordialmente con cargas

unitarias de tipo residencial. Estas cargas podran ser importadas desde las libreras

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

optaremos por crear nuestra propia definicin de carga unitaria residencial.

30. Dirjase al men principal Components/Unit Sanitary (Dry Weather) Loads

cuando el cuadro de dialogo abra, haga click en el botn New y del men que

se desplegara seleccione la categora Count Based.

31. Una vez creada el tipo de carga, renmbrela como Nuevas Residencias

presionando el botn .

32. Sobre la seccin derecha de la ventana, ingrese la definicin Residencial en

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

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

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

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


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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 gestin de

cargas sanitarias a travs del men Tools/

Sanitary Load Control Center o haciendo

click en el botn de la barra de

herramientas del mismo nombre.

35. Haga click en el botn New y del

men desplegable seleccione la opcin

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 opcin Global Edit.

En la ventana de edicin seleccione para

el campo valor el tipo de carga Nuevas Residencias.

37. Para la asignacin del nmero de cargas unitarias residenciales (Loading

Unit Count) usaremos la siguiente tabla:

Identificador

Nmero 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 nmero de residencias aportantes a cada buzn en

la columna Loading Unit Count-

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

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


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asignacin de cargas en su modelo sea el correcto podr cerrar el dialogo Sanitary

Load Control Center.

Configuracin de Caudales Extremos

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

basada en un aporte per cpita usaremos un mtodo de mayoracion (Extreme Flow

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

importar los coeficientes de esta ecuacin desde las libreras de ingeniera.

40. Vaya al men Components/Extreme Flow Esto abrir el cuadro de dialogo

que permite importar de la librera algunos mtodos de mayoracion.

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

la opcin Import from Library. Esto abrir la librera de mtodos de factores de

mayoracion llamada Extreme Flow Factor Method Library.xml

42. Expanda los mtodos existentes en esta librera y seleccione el mtodo

Babbit Equation. Seguidamente haga click en el botn Select-

43. A continuacin sobre la seccin

derecha de la ventana defina para este

mtodo que el campo Population Units

tiene una cantidad de Capita x103, es

decir, el coeficiente P de la ecuacin esta dado en miles de personas.

Los dems parmetros no tendrn modificacin.


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

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

Residencias presente en nuestro modelo. Para esto vaya al men

Components/Extreme Flow Setups

46. Haga click en el botn New para crear una nueva condicin de caudales

extremos, modifique el nombre desde el botn Rename nombrndolo

Mayoracion Q. Residencial

47. Asegrese que la columna Use- tenga la marca de seleccin y seleccione el

mtodo 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 debera lucir as:

48. Cierre el cuadro de dialogo Extreme Flow Setups.

Configuracin de Opciones de Calculo aplicando factores de mayoracion.

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

de clculo que estarn asociadas al escenario activo.

49. Abra la ventana de Opciones de

Calculo a travs del men Analysis/Calculation

Options o presionando el botn en la barra

de herramientas.

50. Haga doble click en la opcin de calculo

existente Base Calculation Options y con esto

se abrir la ventana de edicin de propiedades

indicando las opciones de clculo vigentes.

51. Bajo la categora Gravity Pressure

Interface Options, defina el siguiente campo como:

- Extreme Flow Setup: Mayoracion Q. Residencial

52. Los dems campos en las propiedades de

estas opciones de clculo no requerirn cambios.

Podr cerrar la ventana Calculation Options.


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Adicionando una carga sanitaria adicional.

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

topogrficas en zona aledaa a la calle Knob Hill Ct. se tendran 4 casas (lote 17

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

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

residencias estn encendidos simultneamente a una tasa de 12 gpm (45.43 lpm)

cada uno. Esto corresponder 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 botn ellipse que abrir

la ventana de asignacin de cargas sanitarias

para un nico 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/da

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

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


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Adicionando una tasa de infiltracin.

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

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

en las columnas por defecto del reporte tabular de los colectores as que ser

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

para colectores hemos llamado Tabla Personal Colectores.

