Manual SewerCAD-GEMS V8i.pdf

Modelación y Diseño de redes de Drenaje Sanitario, usando SewerCAD y SewerGEMS V8i

Versión V8i (SELECTSeries 5, sistema métrico) Bentley Institute Course Guide

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MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE URBANO, USANDO SEWERCAD/GEMS V8i

AGENDA CURSO – MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE USANDO SewerCAD/GEMS V8i DIA 1

MÓDULO BÁSICO DEL CURSO

Conceptos Básicos y Análisis en Régimen Permanente

DIA 2

Introducción al Análisis Dinámico y Diseño Automatizado

 08:30 – Inicio Curso

 08:30 – Inicio Jornada

 Introducción al curso y su Metodología

 Simulación en Periodo Extendido (EPS)

 Presentación Línea Bentley para Modelación de

 Introducción a la Hidráulica de Flujo No Permanente

Sistemas de Drenaje Urbano

 Revisión de Conceptos de Hidráulica a Gravedad – Régimen Permanente

 Ensamble del Modelo Hidráulico

 Análisis de Onda Dinámica Taller 3 – Simulación en Período Extendido (EPS)  Revisión Taller EPS y Comparación de resultados bajo Simulación Dinámica

DEMO: Un paseo por SewerCAD/GEMS V8i Taller 1 – Construcción de una red de drenaje sanitario a gravedad  12:30 – 13:30 – Receso Mediodía

 Revisión Taller Red Sanitaria a Gravedad con Análisis FGV

 Bombas y Conducciones Forzadas en Redes de Drenaje

Taller 2 – Modelación de un Sistema con Líneas a Gravedad y Presión (Demostración Guiada)

 18:00 – Sesión de Preguntas y Discusión Convenciones:



Sesión Teórica / Lectura Demostración Software / Ejercicio Práctico

 12:30 – 13:30 – Receso Mediodía

 Aspectos Metodológicos del Diseño de Redes de Alcantarillado

 Diseño Automatizado en SewerCAD/SewerGEMS V8i Taller 4 – Diseñando un nuevo Sistema de Drenaje Sanitario  Revisión Resultados del Taller de Diseño

 18:00 – Sesión de Preguntas y Discusión

MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE URBANO, USANDO SEWERCAD/GEMS V8i

AGENDA CURSO – MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE USANDO SewerCAD/GEMS V8i DIA 3

MÓDULO AVANZADO DEL CURSO

Fundamentos de Hidrología Urbana y Construcción de Modelos  08:30 – Inicio Jornada

 Fundamentos de Hidrología y Modelos Lluvia – Escorrentía

Taller 5 – Hidrología de Áreas Tributarias e Ingreso de Información de Lluvias  Análisis de Sistemas de Alcantarillado Sanitario y Pluvial (Combinado)

 12:30 – 13:30 – Receso Mediodía

Taller 6 – Sobre flujos (rebose) en Sistemas de Alcantarillado Combinado  Datos Geoespaciales y Construcción de Modelos a partir de fuentes externas de datos

 Herramientas ModelBuilder, TRex y LoadBuilder en SewerGEMS

Taller 7– Herramientas para importación de información Geoespacial  Revisión de Resultados de Talleres

 18:00 – Sesión de Preguntas y Discusión Convenciones:



Sesión Teórica / Lectura Demostración Software / Ejercicio Práctico

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Curso de Modelación y Diseño de Sistemas de Drenaje Urbano usando SewerCAD/GEMS V8i

E N U N C IA D O T A L L E RE S

B E N T L E Y S e w e r C A D / G E M S V 8 i S S5

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Curso de Modelación y Diseño de Sistemas de Drenaje Urbano usando SewerCAD/GEMS V8i

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MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO USANDO SEWERCAD/GEMS

TALLER 1 – PÁGINA 1-1

Construcción de una Red Sanitaria a Gravedad Taller 1 Objetivo General El propósito de este taller es introducir al estudiante con términos y procedimientos sencillos en el ambiente e interfaz de usuario de SewerCAD V8i o SewerGEMS V8i . El desarrollo del taller le permitirá al estudiante familiarizarse rápidamente con las herramientas de dibujo, análisis hidráulico y con el centro de gestión de escenarios.

Objetivos Específicos del Taller

Después de completar esta práctica, usted deberá ser capaz de realizar las siguientes tareas: Dibujar un modelo esquemático  

Usar adecuadamente los reportes tabulares ( FlexTables)



Configurar la asignación de cargas sanitarias y usar el centro de control de cargas unitarias



Aplicar los factores de mayoración de caudal ( Extreme Flow Factors )



Crear y configurar escenarios



Crear y visualizar perfiles



Aplicar las herramientas de codificación por color y de anotaciones

Esquema del Sistema

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Datos Iniciales En este taller, usted deberá analizar el comportamiento hidráulico de una red sanitaria (dada en el esquema de la página anterior) compuesto principalmente por colectores de 200mm para un desarrollo futuro de una zona comercial. Inicialmente analizará los resultados y comportamiento del sistema bajo condiciones de cargas sanitarias en tiempo seco. Posteriormente, analizará el comportamiento hidráulico del sistema utilizando factores de mayoración de caudal a través de la creación de una nueva alternativa de cargas sanitarias para esta condición.

Datos Iniciales Tabla de Datos para Pozos de Inspección

MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 MH-6 MH-7 MH-8 MH-9 MH-10

Cota Terreno – Ground Elev. (m) 31.39 33.22 34.44 32.00 34.75 36.58 32.92 35.66 38.10 33.83

Cota de Fondo – Invert Elev. (m) 30.27 31.79 33.01 30.88 32.40 33.62 31.79 33.93 35.76 32.40

MH-11 MH-12 MH-13

36.58 38.71 35.97

34.54 36.37 34.54

Identificador

Tabla de Datos para Estructura de Salida (Outfall) Identificador

Cota Terreno – Ground Elev. (m)

Cota de Fondo – Invert Elev. (m)

OF-1

31.10

29.57

Tipo de Condición de Frontera Descarga Libre (Free Outfall)

Notas: - Los datos reales de elevación deberán ser ingresados con precisión de 0.01 m. - Inicialmente todos los colectores tendrán un diámetro de 200 mm (8 pulgadas) Al ser esquemático, también definiremos por defecto una longitud de 120 m para cada tramo.

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Configuración Básica del Modelo En los siguientes pasos, usted configurará las propiedades básicas de un proyecto o modelo de SewerCAD o SewerGEMS. Este procedimiento normalmente es común a todos los modelos, en los cuales por lo general se definen el sistema de unidades, los prototipos y se importan librerías de ingeniería propias.

Creación de un nuevo proyecto de SewerCAD o SewerGEMS 1. En su escritorio, haga doble clic en el ícono de SewerGEMS o diríjase al botón de Inicio/Programas/Bentley/SewerGEMS V8i/SewerGEMS V8i para iniciar. Enseguida, se abrirá la caja de bienvenida. 2. Clic en Create a New Project. 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. Nombre el proyecto como Taller1_[sus iniciales].stsw y haga clic en el botón Save.

Configuración de las Propiedades del Proyecto El primer paso será ingresar las propiedades del proyecto. Aunque esto no es obligatorio, siempre es recomendable agregar información relativa y notas adicionales al modelo. 4. Haga clic en el Menú File/Project Properties. En el cuadro de diálogo, ingrese una información más descriptiva del título que tendrá este proyecto, del nombre del ingeniero proyectista, su empresa. Finalmente, tiene un campo de Notas donde puede agregar observaciones que faciliten la revisión del modelo por parte de una tercera persona. Haga clic en una vez complete la información.

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Definición de Opciones del Proyecto A continuación, será necesario definir algunas opciones generales y de dibujo del proyecto antes de comenzar el dibujo del sistema. 5. Haga clic en el Menú Tools/Options. 6. En la pestaña “Units” vaya al menú desplegable Reset Defaults y seleccione Sistema Internacional, para asegurarse que este será el sistema de unidades que por defecto adoptará cada parámetro.

7. Posteriormente, seleccione la pestaña “Drawings” y en el campo de modo de dibujo (Drawing Mode) elija el modo esquemático (Schematic) y seleccione los multiplicadores de tamaño de símbolos y anotaciones como 4.0 tal y como se ilustra:

8. Haga clic en OK para aceptar los cambios realizados.

Nota: Al escoger la opción de dibujo como esquemática, esto tendrá implicaciones al momento de imprimir la red e implicaría que el modelador deba ingresar manualmente las longitudes de la tubería en lugar de usar longitudes escaladas que serían calculadas automáticamente por el programa.

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Catalogo de Colectores (Conduit Catalog) En este punto, es necesario configurar las propiedades de los colectores que por defecto se usarán en este modelo. Para hacer esto, usted necesitará ingresar esta información en la herramienta Conduit Catalog. 9. Haga clic en el menú Components/Conduit Catalog. 10. En el cuadro de diálogo, haga clic en el botón del libro, “Synchronization Options” y del menú opcióndesplegable Import fromseleccione Library. la Esto abrirá la ventana de la librería de ingeniería para colectores. 11. En la ventana Engineering Libraries, haga clic en el signo “+” en frente del catálogo de colectores para expandir esta librería. 12. A continuación, expanda (sin seleccionar) la librería Conduits Library – Metric.xml. Dentro de la lista de opciones que se despliegan, seleccione el catálogo “Circle - Concrete” dado que para este modelo las opciones de colectores estarán definidos exclusivamente por tuberías de concreto.

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13. Al presionar el botón en la parte inferior, el o los catálogos seleccionados serán importados al catálogo, con las formas, el material, el tamaño y las rugosidades de todos los tipos de colectores marcados. La ventana del catálogo de conductos deberá lucir de la siguiente manera:

14. Cierre el cuadro de diálogo Conduit Catalog. 15. Recuerde guardar periódicamente su archivo, desde el botón Save

.

Definición de Prototipos (Prototypes) El paso final de configuración será definir los valores por defecto que adoptará el programa para cada nuevo elemento que se dibuje. Todos los colectores de este proyecto serán de concreto y sus cotas de fondo o batea (Invert Elevations) estarán dadas por las cotas de fondo de las estructuras aguas arriba y aguas abajo. Aunque serán usados diferentes diámetros de tubería, la mayoría de las tuberías del sistema son de 200 mm. Definiremos entonces este prototipo para ahorrar el tiempo que dedicaríamos en la entrada de datos. 16. Vaya al menú View/Prototypes. 17. En la ventana de prototipos seleccione la categoría Conduit. A continuación, haga clic derecho y seleccione la opción New. El prototipo “Conduit Prototype – 1” será creado debajo de esta categoría. En este caso dejaremos este nombre por defecto. 18. Haga doble clic sobre “Conduit Prototype – 1” con lo cual se abrirá el cuadro de diálogo del editor de propiedades.

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19. En la ventana de edición de propiedades, configure las siguientes propiedades para el prototipo: -

Design Conduit?: False

-

Conduit Type: Catalog Conduit

-

Catalog Class: Circle – Concrete

-

Size: 200 mm

-

Manning’s n: 0.013 Set Invert to Start: True

-

Set Invert to Stop: True

-

Has User Defined Lenght?: True

-

Length (User Defined) (m)?: 0.0

20. Cierre el cuadro de diálogo de prototipos 21. Guarde nuevamente su archivo

.

Dibujo de la Red de Drenaje Sanitario Una vez que se ha configurado el proyecto, el paso siguiente será el dibujo de la red propuesta, que será usando la herramienta Layout en la barra lateral de herramientas de dibujo. Asegúrese que la notación de su dibujo coincida con el esquema de la página 1 dado que todos los datos se ingresarán según esta codificación. El dibujo es esquemático, así que la localización en coordenadas de los elementos no es importante. Siga a continuación, las instrucciones de dibujo, para asegurarse que el orden y nombre de los elementos coincidan con el esquema base. Nota: Hay diferentes maneras de efectuar el trazado de la Red. Así que estas instrucciones son opcionales. Sea cual sea su método, asegúrese que la codificación de elementos sea igual al esquema base.

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1. Haga clic en el botón Layout opción Conduit.

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y del menú desplegable seleccione la

2. En nuestro caso empezaremos el esquema con la estructura de salida (Outfall). De tal manera, desplace su puntero al área de dibujo, y haciendo clic derecho seleccione la opción Outfall del menú emergente.

Nota: Su puntero debe ahora indicar el signo triangulo que representa al elemento Outfall.

3. Haga clic en la parte inferior izquierda de la pantalla para insertar la estructura de salida O-1. Observe que si usted mueve el Mouse alrededor, aparece un colector que se conecta a su puntero con el elemento O-1 antes creado. 4.

El próximo elemento que dibujaremos será el pozo de inspección MH-1. Nuevamente haga clic derecho y en el cuadro emergente seleccione la opción Manhole. El puntero deberá ahora indicar el elemento pozo de inspección, desplácese hacia arriba y a la derecha en inserte el elemento MH-1.

5. Mueva el puntero a la derecha del MH-1 creado previamente, e inserte un nuevo pozo que llevará el nombre de MH-2. 6. Continúe su esquema e inserte el pozo MH-3 a la derecha del MH-2. Terminado este primer ramal, haga clic derecho y seleccione la opción Done. Su dibujo deberá lucir de la siguiente manera:

7. La herramienta de Layout seguirá activada. Para continuar el dibujo, haga clic sobre el elemento MH-1, y siguiendo el esquema dibujaremos los tres siguientes tramos que conectan a los pozos MH-4, MH-5 y MH-6. Finalmente haga clic derecho y clic en la opción Done. El dibujo debería lucir así:

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8. A partir de este momento, usted deberá guiarse por la numeración de los colectores, para completar el trazado de la Red. Haga clic sobre el elemento MH-4 y dibuje los tramos CO-7, CO-8, CO-9 que conectan a los pozos MH-7, MH-8 y MH-9. 9. Repita el mismo procedimiento para a partir del MH-7, conectar a los pozos MH-10, MH-11 y MH-12. Finalmente dibuje el colector CO-13, que conecta el MH-13 (a la izquierda) con el MH-10. Haga clic derecho y seleccione Done. El esquema final será entonces el siguiente:

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Ingreso de Datos del Sistema Habiendo dibujado nuestra red esquemática, deberemos ingresar las características físicas de los elementos (elevaciones, diámetros, longitudes, etc.) así como las cargas sanitarias para las cueles queremos ejecutar la simulación hidráulica.

Ingreso Datos de Elevación 1. Inicialmente ingresaremos los datos de elevación de la estructura de salida, a través de la ventana de edición de propiedades. 2. Haga doble-clic sobre el elemento O-1 y con esto se abrirá la ventana de edición de propiedades. 3. En dicha ventana, ingresará las siguientes propiedades: -

Boundary Condition Type: Free Outfall

-

Elevation (Ground) (m): 31.10

-

Elevation (Invert) (m): 29.57

Nota: Para ingresar las elevaciones de los pozos de inspección podríamos hacer clic en cada elemento, y digitar los datos a través de la ventana de propiedades. Sin embargo, una manera más rápida para ingresar los datos es el uso de los reportes tabulares (FlexTables).

4. Diríjase al menú View/FlexTables para abrir el administrador de reportes tabulares, o simplemente haga clic en el icono la barra de herramientas.

en

5. En este caso, podríamos usar la tabla de los pozos de inspección (Manhole Table) bajo la categoría Tables – Predefined. Sin embargo, basados en esta tabla crearemos una propia para pozos incluyendo únicamente los campos o parámetros en los cuales estaremos interesados. 6. Haga clic derecho sobre Manhole Table y en el menú emergente seleccione Duplicate > as Project Flex Table.

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Nota: La razón por la cual no creamos una nueva tabla duplicada bajo la categoría Tables – Shared, es porque no queremos que esta tabla personalizada se encuentre disponible para otros proyectos. En este caso al crear una tabla sobre la categoría Tables – Project, esta tabla sólo estará disponible para este proyecto en particular. 7. Renombre esta tabla como “Tabla – Pozos de Inspección” usando el botón Rename . 8. Haga doble-clic sobre la nueva Tabla – Pozos de Inspección para abrirla. 9. Una vez se haya abierto la tabla, ingrese los datos de elevaciones del terreno (Ground Elevation) y de fondo (Invert Elevations) en los campos respectivos, basado en los datos iniciales dados en la página 2. Habiendo ingresado las elevaciones de los pozos, la tabla deberá lucir tal y como se indica a continuación:

10. Después de ingresar los datos, cierre la Tabla – Pozos de Inspección.

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Ingreso de Datos Físicos en Colectores 11. Ahora especificaremos las longitudes y diámetros de los colectores. Teniendo abierta la ventana FlexTables, haga clic derecho sobre Conduit Table bajo la categoría Tables Predefined y en el menú emergente seleccione Duplicate > as Project Flex Table . 12. Esto creará una nueva tabla bajo la sección Tables – Project. 13. Haciendo clic derecho o haciendo clic en el botón Rename , renombre esta tabla como “Tabla – Colectores”. 14. Su estructura de tablas de proyecto deberá lucir tal y como se ilustra en la figura de la derecha: 15. Haga doble-clic en la recién creada “Tabla – Colectores”. Una vez se abra la tabla, haga clic en el botón

Edit de la barra de herramientas con lo que aparecerá el siguiente cuadro de diálogo donde editaremos los campos que queremos incluir/excluir en nuestra tabla personalizada.

16. Bajo la sección izquierda de columnas/parámetros disponibles (Available Columns) encuentre y marque el campo Has User Defined Lenght? y haciendo doble clic sobre el mismo o presionando el botón Add “>” se agregará a la sección de columnas seleccionadas (Selected Columns). 17. Repita el mismo procedimiento para agregar el campo Lenght (User Defined) dentro de la sección de columnas seleccionadas.

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18. La posición de estas columnas en la tabla la puede definir marcado cada campo y luego usando los botones de la parte inferior de este cuadro de diálogo. Finalmente haga clic en OK para regresar al reporte tabular. 19. Asegúrese en la columna Has User Defined Lenght? que todos los colectores están seleccionados dado que se trata de un esquema en el cual definiremos manualmente las longitudes. 20. Sobre el campo Lenght (User Defined) (m) haga clic derecho y en el menú emergente seleccione la opción Global Edit. 21. En la ventana Global Edit defina los siguientes valores: - Operation: Set - Value: 120 22. Haga Clic en OK. A continuación, usted verá como este editor Global habrá asignado a todos los colectores un valor de 120 m de longitud. Su tabla deberá lucir tal y como se indica a continuación (el orden de las columnas puede ser diferente):

Ingreso de Datos en Pozos de Inspección (Manh oles) Ahora necesitaremos agregar la información de cargas sanitarias (Sanitary Loads) para los pozos de inspección. Para este proyecto usaremos dos tipos de cargas: una para Oficinas Comerciales, y otra para un gran Hotel que descargará al MH-6. El valor de estas cargas será importado desde las librerías de ingeniería que ya incluye el programa. 23. En primera medida, se agregarán los tipos de carga Oficinas y Hotel al catálogo Unit Sanitary (Dry Weather) Loads para poder ser usadas en el modelo.

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24. Haga clic en el menú Components/Unit Sanitary (Dry Weather) Loads, para abrir la ventana de Cargas Sanitarias Unitarias que se muestra a continuación:

25. En esta ventana haga clic en el botón Synchronization Options que se encuentra en la parte superior. En el menú desplegable deberá seleccionar la opción Import from Library. Esto abrirá en la ventana de librerías de ingeniería la categoría Unit Sanitary (Dry Weather) Loads . 26. Expanda cada folder para desplegar todas las categorías de cargas sanitarias unitarias, tal y como se ilustra a continuación:

27. Según las cargas existentes en nuestro modelo, seleccione los tipos Office y Hotel. Verifique que para el tipo Oficina tendremos una carga unitaria de 55 L/d-empleado y para el Hotel tendre mos una carga unitaria de 190 L/d-huésped. La selección de los tipos de carga se muestra a continuación: 28. Haga clic en el Botón SELECT para regresar al administrador de Cargas Sanitarias Unitarias el cual deberá ahora lucir así:

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29. Haga Clic en el botón Close para cerrar este cuadro de diálogo. El próximo paso será ingresar las cargas en el elemento Manhole.

IMPORTANTE: Usted podría ingresar las cargas sanitarias en cada Manhole una a una a través de la ventana de edición de propiedades, sin embargo este sería un proceso muy lento para grandes modelos. Una manera más ágil de ingresar las cargas sanitarias para gran cantidad de nodos es a través del Centro de Control de Cargas Sanitarias (Sanitary Load Control Center).

