2007SewerCAD

Pressure Junction Editor (Editor de uniones a presin)

INTRODUCCINSewerCAD es un programa para el diseo y anlisis de flujo a gravedad y flujo a presin a travs de redes de tuberas y estaciones de bombeo. El programa puede funcionar en modo AutoCAD, utilizando todo el potencial de AutoCAD, o en modo Stand-Alone, utilizando su propio interfaz grfico. SewerCAD permite construir una representacin grfica de una red de tuberas conteniendo informacin como datos de tuberas, de bombas, cargas e infiltracin. Se tiene la opcin de escoger elementos de transporte entre tubos circulares, arcos, cajones y ms.

La red a gravedad es calculada utilizando un modelo numrico creado, que utiliza a la vez mtodos de flujo gradualmente variado de paso directo y paso estndar. Los clculos de flujo son vlidos a la vez para situaciones de flujo sobrecargado y variado, incluyendo resaltos hidrulicos, curvas de remanso y curvas superficiales cerca del emisario. Tambin se tiene la flexibilidad de mezclar libremente componentes a gravedad y a presin, construyendo sistemas en paralelo o en serie. Los elementos a presin pueden ser controlados basndose en sistemas hidrulicos, prendiendo y apagando bombas debido a cambios en los flujos y presiones.Un sistema a gravedad, es un sistema simple de flujo que se elimina siguiendo la pendiente natural del terreno, hasta llegar a un emisario final. En tanto que un sistema combinado a gravedad y presin es un sistema que se utiliza cuando por razones topogrficas, el emisario final esta a un elevacin mayor que la cmara mas baja, por lo que se debe trabajar con un pozo o tanque de almacenamiento (prcticamente una pequea planta de tratamiento), y de all, mediante un sistema de bombeo llevar el caudal acumulado hasta el emisor final.CREACIN DE UN NUEVO PROYECTO

La creacin de un Archivo y Proyecto Nuevo en SewerCAD se realiza exactamente de la misma manera que en WaterCAD, se crea el archivo base de trabajo, y una vez definido este, se crea el Proyecto de diseo.Create File As (Crear archivo como)Esta ventana nos permite definir la ubicacin en la que se va a guardar el archivo, y el nombre que va a tener.

Project Setup Wizard (Configuracin del proyecto)Nos permite ingresar informacin referente al proyecto, en una ventana de dilogo como la que se observa a continuacin:

A continuacin nos aparecer otra ventana en la que podemos definir algunos parmetros que el programa utilizar en el anlisis. Estos parmetros son:

La siguiente ventana nos permite definir algunos parmetros para el dibujo del modelo:

Segn las condiciones del trabajo a realizar, deber definirse el tipo de fondo de trabajo para el trazado de la red, ya sea Esquemtico en el caso de trabajar en un grfico sin escala ni dimensiones, o ya sea Escalado en el caso de importacin de planos a escala.

Finalmente, podemos definir la creacin de elementos prototipos, para condiciones muy particulares de diseo.

DIBUJOEl programa nos permite reconocer cuando se trata de tuberas de flujo por gravedad, marcndolas con doble trazo, y las cmaras con dos circunferencias concntricas.

Cuando se trabaja sobre un fondo importado, este aparece de manera directa en la pantalla grfica del programa, para utilizarlo como referencia en el trazado.

Una vez creada y guardada la hoja del proyecto, debe realizarse el trazado de la red, ya sea en modo esquemtico o a escala, este trazado definir automticamente las cmaras y las tuberas a ser diseadas.

De igual manera que en el WaterCAD, las dimensiones y caractersticas de dibujo de todos estos elementos y los tamaos de texto de edicin, son totalmente editables y adecuables a la comodidad del usuario.CARGADO DE DATOS

Creacin de Base de CargaPara el diseo de toda red de alcantarillado, debe definirse el mtodo de clculo de caudal de deshecho del sistema y que factores influyen en l, para esto debe crearse un usuario tipo de zona, que represente las caractersticas de consumo que se estn considerando para el diseo, tanto en trminos de poblacin (densidad), o de reas de influencia de aporte de cada cmara.

En el men de herramientas del programa, seleccionamos las Libreras de Ingeniera, que nos dan acceso a las caractersticas de poblacin y reas.

Una vez en las libreras, debemos seleccionar la alternativa de edicin del mtodo de asignacin de cargas unitarias, que nos permite acceder al men de las diferentes caractersticas de cargas de caudal.

Dentro de este men, debe buscarse una alternativa entre las ya definidas en el programa, que sea representativa del tipo de poblacin que estamos analizando, ya sea en cuanto a caractersticas de consumo o de tipo de usuarios de la dotacin considerada.

Es decir, buscar una alternativa que nos permita editar sobre ella las condiciones de la poblacin de estudio, ya se trate de poblaciones urbanas, rurales, habitacionales, industriales, etc.

Teniendo seleccionado el tipo de uso y caractersticas de la zona, debe insertarse una nueva alternativa en base a sta, y en esta nueva alternativa, debe seleccionarse el tipo de base de carga con que se desee trabajar, estos pueden ser: 1. En base al rea de influencia.