58. Dirjase al men View/FlexTables.

Sobre la categora 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

edicin de tablas y busque en la seccin

derecha los siguientes parmetros disponibles:

- Infiltration Load Type

- Infiltration Loading Unit

- Infiltration Rate per Loading Unit

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

lista de parmetros/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 efecte una edicin global donde el campo valor

sea Surface rea para definir el tipo tasa de infiltracin.


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62. Realice una nueva edicin global sobre

la columna Infiltration Loading Unit- definiendo

la unidad como ha.

63. Finalmente, y a travs de la edicin global

asigne una tasa de infiltracin de 17280 L/d para

todos los colectores.

64. Una vez haya terminado la definicin

de las tasas de infiltracin en el modelo su tabla

deber lucir como se presenta a continuacin.

65. Cierre su reporte tabular de colectores.

Validacin de los datos del Modelo.

Antes de ejecutar la simulacin hidrulica, 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 men principal Analyisis/Validate o haga click en el botn de la

barra de herramientas.

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

de advertencia, usted deber ver el siguiente mensaje.


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Nota. Si usted tuviera algn error, la ventana User Notifications listara los errores

encontrados por SewerCAD/SewerGEMS Sanitary.

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

modificaciones antes de ejecutar la simulacin hidrulica.

Simulacin Hidrulica y Revisin de Resultados Escenario Base

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

botn Compute o a travs del Menu Analysis/Compute.

2. Terminada la simulacin aparecer una ventana de nombre Detailed

Calculations Summary que representa un resumen ejecutivo de los resultados

aparecern. Navegue por las diferentes pestaas para revisar los resultados.

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

indicando que las restricciones mnimas 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.

Revisin de Resultados a travs de configuracin de anotaciones

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

hidrulicos, bien sea a travs de la ventana de propiedades, los reportes tabulares

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

anotaciones para una visin rpida de algunos parmetros.

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

travs del men 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 anotacin 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 botn -Apply- y

luego en el botn OK para poder visualizar

los datos de pendiente de los colectores.

7. A continuacin, repita el mismo

procedimiento para agregar la anotacin de velocidad promedio en los colectores

mediante la siguiente configuracin:

- Field: Velocity (Average)

- X Offset: 0.0 m

- Y Offset: 10.0 m

- Heigth Multiplier: 0.9

A continuacin las figuras que representan la configuracin de las anotaciones:

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

as:


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

al final del taller.

Creacin de Perfiles

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

sistema.

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

View/Profiles.

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

que se muestra a la derecha.

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

componen nuestro perfil.

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

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


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14. Una vez los elementos del perfil estn seleccionados, haga click en el botn

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

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

desplegable View Profile seleccionando la opcin Engineering Profile para ver un

perfil de ingeniera ms detallado como este:


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

IMPORTANTE: El perfil de ingeniera, ofrece al usuario mltiples opciones de

anotacin, escalas, grosor de lneas, colores, etc. De hecho la lnea de terreno

puede ser personalizada para obtener una lnea ms detallada con las variaciones

de elevacin entre los buzones de inspeccin.

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

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

generacin de planes de perfil.

Ejecucin de un Diseo Automatizado Escenario Diseo Inicial

En esta seccin del taller, usted definir y configurara una serie de criterios de

diseo que deber considerar SewerCAD o SewerGEMS Sanitary al momento de

efectuar el dimensionamiento automtico en el que adems se tendr en cuenta el

mtodo de mayoracion de caudal definido.

Creacin de Opciones de Clculo para Diseo.

1. Primero crearemos un nuevo conjunto de opciones de clculo a travs del

men Analysis/Calculation Options o presionando el botn que aparece en la

barra de herramientas.


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2. Haga click en el botn New para

crear una nueva opcin de clculo y

renmbrela como Diseo Automatizado.

3. Haga doble clikc sobre Diseo

Automatizado y se abrir la ventana de

edicin 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 dems campos en las propiedades

de estas opciones de clculo no requerirn

cambios as que podr cerrar la ventana de

Calculation Options.