Aplicación del Centro de Control de Cargas Sanitarias 30. Haga Clic en el Menú Tools/Sanitary Load Control Center o simplemente haciendo clic en el botón de la barra de herramientas que lleva el mismo nombre. Haga clic en aceptar al menú emergente advirtiendo que los comandos “Cancel” y “Undo” no están disponibles en la ventana siguiente. 31. En la ventana del centro de control de cargas sanitarias, haga clic en el botón New desplegable que aparece seleccione la opción Initialize Unit Loads for All Elements .

y en el menú

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32. Esta acción agregará un registro/línea por cada uno de los Pozos de Inspección presentes en la red sanitaria dibujada. 33. La información de las cargas sanitarias que deberán asignarse a los Pozos de Inspección se presenta en la siguiente tabla:

Pozo de Inspección

Tipo de Carga Sanitaria (Sanitary Unit Load Type )

Número de Unidades de Carga (Loading Unit Count)

MH-1

Office

200

MH-2

Office

200

MH-3

Office

200

MH-4 MH-5

Office Office

200 200

MH-6

Hotel per Customer

500

MH-7

Office

200

MH-8

Office

200

MH-9

Office

200

MH-10

Office

200

MH-11

Office

200

MH-12

Office

200

MH-13

Office

1200

Nota: Observe que solamente el MH-6, tiene como tipo de carga Hotel, mientras los demás el tipo de carga es el de oficina comercial. Por otra parte, la unidad de carga en el caso de oficinas es el empleado (Employee) y en el caso del hotel son huéspedes (Guest). 34. En la ventana de centro de control de cargas sanitarias y estando sobre la pestaña “Manhole”, lleve la barra de desplazamiento hacia la derecha hasta encontrar las columnas [Unit Sanitary Load] y [Loading Unit Count] 35. Sobre la columna Unit Sanitary Load haga clic derecho y en el menú emergente seleccione la opción Global Edit. 36. En la ventana Global Edit defina los siguientes valores: - Operation: Set - Value: Office 37. Haga Clic en OK. A continuación, usted verá que todos los pozos tendrán el valor Office como tipo de carga sanitaria. 38. Manualmente deberá modificar el tipo de carga en el pozo MH-6 a la clasificación Hotel per Customer. 39. Ahora haga clic derecho sobre la columna Loading Unit Count y seleccione Global Edit.

Edición Global para Columna [ Unit Sanitary Load]

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40. En la ventana de edición global defina los siguientes valores: - Operation: Set - Value: 200 41. Modifique manualmente el número de unidades para los pozos MH-6 y MH-13 a 500 y 1200 respectivamente.

Edición Global para Columna [ Loading Unit Count]

42. De alguna manera puede ser incomodo tener valores decimales en la columna de número de unidades, así que podremos modificar el número de cifras decimales de dicha columna. 43. Para cambiar el número de cifras decimales, haga clic derecho sobre el encabezado de la columna Loading Unit Count y seleccione la opción Units and Formating. 44. En la nueva ventana configure el campo Display Precision como 1.0 45. Después de ejecutar estas instrucciones, la ventana Sanitary Load Control Center deberá lucir tal y como se indica a continuación con la información completa en las columnas de tipo y número de unidades de carga sanitaria.

46. Cierre el centro de Control de Cargas Sanitarias y no olvide guardar constantemente su archivo.

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Asignación de Factores de Mayoración (Peaking Factors) A continuación y para completar el ingreso de datos, será necesario que se definan los factores de mayoración que usaremos para los dos tipos de cargas sanitarias se han definido. Para el primer escenario que definiremos como “Promedio Diario” no será necesario aplicar dichos factores pues se tratará de una simulación bajo condiciones de cargas normales, pero en escenarios adicionales sí será nece sario definir este tipo de factores. 47. Haga clic en el Menú Components/Extreme Flow Setups… Esto abrirá el cuadro de diálogo que permite la configuración de caudales extremos (Extreme Flow Setup). 48. Haga clic en el botón New 49. Con el botón Rename “Promedio Diario”.

para crear una nueva condición de caudales extremos.

, cambie el nombre que por defecto asigna el programa por el nombre

50. Marque las cajas de selección en la columna “Use” indicando que para ambos tipos de carga, usted usará un factor multiplicador de 1.0 para la Condición Día Promedio. Su ventana deberá lucir así:

51. Cierre esta ventana una vez verifique el ingreso de la información.

Configuración de Escenarios y Opciones de Cálculo Luego de completar la fase de ingreso de datos, el siguiente paso será la creación de un escenario de simulación y la configuración de sus opciones de cálculo. Inicialmente crearemos un escenario de simulación para las condiciones de flujo en un día promedio o normal.

IMPORTANTE: El manejo y simulación de modelos hidráulicos a través de escenarios y alternativas (Scenario Manager®), en toda la línea de productos Haestad de Bentley. Las herramientas del administrador de escenarios en SewerCAD/GEMS le dan al usuario gran flexibilidad mediante el uso de diferentes combinaciones de un conjunto de alternativas y opciones de cálculo. 1. Abra el Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenario o haciendo clic en el botón Scenario herramientas.

de

la

barra

de

2. Seleccione el único escenario existente que tiene el nombre por defecto de Base. Haga clic en el botón Rename Promedio Diario.

y cambie el nombre a

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3. Haga Doble-clic en el escenario Promedio Diario para ver en el editor de propiedades las Alternativas que lo conforman. Inicialmente aparecerán todas las alternativas Base. 4. Observe en la última línea que este escenario tiene asociadas las opciones de cálculo base (Base Calculations Options).

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5. Abra la ventana de Opciones de Cálculo a través del menú Analysis/Calculation Options o presionando el botón del mismo nombre que aparece en la barra de herramientas. 6. Haga doble clic en las opciones creadas por defecto cuyo nombre es Base Calculation Options con esto se abrirá la ventana de edición de propiedades indicando las opciones de cálculo por categorías tal y como se muestra en la figura de la derecha. 7. Seleccione el motor GVF – Convex (SewerCAD) como el motor de cálculo activo. 8. En el campo [Extreme Flow Setup] bajo la categoría Pressure. En la casilla a la derecha del campo Extreme Flow Setup abrimos el menú desplegable y escogemos la opción Promedio Diario. Debemos recordar que esta condición fue previamente definida asignando un factor de 1.0 para los tipos de cargas sanitarias presentes.

9. De regreso a la ventana de Opciones de Cálculo renombre estas opciones como “Promedio Diario”. 10. Cierre la ventana del administrador de Opciones de Cálculo. 11. No olvide guardar periódicamente su archivo haciendo clic en el botón Save

.

TALLER 1 – PÁGINA 1-20

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TALLER 1 – PÁGINA 1-21

Simulación Hidráulica y Revisión de Resultados Escenario: Promedio Diario 1. Ejecute el escenario Promedio Diario haciendo clic en el botón Compute Analysis/Compute.

o a través del Menú

2. Terminada la simulación aparecerá una ventana de nombre “Detailed Calculations Summary” que representa un resumen ejecutivo de los resultados a través de diferentes pestañas. A continuación se muestra el resumen de resultado para las tuberías a gravedad:

Nota: Muchos de los resultados que usted necesita para completar la Tabla de Resultados al final de este taller se encuentran en esta ventana con el resumen de resultados. Usted podrá encontrar otros resultados seleccionando diferentes elementos y visualizando los resultados en la ventana de propiedades o abriendo los reportes tabulares para los diferentes elementos. 3. Revise los resultados en las pestañas “Pipe Report” y “Node Report”. Recuerde que para cambiar las unidades de los diferentes parámetros puede seleccionar el encabezado de la columna y haciendo clic derecho escoger la opción Units and Formatting.

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Configuración de Anotaciones 4. Vaya a la ventana Element Simbology. Si no está activa, la puede abrir a través del menú View/Element Simbology. 5. Seleccione el elemento Conduit y haga clic derecho y seleccione New > Annotation. 6. En la ventana de propiedades de anotación que aparece configure los -

siguientes campos: Field: Flow Prefix: Q= X Offset: 0.0 m Y Offset: -4.0 m Height Multiplier: 1.0

7. Haga clic en el botón y luego en el botón para poder visualizar los datos de caudal en el área de dibujo.

Codificación por Color (Color Coding) 8. Nuevamente diríjase a la ventana Element Simbology y seleccionando el elemento Conduit haga clic derecho y en el menú emergente seleccione New > Color Coding. 9. En la ventana de propiedades de la codificación por color, complete los campos en la sección izquierda (Properties) de la siguiente manera: - Field Name: Velocity - Minimum: 0.0 m/s/ Maximum: 1.5 m/s/ Steps: 5

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10. Para la sección derecha (Color Maps) configure el campo de menú desplegable Options como Color and Size. 11. Haga clic en el botón Initialize (el tercero de Izquierda a derecha) para poblar la tabla de valores. El cuadro de diálogo deberá lucir de la siguiente manera:

12. Haga clic en el botón < Apply> y luego en , con lo cual su esquema de dibujo se verá ahora así:

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Creación de Perfiles SewerCAD/GEMS ofrece una herramienta sencilla y poderos para la creación y configuración de perfiles longitudinales del sistema con la posibilidad de animarlos y personalizar sus anotaciones. A manera de ejemplo crearemos un perfil desde el pozo MH-6 hasta la estructura de salida (O-1). 13. Abra el manejador de perfiles haciendo clic en el ícono o desde el menú View/Profiles. 14. Oprima el botón New y con esto se desplegará la ventana Profile Setup que se muestra a la derecha.

15. Presione el botón para seleccionar los colectores que componen nuestro perfil.

16. De regreso al área de dibujo usted deberá seleccionar el pozo MH-6 y la estructura de descarga O-1 y los elementos del perfil estarán seleccionados. Finalmente haga clic derecho seleccionando “Done”.

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17. A continuación y de regreso a la ventana Profile Setup, haga clic en el botón < Open Profile>

18. Cierre este perfil y en la ventana Profile, haga clic en el menú desplegable View Profile seleccionando la opción Engineering Profile. Usted debería ver una ventana similar a esta:

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19. Haga clic en el botón Options y del menú desplegable seleccione Options. 20. Sobre la pestaña Axis configure los siguientes campos: -

Horizontal Axis - Scale: 5.00 m Horizontal Axis – Increment: 0 + 25m Vertical Axis – Scale: 0.20 m Vertical Axis – Increment: 0.50 m

21. Haga Clic en el botón y luego en . Use las herramientas de Zoom para revisar el perfil y los resultados.

22. Cierre el perfil y el administrador de perfiles. Guarde su archivo.

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Creación de Escenarios y Configuración Alternativas Escenario: Caudal Punta Para un proyecto de diseño, se hace necesario analizar el comportamiento hidráulico del sistema ante caudales punta o máximos. Para esto debemos crear un nuevo escenario donde emplearemos un método tabular para convertir los caudales promedio en caudales punta.

Configuración de Caudales Extremos 1. Haga Clic en el Menú Components/Extreme Flows… Esto abrirá el cuadro de diálogo que permite importar de la librería algunos métodos de mayoración. 2. En este caso, adicionaremos un método para determinar el factor de mayoración llamado Peaking Factor (SI). 3. Por tanto haga clic en el botón Synchronization Options de esta ventana y seleccione la opción Import from Library. Esto abrirá en la ventana la librería de métodos de factores de mayoración llamada Extreme Flow Factor Method Library.xml . 4. Expanda los métodos existentes en esta librería y seleccione el método Peaking Factor (SI). Seguidamente, haga clic en el botón .

5. Esto cerrará la ventana de acceso a la librería de ingenierías y poblará la tabla de reportes tabulares con los factores de mayoración según el caudal base que están incluidos en el método Peaking Factor (SI). 6. Luego de visualizar los datos que se ilustran en la ventana a continuación, haga clic en el botón .

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7. Ahora necesitaremos asignar este método a los tipos de cargas sanitarias presentes en nuestro modelo. Vaya el Menú Components/Extreme Flow Setups… para abrir el cuadro de diálogo que permite la configuración de caudales extremos (Extreme Flow Setup). 8. Haga clic en el botón New 9. Presione el botón Rename Horario”.

para crear una nueva condición de caudales extremos. y cambie el nombre que por defecto asigna el programa por “ Máximo

10. Marque las cajas de selección en la columna “Use” indicando que para ambos tipos de carga, y bajo la columna Extreme Flow Method seleccione como método el Peaking Factor (SI) en los dos tipos de carga presentes. En la columna de “Adjustment Multiplier” coloque multiplicadores igual a 1.0 11. Su tabla para esta condición deberá lucir así:

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Definición de Opciones de Cálculo Una vez ingresado el método de mayoración de carga, deberemos crear las opciones de cálculo que estarán asociadas al escenario “Caudal Punta”. 1. Abra la ventana de Opciones de Cálculo a través del menú Analysis/Calculation Options o presionando el botón del mismo nombre que aparece en la barra de herramientas. 2. Seleccione la opción de cálculo existente “Promedio Diario” y oprima luego el botón que aparece en la parte superior Duplicate de esta ventana. 3. Seleccionando la opción de cálculo creada por duplicación haga clic en el botón Rename asigne el nombre de “Caudal Punta”.

y

4. Haga doble clic en la opción “Caudal Punta” y con esto se abrirá la ventana de edición de propiedades indicando las opciones de cálculo vigentes. 5. En este caso verificaremos o modificaremos si es el caso los siguientes campos: -

Time Analysis Type: Steady State

-

Extreme Flow Setup: Máximo Horario.

6. Los demás campos en las propiedades de estas opciones de cálculo no requerirán cambios. Podrá cerrar la ventana Calculations Options.

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Configuración y Simulación de un nuevo Escenario 7. Deberá crear un nuevo escenario bajo las condiciones de caudal punta para lo cual se debe dirigir al Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenario o haciendo clic en el botón Scenario

de la barra de herramientas.

8. Seleccione el escenario “Día Promedio” y haciendo clic derecho seleccione la opción New>Child Scenario. 9. Oprimiendo el botón Rename renombre este nuevo escenario como “Máximo Horario”. 10. Haga doble clic en este escenario con lo cual en el editor de propiedades se desplegará con la configuración de alternativas y opciones de cálculo para este escenario. 11. El único cambio que haremos será sobre la categoría “Calculations Options”. 12. Finalmente, haga que el escenario activo sea “Máximo Horario”, seleccionando dicho escenario y haciendo clic en el botón Make

Current también puede usar el menú desplegable en la parte superior izquierda de la barra de herramientas para elegir el escenario activo.

13. Para ejecutar el escenario “Máximo Horario” una vez este se encuentre activo seleccione la opción

Compute del menú principal Analysis o simplemente presione el botón herramientas que lleva el mismo nombre.

de la barra de

14. Revise en las diferentes pestañas del informe resumen y complete la tabla de resultados al final los del resultados taller. 15. No olvide guardar la versión final de su archivo oprimiendo el botón Save

.

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Tabla de Resultados Según el escenario complete los resultados solicitados en la tabla.

Elemento

Propiedad/Atributo

CO-10

Flow (l/s)

CO-10

Tractive Stress (N/m2)

CO-11

Flow (l/s)

CO-13

Flow (l/s)

CO-4

Velocity (m/s)

CO-4

Depth (Out) (m)

CO-2

Profile Description

O-1

Outflow (l/s)

O-1

Population (System Sanitary) (Capita)

Día Promedio

Caudal Punta

Preguntas - Discusión A.

¿Según su criterio, este sistema sanitario aparenta tener adecuada capacidad?

B.

Usualmente los colectores de drenaje sanitario se diseñan para que la velocidad supere al menos 0.60 m/s. Cumple este sistema proyectado con esta condición?

C.

¿De acuerdo a la normatividad de su Ciudad/País que otro criterio se hace necesario verificar?

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>

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Modelación de un Sistema con líneas a Gravedad y Presión Taller 2 Objetivo General El propósito de este taller es introducir al modelador de las características que poseen SewerCAD V8i o SewerGEMS V8i para configurar y modelar subsistemas a presión. Para este taller, usted abrirá un archivo existente de SewerCAD/GEMS donde ya se han dibujado el sistema a gravedad; y agregará los elementos y datos para un subsistema a presión que constituirán la descarga de aguas sanitarias del sistema integral de drenaje. El modelo del archivo existente que ya incluye los colectores y pozos de inspección que componen el sistema a gravedad ya contará con los datos de cargas sanitarias y las elevaciones en los pozos.

Objetivos Específicos del Taller Después de completar este taller, usted deberá ser capaz de: 

Abrir un modelo existente o previamente configurado,



Configurar la codificación automática de elementos del sistema,



Dibujar un subsistema a presión con sus diferentes elementos,



Definir las características del elemento Bomba,



Calcular la Curva del Sistema o Curva Resistente,



Definir las características del elemento Pozo de bombeo (Wet Well),



Revisar los resultados de los elementos a gravedad junto con los elementos presión.

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Preparación/Revisión del Modelo Preconfigurado En esta sección inicial usted abrirá un archivo de SewerCAD/GEMS previamente configurado y revisará la información del sistema a gravedad que ya ha sido ingresada.

Apertura de un proyecto existente de SewerCAD o SewerGEMS 1. Haga doble clic en el ícono de SewerCAD o SewerGEMS V8i. 2. En la ventana de bienvenida haga clic en el botón Open Existing Project. Si la ventana de bienvenida no estuviera abierta seleccione el menú File/Open. 3. Diríjase al directorio de talleres de inicio (según la dirección en que esta haya sido copiado en su equipo) y abra el archivo Taller2.stsw 4. Para no modificar el archivo srcinal vaya al menú File/Save As… y guarde el archivo en el directorio donde esté almacenando la solución de los talleres como Taller2_[sus iniciales].stsw y haga clic en el botón Save.

Adición de un archivo de fondo de dibujo 5. Seleccione el menú View / Background Layers. En dicha ventana haga clic en el botón New y seleccione New File 6. En su folder de Talleres Inicio, seleccione el archivo de nombre Taller2_Area_Urbana.DXF. 7. Para mejor visualización defina un porcentaje de transparencia de 50.

IMPORTANTE: Verifique en las propiedades del DXF que las unidades de longitud sean metros (m).

8. Haga clic en el botón OK para agregar este archivo de fondo a su área de dibujo. 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 imagen que se ilustra a continuación. Nótese que ya existe una codificación por color que diferencia los colectores de 200 mm y 300 mm de diámetro.

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Visualización de Perfiles Al archivo inicial previamente se le han configurado algunos perfiles de la línea principal y de algunos ramales que es importante pre-visualizar. 9. Para visualizar alguno de estos perfiles vaya al menú principal View/Profiles. 10. En la ventana de perfiles encontrará tres perfiles que son nombrados según su pozo inicial y final. Haga por ejemplo doble-clic sobre la línea principal MH-7 a MH-1 para ver dicho perfil:

11. Cierre el perfil y la ventana de perfiles una vez los haya revisado.

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Revisión de las Cargas Sanitarias aplicadas El sistema de alcantarillado en cuestión se encuentra ubicado en un área industrial y comercial por tanto las cargas sanitarias previamente definidas son relativamente altas. 12. Abra la herramienta de gestión de cargas sanitarias a través del menú Tools/Sanitary Load Control

Center o haciendo clic en el botón

de la barra de herramientas.

13. Revisando las cargas sanitarias, podrá observar que estas están asociadas a un patrón fijo (Fixed), es decir, que no tiene variación durante el día y que los caudales base tienen una magnitud importante según las cargas sanitarias de la zona. 14. Cierre la ventana el centro de control de cargas sanitarias (Load Control Center)

Configuración de la Codificación de Elementos SewerCAD/GEMS ofrece la posibilidad de configurar las opciones de codificación de los elementos, en este caso dado que completaremos el dibujo de la Red será interesante configurar los nombres que por defecto asignará el programa a los nuevos elementos. 15. Diríjase al menú Tools/Options y seleccione la pestaña Labeling. 16. Para ajustar la numeración de los próximos elementos y que los prefijos coincidan con los nombres en castellano, haga las siguientes modificaciones: - Para el elemento Conduit defina el número 18 en la columna [Next] y CG- (notación para Colector a Gravedad) en la columna [Prefix] -

Para el elemento Manhole asegúrese que el número 18 se encuentre en la columna [Next]

-

Para el elemento Wet Well (Pozo Húmedo) defina en la columna [Prefix] el prefijo PH-

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-

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Para el elemento Pressure Pipe defina en la columna [Prefix] el prefijo CF- que indicará que se trata de una línea o conducción forzada.

En la siguiente figura, se muestran los cambios en la nueva codificación y numeración de Labels:

17. Haga clic en OK para regresar al área de dibujo. 18. Con los cambios anteriores al modelo inicial, todo se encontrará listo para completar el sistema con una conducción forzada y ejecutar la simulación. Guarde su archivo presionando el botón Save

.

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Dibujando y Configurando el Subsistema a Presión En esta sección usted adicionará todos los elementos que constituyen el subsistema a presión incluyendo un pozo húmedo (Wet Well), Estación de Bombeo (Pump), conducciones forzadas (Pressure Pipes) y un colector a gravedad adicional (Conduit) que conectará al sistema a la estructura de salida (Outfall).

Trazado del Subsistema a Presión Haga uso del siguiente esquema como guía al trazado de los elementos. Como puede observar empezaremos el trazado a partir del elemento MH-1 con un colector a gravedad que conectará con un Pozo Húmedo del cual se bombearan las descargas sanitarias hasta la estructura de salida a través de una serie de tuberías a presión y gravedad.