2. En base a la densidad de la zona.

3. En base al caudal total de deshecho.

4. En base a la poblacin de influencia.

Una vez definido el tipo de base de carga, la alternativa creada es totalmente editable, y en ella pueden asignarse las caractersticas propias de la poblacin de diseo.

Asignacin de Base Carga y Contador de InfluenciaUna vez creada la base de carga, sta pasa a formar parte de la base de datos del programa, por lo que es totalmente utilizable para el diseo de la red, por lo tanto se la debe asignar en cada cmara del sistema de manera conjunta con las caractersticas de influencia de estas cmaras, para el clculo del caudal total existente en la red.

Como el programa permite manejar sistemas combinados, es decir sistemas que contengan de manera simultanea elementos de flujo por gravedad, y elementos de flujo por presin, los administradores globales de informacin ofrecen una amplia serie de tablas de trabajo, segn las caractersticas de cada elemento.

En los reportes de informacin de las cmaras, se introduce y se asigna toda la informacin relacionada con el clculo que se har del caudal que circular por la red.Primero se asigna a las cmaras la carga base que se ha creado previamente.

Una vez asignada la carga base, se habilita la opcin para asignar a cada cmara el contador de influencia, que es la referencia que utiliza el programa para el clculo de caudales.

Datos de las tuberasUna vez que se han asignado en las cmaras los datos necesarios para el clculo de caudales, se pasa a definir en las tuberas parmetros de caudal adicional y de magnitud (en el caso de que sea un modelo esquemtico). Si se trata de un modelo a escala las longitudes ya han sido asignadas por el programa segn la referencia y escala del plano de fondo. Debe definirse el tipo de seccin transversal que se utilizar en el sistema, pues el programa nos ofrece una variedad de secciones de trabajo.

Para cada tipo de Seccin, existe una cierta disponibilidad de dimensiones de diseo.

Segn el tipo de seccin elegido, las dimensiones estn directamente relacionadas con la disponibilidad de materiales para cada tipo de seccin.

Definidos los atributos geomtricos para el diseo del sistema, se deben definir las caractersticas de los caudales de infiltracin que se tomarn en el sistema.

Datos de SalidaLos ltimos atributos que deben definirse en el sistema grfico de la pantalla para poder hacer un diseo, es la ubicacin topogrfica del emisario final y el tipo de salida del flujo acumulado. Estos son puntos sumamente importantes, pues tienen influencia directa con los resultados que se obtengan y con la coherencia de los mismos.

Asignados todos los parmetros necesarios para el diseo del sistema, quedan por definirse los controles y restricciones que regularan y guiarn el diseo.

Datos de ControlEl primer control que se toma, es realizar el enlace entre la ltima tubera del sistema y el emisario final, para garantizar la conexin a una salida fsica.

Para acceder a los otros controles y restricciones de diseo, se debe trabajar seleccionando del men la opcin de anlisis, en la que se tienen dos esquemas de trabajo.Mtodos de AnlisisDefinir el tipo de mtodo que se desea utilizar para el clculo de los coeficientes de punta que se utilizarn para el clculo de caudales totales, y a la vez definir el porcentaje de caudal de retorno a considerar para el diseo final.

Seleccionada la opcin de flujos extremos, se debe edita la base de datos del programa para el clculo de los mismos.

La edicin de los flujos extremos nos permite acceder a la siguiente ventana de dilogo:

En la cual se selecciona el mtodo de clculo y el coeficiente de retorno para utilizar n el sistema.

Restricciones de DiseoHecho esto, quedan por definirse las restricciones que se van a utilizar para realizar el diseo de las tuberas del sistema. El acceso a estas restricciones se encuentra tambin en la opcin de Anlisis del men del programa en el esquema de Default Design Constraint (Restricciones de diseo por defecto).

La primera ventana de trabajo de las restricciones permite definir restricciones de control de Velocidad, Recubrimiento y Pendiente, as como tambin la caracterstica de flujo ya sea tubo lleno o parcial y en que porcentaje.

La segunda ventan de trabajo de restricciones se refiere a las restricciones de empate y unin de tuberas en el sistema.

REFERENCIASPARMETROS DE REFERENCIA PARA DISEO DE REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO

ElementoParmetroUnidadMnimoMximoCaracterstica

TuberasVelocidadm/s0.35Flujo a tubo parcial

TuberasVelocidadm/s0.65Flujo a tubo lleno

TuberasDimetrosmm150Colectores Secundarios

TuberasDimetrosmm200Colector Principal

TuberasPendiente%0.486.76Dimetros de 100 mm a 500 mm

TuberasPrdidas Locales%10Malos Empalmes

TuberasCoberturam1.2En todos los casos

DiseoCoeficiente de Retorno0.60.8En todos los casos

CmarasDistanciam150Constructivo

DOTACIN MEDIA

ZONASPOBLACIN

Hasta 500 500 a 20002000 a 50005000 a 2000020000 a 100000Mas de 100000

Altiplano30 - 5030 - 7050 - 80 80 - 100100 - 150150 - 250

Valles50 - 7050 - 9070 - 100100 - 14015 - 200200 - 300

Llanos70 - 9070 - 10090 - 120120 - 180200 - 250250 - 350

VALORES DE INFILTRACIN (L/S)

TUBO DE CEMENTOTUBO DE ARCILLATUBO DE P.V.C.