Seleccin de Dimetros disponibles para el diseo automatizado.

Dado que previamente hemos importado de una librera de ingeniera un catlogo

de tuberas en PVC, en esta parte lo nico que haremos es seleccionar cuales son

las tuberas que queremos descartar para el diseo.

6. A travs del men Components/Conduit Catalog abrir el listado de

dimetros disponibles del catlogo importado.

7. Seleccione los dimetros 100 mm y 150 mm y haga click en el botn Delete

para que estos dimetros sean eliminados del listado. El cual deber lucir ahora

de esta manera:


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8. Haga click en Close.

Definicin de Restricciones de Diseo.

Cualquier procedimiento de diseo automatizado requiere la configuracin de un

conjunto de restricciones. En una primera ejecucin del diseo, se estar indicando

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

En este proceso, usted deber definir un rango mnimo y mximo de pendientes en

las tuberas y el resto de las elevaciones se modificara afectando hasta la ltima

tubera. Esto en ocasiones puede no ser lo ms adecuado pero es la forma como el

diseo automatizado en SewerCAD opera.

9. Vaya al men Components/Default Desing Constraints aqu deber ver tres

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

se pueden definir los rangos aceptados.

10. En la pestaa 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 mximas y mnimas estarn 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 diseo, donde estaremos

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

del colector a tubo lleno.

Creacin de un nuevo Escenario de Diseo.

14. Crearemos un nuevo escenario para

las condiciones iniciales de diseo. Dirjase

al administrador de Escenarios a travs del

men Analysis/Scenario o haciendo click

en el botn de la barra de herramientas.


men emergente seleccione la opcin Base

Scenario.

16. Renombre este nuevo escenario como

Diseo Inicial

17. Haga doble clik en este escenario para

abrir el editor de propiedades con la configuracin

de alternativas y opciones de clculo de este

escenario.

Nota. Dado que un procedimiento de diseo

automatizado modificara las propiedades fsicas

del sistema, deber crear una nueva alternativa

fsica (Physical Alternative)

18. Haga click en el campo Physical y del men

desplegable seleccione la opcin -New-

19. Nombre esta nueva alternativa fsica como

Diseo Inicial

20. Baje hasta la categora Calculation

Options y en el campo GVF/Pressure Engine

Calculations seleccione del men desplegable las opciones de clculo Diseo

Automatizado.


Pg. 27

21. La configuracin del escenario deber con estos cambios deber lucir como

se muestra en la figura de arriba.

22. Finalmente, haga que el escenario activo sea Diseo Inicial, seleccionando

dicho escenario y haciendo click en el botn Make Current , con esto deber ver

una pequea marca roja de seleccin sobre dicho escenario.

Modificacin Parcial de las restricciones de diseo.

Para este modelo, desearemos que SewerCAD/SewerGEMS Sanitary modifique

todos los dimetros y elevaciones de fondo de los buzones de inspeccin, excepto

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

colector CO-5

23. Abra el administrador de alternativas a travs del men

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

Esto abrir 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 est aplicando para nuestro escenario activo de diseo, lo cual

abrir la ventana Desing Constraints Alternative: Base Desing.

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

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

26. De manera anloga, seleccione la pestaa Node y para el elemento OF-1,

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


Pg. 28

proceso de diseo modifique la cota de fondo de dicho elemento. Esta modificacin

se ilustra en la siguiente figura:

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

Desing.

Simulacin y Ejecucin del Escenario de Diseo.

De acuerdo a la configuracin del escenario de diseo y su alternativa de diseo,

estamos ya listos para hacer la simulacin hidrulica y ejecutar simultneamente el

diseo automatizado.

28. Ejecute el escenario activo Diseo Inicial haciendo click en el botn

Compute de la barra de herramientas.

29. A continuacin aparecer una ventana de advertencia indicndole si quiere

crear una alternativa fsica dentro del proceso de diseo. Haga click en No- puesto

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

modificaciones realizadas por el proceso automtico.