IMPORTANTE: Trate que su dibujo se parezca al esquema dado. Sin embargo, no se preocupe por la localización exacta de los elementos dado que para este nuevo subsistema utilizaremos la definición “User Defined Lenghts” que le permitirá definir manualmente las longitudes de cada tubería y no usar longitudes escaladas. 1. Haga clic en el botón Layout opción Conduit.

y del menú desplegable seleccione la

2. Haga clic sobre el pozo existente MH-1 y mueva el puntero del mouse en dirección a la zona donde se encontrará localizado el pozo húmedo; haga clic derecho y del menú emergente seleccione el elemento Wet Well, finalmente haciendo clic en el botón izquierdo ubique dicho elemento (PH-1)

3. Continuando con el dibujo a partir del Pozo Húmedo, haga clic derecho y seleccione ahora la opción Pressure Pipe como tipo de línea (el cursor automáticamente cambiara a un nodo de presión (pressure junction) el cual está simbolizado por un circulo relleno), inserte el primer nodo de presión (J-1) a la izquierda del Pozo. Con esto se dibujará la primera línea de conducción forzada. 4. Haga clic derecho y seleccione esta vez la opción Pump. Inserte el elemento PMP-1 según el esquema de arriba. 5. Haga clic derecho y defina como elemento puntual al Pressure Junction e inserte el nodo J-2. 6. Mantenga presionada la tecla [CTRL] para agregar en la línea CF-4 una serie de 3 – 4 vértices (según esquema), cuando alcance el final de esta línea haga clic derecho seleccionando Manhole e inserte el pozo de inspección MH-8.

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7. Finalmente terminaremos la entrega sistema con un colector a gravedad, haciendo clic derecho y seleccionando la opción Conduit. Haga clic derecho para seleccionar el elemento Outfall insertando la estructura de salida OF-1. 8. Para terminar el trazado haga clic derecho y seleccione Done. Ahora agregaremos dos bombas en paralelo para completar la estación de bombeo basado en el siguiente esquema:

9. Haga clic nuevamente en la herramienta de trazado

y seleccione la opción Pressure Pipe.

10. Lleve el puntero al elemento J-1 y haga clic sobre dicho elemento entonces haga clic derecho y seleccione la opción Pump insertando el elemento PMP-2 según lo indicado en el esquema. 11. Haga clic derecho y seleccione Pressure Junction y haga clic sobre el elemento J-2 para cerrar este esquema de bombeo en paralelo. 12. Haga finalmente clic derecho y seleccione la opción Done. Cuando finalice el dibujo presione el botón en la parte superior de las herramientas de dibujo para desactivar la herramienta de dibujo Select (Layout).

Nota: Es posible que usted necesite configurar las opciones y localización de las anotaciones en relación a la posición de los elementos o bien puede arrastrar las anotaciones para mejorar la claridad y apariencia de su esquema. Si usted ha cometido errores de dibujo y esto haya afectado los nombres (Labels) que SewerCAD/GEMS Sanitary asigna a los elementos usted podrá hacer las correcciones respectivas a través del editor de propiedades seleccionando los elementos con un nombre diferente.

Ingreso de datos de elevación del subsistema A continuación, deberemos ingresar los datos y asignar propiedades a los elementos recientemente creados. 13. La única información requerida para los nodos de presión (pressure junctions) y los pozos de inspección será la relativa a las elevaciones de terreno y de fondo las cuales están dadas según la siguiente tabla:

Identificador (Label) PH-1 J-1 PMP-1 PMP-2 J-2 MH-18 OF-1

Cota Terreno – Ground Elev. (m) 172.05 172.00 172.00 172.00 172.00 179.87 177.40

Cota de Fondo – Invert Elev. (m) - No Aplica 167.64 167.64 167.64 167.64 178.32 175.90

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14. Sea cual sea la forma elegida para ingresar los datos de elevaciones (editor de propiedades o tablas), asegúrese de que cada uno de estos elementos (excepto la elevación de fondo en el elemento PH-1) tengan sus datos de elevación de terreno y de fondo y que la unidad esté definida como metros (m). 15. Antes de continuar verifique nuevamente la información de elevación en los elementos del subsistema en la categoría < Physical> en el editor de propiedades! 16. Para el pozo húmedo (Wet Well) y dado que se trata de un elemento de almacenamiento se requerirá de mayor información en relación a sus elevaciones internas basado en la siguiente tabla:

Label

Base Elevation (m)

Minimum Elevation (m)

Initial Elevation (m)

Maximum Elevation (m)

Use High Alarm?

Alarm Elevation (m)

Wet Well Diameter (m)

PH-1

168.19

168.50

168.55

171.00

TRUE

170.69

3.00

17. Para agregar los datos de la tabla anterior en el Pozo Húmedo, haga doble-clic sobre el elemento PH-1 para abrir la ventana de edición de sus propiedades. 18. Diríjase a la categoría para ingresar las diferentes elevaciones que definen la operación del pozo. 19. Posteriormente diríjase a la categoría e ingrese el diámetro del pozo y la elevación de terreno (ground) si no lo ha hecho. 20. Al finalizar la configuración de este elemento, la ventana de propiedades deberá lucir tal y como se muestra en la figura a la derecha:

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Ingreso de datos en las Tuberías a Gravedad y Presión (Conducciones Forzadas) Tabla de Datos para Colectores a Gravedad Design Conduit?

Has User Defined Length?

Length (User Defined)

CG-18

False

True

CG-19

False

True

Label

Conduit Type

Conduit Shape

Material

Material Section Size

24.40

Catalog Conduit

Circular Pipe

Concrete

300mm

102.10

Catalog Conduit

Circular Pipe

Concrete

300 mm

(m)

Tabla de Datos para Conducciones Forzadas Has User Defined Length?

Length (User Defined)

CF-1

True

4.70

203.2

CF-2

True

3.00

203.2

CF-3

True

3.00

203.2

CF-4

True

563.90

203.2

CF-5

True

3.00

203.2

CF-6

True

3.00

203.2

Label

Diameter

(m)

(mm)

Inicialmente agregaremos los datos de los colectores a gravedad: 21. Haga clic en el botón o vaya al menú View/FlexTables. 22. En esta ventana vaya a la categoría Tables Predefined y haga doble clic sobre Conduit Table. 23. Una vez se abra la tabla deberá verificar que estén activas en la tabla las columnas requeridas. 24. Si no es así haga clic en el botón Edit y busque por ejemplo los campos [Design Conduit?], [Has User Defined Length?] y [Length (User Defined)] en la sección izquierda y agréguelo para que quede incluido en la sección derecha de columnas seleccionadas 25. Una vez agregue las columnas requeridas, use los botones con las flechas arriba / abajo ordenar los campos de una manera adecuada. 26. De regreso en la tabla de colectores, haga clic derecho en el encabezado la columna [Design Conduit?] y seleccione la opción Global Edit. Deje vacía la caja de selección en el campo valor (dado que no se tratará de un modelo de diseño) y haga clic en OK.

para

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27. Para la columna [Has User Defined Length? ] marque la caja de selección exclusivamente para los colectores CG-18 y CG-19. 28. En la columna [Length (User Defined) (m)] adicione manualmente las longitudes de los colectores CG-18 y CG-19 respectivamente. 29. Haga clic derecho sobre el encabezado de la columna [Conduit Type?] y escoja la opción Global Edit. En el cuadro de dialogo de edición defina Catalog Conduit para el campo valor y haga clic en OK. 30. Finalmente para la columna [Size] vaya a los campos correspondientes a los colectores CG-18 y CG-19. Tan pronto haga clic en la celda del colector CG-18 escoja del menú desplegable la opción 300 mm. Repita el mismo procedimiento en la celda de colector CG-19.

Al final de este procedimiento la tabla de colectores a gravedad deberá lucir de la siguiente manera (verifique especialmente las filas correspondientes a CG-18 y CG-19):

Ahora continuamos el proceso de ingreso de datos de las conducciones forzadas. Al tratarse de varios elementos es recomendable el uso de los reportes tabulares:

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31. Haga clic en el botón View/FlexTables.

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o vaya al menú

32. Vaya a la categoría Tables - Predefined y haga doble clic sobre el reporte Pressure Pipe Table. 33. Una vez se abra la tabla de líneas a presión deberá verificar que estén activas todas las columnas requeridas. Si no fuera así, usted ya conoce el proceso de personalización de campos a través del botón Edit

.

34. Personalizada la tabla, haga clic derecho en el encabezado la columna [Has User Defined Lenght?] y seleccione la opción Global Edit. Marque la caja de selección en el campo “Value” y haga clic en OK. 35. Para la columna [Length (User Defined)] ingrese manualmente y según los valores dados en tabla, las longitudes de cada una de las líneas de conducción forzada del subsistema. 36. Para la columna [Material] seleccione en cada campo y a través de la librería de ingeniería la descripción “PVC” como material de las tuberías. 37. Finalmente utilice el comando Global Edit en la columna [Diameter] definiendo 203.2mm en el campo “Value” y luego haga clic en OK.

Nota: Asegúrese que la unidad sea milímetros (mm) para el diámetro de las tuberías a presión. 38. Configure como material de las tuberías de presión al PVC y a su consecuente valor de Coefientes C de Hazen Williams como 150. Terminado el ingreso de datos, su tabla de tuberías a presión deberá lucir así:

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Definición de las Bombas Ahora necesitará ingresar las propiedades de las bombas primero estableciendo las definiciones de las Bombas (según catálogo) y después asignando esta definición y propiedades a cada Bomba de manera individual. 39. Vaya al menú Components/Pump Definitions y en el cuadro de dialogo haga clic en el botón New

para crear una nueva definición.

40. A esta nueva definición, renómbrela como “Bomba Tipo” 41. En la sección derecha de la ventana configure el campo Pump Definition Type como Standard (3 Point) 42. En la tabla que define los tres puntos de la curva características de la bomba, haga uso de la tabla de la derecha.

Notas: - Verifique que las unidades activas de caudal y carga sean L/s y m respectivamente. - No se preocupe por definir la curva de eficiencia (línea roja) dado que no será necesario esta vez.

Curva Característica de la Bomba Caudal Carga (l/s) (m)

Pto. Característico Apagado (Shutoff)

0.00

15.24

Diseño (Design)

66.88

9.14

Máxima Operación (Max. Operating)

100.00

0.00

El cuadro de diálogo de las definiciones de bomba (Pump Definitions) deberá lucir así:

43. Haga clic en el botón Close. 44. Ambas bombas PMP-1 y PMP-2 son idénticas y estarán definidas por la misma curva. Por tanto debemos asociar la definición “Bomba Tipo” a cada una de ellas. La única diferencia será su estado inicial (Initial Status) en el caso de la PMP-1 será de encendido (On) y en el caso de la PMP-2 (Off).

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45. Para asociar esta definición o bien podríamos usar el editor de propiedades o los reportes tabulares. En este caso usaremos las tablas. 46. Haga clic en el botón reporte Pump Table.

y haga doble clic sobre el

47. Para la columna [Pump Definition] asigne para cada bomba la definición Bomba Tipo. 48. Para la columna [Status (Initial)] solo defina como Off a la celda correspondiente a la PMP-2. La tabla deberá lucir así:

49. Cierre el reporte tabular para regresar al área de dibujo.

Actualización de Opciones de Cálculo para Bombeo de Caudales 50. Abra la ventana de Opciones de Cálculo a través del menú Analysis/Calculation

Optionso haciendo clic en el botón

.

51. Haga doble clic en el set de opciones de cálculo existentes “Base Calculation Options” para abrir la ventana de propiedades. 52. Bajo la categoría Pressure Hydraulics, configure el campo como True. 53. Las demás propiedades de estas opciones de cálculo no requerirán cambios. Podrá cerrar la ventana Calculation Options.

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Análisis Inicial del Sistema Simulación Modelo Base (Una sola Bomba) Validación y Simulación del Modelo Base Antes de ejecutar la simulación hidráulica, verifique los datos ingresados para asegurarse de la integridad de los datos del modelo. 1. Vaya al menú principal Analysis/Validate o haga clic en el botón

de la barra de herramientas.

2. Cuando la validación se completa y en caso de no tener errores o mensajes de advertencia, usted deberá ver el mensaje que se muestra a la derecha. Nota: Si tuviera algún error, la ventana User Notifications que podrá encontrar el menú Analysis listaría los errores encontrados por SewerCAD/GEMS. 3. Ejecute el escenario Modelo Base haciendo clic en el botón

o a través del Menú Analysis/Compute.

4. Revise el resumen de los resultados en la ventana Detailed Calculation Summary. En la pestaña “Executive Summary” por ejemplo, podrá observar que la re solución tanto en el subsistema a presión como en los subsistemas a gravedad alcanzaron la convergencia numérica.

5. Después de revisar las pestañas y los resultados contenidos de la modelación, cierre la ventana Detailed Calculation Summary. 6. Haga uso de las herramientas de anotación, de los re portes tabulares y/o de la ventana de propiedades para completar la tabla de resultados al final de este taller.

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Verificación adicional de los resultados en las Bombas Uno de los aspectos más interesantes cuando se tiene un modelo con bombas, es conocer cuales es el punto de operación de la bomba bajo las condiciones hidráulicas dadas en el modelo base. 7. Seleccione la bomba activa PMP-1 y haciendo clic derecho seleccione la opción Pump Curve en el menú emergente. Usted debería ver la siguiente figura donde se indica el Punto de operación:

8. Cierre la ventana y haga clic derecho nuevamente sobre PMP-1; esta vez seleccione la opción System Head Curve. Cuando el cuadro de dialogo abra defina el campo Maximum Flow como 100 l/s y luego haga clic en el botón Compute

de esta misma para ver la curva del sistema.

9. Cierre esta gráfica y a la pregunta de si desea guardarla haga clic en el botón No.

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Visualización del Perfil del Sistema de Bombeo Puede ser interesante analizar el perfil del subsistema de bombeo para analizar la línea piezométrica del mismo. 1. Abra el manejador de perfiles desde el menú View/Profiles. 2. Oprima el botón New y con esto se desplegará la ventana Profile Setup que se muestra a la derecha. 3. Presione el botón para seleccionar los colectores que componen nuestro perfil. 4. En al área de dibujo seleccione los colectores y líneas que van de PH-1 a OF-1 (irán quedando resaltados en rojo) y finalmente haga clic en el botón Done . 5. Una vez los elementos del perfil estén seleccionados, haga clic en el botón para ver el perfil que deberá lucir de esta manera:

6. Cierre el perfil y en el administrador de perfiles, renombre dicho perfil como “Línea Bombeo”.

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Análisis Complementario I Simulación Modelo con Dos Bombas Ahora verificaremos cómo operaría el sistema teniendo las dos bombas encendidas simultáneamente. Dentro del modelo base, usted podría simplemente modificar el estado (status) de la segunda bomba a encendido, pero para hacerlo de manera más estructurada lo haremos a través del centro de control de escenarios lo que nos permitirá compararlos. La única diferencia entre los escenarios serán entonces las condiciones iniciales del elemento PMP-2.

Creación de un nuevo Escenario y Configuración Alternativas 1. Diríjase al Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenario o haciendo clic en el botón Scenario

.

2. Haga clic en el botón New y en el menú emergente seleccione la opción Child Scenario. 3. Renombre este nuevo escenario como “Modelo con Dos Bombas”.

4. Haga doble clic en el escenario “Modelo con Dos Bombas” para abrir el editor de propiedades con la configuración de alternativas de este escenario. 5. Haga clic en el campo y del menú desplegable seleccione la opción 6. Nombre esta nueva alternativa física como “Dos

Bombas ON” 7. La configuración del escenario deberá con estos cambios deberá mirarse tal y como se muestra a la derecha. 8. Cierre la ventana de propiedades y de regreso a la ventana de escenarios seleccione al llamado “Modelo con Dos Bombas” y luego haga clic en el botón Make Current escenario activo.

para hacer de este el

Ahora deberá dirigirse al centro de gestión de alternativas para configurar los cambios en la alternativa recién creada con el nombre “Dos Bombas ON”.

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9. Abra el Administrador de Alternativas a través del menú Analysis/Alternatives o haga clic en el botón

Alternatives

.

10. Expanda la clase Initial Settings y haga doble clic sobre la alternativa “Dos Bombas ON” la cual está asociada al nuevo escenario de modelación. Esto abrirá la ventana Initial Settings Alternative. 11. En la pestaña “Pump” vaya a la columna [Status (Initial)] donde deberá definir el estado inicial de la bomba como On.

Nota: Observe que la columna [*] muestra ahora una marca de selección para la bomba PMP-2. Esto indica que esta propiedad ha cambiado en relación a la alternativa padre (Base Initial Settings) 12. Cierre la ventana Initial Settings así como la ventana de administración de alternativas.

Simulación Escenario 13. Ejecute el escenario Modelo con Dos Bombas haciendo clic en el botón Compute

.

14. Si todo ha sido correcto observará nuevamente en la pestaña “Executive Summary” de la ventana Detailed Calculation Summary que todos os subsistemas han tenido convergencia numérica 15. Vaya a la pestaña Pipe Report de la ventana y ordene ascendentemente el nombre de los colectores para completar la tabla de resultados al final del taller.

16. Guarde su archivo una vez más para almacenar las últimas modificaciones.

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Análisis Complementario II Simulación Modelo con Paso de Cargas Sanitarias En este segundo análisis o simulación complementaria utilizaremos una posibilidad que ofrece SewerCAD/GEMS Sanitary, que nos permitirá hacer pasar las cargas sanitarias desde un punto aguas arriba del pozo húmedo (PH-1) hasta el sistema de gravedad conformado por un colector al final del sistema en lugar de incluir en la simulación el actual sistema de bombeo. Para tal configuración, deberemos claramente crear un nuevo escenario que haga uso de unas opciones de cálculo modificadas que inactiven a la estación de bombeo.

Creación de un nuevo Escenario con Paso de Cargas Sanitarias 1. Abra el Administrador de Escenarios a través del haciendo clic en el botón Scenario

.

2. Teniendo seleccionado “Modelo Base”, haga clic en el botón New y en el menú emergente seleccione la opción Child Scenario. 3. Renombre este nuevo escenario como “Modelo con paso Cargas Sanitarias”. 4. Seleccione este escenario y luego haga clic en el botón Make Current escenario activo.

para hacer de este el

5. Haga doble clic sobre este el escenario para abrir el editor de propiedades con y en la categoría Calculations Options, seleccione el campo y del menú desplegable seleccione la opción 6. Nombre a estas nuevas opciones de cálculo como “Con paso de cargas (Autom.)” y haga clic en OK.

7. La configuración del escenario con el cambio en las opciones de cálculo deberá lucir como se muestra a la derecha.

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Modificación de Opciones de Cálculo 8. Vaya al menú Analysis/Calculations Options o presione el botón de la barra de herramientas para abrir el administrador de opciones. 9. Seleccione las opciones de cálculo “Con paso de cargas (autom.)” recientemente creadas y haga doble clic sobre la misma para abrir sus propiedades.

10. En la categoría Pressure Hydraulics seleccione el campo y seleccione el valor False. En este caso, el algoritmo recreará la descarga como la combinación de las cargas sanitarias definidas en el sistema. 11. Los demás campos en las propiedades de estas opciones de cálculo no requerirán cambios así que podrá cerrar la ventana Calculation Options.

Simulación Escenario 12. Regrese nuevamente al administrador de escenario haciendo clic en el botón

.

13. Ejecute el escenario Modelo con paso Cargas Sanitarias haciendo clic en el botón Compute

.

14. Revise con cuidado los datos de la ventana Detailed Calculation Summary

Nota: Como era de espera r y dado que se trata de una recreación simplificada del modelo el caudal resultante el caudal resultante en el colector CG-18 es igual al caudal resultante en el colector final CG-19. Ignorando por completo el caudal bombeado por la estación. El reporte de tuberías a gravedad (Pipe Report) deberá lucir de la siguiente manera:

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15. Complete la tabla de resultados al final del taller y discuta las preguntas que se plantean en relación a los tres escenarios de simulación. 16. No olvide guardar la versión final de su archivo presionando el botón Save

.

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Tabla de Resultados Según el escenario complete los resultados solicitados en la tabla.

Modelo Base

Modelo con Dos Bombas

Modelo con paso Cargas Sanitarias

Elemento

Parámetro

CG-18

Flow (L/s) – Caudal al Pozo Húmedo

CG-19

Flow (L/s) – Caudal a la Estructura de Salida

CG-19

Depth Out (m) – Profundidad al Salida

PH-1

Flow In Net (L/s) – Caudal Entrante Neto

PMP-1 & PMP-2

Pump Flow (L/s)

-

PMP-1 & PMP-2

Pump Head (m)

-

CF-4

Velocity (m/s)

-

CF-4

Head Loss Gradient (m/km)

-

Nota: Los valores pueden diferir levemente con los de su compañero debido a la localización de los elementos del subsistema a presión.