UNIN:CementoGomaCementoGomaCementoGoma

N.F. BAJO0.00050.00020.00050.00010.00010.0005

N.F. ALTO0.00080.00020.00070.00010.000150.0005

EJEMPLO 1

DATOS CURSO SEWERCAD

Densidad = 350 Hab/Ha

Dotacin = 200 L/Hab/Da

Cmararea (m2)Elevacin

13361.542365.80

21860.782362.70

32640.122362.40

42940.122360.60

512360.00

61830.772365.80

73249.982364.70

83249.982363.20

92061.552364.20

103138.472364.70

113138.472363.60

122641.222361.50

133478.62362.40

SalidaElevacin

12354.00

EJEMPLO 2

DATOS ESTRUCTURA A GRAVEDAD

Dotacin 1 =250 l/h/dDotacin 2 = 220 l/h/d

TUBERAS

ElementoLongitud (m)MaterialInfiltracinValor (l/s)

P - 1100PVCPor Longitud0.0003













CMARAS

ElementoElevacinCarga de BaseContador (Poblacin)Mtodo

MH - 1108Home 11000Standard













ESTRUCTURA A PRESIN

PozoElevacinBase MnimoMximorea (m2)

WW - 11009595.5100.524

TuberaLongitudMaterial

FM - 120PVC

FM - 280PVC

BombaElevacinTipoAlturaDescarga (l/s)

PMP - 11001 Punto3550

SalidaElevacinSumpSalida

O - 110096Cada Libre

CONSIDERACIONES DE BOMBEOEn SewerCAD cuando se tiene un sistema de deshecho sanitario Mixto, el procedimiento de trabajo del sistema a gravedad es el mismo, la nica diferencia que se presenta en el manejo general de la informacin, es el cuidado que se debe tener en verificar el enlace y las conexiones entre los elementos del sistema a gravedad y los elementos del sistema por presin que se tendr a continuacin de la presencia de un pozo de almacenamiento, para la elevacin del caudal acumulado a la cota topogrfica del emisario final. Estos enlaces se hacen de elemento a elemento.Para poder definir todos estos enlaces, deben tenerse primeramente ciertas caractersticas geomtricas de referencia. Estas caractersticas en orden de aparicin son:

Caractersticas que permitan referenciar el volumen de almacenamiento del pozo, definidas por alturas de agua de regulacin de funcionamiento. Para las cuales se debe tomar muy en cuanta la esquematizacin de funcionamiento que se tiene en la parte inferior derecha de la ventana de trabajo.

Caractersticas y condiciones de funcionamiento de la bomba, que definan la capacidad de trabajo que tiene y normalicen la velocidad de vaciado del pozo.

Condiciones de regulacin del emisario final, obligando al sistema a asumir una determinada profundidad mxima de excavacin en ste punto, limitando as la profundidad mxima de la cmara (emisario) final.

Definidas estas condiciones de regulacin de funcionamiento, pueden realizarse los enlaces entre elementos.

El primer enlace se hace entre la ltima tubera del sistema a gravedad con el Pozo de almacenamiento (que es el elemento de conexin entre los dos sistemas).

Por defecto el programa realiza ste enlace obligando a la tubera a llegar al pozo a la altura de agua definida como nivel mnimo de funcionamiento. Por lo tanto se ve que el nivel mnimo en el pozo marca y regula los ingresos del caudal acumulado en el sistema a gravedad.

El segundo enlace se hace en la tubera existente entre el pozo de almacenamiento y la bomba, (sta es la primera tubera de la estructura a presin).

En forma general el programa enlaza de manera obligatoria a sta tubera con la bomba que se encuentra a continuacin de ella (segn la elevacin que tenga asignada la bomba), y el enlace que realiza el usuario es entre la tubera y el pozo del que sale. Por lo regular el nivel de enlace se ubica entre la base del pozo y el nivel mnimo.

Finalmente el ltimo enlace entre elementos que se debe realizar, es entre la tubera que transporta el caudal de la bomba al emisario final.

Para sta tubera, el programa realiza en enlace obligatorio con la bomba, (que es el elemento del que la tubera sale) segn la elevacin que tiene asignada, y el enlace que realiza el usuario es entre la tubera y el emisario final al que llega. sta es la razn por la que al definir el emisario final se le asign una profundidad mxima, as la ltima tubera llega a ste elemento en una cota ubicada entre el nivel del terreno y la profundidad mxima definida.Carga Base

Contador de Influencia

Tipos de Secciones

Dimensiones Posibles

Materiales Disponibles

Tipo de Infiltracin

PAGE 18Natalia Hassenteufel CamposGua SewerCAD

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