Pg. 29

30. El proceso de diseo completara su ejecucin. Terminado el proceso

aparecer el resumen ejecutivo del clculo (Detailed Calculation Summary). Revise

los resultados del resumen y cierre el cuadro.

31. La ventana de dibujo deber lucir como se muestra a continuacin 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 realiz manualmente y segn la localizacin de los

colectores pueden existir diferencias en sus longitudes.

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

de diseo impuestas, las velocidades del modelo son todava bajas y

posiblemente no cumplan la normativa local.

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

Segundo, la pendiente de las tuberas obtenidas en el proceso de diseo,

estn generalmente controladas para minimizar la profundidad de

excavacin y este criterio tiene precedencia sobre el anlisis de las

restricciones de velocidad.

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

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


Pg. 30

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

definimos que no sera modificada por el diseo.

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

Modificacin del Diseo Inicial Escenario Diseo Modificado

Es posible que no estemos satisfechos con el diseo obtenido automticamente,

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 restriccin

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

Creacin de un Escenario de Diseo hijo

1. Deber crear un escenario hijo

del diseo inicial. Para esto abra el

administrador de escenarios a travs del

men Analysis/Scenario.

2. Seleccione el escenario Diseo Inicial

y haciendo click derecho seleccione la opcin


Pg. 31

New/Child Scenario.

3. Oprimiendo el botn Rename renombre este nuevo escenario como

Diseo Modificado.

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

para configuracin de alternativas y opciones de clculo.

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

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

5. En el campo Desing despliegue el

men desplegable seleccione New-

6. Nombre a esta nueva alternativa

fsica como Diseo Modificado.

7. De manera anloga, dirjase al campo

Physical y cree una nueva alternativa a

la que tambin llamaremos Diseo Modificado.

8. Cierre la ventana de propiedades una

vez que verifique que luzca como la figura,

donde las alternativas Physical and Desing

son propias.

Edicin de la nueva alternativa de Diseo.

9. Abra el administrador de alternativas a travs del men Analysis/

Alternatives o haga click en el botn Alternatives .

10. Expanda la clase Desing hasta visualizar

todas las alternativas y haga doble click sobre

la alternativa Diseo Modificado la cual

est asociada al nuevo escenario de diseo,

esto abrir la ventana Desing Constraints

Alternative.

11. En la pestaa Gravity Pipe, SOLO

modificar las restricciones por defecto

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


Pg. 32

- 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 seleccin para definir restricciones

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

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

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

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

en Close.

15. De regreso a la ventana Scenarios, active el escenario Diseo Modificado

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

esto deber ver una pequea marca roja de seleccin que le indicara que ha

quedado activo.

Ejecucin del Diseo Modificado.

16. Ejecute el escenario Diseo Modificado presionando el botn Compute .

17. Nuevamente aparecer una ventana de advertencia indicndole si quiere

crear una nueva alternativa fsica dentro del proceso de diseo, Haga click en -No-


Pg. 33

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

modificaciones realizadas por el proceso automtico.

18. A continuacin aparecer el resumen ejecutivo de los clculos hidrulicos.

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

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

pendiente mnima.

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 ms adecuadas pero se ha aumentado de manera

importante la excavacin.


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21. Dirjase a la tabla final de su taller y guarde la versin final de su archivo .

Tabla de Resultados

Segn el escenario complete los resultados solicitados en la Tabla.

Elemento Parmetro Base Diseo

Inicial

Diseo

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 compaero debido a la

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

Preguntas de Discusin

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

colectores del sistema? Justifique su respuesta.

2. En el diseo final, cul fue el tamao mnimo de tuberas resultante del

sistema? Considera adecuada esta seccin?

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

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

calle Knob Hill?

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

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

segundo proceso de diseo automatizado. Por qu?

5. Que ms se podra hacer en relacin a las bajas velocidades que resulten en

los colectores CO-1 y CO-8?

Documents

TallerSWC2_v8i