Preguntas - Discusión A.

¿Cuál es el caudal total de aguas negras en el subsistema a gravedad (Caudal Sanitario llegando al Pozo Húmedo) y cómo se compara este con la parte del sistema a presión?

B.

Para el primer y segundo escenario revise los resultados de las bombas PMP-1 y PMP-2. ¿Cuáles fueron los puntos de operación de estas bombas en relación al punto de diseño?

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C.

Revisando los resultados en las conducciones forzadas (subsistema a presión). ¿Cuál es el gradiente de pérdidas por fricción (m/km) en la línea de descarga del bombeo CF-4? - ¿Le parece razonable?

D.

¿Cuál fue la velocidad en el primer y segundo escenario para la tubería de succión CF-1? - ¿Es apropiado?

E.

¿Para este sistema y según el modelo desarrollado podría hacer un estudio de los ciclos de bombeo en el sistema?

F.

Si esta fuera una estación de bombeo existente, qué recomendaciones haría usted?

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Simulaciones en Periodo Extendido (EPS) Taller 3 Objetivo General El propósito de este ejercicio será conocer las bases de las simulaciones en periodo extendido (EPS). En este taller tendremos un interceptor principal paralelo al río que recogerá las aguas residuales provenientes de diferentes subdivisiones urbanizables. Las aguas residuales del área residencial más baja descargarán a un pozo húmedo y posteriormente serán bombeadas al interceptor principal al otro lado de la pequeña colina. El dibujo (esquemático) del sistema a trabajar en este taller se indicará en la siguiente página. Para determinar el funcionamiento del sistema, configuraremos y ejecutaremos tres (3) diferentes escenarios: Un análisis en estado estático (steady state) del promedio base de las cargas sanitarias en tiempo seco (dry weather); un análisis en periodo extendido (EPS) de las cargas bajo condiciones de tiempo seco (dry weather) y un segundo análisis en periodo extendido (EPS) considerando cargas bajo condiciones de tiempo húmedo (wet weather). La primera parte del taller se podrá realizar usando SewerCAD V8i (análisis de Flujo Gradualmente Variado). La sección de análisis dinámico de este taller está enfocada exclusivamente en SewerGEMS.

Objetivos Específicos del Taller Después de completar este taller, usted deberá ser capaz de realizar en SewerCAD: 

Usar y asignar patrones temporales de variación de cargas (patterns)



Configurar estructuras de alivio en un modelo de drenaje



Ingresar los datos y configurar estaciones de bombeo



Ingresar Hidrogramas de caudales entrantes (Inflows)



Configurar e implementar controles lógicos



Abrir modelos creados con SewerCAD en SewerGEMS y entender las diferencias entre ambas herramientas.

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Apertura y Revisión del Modelo Pre-configurado Apertura de un proyecto existente de SewerCAD 1. Haga doble clic en el ícono de SewerCAD 2. En la ventana de bienvenida haga clic en el botón Open Existing Project. Si la ventana de bienvenida no estuviera abierta seleccione el menú File/Open. 3. Diríjase al directorio de talleres de inicio (según la dirección indicada) y abra el archivo Taller3.stsw. 4. Para no modificar el archivo srcinal vaya al menú File/Save As… y guarde el archivo en el directorio donde esté almacenando la solución de los talleres como Taller3_[sus iniciales].stsw y haga clic en el botón Save.

Nota: El sistema que se ilustra ha sido previamente configurado incluyendo el dimensionamiento de tuberías, elevaciones de fondo y terreno, longitudes, así como las cargas sanitarias promedio (base) en tiempo seco.

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Configuración del Modelo bajo Condiciones de Tiempo Seco En esta sección usted llevará a cabo una serie de pasos que le permitirán configurar el modelo para las simulaciones en periodo estático (steady state) inicialmente bajo condiciones de tiempo seco. Adicionalmente, deberá configurar una estructura de alivio así como los controles lógicos para la bomba.

Ingreso de Datos de Pozo Húmedo y Bomba 1. Haga doble en clic en el pozo húmedo WW-1 para abrir las propiedades del elemento. La información en relación a sus elevaciones estará basada en la siguiente tabla:

Label

PH-1

Base

Minimum

Initial

Maximum

Use High

Alarm

Wet Well

Elevation (m)

Elevation (m)

Elevation (m)

Elevation (m)

Alarm?

Elevation (m)

Diameter (m)

12.20

13.72

16.76

18.29

True

17.980

6.10

2. En la ventana de Propiedades, diríjase a la categoría para ingresar las diferentes elevaciones que definen la operación del pozo. 3. Posteriormente diríjase a la categoría e ingrese el diámetro del pozo. La elevación de terreno (ground) ha sido previamente asignada. 4. Al finalizar la configuración de este elemento, la ventana de propiedades deberá lucir tal y como se muestra en la figura a la derecha:

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Habiendo configurado el pozo, y antes de simular cualquier modelo que incluya Bombas deberá ingresar las propiedades de las bombas estableciendo una nueva definición o catálogo de Bomba. 5. Vaya entonces al menú Components/Pump Definitions y luego haga clic en el botón New

para crear una nueva definición.

6. A esta nueva definición, renómbrela como “Bomba 1” 7. En la sección derecha de la ventana configure el campo Pump Definition Type como Standard (3 Point). 8. Basado en la tabla de la derecha deberá definir los tres puntos de la curva características de esta nueva definición de bombas. Notas: - Verifique que las unidades activas de caudal y carga sean L/s y m respectivamente. - No se preocupe por definir la curva de eficiencia (línea roja) dado que no será necesario esta vez.

Curva Característica de la Bomba Caudal

Carga

Apagado (Shutoff)

(L/s) 0.00

(m) 30.48

Diseño (Design)

63.09

24.38

Máxima Operación (Max. Operating)

126.18

12.19

Pto. Característico

El cuadro de dialogo de las definiciones o catálogo de bomba (Pump Definitions) deberá lucir así:

Nota: No se preocupe por la curva de eficiencia (línea roja) dado que para este ejercicio no será necesaria su definición. 9. Haga clic en el botón Close.

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10. Para definir que la bomba PMP-1 estará definidas por la curva característica “Definición Bomba 1” deberá hacer doble clic sobre dicho elemento. 11. En la ventana de Propiedades ingrese la siguiente información en las categorías y : -

Status (Initial): ON

-

Pump Definition: Bomba 1

-

Elevation (Invert) (m): 12.20 m

- Elevation (Ground) (m): 18.29 m 12. Al finalizar la configuración de la Bomba, la ventana de propiedades deberá lucir tal y como se muestra en la figura a la derecha:

Definición y Aplicación de Controles Lógicos A continuación se definirán los ciclos de encendido y apagado de la Bomba PMP-1 basado en los controles que se expresa continuación:

Condición Elevación de Lámina en WW-1 es inferior a 14.60 m Elevación de Lámina en WW-1 es superior a 17.35 m

Acción PMP-1 (Status): OFF PMP-1 (Status): ON

Control SI WW-1 (HG) < 14.60 m→ PMP-1 (Status) = OFF SI WW-1 (HG) > 17.35 m→ PMP-1 (Status) = ON

13. Vaya al menú principal Components/Controls y haga clic en el botón New control lógico.

para crear un nuevo

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14. Para configurar la condición del primer control, haga clic en el primer botón ellipse… a la derecha del menú desplegable (New Simple Condition) del campo que involucra el operador lógico IF. 15. Tan pronto haga clic los campos observará que las cajas inferiores [Condition Type] y [Element] se activaran. En la primera caja abajo del IF seleccione Element del menú desplegable.

16. En la siguiente caja o menú desplegable que representará el elemento que define la condición, haga clic en el botón ellipse que lo llevará al área de dibujo donde podrá seleccionar el elemento WW-1 .

17. Una vez defina el elemento WW-1, se activarán nuevas cajas o menús desplegables representando los campos de atributo, operador y valor. 18. En la caja inmediatamente inferior al elemento WW-1, seleccione la opción Hydraulic Grade como el atributo del pozo (Storage Attribute) que gobernará la condición. 19. En las siguientes dos cajas o menús desplegables deberá definir el operador de la ecuación y el valor del parámetro (en este caso el valor de gradiente hidráulicos. 20. En consecuencia escoja respectivamente como operador al signo < (menor que) y como valor de gradiente hidráulico 14.60 m. 21. Siguiendo el proceso lógico, desplácese a la derecha para definir el operador THEN (Entonces) que permitirá definir la acción si se cumpliera la condición. 22. En la caja del operador THEN haga clic en el primer botón ellipse… a la derecha del menú desplegable (New Simple Condition).

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23. En el siguiente menú desplegable que representará el elemento asociado en la acción, haga clic en el botón ellipse y en el área de dibujo seleccionar el elemento PMP-1 . 24. En los siguientes menús desplegables deberá definir el atributo de la bomba, el operador numérico y el valor del atributo. 25. En consecuencia escoja respectivamente como atributo de la bomba su estado (Pump Status), el operador igual (=) será asignado por defecto y como valor del atributo deberá escoger el estado de apagado (Off) tal y como se indica en la figura de la derecha.

Una vez termine, la ecuación que define al primer control lógico deberá ser igual a la que se indica a continuación:

26. Para definir el segundo control operacional, haga clic en el botón New pasos 13 a 23 excepto en lo que tiene que ver con los siguientes campos: -

Operador de la Condición: > (Paso 20)

-

Valor del Gradiente Hidráulico (Hydraulic Gradient): 17.35 m (Paso 20)

-

Estado de la Bomba (Pump Status): On (Paso 25)

y deberá repetir ahora los

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27. Definidos los dos controles lógicos, la ventana Controls deberá lucir de la siguiente manera:

28. Verificadas las sentencias, haga clic primero en el botón del submenú de Control Sets Manager

y

elija la opción Add/Remove Control Sets... 29. En la ventana emergente, genere un nuevo grupo de controles y nómbrelo Controles Bomba, luego Close.

30. De regreso a la ventana Controls, haga clic sobre el botón Control Sets Manager, y marque las cajas de verificación de los controles. La ventana deberá lucir como se indica en la siguiente figura:

31. Cierre el cuadro de controles y guarde su archivo antes de ejecutar el primer escenario de simulación en tiempo seco.

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Simulación Hidráulica en Estado Estático Escenario de Simulación: SS en Tiempo Seco En esta sección creará y simulará un escenario estado estático bajo las condiciones de tiempo seco.

Configuración de Escenarios y Opciones de Cálculo 1. Abra el Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenario o haciendo clic en el botón Scenario

.

2. Haga clic en el botón Rename y asigne a este escenario el nombre de “SS en Tiempo Seco”. 3. Haga doble clic en este escenario para abrir el editor de propiedades con la configuración de alternativas y opciones de cálculo vigentes. 4. Como puede observar este escenario está compuesto exclusivamente por alternativas Base y por las opciones de cálculo Base. 5. Cierre la ventana de propiedades para regresar al área de dibujo

6. Ahora abra el administrador de Opciones de Cálculo presionando el botón

.

7. Haga doble clic en las opciones “Base Calculation Options” para abrir el editor de propiedades. 8. En la categoría , vaya al campo [Used Pumped Flows?] y marque dicho campo como True. 9. Cierre la ventana de propiedades y regrese si quiere a la ventana de administración de Escenarios a través del botón

.

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Ejecución de la simulación y revisión de resultados 10. Ejecute el escenario “SS en Tiempo Seco” configurado previamente haciendo clic en el botón Compute o a través del Menú Analysis/Compute. 11. Revise los resultados del sistema en la ventana “Detailed Calculation Summary” navegando a través de las diferentes pestañas de este reporte. 12. Una gran herramienta para analizar los resultados de la simulación es ver los perfiles hidráulicos (Menú View/Profiles). A manera de ejemplo se ilustra el perfil que va de MH-1 a OF-1.

Nota: A esta altura del curso, usted ya debe estar en capacidad de crear y personalizar un perfil. Revise sus memorias en los talleres previos si requiere recordar el procedimiento.

13. Cierre el perfil ya través de las diferentes herramientas de reportes (gráficos, reportes tabulares, anotaciones, etc.) complete los resultados al final de este taller. 14. Haga uso de sus propios métodos para la consulta de resultados y discútalos con los demás compañeros del curso, para analizar los procedimientos que puedan optimizar tiempo en la consulta.

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Simulación Hidráulica en Periodo Extendido 1/2 Escenario de Simulación: EPS en Tiempo Seco Pare este escenario, los pasos adicionales de configuración que tendrá que realizar son la definición de patrones de variación y la modificación el tipo de simulación definido en las opciones de cálculo base (Estado Estático a Periodo Extendido) y crear un nuevo escenario en la en donde apliquen dichos cambios.

Definición de Patrones de Variación Temporal y Asignación a los Pozos Para simulaciones EPS es necesario indicar la variación temporal de las cargas sanitarias. Para objeto de simplificar este taller, todos los pozos de inspección tendrán un mismo patrón. 1. Haga clic en el menú principal Components/Patterns. 2. Seleccionando la categoría haga clic en el botón New para crear un nuevo patrón de cargas al que denominaremos “Patrón EPS”.

Tiempo (hr) 0:00

Multiplicador 0.40

3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00

1.00 1.40 1.20 1.40 0.90 1.10 0.60 0.40

3. Ingrese en la parte superior el multiplicador inicial de 0.40 y defina el campo de formato (Pattern Format) como Continuous. En la tabla de abajo ingrese los multiplicadores restantes tal y como se ilustra:

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IMPORTANTE: Observe que la hora de inicio deberá ser las 0:00:00 o las 12:00:00 AM según el formato de hora que usted tenga definido en su sistema operativo. 4. Una vez verificada la consistencia de la información cierre la ventana Patterns. 5. Para asignar este patrón a cada uno de los pozos de inspección abra la herramienta de gestión de cargas sanitarias en el menú Tools/ Load Control Centero haciendo clic en el botón

.

6. Sobre el encabezado de la columna [Pattern] haga clic derecho y seleccione la opción Global Edit. En la ventana de edición seleccione para el campo de valor la opción Patrón EPS y haga clic en OK. La tabla deberá lucir de la siguiente manera:

7. Cierre el centro de control de cargas sanitarias.

Configuración de Alivios (Diversions) 8. Para este modelo definiremos que el pozo MH5 puede manejar caudales extremos cuando el caudal entrante exceda 315.45 L/s (Aprox. 5,000 gpm). Por tanto se deberá definir una condición de alivio según la tabla de la derecha.

System Flow (L/s) 0.0 315.45 630.90

Diverted Flow (L/s) 0.0 0.0 252.36

9. Para crear una línea virtual de alivio, haga clic en la herramienta de trazado Layout

y seleccione la

opción Conduit. 10. Haciendo clic sobre el elemento MH-5 trace un colector en dirección suroeste (no se preocupe por la localización exacta), al final haga clic derecho y escoja la opción Outfall e inserte el elemento O-2 en el lugar escogido. El diagrama con la nueva línea CO-13 deberá ser similar al siguiente:

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11. Haga doble clic sobre el nuevo colector CO-13 para abrir la ventana de edición de propiedades 12. En esta ventana vaya en primera instancia a la categoría y en el campo [Is a Diversion Link?] asigne el valor de True. 13. Seleccione ahora el campo [Diversion Rating Curve] y haga clic en el botón ellipse con el que se abrirá el respectivo cuadro de diálogo para configura la tabla de alivio:

14. Haga clic en el botón Ok para guardar esta información. 15. Finalmente y bajo la categoría defina los siguientes parámetros (ver figura): -

Lenght (User Defined): 61.0 m

-

Section Type: Circle

-

Material: Concrete

-

Diameter: 914.4mm

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16. Ahora haga doble clic en la estructura de de salida O-2, y asigne la siguiente información: -

Boundary Condition Type: Free Outfall

-

Elevation Ground: 35.97 m

-

Elevation Invert: 33.53 m

Creación de Opciones de Cálculo y Escenario en Periodo Extendido 17. Ahora lo único que debe crear es un nuevo conjunto de opciones de cálculo a través del menú Analysis/Calculation Options o presionando el botón

.

18. Seleccione Base Calculation Options y haga clic en el botón Duplicate para crear una copia exacta de las opciones de cálculo base. 19. Renombre a esta copia como “Opciones EPS” tal y como se indica en la figura abajo:

20. Haga doble-clic en “Opciones EPS” para abrir la ventana de propiedades y modifique en la categoría los siguientes campos: -

Time Analysis Type: EPS Duration (hours): 24.00 Hydraulic Time Step (hours): 0.2 Hydrologic Time Step (hours): 0.1

21. Los demás campos en las propiedades de estas opciones de cálculo no requerirán cambios así que podrá cerrar la ventana Calculation Options.

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22. Para crear un nuevo escenario en periodo extendido (EPS) abra el Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenarioo haciendo clic en el botón Scenario

.

23. Seleccionando el escenario “SS en Tiempo Seco” haga clic en el botón New y del menú emergente seleccione la opción Child Scenario. 24. Renombre este nuevo escenario como “EPS en Tiempo Seco”.

25. Haga doble clic en dicho escenario para abrir el editor de propiedades con su configuración de alternativas y opciones de cálculo. 26. Bajo la sección seleccione el campo [GVF/Pressure Engine Calculation Options] y seleccione del menú desplegable Opciones EPS. 27. Las propiedades de este escenario deben quedar entonces definidas tal y como se muestra a la derecha.

Ejecución de la Simulación EPS (tiempo seco) y Revisión de Resultados 28. Vuelva a la ventana Scenarios, seleccione el escenario “EPS en Tiempo Seco” y haga clic en el botón

Make Current

para definir como activo dicho escenario.

29. Ejecute la simulación haciendo clic en el botón Compute

o a través del Menú Analysis/Compute.

30. Revise los resultados del sistema en la ventana “Detailed Calculation Summary” navegando a través de las diferentes pestañas de este reporte. Una vez haga la revisión general cierre esta ventana.

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31. Una opción interesante cuando se realizan simulaciones en periodo extendido es activar la ventana “EPS Results Browser” a través del menú Analysis/EPS Results Browser o haciendo clic en el botón

de la barra de herramientas.

32. Haciendo clic en el botón “Play” podrá ver tanto en anotaciones y reportes tabulares como van cambiando las magnitudes de los parámetros hidráulicos (caudales, velocidades, etc.) en cada salto de tiempo. 33. La velocidad de la animación puede también ser configurada según sea su gusto.

34. Ahora miraremos la variación de caudal en los colectores conectados al pozo MH-5, mediante la selección de los tres (3) colectores conectados a dicho pozo y la línea CO-13 que representa el alivio de esta estructura. 35. Para esto, deje presionada la tecla [CTRL] y seleccione cada una de las cuatro líneas las cuales quedarán resaltadas en un color rojo fuerte. Una vez las tuberías estén seleccionadas, haga clic derecho y seleccione la opción Hydrograph.

La gráfica que debería ver con la variación de caudal en dichas líneas deberá lucir como:

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IMPORTANTE: Observe que para este escenario el caudal en la línea de alivio CO-13 es nulo. 36. Ahora visualizaremos el punto de operación de la Bomba PMP-1. Para esto seleccione el elemento PMP-1 y haciendo clic derecho seleccione la opción Pump Curve. 37. Haciendo clic en el botón Play observará como varía el punto de operación de la Bomba durante los diversos saltos de tiempo. Observará que la bomba se enciende y mientras el nivel de pozo húmedo desciende el punto de operación se mueve hacia la izquierda hasta que la bomba se apaga y el punto de operación simplemente se iría al punto 0,0 (no se visualiza).

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38. Abra alguno de los perfiles creados (por ejemplo MH-1 a O-1) y anime nuevamente la simulación con el botón Play

y observará como cambian los niveles de lámina de agua en los tramos.

39. Complete los resultados de la tabla al final del taller y guarde su archivo.

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Simulación Hidráulica en Periodo Extendido 2/2 Escenario de Simulación: EPS en Tiempo de Lluvias Para este escenario de simulación bajo tiempo de lluvias, será necesario configurar la alternativa “Infiltration and Inflow” que será asociada a este nuevo escenario. Para este sistema, habrá un caudal significativo por infiltración y caudales de lluvias (inflow) aguas arriba de cada línea. Para este escenario adicionaremos un hidrograma que simulará la entrada de aguas lluvias en los pozos MH-1, MH-6, MH-10 y MH-12. Para reducir el tempo de entrada de datos en este taller académico, usaremos el mismo hidrograma en cada pozo excepto en el MH-12. Por su puesto en un estudio real, cada de los inspección su importar propio hidrograma basado en un estudio de cuencas o de medición de caudales en pozo campo, cuales setendrá pueden o copiar desde algún archivo externo. Los Hidrogramas a usar estarán definidos por la siguiente tabla:

Tiempo (hr)

Caudal (MH-1, MH-6 y MH-10)

Caudal (MH-12)

(L/s)

(L/s)

0.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 24.0

0.0 0.0 6.31 18.93 69.40 88.33 82.02 66.24 53.63 37.85 12.62 6.31 0.0 0.0

0.0 0.0 2.52 6.31 25.24 28.39 26.81 23.66 18.93 6.31 2.52 0.63 0.0 0.0

Creación de una Alternativa de Cargas de Infiltración y Caudales Entrantes. 1. Abra el Administrador de Alternativas a través del menú Analysis/Alternatives o haga clic en el botón

Alternatives

.

2. Expanda la clase Infiltration and Inflow hasta visualizar la alternativa base existente “Base Infiltration and Inflow”. Renombre esta alternativa como “Tiempo Seco – No Infiltración”. 3. Teniendo seleccionada esta alternativa, haga clic derecho y seleccione la Opción New/Child Alternative. 4. Renombre esta nueva alternativa como Tiempo de Lluvias.

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5. Haga doble clic en esta alternativa para abrir el cuadro de dialogo donde podrá ingresar las propiedades de la misma. Haga clic en la pestaña “Manhole“ donde verá listados los diferentes pozos de inspección del sistema. Observará que la columna [Inflow (Wet) Collection] que ningún pozo tiene asociado un hidrograma de un caudal entrante. 6. Seleccione uno de los pozos de inspección de las zonas aguas arriba, por ejemplo el MH-10 y seleccione para esta pozo la celda correspondiente a la columna [Inflow (Wet) Collection]. Haga clic en el botón ellipse que abrirá el cuadro diálogo donde se podrá ingresar el hidrograma para ese pozo específico. 7. Haga clic en el botón New y seleccione la opción Hydrograph Load y llene las celdas basado en los valores de la tabla arriba suministrada. 8. Tan pronto hay ingresado los valores del hidrograma, haga clic en el botón Graph gráficamente el hidrograma. La tabla e hidrograma deberían lucir así:

para visualizar

9. Cierre el gráfico con el hidrograma. 10. Usualmente usted debería oprimir el botón OK e ingresar nuevos Hidrogramas en los pozos que aplique. En este caso, queremos reusar esta misma información para los pozos MH-1 y MH-6. Por tanto selecciones todos los registros de la tabla y simultáneamente oprima las teclas [CTRL]+[C] para copiar los valores. 11. Cierre el cuadro de dialogo Inflow (Wet) Collection Manhole. 12. Ahora seleccione para el pozo MH-6, la celda correspondiente a la columna [Inflow (Wet) Collection] y haga clic nuevamente en el botón ellipse . 13. Tan pronto se abra el cuadro de dialogo seleccione el botón New/Hydrograph Load. 14. En lugar de ingresar nuevamente los mismos valores, seleccione únicamente la primera celda a la izquierda de la tabla del hidrograma y presione las teclas [CTRL]+[V] para pegar los valores del

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hidrograma. Usted podrá verificar la gráfica que debe ser igual al hidrograma previamente ingresado en el MH-10. 15. Repita los pasos (12) a (14) para ingresar la tabla del hidrograma en el pozo MH-1. 16. Para el pozo MH-12 repita el procedimiento para el ingreso de datos en la tabla que define el Hidrograma pero esta vez tenga en cuenta que los valores de caudal en este pozo son diferentes. La gráfica del hidrograma en el MH-12 deberá lucir así: 17. Cuando haya ingresado los Hidrogramas en los pozos MH-1, MH-6, MH-10 (iguales) y MH-12 el cuadro de dialogo Infiltration and Inflow: Tiempo de lluvias deberá lucir de la siguiente manera:

18. Cierre este cuadro de diálogo y guarde su archivo.

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Configuración del Escenario EPS (tiempo de lluvias) 19. Vaya al Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenario. 20. Seleccione el escenario “EPS en Tiempo Seco” y una vez esté resaltado haga clic en el botón New y escoja la opción Child Scenario. 21. Renombre este nuevo escenario como “EPS en Tiempo de Lluvias”.

22. Haga doble clic en este escenario para abrir el editor de propiedades. 23. Seleccione la celda correspondiente a la alternativa Infiltration and Inflow en el menú desplegable seleccione la alternativa Tiempo de Lluvias. 24. Las propiedades de este escenario deben quedar entonces definidas tal y como se muestra a la derecha. Cierre la ventana de propiedades.

Simulación EPS (tiempo de lluvias) y Revisión de Resultados 25. En la ventana Scenarios, defina como activo al escenario “EPS en Tiempo de lluvias” haciendo clic en el botón Make Current

.

26. Ejecute la simulación haciendo clic en el botón Compute

o a través del Menú Analysis/Compute.

27. Revise los resultados del sistema en la ventana “Detailed Calculation Summary. Observará en la pestaña “Pipe Report” que para este escenario los valores máximos de caudales y velocidades son mayores al escenario EPS previo. Situación que se preveía dado los caudales entrantes al sistema. 28. Ahora seleccione nuevamente todos los colectores conectados al pozo MH-5, y haciendo clic derecho escoja la opción Hydrograph. La gráfica con el hidrograma de estas líneas debería lucir tal y como se ilustra:

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IMPORTANTE: Note que para este escenario se presenta un caudal de excesos (overflow) en la línea virtual P13 entre las 6:00 y 9:00 horas. 29. Ahora examinaremos las diferencias en la operación de la bomba entre las situaciones de tiempo seco y de lluvias haciendo clic derecho sobre el elemento PMP-1. En el cuadro de diálogo Graph Series Option en el panel de escenarios seleccione “EPS en Tiempo Seco” y “EPS en Tiempo de Lluvias”

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30. Haga clic en OK y deberá ver una gráfica similar a este que muestra el caudal bombeado a lo largo del tiempo y para ambas situaciones climáticas (seca y lluvias):

31. Complete los resultados al final de este taller así como las diferentes preguntas. 32. Recuerde usar la herramienta EPS Results Browser haciendo clic en el botón

para analizar junto con

anotaciones y gráficos, el tiempo en el que se produce el máximo caudal en el sistema. 33. Si tiene tiempo adicional cree y visualice diferentes perfiles del sistema así como gráficas de variación temporal de parámetros. 34. Guarde la versión final de este taller

.

Nota: En la siguiente sección de este taller requerirá contar con el software SewerGEMS instalado, dado que haremos un análisis de ruteo dinámico sobre este ejercicio para analizar las diferencias entre la metodología de Flujo Gradualmente Variado (SewerCAD/SewerGEMS ) y el análisis dinámico que ofrece SewerGEMS.

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Análisis de Onda Dinámica (Dynamic Wave Routing) con SewerGEMS Importación y Análisis en SewerGEMS V8i Importación del Modelo en SewerGEMS 1. Abra SewerGEMS haciendo doble clic en el Icono SewerGEMS V8i de su escritorio o seleccione el Botón Inicio/Programas/Bentley/SewerGEMS V8i/SewerGEMS V8i. 2. Cierre el cuadro inicial de bienvenida y diríjase al menú File/Open/ 3. Navegue hasta el archivo que ha guardado como Taller3_[sus iniciales].stsw, selecciónelo y haga clic en el botón abrir. Haga clic en OK. IMPORTANTE: SewerGEMS maneja cuatro motores de cálculo incluyendo el motor de SewerCAD. Por tanto, todo lo creado en SewerCAD podrá ser reproducido por SewerGEMS, tan solo con elegir el motor de SewerCAD para tal efecto.

Nota: El motor implícito de SewerGEMS (Análisis Dinámico) maneja los alivios de manera diferente. Por tanto, para este modelo es necesario definir una estructura de control (p.ej: vertedero) el en pozo de inspección MH-5. 4. El modelo importado, luego de algunos ajustes en la posición de las anotaciones y tamaño de elementos deberá lucir tal y como se ilustra en la siguiente página:

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Implantando una Estructura de Control 5. Haga doble clic en el colector CO-13 para abrir el editor de propiedades de este elemento. 6. Diríjase a la categoría “Physical (Control Structure)” y defina el campo Has Start Control Structure? como True tal y como se muestra en la figura. 7. A continuación presione el botón ellipsis (…), en el campo Start Control Structure. 8. A continuación se abrirá un cuadro de diálogo para Estructuras de Control en Colectores. 9. Haga clic en el botón New Control Structure y escoja la opción vertedero (Weir). 10. Configure el parámetros:

vertedor con

los

siguientes

-

Crest Elevation: 34.93 m

-

Weir Coefficient: 1.66 (m^(1/3))/s

-

Structure Top Elevation: 35.97 m

-

Weir Type: Side Weir (Vertedero Lateral)

-

Weir Length: 1.2 m

11. Su ventana deberá lucir ahora tal y como se ilustra.

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Configurando valores operacionales de encendido y apagado de la bomba 12. Al usar el motor implícito, es necesario ir a la bomba a configurar los niveles de encendido y apagado. 13. Haga doble clic en la bomba y cambie la elevación de apagado de la bomba a 13.72 m tal como se muestra en la ilustración de la derecha.

Modificando las Opciones de Cálculo y Unidades de Caudal SewerGEMS y su algoritmo de análisis dinámico requieren para garantizar estabilidad numérica unos saltos de tiempo de cálculo inferiores a los requeridos en SewerCAD. 14. Diríjase a la Opciones de Cálculo a través del menú Analysis/Calculation Options o presionando el botón

.

15. Seleccione Opciones EPS y haga un duplicado de esta opción de cálculo. A esta nueva opción de cálculo nómbrela “EPS motor dinámico”. 16. Modifique su configuración en la ventana de propiedades. Primero, cambie el motor de cálculo al implícito. 17. Modifique también los saltos de tiempos de cálculo (Calculation Time Step) y (Output Increment) a 0.05 h ambos. 18. A continuación, nos aseguraremos de configurar las unidades de caudal como L/s. 19. Seleccione por ejemplo cualquiera de los colectores y haga doble clic sobre el mismo para abrir el cuadro editor de propiedades. 20. En el campo Flow (bajo la categoría “Results”), haga clic derecho y seleccione del menú emergente la opción Units and Formatting. Defina L/s como unidad y una precisión de dos (2) decimales.

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Configurando y Ejecutando el nuevo escenario de simulación 21. Vaya a la ventana de administración de escenarios y genere un nuevo escenario llamado “EPS motor dinámico” y haga de este escenario el vigente (make current)

22. Especifique el uso de la nueva opción de cálculo para el escenario activo desde la ventana de propiedades. 23. Ahora estamos listos para ejecutar la simulación dinámica del modelo. 24. Ejecute la simulación haciendo clic en el botón Compute

o a través del Menú Analysis/Compute.

25. Ter minado el proceso observará un cuadro de Resumen de Cálculo ligeramente diferente:

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26. Observe los datos generales en el resumen de cálculo, y para observar datos más detallados, presión el botón , en especial la pestaña “General Summary” con los valores máximos de caudal en el sistema. 27. Cierre el cuadro de diálogo de resumen de cálculo. 28. Ahora de manera análoga a lo realizado en SewerGEMS , crearemos una gráfica para los cuatro colectores conectados al pozo de inspección MH-5. 29. Teniendo presionada la tecla [CTRL] seleccione cada uno de los colectores (CO-4, CO-5, CO-9 y CO-13) y luego haga clic derecho y del menú emergente seleccione la opción Graph. 30. Graficando el parámetro Flow (Middle) observaremos un gráfico similar al que se presenta a continuación:

Nota: SewerGEMS permite conocer los valores de caudal al inicio, al final y en la parte de media de cada colector. En un análisis dinámico (flujo no permanente) los valores son ligeramente diferentes en estas tres zonas.

31. Revise los resultados tanto gráficamente como numéricamente en la pestaña “Data”. Complete los resultados al final del taller. 32. Finalmente, podrá crear y animar hidráulicamente un perfil cualquiera a lo largo del sistema tal y como se realizó anteriormente en SewerGEMS/SewerCAD. 33. Un ejemplo podría ser el perfil del que va del pozo MH-1 a la estructura de salida O-1.

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Tabla de Resultados Según el escenario complete los resultados solicitados en la tabla.

SewerCAD Variable

SS en Tiempo Seco

EPS en Tiempo Seco

SewerGEMS EPS en Tiempo de Lluvias

Máximo Caudal en la estructura de salida (O-1) (L/s) Tiempo en el que se produce el máximo caudal en O-1 (hr)

N/A

Tubería con Max. velocidad en el sistema en este tiempo Máxima velocidad en el sistema en este tiempo (m/s) Caudal de Alivio (O-2) (L/s) Numero de Arranques de la Bomba en 24hr

N/A

Preguntas - Discusión A.

¿Existen sobre flujos en el sistema? –Cuándo?

B.

¿Tiene la Bomba suficiente capacidad para los caudales del sistema? Justifique su respuesta.

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C.

¿Cuál es la tasa o relación entre el máximo caudal en la estructura de salida (O-1) entre los escenarios de Tiempo de lluvias y Tiempo Seco? - ¿Considera alta esta relación?

D.

Para este escenario considera Ud. que los caudales de tiempo de lluvias corresponden a infiltración o caudales entrantes? – ¿Por qué?

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Diseñando un nuevo Sistema de Drenaje Sanitario Taller 4 Objetivo General En este taller usted diseñará un nuevo sistema de drenaje usando la herramienta de diseño automatizado (Automated Design) que ofrece SewerCAD V8i o SewerGEMS V8i . Usted iniciará 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 una tasa hipotética de infiltración caudales de entrada dados por estándares de diseño. El caudal por de aguas negras será mayorado usandoyelotros método “Ten States ” que asignará a cada tramo de diseño un factor de mayoración 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 práctica 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 adicionará un archivo de fondo como referencia al dibujo escalado y modificará los factores de multiplicación para los textos que constituyen las anotaciones del dibujo.

Creación de un nuevo proyecto de SewerCAD o SewerGEMS 1. En su escritorio, haga Doble clic en el ícono de SewerCAD o diríjase al botón de Inicio/Programas/Bentley/SewerGEMS V8i/SewerGEMS V8i. 2. En la ventana de bienvenida haga clic en el botón Create a New Project y busque en su fólder 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 Taller4_[sus iniciales].stsw y haga clic en el botón Save.

Adición de un archivo de fondo de dibujo 4. En SewerCAD o SewerGEMS podrá agregar archivos de fondo en diversos formatos. Seleccione el menú View / Background Layers. En dicha ventana haga clic en el botón

New File

y seleccione New

5. En su folder de Talleres Inicio, seleccione el archivo de nombre Taller3_Area_Desarrollo.DXF y haga clic en Open. Seguidamente verifique en las

propiedades del DXF que la unidad de longitud sean metros (m) 6. Haga clic 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 srcinales 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

.

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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 También aproximadamente 155m a 150m que tendremos margen usarnatural pendientes bajas. observe que se tiene una así pequeña loma en laun mitad de laque callesólo Knobnos Hillpermitirá Ct. Esta cima hará que existan cuatro lotes que por su elevación harían parte de una subdivisión de drenaje independiente (Lot 17 – Lot 20). Lo que asumiremos en este caso es que esos lotes contarán con un equipo de bombeo menor que permita descargar sus aguas residuales al pozo de inspección proyectado en la mitad de dicha calle.

Definición de Opciones del Proyecto A continuación, será necesario definir algunas opciones generales y de dibujo del proyecto antes de comenzar el dibujo del sistema. 7. Haga clic en el Menú Tools/Options. 8. En la pestaña “Units” vaya al menú desplegable Reset Defaults y seleccione Sistema Internacional, para asegurarse que este será el sistema de unidades que por defecto adoptará 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 de símbolos y textos (anotaciones) como 4.0 y 8.0 respectivamente.

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10. Haga clic en OK para aceptar los cambios realizados y regresar al dibujo.

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 opción Conduit.

y del menú desplegable seleccione la

12. En nuestro caso empezaremos el trazado con un pozo de inspección 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.

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Nota: Tenga en cuenta que el último elemento de la línea de trazado es la estructura de salida OF-1. Por tanto cuando esté por dibujar el último tramo, haga clic 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 nombre en la ventana de propiedades o en tabla. Lo importante es que identifique el error y modifique los elementos para asegurar la coincidencia con el dibujo. 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 pozo de inspección MH-3, haga clic 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 clic 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 clic en el botón Save

.

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Ingreso de Datos del Sistema A continuación, deberemos ingresar la información del sistema que en este caso es son las elevaciones de terreno de los pozos de inspección y de la estructura de salida.

Nota: En relación a las cotas de fondo (Invert Elevations) incluidas en la información de entrada se tratará inicialmente de valores asumidos en una aproximación no precisa. Se presentan entonces en la siguiente página las tablas de datos:

Tabla de Datos para Pozos de Inspección Identificador Cota Terreno – Ground Elev. MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 MH-6 MH-7 MH-8 MH-9

Tabla de Datos para Estructura de Salida (Outfall) Identificador Cota Terreno – Ground Elev. OF-1

Cota de Fondo – Invert Elev.

(m) 153.92 154.08 154.23 153.92 153.77 156.67 154.99 154.53 154.23

(m) 152.40 151.79 151.18 150.57 149.96 154.84 153.62 153.01 152.40

Cota de Fondo – Invert Elev.

(m)

(m)

153.01

149.35

Tipo de Condición de Frontera Descarga Libre (Free Outfall)

1. Diríjase al menú View/FlexTables para abrir el administrador de reportes tabulares, o simplemente haga clic en el icono

en la barra de herramientas.

2. Haga doble clic en la tabla de los pozos de inspección (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 (sort ascending) la columna [Label] para cerciorarse que los pozos 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 pozos de inspección deberá lucir tal y como se presenta a continuación:

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5. Cierre la ventana del reporte tabular de Manholes. 6. Para agregar los datos en la Estructura de Salida haga doble clic sobre el elemento OF1 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

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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 realizará la optimización de diámetros. 8. Haga clic en el menú View/FlexTables. 9. En esta ventana, haga clic derecho sobre Conduit Table bajo la categoría Tables - Predefined y en el menú emergente seleccione Duplicate > as Project Flex Table. 10. Esto creará una nueva tabla bajo la sección Tables – Project. 11. Haciendo clic en el botón Rename , renombre esta tabla como “Tabla Personal – Colectores”. 12. Su estructura de tablas de proyecto deberá lucir tal y como se ilustra en la figura de la derecha. 13. Abra esta nueva tabla y haciendo clic en el botón Edit busque el campo Lenght (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 quede debajo del campo diámetro

para que este campo de longitud escalada justo

15. Verifique que los valores de las longitudes sean razonables para el área urbanizada. En este caso todas las longitudes deben ser inferiores a 120m. 16. El diámetro nominal que asumiremos inicialmente será de 304.8 mm así como el coeficiente “n” de Manning que deberá ser igual a 0.013. Verifique estos valores y modifíquelos si fuera necesario.

Nota: El ajuste de diseño de los diámetros y las cotas de los colectores se dará en un proceso posterior de diseño automatizado.

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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 catalogo escogido. 18. Para hacer este cambio de manera global, en la tabla de colectores haga clic 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 clic en OK. 20. Luego de editar el tipo de colector, vaya a la columna [Catalog Class] donde se define la forma y material de los colectores a seleccionar y en cualquiera de los registros haga clic en el botón ellipse que abrirá la ventana Conduit Catalog. 21. En el cuadro de diálogo, haga clic 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 clic en el signo “+” en frente del catálogo de colectores para expandir esta librería. 23. A continuación, seleccione y expanda la librería Conduits Library – Metric.xml. Dentro de la lista de opciones que se despliegan, seleccione el catálogo “Circle – PVC” dado que para este diseño los colectores estarán dados por tuberías de PVC.

Nota: Una vez seleccionado el catálogo “Circular PVC”, verá los diferentes diámetros existentes bajo este catálogo. Si quisiera que alguno 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 disponibles. 24. Teniendo seleccionado el catálogo “Circular - PVC” haga clic en el botón en la parte inferior. Esta acción importará los diámetros, el material y las rugosidades de los colectores marcados.

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25. El cuadro de diálogo de Catalogo de Colectores deberá estar ahora poblado por más de 20 tipos de diámetros que irán de los 100mm a 3000mm. Haga clic en Close. 26. De regreso en la tabla de colectores, haga clic derecho en el encabezado la columna [Catalog Class] y seleccione la opción Global Edit. Seleccione Circular Pipe para el campo valor y haga clic en OK.

27. A continuación realice una nueva edición global para la columna [Size]. Esta vez en el campo valor defina 300 mm que aparecerá en el menú desplegable dentro de todos los diámetros disponibles creados en el catálogo.

Al final de todos estos pasos para completar la información base inicial de todos los colectores, el reporte tabular deberá lucir tal y como se muestra a continuación:

28. 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 pero para este modelo optaremos por crear nuestra propia definición de carga unitaria residencial 29. Diríjase al menú principal Components/Unit Sanitary (Dry Weather) Loads… cuando el cuadro de diálogo abra, haga clic en el botón New

y del menú que se desplegará seleccione la categoría Count Based.

30. Una vez creado el tipo de carga, renómbrela como “Nuevas Residencias” presionando el botón

.

31. 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 1,525 L/d (Asegúrese que la unidad de larga sea L/d).

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32. Para el campo Population Equivalent ingrese 5, que representa el número de personas por residencia. Verifique que su ventana luzca tal y como se indica. luego cierre el cuadro de diálogo.

Definida la carga unitaria residencial, aplicaremos este tipo de carga a los elementos tipo Manhole del modelo siguiendo estos pasos: 33. Abra la herramienta de gestión de cargas sanitarias a través del menú Tools/Sanitary Load Control Center o haciendo clic en el botón del mismo nombre.

de la barra de herramientas

34. Haga clic en el botón New y del menú desplegable seleccione la opción Initialize Unit Loads for All Elements para poblar la tabla con todos los pozos presentes en el modelo.

35. Sobre el encabezado de la columna [Unit Sanitary Load] haga clic derecho y seleccione la opción Global Edit. En la ventana de edición seleccione para el campo valor el tipo de carga Nuevas Residencias. 36. Para la asignación del número de cargas unitarias de residenciales (Loading Unit Count) usaremos la siguiente tabla:

Identificador

Número de Unidades Residenciales

MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 MH-6 MH-7 MH-8 MH-9

(Unit Count) 5 4 3 3 2 2 2 4 3

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37. Ingrese estos valores del número de residencias aportantes a cada pozo en la columna [Loading Unit Count]. 38. 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 asignación de cargas en su modelo sea el correcto podrá cerrar el diálogo 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 mayoración (Extreme Flow Factor) basado en la Ecuación de los 10 estados. Para esto inicialmente deberemos importar los coeficientes de esta ecuación desde las librerías de ingeniería. 39. Vaya al Menú Components/Extreme Flows… Esto abrirá el cuadro de diálogo que permite importar de la librería algunos métodos de mayoración. 40. Presione el botón Synchronization Options de esta ventana y seleccione la opción Import from Library. Esto abrirá la librería de métodos de factores de mayoración llamada Extreme Flow Factor Method Library.xml. 41. Expanda los métodos existentes en esta librería y seleccione el método de los 10 Estados (Ten State Equeation) de uso común en Estados Unidos. Seguidamente, haga clic en el botón .

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42. A continuación sobre la sección derecha de la ventana defina para este método que el campo Population Units tiene una unidad de Capita x 103, es decir, el coeficiente “P” de la ecuación esta dado en miles de personas. Los demás parámetros no tendrán modificación. 43. Cierre el cuadro de diálogo y guarde nuevamente su archivo. 44. Ahora necesitaremos asignar la ecuación del método de los diez estados al tipo de carga Nuevas Residencias presente en nuestro modelo. Para esto vaya el Menú Components/Extreme Flow Setups… 45. Haga clic en el botón New

para crear una nueva condición de caudales extremos, modifique el

nombre desde el botón Rename

nombrándolo “

Mayoración Q. Residencial”.

46. Asegúrese que la columna [Use] tenga la marca de selección y seleccione el método Ten State Equation en la columna [Extreme Flow Method] para que este sea el que aplique al tipo de carga Nuevas Residencias. Su cuadro de dialogo deberá lucir así:

47. Cierre el cuadro de diálogo Extreme Flow Setups.

Configuración de Opciones de Cálculo aplicando factores de mayoración Una vez ingresado el método de mayoración de carga, deberemos crear las opciones de cálculo que estarán asociadas al escenario activo. 48. Abra la ventana de Opciones de Cálculo a través del menú Analysis/Calculations Options o presionando el botón herramientas.

en la barra de

49. Haga doble clic en la opción de cálculo existente “Base Calculations Options” y con esto se abrirá la ventana de edición de propiedades indicando las opciones de cálculo vigentes. 50. Bajo la categoría Gravity Pressure Interface Options, defina el siguiente campo como: -

Extreme

Flow

Setup:

Mayoracion

Q.

Residencial 51. Los demás campos en las propiedades de estas opciones de cálculo no requerirán cambios. Podrá cerrar la ventana Calculations Options.

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Incorporando 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 (Lot 17 – Lot 20) que no podrían descargar por gravedad al pozo MH-6. En consecuencia, el peor caso se presentará cuando los equipos de bombeo de aguas negras de estas residencias estén encendidos simultáneamente a una tasa de 0.95 L/s cada una. Esto corresponderá entonces a un caudal punta adicional de 3.80 L/s (328,320.0 L/d) que debemos incluir en el modelo. 52. Haga doble-click en el elemento MH-6 y en el editor de propiedades haga clic en el campo Sanitary Loads. 53. Presione el botón ellipse

que abrirá la ventana

de asignación de cargas sanitarias para un único elemento. 54. Haga clic en el botón New y del menu desplegable seleccione Pattern Load – Base Flow and Pattern. 55. Para esta carga sanitaria ingrese los siguientes valores: -

Base Flow: 3,80 L/s

-

Pattern: Fixed (Fijo)

Nota: Verifique que sus unidades de caudal sean Litros/segundo.

56. La ventana de cargas sanitarias para el MH-6, deberá lucir tal y como se indica a continuación. Habiendo verificado los datos haga clic en OK.

Adicionando una Tasa de Infiltración Finalmente, adicionaremos en los colectores una tasa de infiltración media de 1.893 L/d por mm de diámetro/ km de longitud. 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”. 57. Diríjase al menú View/FlexTables. Sobre la categoría Tables - Project, haga doble clic en la tabla “Tabla Personal – Colectores” para abrirla.

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58. Para agregar nuevos campo haga clic 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

59. Seleccionando el botón Add agregue uno a uno estos campos a la lista de parámetros/columnas seleccionadas. Una vez hayan sido agregados haga clic en OK.

60. De regreso a la tabla de colectores, haga clic derecho en el encabezado la columna [Infiltration Load type] y efectué una edición global donde el campo valor sea Pipe Rise-Lenght para definir el tipo tasa de infiltración. 61. Realice una nueva edición global sobre la columna [Infiltration Loading Unit] definiendo la unidad como mm - km.

62. Finalmente, y a través de la edición global asigne una tasa de infiltración de 1.89 L/d para todos los colectores. 63. Una vez haya terminado la definición de las tasa de infiltración en el modelo su tabla deberá lucir así:

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64. 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. 65. Vaya al menú principal Analysis/Validate o haga clic en el botón

de la barra de herramientas.

66. Cuando la validación se completa y en caso de no tener errores o mensajes de advertencia, usted deberá ver el mensaje que se muestra a la derecha.

Nota: Si usted tuviera algún error, la ventana User Notifications listaría los errores encontrados por SewerCAD/GEMS

67. Finalmente haga clic en OK y guarde su archivo con las últimas modificaciones antes de ejecutar las simulaciones hidráulicas.

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Simulación Hidráulica y Revisión de Resultados Escenario Base 1. Ejecute el escenario base configurado previamente haciendo clic en el botón Compute Menú Analysis/Compute.

o a través del

2. Terminada la simulación aparecerá una ventana de nombre “Detailed Calculations Summary” que representa un resumen ejecutivo de los resultados aparecerá. 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 de revisar los resultados hidráulicos, bien sea a través de la ventana de propiedades, los reportes tabulares (FlexTables), gráficos, codificación 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. 4. Seleccione el elemento Conduit y haga clic derecho y seleccione New > Annotation. 5. En la ventana de propiedades de anotación que aparece configure los siguientes campos: - Field: Slope - Prefix: - X Offset: 0.0 m - Y Offset: -5.0 m - Height Multiplier: 0.9 6. Haga clic en el botón y luego en el botón para poder visualizar los datos de pendiente de los colectores.

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7. A continuación, repita el mismo procedimiento para agregar la anotación de velocidad promedio en los colectores mediante la siguiente configuración: - Field: Velocity (Average) Prefix: / - X Offset: 0.0 m / Y Offset: -12.0 m / Height 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:

9. Según las anotaciones obtenidas y otros valores, llene la tabla de resultados al final del taller.

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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 clic en el ícono o desde el menú View/Profiles. 11. Oprima el botón New y con esto se desplegará la ventana Profile Setup que se muestra a la derecha. 12. Presione el botón para seleccionar los colectores que componen nuestro perfil. 13. En al área de dibujo seleccione los colectores CO-1 a CO-5 (irán quedando resaltados en rojo) y finalmente haga clic en el botón

Done

.

14. Una vez los elementos del perfil estén seleccionados, haga clic en el botón para ver el perfil que deberá lucir de esta manera:

15. Cierre este perfil y de regreso a la ventana Profile, haga clic 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 pozos 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 (p.ej: MicroStation) para la generación de planos perfil.

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Ejecución de un Diseño Automatizado Escenario Diseño Inicial En esta sección del taller, usted definirá y configurará una serie de criterios de diseño que deberá considerar SewerCAD o SewerGEMS al momento de efectuar el dimensionamiento automático en el que además de tendrán en cuenta el método de mayoración 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/Calculations Options o presionando el botón que aparece en la barra de herramientas. 2. Haga clic ene l botón New para crear una nueva opción de cálculo y renómbrela dándole el nombre de “Diseño Automático”.

3. Haga doble clic en sobre “Diseño Automático” y con esto se abrirá la ventana de edición de propiedades indicando las opciones vigentes. 4. En este caso debemos modificar los siguientes campos: -

Time Analysis Type: Steady State Calculation Type: Design Extreme Flow Setup: Mayoración

Q.

Residencial 5. Los demás campos en las propiedades de estas opciones de cálculo no requerirán cambios así que podrá cerrar la ventana Calculations Options.

Selección de Diámetros disponibles para el diseño automatizado Dado que previamente hemos importado de una librería de ingeniería un catalogo de tuberías en PVC, este esta parte lo único que tendremos que hacer 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 de 100 mm y 150 mm e inactive la casilla Avilable for Design? Para estas secciones que no serán consideradas por el diseño. La ventana deberá lucir ahora de esta manera:

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8. Haga clic 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 modificará 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 Design Constraints... aquí deberá ver tres pestañas: Velocidad (Velocity), Recubrimiento (Cover) y Pendiente (Slope) donde se pueden definir los rangos aceptados. 10. En la pestaña de 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 Cover (Maximum): 5.00 m

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12. Finalmente 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 clic en e l botón

Scenario

de la barra de herramientas.

15. Haga clic en el botón New y del menú emergente selección la opción Base Scenario. 16. Renombre este nuevo escenario como “Diseño Inicial”. 17. Haga doble clic 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 modificará las propiedades físicas del sistema, deberá crear una nueva alternativa física (Physical Alternative). 18. Haga clic en el campo Physical y del menú desplegable seleccione la opción 19. Nombre esta nueva alternativa física como “Diseño Inicial” 20. Baje hasta categoría “Calculations Options” y en el campo GVF/Pressure Engine Calculations seleccione del menú desplegable las opciones de cálculo “Diseño Automático”. 21. La configuración del escenario deberá con estos cambios deberá lucir tal y como se muestra a la derecha. 22. Finalmente, haga que el escenario activo sea “Diseño Inicial”, seleccionando dicho escenario y haciendo clic en el botón Make Current , con esto deberá ver una pequeña marca roja de selección sobre dicho escenario.

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Modificación Parcial de las restricciones de diseño Para este modelo, desearemos que SewerCAD/GEMS modifique todos los diámetros y elevaciones de fondo en los pozos 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 clic en el botón

Alternatives

de la barra de herramientas. Esto abrirá el cuadro de dialogo con el listado de

alternativas. 24. Expanda la clase Design y haga doble clic sobre la alternativa “Base Design” la cual está aplicando para nuestro escenario activo de diseño, lo cual abrirá la ventana Design Constraints Alternative: Base Design. 25. En la pestaña Gravity Pipe, y para la columna [Design Stop Invert?] remueva la selección en la caja correspondiente al colector CO-5 tal y como se indica en la figura:

26. De manera análoga, seleccione la pestaña Node y para el elemento OF-1, retire la selección en la columna [Design Structure Elevation?], para evitar que el proceso de diseño modifique la cota de fondo de dicho elemento. Esta modificación se ilustra en la siguiente figura:

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27. Cierre finalmente la ventana con las restricciones de diseño alternativaBase Design.

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 clic en el botón Compute herramientas.

de la barra de

29. A continuación aparecerá una ventana de advertencia indicándole si quiere crear una nueva alternativa física dentro del proceso de diseño. Haga clic en puesto que usted ya ha creado una nueva alternativa física que almacenará las modificaciones realizadas por el proceso automático.

30. El proceso de diseño completará 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 debería lucir tal y como se muestra a continuación indicando las velocidades y pendientes en el nuevo modelo:

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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 normatividad 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 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.

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

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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 del 0.75% (7.5 m/km)

Creación de un Escenario de Diseño hijo 1. Deberá crear un escenario hijo del diseño inicial. Para esto abrirá el Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenario. 2. Seleccione el escenario “Diseño Inicial” y haciendo clic derecho seleccione la opción New>Child Scenario. 3. Oprimiendo el botón Rename renombre este nuevo escenario como “Diseño Modificado”. 4. Haga doble clic sobe 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 – 0.0250 m/m 5. En campo Design despliegue el menú desplegable seleccione la opción 6. Nombre esta nueva alternativa física como “Diseño Modificado”

7. De manera análoga, diríjase al campo Physical y cree una nueva alternativa a la que también llamará “Diseño Modificado” 8. Cierre la ventana de propiedades una vez que verifique que luzca como la figura a la derecha donde las alternativas Physical and Design son propias.

Edición de la nueva alternativa de Diseño 9. Abra el Administrador de Alternativas a través del menú Analysis/Alternatives o haga clic en el botón

Alternatives

.

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10. Expanda la clase Design hasta visualizar todas las alternativas y haga doble click sobre la alternativa “Diseño Modificado” asociada al nuevo escenario de diseño, esto abrirá la ventana Design Constraints Alternative.

11. En la pestaña Gravity Pipe, SÓLO modificará las restricciones por defecto (Defaul Constraints) de velocidad, definiendo los siguientes rangos: -

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 0.0250 m/m (limitamos la pendiente máxima en este ramal).

14. Cierre la ventana de restricciones de diseño de la alternativa haciendo clic en Close. 15. De regreso a la ventana Scenarios, active el escenario “Diseño Modificado” seleccionando dicho escenario y haciendo clic en el botón Make Current

.

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 clic en puesto que usted ya ha creado una nueva alternativa física que almacenará las modificaciones realizadas por el proceso automático.

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TALLER 4 – PÁGINA 30 – 32

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 del 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.

21. Diligencia la tabla de resultados al final del taller y guarde la versión final de su archivo

.

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TALLER 4 – PÁGINA 31 – 32

Tabla de Resultados Según el escenario complete los resultados solicitados en la tabla.

Elemento

Parámetro

Base

CO-1

Diameter (mm)

304.8 mm

CO-1

Slope (m/m)

CO-1

Velocity (m/s)

CO-3

Diameter (mm)

CO-3

Slope (m/m)

CO-3

Velocity (m/s)

CO-5

Diameter (mm)

CO-5

Slope (m/m)

OF-1

Outflow (l/s)

Diseño Inicial

Diseño Modificado

304.8 mm

304.8 mm

Nota: Los valores pueden diferir levemente con los de su compañero debido a que la localización precisa de los pozos de inspección pueden variar de un modelo a otro.

Preguntas - Discusión A.

¿Bajo es escenario de Diseño Inicial obtuvo velocidades adecuadas en los colectores del sistema? Justifique su respuesta.

B.

¿En el diseño final, cuál fue el tamaño mínimo de tuberías resultante en el sistema? - ¿Considera adecuada esta sección?

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TALLER 4 – PÁGINA 32 – 32

C.

¿Qué 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 Ct.?

D.

Prefiere Ud. Las elevaciones de fondo srcinales 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?

E.

¿Qué más se podría hacer en relación a las bajas velocidades que resultan en los colectores CO-1 y CO-8?

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TALLER 5 – PÁGINA 5-1

Hidrología de Áreas Tributarias e Información de Lluvias Taller 5 Enunciado del Problema En este taller para SewerGEMS, usted usará registros pluviográficos para estimar la escorrentía superficial ante un evento de lluvias y los caudales generados a través del modelo de drenaje. Asumiremos que para las áreas tributarias se han realizado estudios de monitoreo de flujo y usted conoce los respectivos coeficientes para los hidrogramas unitarios de cada cuenca. En este caso se han recolectado los datos de caudal para cuatros grandes áreas tributarias (elemento “catchments” en SewerGEMS) y se quiere modelar el comportamiento de los grandes colectores de drenaje que reciben este flujo. Se trabajará con un dibujo esquemático en el cual tendrá como punto de partida el dibujo de las áreas de drenaje.

Objetivos Específicos del Taller Una vez finalizado este taller usted podrá: 

 

Asignar el nodo al cual descarga un área tributaria, así como ingresar y asignar hidrogramas unitarios a un área tributaria. Crear y asignar eventos de lluvia a escenarios y alternativas. Revisar los resultados de su modelo usando gráficas y perfiles.

MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE USANDO SEWERGEMS

TALLER 5 – PÁGINA 5-2

Creación del modelo En este taller, trabajaremos con un archivo existente un dibujo esquemático (schematic drawing) pre‐ configurado, en el que ya se encuentran trazadas cuatro sub‐cuencas de drenaje y para el cual trazaremos una red simplificada de colectores, asignaremos las cámaras a las cuencas y para el análisis de escorrentía usaremos el método genérico del Hidrograma Unitario. 1. Comience por abrir el archivo Taller5.stsw en el directorio base de talleres definido por su instructor. Una vez abierto el archivo, el área de dibujo debe lucir de la siguiente manera:

2. Revise rápidamente las propiedades de las cuatro cuencas pre‐definidas, como el área definida por el usuario y los métodos de escorrentía y coeficientes aplicados.

MODELACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE USANDO SEWERGEMS

TALLER 5 – PÁGINA 5-3

Configuración básica del modelo Objetivo General 1. Dibujaremos ahora 5 colectores que interconectan 5 pozos de inspección y finalmente una estructura de salida, de acuerdo con la figura esquemática indicada abajo.

2. Para iniciar el dibujo de la red, haga click en el botón Layout y seleccione el elemento Conduit. Simplemente haga click en el área de dibujo para agregar los distintos pozos de inspección y conductos en ubicaciones apropiadas. Una vez haya dibujado el elemento MH‐5 haga click derecho y seleccione Outfall, haga de nuevo click derecho y seleccione Done. 3. Si fuera necesario, haga click en el botón Select para desactivar las herramientas de dibujo. Es posible que usted quiera relocalizar las anotaciones de cada Pozo de Inspección para que queden justo debajo de las estructuras o para facilitar la visualización de la red, para esto simplemente arrastre las anotaciones con su Mouse.

Propiedades de los Colectores 4. Ahora configuraremos los colectores, de acuerdo con los datos dados en la tabla abajo. Las instrucciones a continuación, le ayudaran como guía a través del proceso.

Datos Colectores Colector

Longitud, m

Diámetro, mm

Material

CO‐1 CO‐2

121.92 121.92

304.8 304.8

Concrete Concrete

CO‐3 CO‐4 CO‐5

121.92 121.92 121.92

457.2 457.2 609.6

Concrete Concrete Concrete

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TALLER 5 – PÁGINA 5-4

5. La forma más sencilla de ingresar los datos anteriores, es usando los reportes tabulares FlexTables. Para abrir el administrador de tablas flexibles, haga click en el botón FlexTables o vaya al menú principal View/FlexTables. Dentro del administrador de tablas flexibles, abra Conduit Table bajo la categoría Tables‐Predefined.

6. Debido a que el dibujo es esquemático, será necesario cambiar las longitudes de todos los colectores desde los valores escalados a longitud definida por usuario. 7. Para hacer esto haga click derecho en la columna y seleccione la opción

Global Edit. En el siguiente cuadro de dialogo en el campo Operation, escoja Set en el menú desplegable, active la caja cercana al campo Value y haga click en .

8. Ahora cambie la longitud de cada tubería tal y como aparece en la tabla. Para hacer esto, haga click derecho sobre la columna User Defined Length escogiendo en el nuevo cuadro de dialogo el operador Set y el valor de longitud como 121.92 m.

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TALLER 5 – PÁGINA 5-5

9. Manualmente ingrese los diámetros para los colectores con los valores definidos en la tabla. Su reporte tabular deberá aparecer de forma similar como se muestra abajo:

10. Cierre la tabla y guarde el archivo.

Propiedades de los Pozos de Inspección 11. Ahora ingresaremos las cotas de terreno y de fondo para cada una de los pozos de inspección, de acuerdo con la tabla de datos indicada a continuación:

Datos Pozos Inspección (Manholes) Pozo de Ground Inspección Elev, m MH‐1 17.68 MH‐2 16.76 MH‐3 MH‐4 MH‐5

12.19 10.97 10.67

Invert Elev, m 15.85 14.33 10.67 9.75 9.14

12. Para ingresar los datos abriremos en el administrador de tablas flexibles, la tabla Manhole bajo la categoría Predefined Tables. Una vez haya ingresado las cotas, su tabla debe lucir de forma similar a como se indica en la figura:

13. Cierre la tabla flexible Manhole y guarde su archivo

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TALLER 5 – PÁGINA 5-6

Propiedades de Estructura de Salida (Outfall) 14. Para este modelo en particular, nuestra estructura de salida representa la entrega a un cauce que fluye a una elevación de lámina de 7.62 m. Para ingresar los datos de la estructura, haga doble click en el elemento OF‐1 para activar la ventana de propiedades de estructuras de salida. 15. En dicha ventana abra el menú desplegable al lado del campo Boundary Condition Type para configurar la condición de frontera de la estructura a User Defined Tailwater (condición aguas abajo definida por usuario). De esta manera ingrese el valor de 7.62m para User Defined Tailwater. 16. De igual manera configure los campos Ground Elevation (Cota Terreno) con el valor 8.23 m e Invert Elevation (Cota de fondo) con 6.71 m. La ventana de propiedades para el elemento Outfall debe visualizarse como se muestra a continuación:

17. Con estos datos hemos terminado de configurar la topología de nuestro sistema. No olvide guardar las últimas modificaciones de su archivo.

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Definiendo los Eventos de Lluvia (Storm Events) 18. Ahora debemos crear el evento que caracterizará la lluvia que será aplicada durante la simulación del modelo. Para comenzar vaya al menú principal Components/Storm Data con lo cual se abrirá el cuadro de dialogo del editor de datos de tormenta. 19. Haga click en el botón New

y seleccione la opción Time ‐ Depth.

20. Una vez creada una curva Tempo vs. Profundidad, en el panel central de la misma ventana y bajo la pestaña “Storm Event Input”, haga nuevamente click en New opción Add Return Event from Dimensionless Curve.

y seleccione del menú desplegable la

Curves 21. SCSTYPES.XML Expanda ahora. Luego la categoría y y vuelva a expandir subcategoría haga clickDimensionless seleccionando Rainfall el tipo TypeIII a continuación en ellabotón 24 hr Select.

22. En el cuadro de dialogo Generate Storm Event que aparece seguidamente, ingrese los siguientes datos para caracterizar un primer evento de lluvía:

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Label: 50mmSCSTypeIII Return Event: 2 Years Depth Type: Cumulative New Depth: 50.8 mm. Start: 0.0 hrs

23. Haga click en . Completado este procedimiento, usted habrá creado un evento de lluvias para la categoría Time‐Depth basado en una curva adimensional y para un periodo de retorno de 2 años. La ventana del Editor de tormentas deberá lucir de la siguiente manera:

24. Cierre ahora el administrador de datos de lluvia.

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Asignando los Eventos de Lluvia 25. Ahora que ya hemos definido un evento de lluvias, es requerido definirle al modelo que use este evento de lluvias al momento de desarrollar los cálculos. En SewerGEMS es posible usar múltiples eventos de lluvia, pero en este ejercicio solamente usaremos un evento de lluvia de manera global. 26. Vaya al menú principal Components/Global Storm Events, con lo cual se abrirá un cuadro de dialogo denominado Global Storm Data. Dentro de esta herramienta, use el menú desplegable que se activa con el botón ellipse (…) bajo la columna Global Storm Event y seleccione el evento definido previamente con el nombre 50.8mmSCSTypeIII. Cierre la tabla.

Asignando Pozos de Inspección a Áreas Tributarias 27. Finalmente es necesario identificar para cada uno de los pozos de inspección desde que área tributaria (catchment) fluye la escorrentía captada por la cuenca. Para cada área tributaria debe definirse un único elemento que recibe la escorrentía generada. 28. Para comenzar con esta tarea, haremos doble click en el elemento CM‐1 y la ventana de propiedades indicará los atributos específicos de esta área tributaria. Para el campo Outflow Node, usaremos el menú desplegable y luego click en Select. 29. Para el área CM‐1, el elemento MH‐1 es el nodo destino de las lluvias transformadas en escorrentía, entonces haremos click en el área de dibujo sobre el elemento MH‐1. Una vez seleccionado el elemento, usted observará una línea punteada desde el centroide del área tributaria hasta el pozo de inspección y la ventana de propiedades reflejara al MH‐1 como Outflow Node para CM‐1.

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30. Repita los anteriores pasos para las 3 áreas tributarias (catchment) restantes. Definiendo para cada área el nodo de salida (Outflow Node) Catchment

CM‐1

CM‐2

CM‐3

CM‐4

Manhole

MH‐1

MH‐4

MH‐5

MH‐3

Definiendo el Método de Escorrentía Para este ejercicio, se definirá un modelo lluvia‐escorrentía usando el método genérico del Hidrograma Unitario. Los valores que determinan la forma del Hidrograma unitario para esta aproximación numérica están basados en mediciones de flujo para un evento de lluvia conocido. El Hidrograma unitario representa la respuesta de cada área para una unidad (25.4mm) de lluvia. Cada área de drenaje, la cual representaría una serie de colectores y cámaras que no están modelados aquí por simplicidad están representadas por su propio Hidrograma unitario. El tamaño y forma están condicionados además por el tamaño y pendiente de cada área de drenaje, las propiedades de su suelo, la impermeabilidad de superficies y la capacidad de almacenamiento por irregularidades (depresiones). 31. Para cada área tributaria verifique que los siguientes valores/opciones estén debidamente configurados en el cuadro de dialogo de propiedades.

‐ ‐ ‐ ‐

Runoff Method: Unit Hydrograph Loss Method: fLoss fLoss (mm/h): 0.000 Unit Hydrograph Method: Generic Unit

Hydrograph. 32. De esta manera la ventana de propiedades de por ejemplo el área CM‐1, debe lucir de cómo la figura de la derecha:

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33. A continuación, se deberán ingresar los datos de los Hidrogramas para cada área tributaria usando los valores de la tabla que se muestran abajo.

Tabla – Valores de Hidrograma Unitario por Área CM‐1 CM‐2 CM‐3 Tiempo (hr) L/s L/s L/s

CM‐4 L/s

0

5.66

2.83

14.16

14.16

1

28.32

19.82

70.79

84.95

2

31.15

18.41

84.95

79.29

3

28.32

11.33

79.29

62.30

4 5

22.65 14.16

5.66 1.42

56.63 42.48

42.48 28.32

6

2.83

0.57

5.66

11.33

7

0.57

0.28

1.42

2.83

34. Para hacer esto en el área CM‐1 dentro de la ventana de propiedades, haga click en el botón ellipsis (…) del campo Unit

Hydrograph Data. 35. Esto abrirá el cuadro de dialogo “Unit Hydrograph Data” donde podrá editar los datos para el área CM‐1 tal y como se ilustra en la figura. 36. Ingrese los valores de Tiempo (hrs) Vs. Caudal (L/s) según los valores anotados en la tabla empezando por el área CM‐1 cuya tabla de datos se ilustra a la derecha.

Nota: Verifique que la unidad de datos de Caudal (Flow) sea L/s.

37. Repita este proceso de definición de los valores de Hidrograma Unitario para cada una de las áreas tributarias del modelo (CM‐2, CM‐3 y CM‐4) y guarde el archivo.

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Simulación 1 – Uso de Curva Adimensional 1. Teniendo en cuenta que el evento pluvial definido es una lluvia de 24 horas, es requerido ejecutar una modelación por un tiempo total superior a 24 horas que es el valor que por defecto define el programa. 2. Para configurar la duración de la modelación, seleccione el menú principal Analysis/Calculation Options o haga click en el botón Calculation Options de la barra de herramientas. En el cuadro de dialogo haga doble click sobre Base Calculation Options lo cual abrirá en el editor de propiedades los valores y atributos definidos en la Opciones Base de Cálculo. 3. Configure el tiempo total de simulación (Total Simulation Time) a 36 horas. Los demás parámetros los puede dejar con sus valores por defecto.

4. Con esta última definición, estamos listos para ejecutar nuestra simulación. Vaya entonces al menú principal Analysis/Compute o simplemente haga click endeellabotón de laCalculation barra de Compute herramientas. Revise con atención los resultados generales simulación en el dialogo Summary.

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Visualización Grafica Una muy Buena manera de comparar los flujos por escorrentía generados en cada una de las áreas tributarias es la creación de un reporte gráfico. Para hacer esto, haga click en el área CM‐1, deje presionada la tecla [CTRL] y entonces seleccione una a una las tres áreas tributarias restantes. 5. Habiendo seleccionado las áreas haga click derecho en y escoja Graph. Seguidamente aparecerá el cuadro de dialogo Graph Series Options, cierre esta ventana para visualizar el grafico del caudal hacia el sistema generado por cada área de drenaje.

6. Encuentre para cada área tributaria el caudal pico y el tiempo en el cual ocurre dicho valor pico; y complete la tabla de resultados al final de este taller para el Evento de Lluvia 1. (No se preocupe por la precisión de su resultado, simplemente trate de obtener el valor aproximado). 7. Para obtener los valores pico puede ser preferible es uso del reporte tabular usado por SewerGEMS en la construcción del grafico en lugar de la visualización gráfica de los caudales. Haga click en la pestaña Data para hacer esto y utilice la opción de ordenar descendentemente la columna de caudal.

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Creación de Perfiles 8. Ahora creeremos el perfil del sistema de colectores hacienda click en el botón Profile o a través del menú principal View/Profiles. La ventana de administración de perfiles aparecerá y sobre esta ventana haga click en el botón New. 9. En el cuadro de dialogo Profile Setup, oprima el botón . 10. Empezando por el colector CO‐1, vaya seleccionando una a una las tuberías conectadas en serie. Cuando todos los colectores estén seleccionados oprima el click derecho y luego Done. En cuadro de dialogo usted verá los elementos seleccionados tal y como se muestra a continuación:

11. Luego oprima el botón en la parte inferior y visualice el perfil y la línea de gradiente de flujo aproximadamente en la hora 13. Expanda la ventana del perfil para visualizar en pantalla completa el comportamiento de la superficie de agua. 12. Haciendo click en el botón Chart Settings seleccione Profile Annotation Table para visualizar los datos numéricos de los elementos en el perfil en ese instante de tiempo.

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13. Cierre el perfil y guarde nuevamente su archivo.

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Simulación 2 – Evento Observado de Lluvia 1. En esta segunda parte del ejercicio, crearemos un nuevo escenario basado en un evento de lluvia observado (medida) en el cual el hietograma muestra una precipitación acumulada de 50.8 mm a final de 6 horas. Los valores de dicha curva son:

Tiempo, h

Precipitación, mm

0 1 2 3 4 5 6

0.0 5.08 20.32 7.62 15.24 2.54 0.0

2. Para ingresar esta nueva lluvia, vaya al menú principal Components/Storm Data lo cual abrirá el administrador o Editor de Datos de Tormenta donde previamente se ha creado el evento 50.8mmSCSTypeIII. 3. Haga click en el botón New y escoja la opción Time‐Depth. Una vez creada un nuevo tipo de dato de lluvia, sobre el panel central escoja la opción New Return Event.

4. La ventana para la configuración de tipo de lluvia e intervalos de tiempo (Time Settings) aparecerá. Nombre esta lluvia como 50.8mm_Histórico y defina el tiempo de inicio como 0 horas, el incremento a 1 hora y el tiempo final como 6 horas; tal y como se indica a continuación:

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TALLER 5 – PÁGINA 5-17

5. Haga click en . 6. Introduzca ahora los 7 valores de precipitación (cada hora) dados en la tabla del hietograma indicada anteriormente. Finalmente su ventana y curva de lluvia histórica deberá lucir como se indica a continuación.

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TALLER 5 – PÁGINA 5-18

Creación de una nueva alternativa de Lluvia (Rainfall Alternative) 7. Para crear una nueva alternativa de lluvia es necesario hacer click en el botón

Alternatives o a través del menú principal Analysis/Alternatives. 8. Dentro del cuadro de dialogo o administrador de Alternativas, seleccione la categoría Rainfall Runoff Alternative y luego oprima el nueva New. A esta“Datos alternativa la botón llamaremos Históricos”.

9. Ahora haga doble click en la alternativa “Datos Históricos” y dentro del cuadro de dialogo que se abrirá en la etiqueta Global Rainfall, utilice el menú desplegable del campo Global Storm Event y seleccione el evento de lluvia 50.8mm_Historicos. Finalmente oprima .

10. Con esto usted deberá tener dos alternativas para lluvia escorrentía (Rainfall Runoff) listadas en el administrador de Alternativas y debidamente configuradas. Cierre el cuadro de dialogo de alternativas.

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Creando un nuevo Escenario 11. Crearemos

ahora

un

nuevo

escenario

oprimiendo el botón Scenario o mediante el menú Analysis/Scenarios. Ya en la ventana de administración de escenarios, haga click en el botón New escogiendo seguidamente Child Scenario lo cual nos permitirá crear un escenario hijo a partir del escenario base. 12. Nombre este nuevo escenario como “Lluvia Histórica”

13. Haga doble click en este nuevo escenario, para activar en la ventana de propiedades los atributos propios de este escenario. 14. Ahora seleccione el campo Rainfall Runoff Alternative y usando el menú desplegable seleccione la alternativa “Datos Historicos” creada con anterioridad.

TALLER 5 – PÁGINA 5-19

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TALLER 5 – PÁGINA 5-20

Simulando el escenario Lluvia Histórica 15. Dentro del cuadro de dialogo para la administración de escenarios, resalte el escenario “Luvia Histórica”, y luego haga click derecho y escoja la opción Make Current. Usted deberá observar que una pequeña marca roja (check mark) indica que el escenario Lluvia Histórica es ahora el escenario activo. 16. Oprima ahora el botón Compute

y revise los datos indicados en el dialogo Calculation Executive

Summary. 17. Recuerde que es posible obtener información detallada e inclusive la información solicitada por este taller en las tablas de resultados al final, a partir del botón . Haga click en dicho botón y observe la gran cantidad de información contenida en las diversas etiquetas.

18. Seleccione la pestaña Catchment Summary. Observe que cada uno de los flujos captados por las distintas áreas tributarias son mayores para este evento pluvial o escenario.

Nota: Si usted cierra accidentalmente la ventana del resumen ejecutivo de simulación (Calculation Executive Summary), lo podrá reabrir a través del menú principal Report/Calculation Executive Summary. 19. Complete los datos de las tablas de resultados para el escenario “Lluvia Histórica” al final de este taller.

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TALLER 5 – PÁGINA 5-21

Evaluando la Capacidad de los Colectores Un buen indicador de la capacidad de los conductos, es la relación Flow/Full Flow Capacity el cual a veces es referido también como “Capacidad Utilizada”. Este indicador puede expresarse como una fracción o como porcentaje. 20. Teniendo “activo” el escenario Lluvia Histórica, haga click sobre el colector CO‐1 y dejando oprimida la tecla [CTRL] haga click sobre los tramos de colectores restantes. Una vez se encuentren todos seleccionados haga click derecho y seleccione Graph, y observe las series graficas de Caudal vs. Tiempo.

21. Oprima el botón Graph Series Options “Flow/Full Flow Capacity”.

y en los atributos a graficarse, desactive flow y seleccione

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TALLER 5 – PÁGINA 5-22

22. Cierre el cuadro y analice el grafico. Complete la tabla de resultados en lo referente a % de Capacidad Utilizada.

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TALLER 5 – PÁGINA 5-23

Resultados Simulación 1 – Evento: 50mmSCSTypeIII Storm Área Tiempo a Peak Flow, Tributaria Qpico, h L/s CM‐1 CM‐2 CM‐3 CM‐4 Simulación 2 – Evento: 50.8mm_Historico Área Time to Peak Flow, Tributaria Peak, h L/s CM‐1 CM‐2 CM‐3 CM‐4 Simulación 2 ‐ Evento: 50.8mm_Historico Colector Max. Porcentaje de Capacidad Utilizada, % CO‐1 CO‐2 CO‐3 CO‐4 CO‐5

Discusión ‐ Preguntas 1. Por qué los caudales pico son mayores para el segundo escenario a pesar que la precipitación acumulada es la misma para ambas lluvias?

2. Qué características del área tributaria 2 (CM‐2) hacen que los caudales provenientes de esta sean menores a los caudales de área 3 (CM‐3) para el mismo evento?

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TALLER 5 – PÁGINA 5-24

3. Observe el perfil nuevamente. Qué puede estar ocurriendo en la estructura de salida para que se presente un comportamiento en el nivel de agua como el que se observa?

4. La sección de las tuberías se incrementa a medida que estas se encuentran aguas abajo del sistema pero el comportamiento y holgura ante un posible exceso de capacidad en el primer colector CO‐4 es menor que cualquier otro. Qué factores pueden explicar esto?

5. Si la magnitud de las lluvias se vieran incrementadas en comparación de los eventos de lluvia definidos, cuál sería el pozo de inspección en experimentar en primera medida rebose y sobreflujo de caudales? – Por qué?

6. Por qué se ha configurado para estos eventos, el factor de pérdidas (fLoss) como cero bajo estos métodos de escorrentía?

7. Qué tan diferentes podría ser la simulación y sus resultados si se tratara de un sistema de drenaje sanitario o combinado en lugar de un sistema de drenaje pluvial?

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TALLER 6 – PÁGINA 6-1

Análisis de Sobre flujos en Sistemas de Alcantarillado Combinado Taller 6 Enunciado del Problema En este taller, se analizará un sistema simplificado de alcantarillado combinado en el cual se cuenta con una cámara de alivio para manejar caudales de exceso durante eventos de lluvia. La red del modelo y las propiedades de los colectores han sido previamente ingresadas. En este caso, usted deberá ingresar los datos de lluvia y las propiedades de la cuenca y posteriormente evaluar el comportamiento del sistema durante los eventos de lluvia.

Objetivos Específicos Al finalizar este taller usted podrá: Modelar y calcular escenarios durante el tiempo seco y tiempo lluvioso. • Establecer estructuras de alivio en una red de alcantarillado. • Analizar un sistema de alcantarillado combinado. •

Desarrollo Inicial 1. Inicie SewerGEMS V8i y abra en su folder Talleres Inicio e l archivo existente Taller6.stsw. El modelo deberá lucir como la figura que se indica a continuación:

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TALLER 6 – PÁGINA 6-2

Preparación del modelo Configuración Estructuras de Salida. Note que el dibujo tiene anotaciones en los colectores incluyendo el diámetro y el valor “N/A” para la pendiente (slope) dado que este valor no estará disponible hasta que se ejecute una simulación. Las cotas y longitudes en los colectores (conduits) ya han sido asignadas, así como las características geométric as para cada pozo de inspección (manhole). Sin embargo, será necesario editar las propiedades de las estructuras de salida hacia la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) y el caudal de exce sos, estructuras representadas en ambos casos como una descarga libre (Free Outfall). 2. Para hacer esto haga doble click e n la estructura de salida de nombre PTAR, y e n el editor de propiedades modifique el campo de condición de frontera Boundary Condition Type de Boundary Element por la opción Free Outfall. 3. Toda la información adicional de este elemento, fundamentalmente las cotas de elevación ya han sido ingresadas previamente. 4. Repita el mismo procedimiento para la estructuray de salida de “Flujo Excesos” configure sunombre condición de frontera como de descarga libre (Free Outfall).

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TALLER 6 – PÁGINA 6-3

Datos Cuencas de Drenaje 5. Ahora ingresaremos las propiedades del elemento cuenca (Catchment). Teniendo en cuenta que debemos evaluar el caudal de escorrentía que ingresará al sistema de drenaje haciendo uso de algunas de las metodologías de análisis hidrológico que posee SewerGEMS. 6. Deberá entonces ingresar las características de cada cuenca según los datos suministrados en la siguiente tabla. El método de escorrentía a utilizar será el de Hidrograma Unitario mientras el cálculo de perdidas empleará el método de Número de Curva (CN) del SCS (Soil Conservation Service) de amplio uso a nivel mundial que se encuentra incluida en SewerGEMS. 7. Para este modelo, tendremos en cuenta que la cuenca CM-2 está menos de nsamente desarrollada por lo cual tiene un coeficiente CN o Número de Curva más bajo (mayor permeabilidad. En la tabla también se indica cual es el nodo al cual fluyen los caudales de escorr entía de cada cuenca (Outflow Node).

Parámetro Outflow node Loss method CN Input Type SCS CN Used Sclaed Area Area, ha Tc, hrs

CM-1

CM-2

MH-1 SCS CN Simple CN 60 False 24.30 1.36

MH-5 SCS CN Simple CN 50 False 20.25 2.0

Nota: Para este taller las c uencas han sido dibujadas de manera esquemática, pues se trata de áreas de drenaje ostensiblemente más grandes que las dibujadas. Por tal motivo, el parámetro Use Scale Area? Será definido como False. 8. Todos los valores de la tabla pueden ser ingresados directamente a través de la ventana de propiedades de cada elemento Catchment. 9. Para asignar el nodo al cual ingresará el caudal de escorrentía (outflow node), haga click en la celda Outflow Node, use el menú desplegable y es coja la opción Select. Entonces haga click en el Pozo de Inspección apropiado (p.ej: MH-1 para CM-1) y una línea punteada aparecerá indicando para cada cuenca cual es el nodo receptor de las aguas de escorrentía.

IMPORTANTE: Para este ejemplo y por simplicidad el tiempo de concentración de la cuenca es definido directamente por el usuario. No obstante SewerGEMS tiene 12 diferentes metodologías para la estimación de este tiempo de concentración. Consulte el Apéndice Teórico del Manual del Usuario para mayor información.

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TALLER 6 – PÁGINA 6-4

10. Para las cuencas, las ventanas de propiedades lucirían de la siguiente forma:

Configuración Estructura de Alivio (Diversion Structure). En la intersección del Colector CO-2 con los colectores C=-3 y CO-6 (en la Cámara MH-3) tendremos en este modelo una cámara de alivio. La cámara de alivio permitirá que los caudales bajos y moderados que se producen en periodos de tiempo seco vayan hacia la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) pero bajo periodos lluviosos los flujos de exceso serán derivados a través de un vertedero que prevendrán que la Planta de Tratamiento sea sobrecargada para un caudal para el cual no fue diseñada.

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11. En consecuencia, necesitamos agregar un vertedero (Side Weir) en el sistema, justo en el extremo aguas arriba (Start/Upstream End) del Colector CO-6.

12. Para esto deberá hacer doble-click en el elemento CO-6 para abrir la ventana del Editor de Propiedades. Allí modifique el parámetro “Has Start Control Structure?” seleccione True. Esto permitirá que se agregue la línea “Start

Control Structure” tal y como se indica a la derecha. 13. Haciendo click en la celda al lado del parámetro Start Control Structure haremos click en el botón con lo cual se abrirá un nuevo cuadro de diáologo Conduit Control Structure.

14. Haremos Click en New y escogeremos la opción de vertedero (Weir) como estructura de control.

TALLER 6 – PÁGINA 6-5

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TALLER 6 – PÁGINA 6-6

15. Para esta estructura de co ntrol (alivio) de tipo vertedero, la configuración estará dada por los siguientes parámetros:

-

Crest Elevation: 94.79 m (Elevación de Cresta) Has Flap Gate: False Structure Top Elevation: 95.71 m Weir Type: Side Weir (Disposición transversal de lado) Weir Coefficient: 2.02 m^(1/3)/s

Weir Lenght: 0.91 m (Longitud de cresta de vertedero) 16. Una vez ingresaos los parámteros renombre en la parte superior la estructura como “Verteder o Excesos”. 17. Terminada la configuración la ventana deberá lucir como se indica a la derecha:

18. Cierre este cuadro de diálogo y renombre el elemento MH-3 como “E. Alivio”. 19. Guarde nuevamente su archivo.

Ingreso de Datos de Caudal Sanitario (Caudal en Tiempo Seco) Para este taller usaremos un caudal medio o base afectado por un patrón con un factor multiplicador variable a lo largo del tiempo (24 hrs) para describir la variación que tiene el caudal sanitario (tiempo seco) a lo largo del día. 20. Para crear este patrón de carga, no dirigimos a la opción Patterns del menú Components, la cual abrirá el cuadro de diálogo Patterns Manager. 21. Haga click en el botón New

y nombre este patrón como “ Patrón Tiempo Seco”.

22. Configure el tiempo de inicio (Start Time) en 0.0 horas y el multiplicador inicial (Starting Multiplier) como 0.5. Acepte el tipo de patrón como “Continuous”. Los datos del patrón de variación son:

Time from Start, hrs

Multiplier

3 6 9 12

0.80 1.10 1.50 1.20

15 18 21 24

1.20 1.00 0.70 0.50

23. Una vez ingrese los datos, el cuadro de diálogo deberá aparecer tal y como se indica a continuación:

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24. Cierre la gráfica y cierre también el cuadro de diálogo Pattern Manager. 25. Para asignar las cargas sanitarias en cada pozo podríamos ir seleccionar el MH-1 y el MH-5 e ingresar las distintas cargas en la ventana de propiedades. En este c aso, haremos uso de la herramienta Sanitary Load Control Center en el menú Tools. 26. Estando sobre la pestaña Manhole, haga click sobre el botón New como se indica en la siguiente figura

, y seleccione

Add Inflows tal y

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TALLER 6 – PÁGINA 6-8

27. Seleccione los elementos MH-1 y MH-5 en la ventana de dibujo. Y haga click el check-mark tan pronto los seleccione. 28. En el cuadro de diálogo emergente, defina:

- Load Definition: Sanitary Pattern Load

- Pattern: Patrón Tiempo Seco - Base Flow: 0.00 L/s Nota: Verifique que la unidad de caudal sea L/s 29. Finalmente modifique el valor del campo Base Flow, y asigne el valor especificado: - MH-1= 113.27 L/s - MH-5= 84.95 L/s 30. Al final la ventana Sanitary Load Control Center deberá lucir de la siguiente manera:

Nota: El proceso de asignación de un caudal base para una carga sanitaria asociada a patrón, podría hacerse directamente desde el editor de propiedades seleccionando cada elemento. Pero el centro de control de cargas es una vía más r ápida.

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Simulación del Modelo en Tiempo Seco 1. La primera simulación que realizaremos será para un día de tiempo seco. Primero, necesitará crear un evento de lluvia (storm event) de día seco. Para esto haga click en Global Storm Data del menú principal Components el cual abrirá el siguiente cuadro de diálogo.

2. Haga click en la celda bajo la columna Global Storm Event y entonces haga click de Nuevo en el botón ellipsis… que abrirá la ventana Storm Data. 3. Haga click en el botón New y escoja la opción Time-Depth. Una vez creada un nuevo tipo de dato de lluvia, sobre el panel central escoja la opción New Return Event.

4. La ventana para la configuración de tipo de lluvia e intervalos de tiempo (Storm Event Settings) aparecerá. Nombre esta lluvia como Tiempo Seco y defina el tiempo de inicio como 0 horas, el incremento a 1 hora y el tiempo final como 24 horas; tal y como se indica a continuación:

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5. Dado que en primera instancia haremos una simulación en tiempo seco (solo trasegando los caudales de aguas negras antes introducidos), dejaremos todos los valores de la columna Depth (profundidad de lluvia) en cero. 6. El cuadro de diálogo indicando el evento de lluvia 1, deberá lucir de la siguiente manera:

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T ALLER 6 – PÁGINA 6-11

7. Cierre la ventana. De regreso en la tabla Global Storm Data se deberá asignar al modelo este nuevo evento de lluvia, usando el menú desplegable bajo la columna “Global Storm Event” y escogiendo el recién creado evento: Time-Depth-1 (Tiempo Seco).

8. Cierre finalmente el cuadro de diálogo Global Storm Data. 9. Antes de ejecutar la simulación en tiempo seco, será recomendable renombrar el escenario base con el nombre “Día Tiempo Seco” para ser más descriptivo. 10. Para hacer esto vaya a Analysis/Scenarios o haga click en el botón Scenario , para abrir la ventana respectiva y haga click en el botón

Rename para renombra el escenario tal y como se indica.

11. Siguiendo un proceso análogo, vaya a Analysis/Alternatives y diríjase a la categoría Rainfal Runoff. 12. Renombre la alternativa base como “Tiempo Seco”, dado que actualmente esta alternativa está asociada con el evento de lluvia con profundidad de precipitación nula.

13. A continuación presione el botón Compute para ejecutar el escenario “Día Tiempo Seco”. Terminada la simulación haga click en el botón Detailed Summary button de la ventana Executive

Summary y diríjase a la pestaña General Summary.

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T ALLER 6 – PÁGINA 6-12

14. Note como el caudal a través de los colectores CO-6 y CO-7 es nulo. Esto indica que el vertedero de alivio redirecciona (como podría anticiparse) todo el caudal del sistema hacia la PTAR e n la manera que ha sido concebido para condiciones de tiempo seco.

15. Cierre la ventana de síntesis de resultados Calculation Detailed Summary y cualquier otro cuadro de diálogo que esté abierto para regresar a la ventana de dibujo. 16. Seleccione con el mouse el pozo de inspección de nombre “E. Alivio” y haga click derecho para seleccionar Graph en el menú emergente. Seleccione el parámetro “Hydraulic Grade” y haga click en OK para visualizar la gráfica.

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17. Note como el nivel del agua en la estructura alcanza muy levemente (pico de c audal sanitari) y por corto tiempo el valor de 94.79 m, e l cual es el valor de la cota de la cresta del vertedero. Si el valor de lámina estuviera por encima de 94.80 m habría resultado en la generación de un caudal de exc esos.

Nota: Si en su gráfica encuentra algunos Zig-Zags, usted puede estar viendo pequeñas inestabilidades propias de los algoritmos de cálculo dinámicos. Eso a veces ocurre cuando las condiciones cambian rápidamente o cuando la pendiente del colector es próxima a la pendiente crítica. Reduciendo los parámetros Calculation Time Step (Saltos de Cálculo) Y Iteration Tolerance (Tolerancia en Profundidad) en las opciones de cálculo y correr la simulación nuevamente puede ayudar a atenuar o remover estas inestabilidades.

18. Distintos perfiles han previamente creados como la línea a laellos PTAR, de flujo de excesos y la los Bifurcación a partir desido la Estructura de Alivio, revise cada uno de enla tiempo extendido y analice resultados que ellos están mostrando.

19. Complete la primera columna de la tabla de resultados en las páginas finales de este taller.

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Simulación del Modelo en Tiempo de Lluvias 1. La anterior simulación fue interesante, pero el ver dadero reto para el algoritmo de cálculo se presentará durante la simulación de un periodo de lluvias. En consecuencia, para esta segunda simulación será necesario crear un evento de lluvias (el evento de lluvias previo tenía una profundidad nula de precipitación) que nos muestre la respuesta del sistema ante la inclusión de caudales de escorrentía. 2. Ahora debemos crear el evento que caracterizará la lluvia que será aplicada durante la simulación del modelo. Para comenzar vaya al menú principal Components/Storm Data con lo cual se abrirá el c uadro de dialogo del editor de datos de tormenta. 3. Haga click en el botón New

y seleccione nuevamente la opción Time - Depth.

4. Una vez creada la nueva curva Time - Depth, en el panel centr al bajo la pestaña “Storm Event Input”, haga nuevamente click en New Dimensionless Curve.

y seleccione del menú desplegable la opción Add Return Event from

5. Expanda ahora la categoría Dimensionless Rainfall Curves y vuelva a expandir la subcategoría SCSTYPES.XML. Luego haga click seleccionando el tipo TypeIII 24 hr y a continuación en el botón Select.

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6. En el cuadro de dialogo Generate Storm Event que aparece, ingrese los siguientes datos para caracterizar evento real de lluvía: Label: Gran Tormenta Return Event: 5 Years Depth Type: Incremental New Depth: 152.4 mm. Start: 0.0 hrs

7. Haga click en . Completado este procedimiento, usted habrá creado un eve nto de lluvias para la categoría Time-Depth basado en una curva adimensional. La ventana del Editor de tormentas deber á lucir de la siguiente manera:

8. Cierre ahora el administrador de datos de lluvia. No olvide guardar periódicamente su trabajo.

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Creación Escenario en tiempo de lluvias 9. Ahora crearemos el nuevo escenario para periodo de lluvias basado en el evento creado, oprimiendo el botón Scenario el menú Analysys/Scenarios.

o mediante

10. Teniendo activa la ventana haga click en el botón New y escogiendo la opción Child Scenario que permite crear un escenario hijo a partir del escenario “Día Tiempo Seco”. 11. Nombre este nuevo escenario como “Día Tiempo Lluvioso”. 12. Para crear una alternativa que pueda usar el evento de lluvia creado como “Gran Tormenta”, debemos abrir la ventana Alternatives en el menú Analysis o en la pestaña del mismo nombre que debería estar en la ventana de escenarios. 13. Seleccione la categoría Rainfall Runoff, y haciendo click derecho escoja la opción New / Base Alternative. 14. Renombre esta nueva alternativa como “Tiempo Lluvioso”. 15. Sobre la alternativa “Tiempo Lluvioso” haga doble click y el cuadro de diálogo Rainfall Runoff aparecerá. En el menú desplegable Global Storm Event seleccione el evento de lluvia llamado “Gran Tormenta”.

16. Cierre esta ventana y regrese a la ventana de Alternativas. De nuevo en el cuadro de diálogo Scenarios, haga doble click sobre el escenario “Día Tiempo Lluvioso” para que se abra e l editor de propiedades que para este escenario indica las alternativas asociadas.

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17. En la ventana de propiedades, seleccione la alternativa Tiempo Lluvioso del menú desplegable en la celda correspondiente a la categoría de alternativa Rainfall Runoff. 18. Regresando a la ventana de escenarios, seleccione el escenario “Día Tiempo lluvioso” y haga click en el botón “ Make Current” para dejar activo dicho escenario.

IMPORTANTE: Para este escenario se encuentra definido un evento de lluvias de nombre “Gran Tormenta”. Este evento será usado como un evento de lluvias de tipo “global” (global storm event), lo que significa que este evento de lluvias será aplicado a cada una de las cuencas existentes en el modelo bajo el escenario definido como “Día Tiempo Lluvioso”.

Modificando las Opciones de Cálculo Cuando se configura una estructura de control como en este caso un vertedero de alivio, en ocasiones es necesario definir intervalos de cálculo más pequeños para evitar inestabilidades en el cálculo numérico causados por el repentino cambio en las condiciones de flujo cuando el ag ua sobrepasa el nivel de cresta en el vertedero. 19. Para reducir los saltos de cálculo, deberá hacer click en el botón Calculation Options

button o seleccionar la opción Calculation Options que se encuentra en el menú principal Analysis. 20. En este caso hacemos click en el botón New para adicionar un nuevo conjunto de condiciones de cálculo al cual le asignaremos el nombre de “Salto de Cálculo 0.005hr”

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21. Teniendo seleccionado las opciones de cálculo creadas como “Salto de Cálculo 0.005hr” vamos a la ventana de propiedades y modificamos el parámetro Calculation Time Step con el valor de 0.005 horas. 22. Un menor tiempo de salto de cálculo permite una mayor precisión de cálculo y evita posibles problemas de inestabilidad numérica

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23. Regrese a la ventana de escenarios y seleccione el escenario “Día Tiempo Lluvioso” haciendo click sobre él. 24. En la ventana de propiedades, configure las opciones de cálculo (Calculation Options) definiendo como activa la opción “Salto de Cálculo 0.005 hr” recientemente creado.

25. No olvide guardar su archivo

para almacenar las últimas modificaciones.

Ejecutando el Escenario de Tiempo Lluvioso. 26. Regresando a la ventana de escenarios asegúrese que el escenario “Día Tiempo Lluvioso” se encuentre activo. Si no es así selecciónelo y haga click en el botón Make Current

.

27. Presione el botón Compute button para ejecutar el escenario. Revise los resultados arrojados por SewerGEMS usando el botón “Detailed Sumary” del cuadro de diálogo Calculation Executive Summary. 28. Bajo la pestaña “General Summary” observamos claramente que bajo este escenario se presenta un caudal de excesos a través de los colectores CO-6 y CO-7, lo que indica que en algún periodo de tiempo el caudal es tan alto que el nivel de lámina supere la cota de c resta del vertedero. 29. La visualización de los perfiles y su simulación en periodo extendido también nos mostrarán el comportamiento del sistema. A continuación una captura de pantalla del resumen de cálc ulo:

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30. Graficando el flujo en el colector CO-3 y el colector de excesos CO-6, observamos la acción de alivio del vertedero ante el pico de caudal del sistema.

Nota: Si usted tiene tiempo extra, intente simular el escenario “Día Tiempo Lluvioso” con un salto de cálculo mayor y compare los resultados en gráficas.

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Resultados Complete la siguiente tabla haciendo uso de las herramientas de r eporte de SewerGEMS.

Parámetro Caudal Pico llegando a E. de Alivio (MH-3) (L/s) Caudal Pico hacia la planta de tratamiento PTAR (L/s) Caudal Pico hacia la Línea de Excesos (L/s) Duración del Flujo de Excesos, hrs Valor Parámetro Flow/Full Flow Capacity en el Colector CO-3 a las 13 hrs (%)

Día Tiempo Seco

Día Tiempo Lluvioso

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Discusión - Preguntas 1. Por qué la metodología SCS-CN es apropiada para determinar la escorrentía en colectores de drenaje combinados y no es adecuada en colectores de aguas negras?

2. Por qué fue necesario reducir la magnitud del salto de cálculo (Calculation Time Step) en la simulación de tiempo lluvioso?

3. Cuál es la tasa de variación entre el pico de caudal en tiempo seco y el pico de caudal en tiempo lluviosos para este sistema de drenaje combinado?

4. Qué sucedería en la PTAR (Planta de Tratamiento de Aguas Residuales) si bajo la condición de tiempo lluvioso no existiera un alivio de los caudales de exceso?

5. Cuál es el efecto del vertedero en la estructura de alivio bajo ambas condiciones y como maneja la condición de flujo de excesos? – Teniendo en cuenta e l los caudales que llegan a la PTAR bajo la c ondición de tiempo lluvioso, haría modificaciones al vertedero?

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Herramientas para Importación de Información Geoespacial Taller 7 Objetivo General En este taller se le suministrará la información de catastro de la Red para que pueda construir el modelo desde archivos tipo Shape generados dentro de un Sistema de Información Geográfica (SIG). Para esto hará uso de las poderosas herramientas ModelBuilder, TRex y LoadBuilder que ofrece SewerGEMS comenzando desde un modelo (archivo) en blanco hasta ejecutar su simulación.

Objetivos Específicos del Taller Después de completar este taller, usted deberá ser capaz de realizar enSewerGEMS: 

Construir un modelo a partir de datos externos usando ModelBuilder.



Importar elevaciones a partir de un Modelo Digital a través de TRex.



Asignar las cargas sanitarias con LoadBuilder.



Importar un archivo Shape como capa de fondo de dibujo (Background).



Verificar el valor de la fuerza tractiva.

IMPORTANTE: Este ejercicio lo podrá desarrollarlo indistintamente en SewerGEMS V8i o SewerCAD V8i en lo referente a la importación de datos espaciales, asignación de elevaciones cargas, etc. No obstante, las capturas de pantalla que se presentan a continuación fueron tomadas usando SewerCAD.

La simulación en estado estático también fue desarrollada bajo el motor de flujo gradualmente variado de SewerCAD (GVF Convex), por lo que recomendamos desarrollar este taller bajo este programa.

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Revisión de Información Antes de empezar asegúrese que en su directorio de talleres de Inicio, exista un subdirectorio de nombre [Archivos Shape] y en el mismo deberá encontrar los siguientes archivos: 

BillingMeter.shp



Contours.shp



GravityPipe.shp



ManholeNodes.shp



Street.shp



Esquema de Red.jpg

Es posible que en su equipo no tenga un software que le permite visualizar espacialmente las diferentes capas de información suministradas en este taller (si tuviera una aplicación SIG siéntase libre de adicionar cada capa). Por tanto, y para que se haga una idea se ilustra a continuación la información espacial de estas capas que además tienen asociada una tabla de atributos:

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Construcción del Modelo usando ModelBuilder En esta sección, usted hará uso de la herramienta asistida ModelBuilder para construir su red de drenaje importando no solamente el dibujo de la Red sino también sus atributos.

Apertura y Definición de Opciones del Proyecto 1. En su escritorio, haga Doble click en el ícono de SewerGEMS para abrir el programa. 2. En la ventana de bienvenida haga click en el botón Create a New Project y busque en su fólder de talleres de solución. 3. Una vez creado el nuevo proyecto (sin título), diríjase al menú File/ Save As y nombre el proyecto como Taller7_[sus iniciales].stsw y haga click en el botón Save. 4.

A continuación, será necesario definir algunas opciones generales y de dibujo del proyecto antes de comenzar el dibujo del sistema.

Nota: Verifique que las unidades por defecto sean Sistema Internacional (SI). 5. Haga click en el Menú Tools/Options. 6. En la pestaña “Units” vaya al menú desplegable Reset Defaults y seleccione System International, para asegurarse que este será el sistema de unidades que por defecto adoptará cada parámetro.

7. Haga click en OK para aceptar los cambios realizados.

Procedimiento para importar una red usando ModelBuilder 8. Inicie la herramienta ModelBuilder a través del menu principal Tools/ModelBuilder o simplemente presionando el botón ModelBuilder aparecerá:

de la barra de herramientas. Un cuadro de diálogo vacio

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9. Haga click en el botón New , para comenzar un proceso asistido de construcción del modelo a partir de archivos externos. Para el campo Select a Data Source type:, seleccione el formato Shapefiles dentro de los muchos formatos soportados por SewerGEMS que aparecen en el menú desplegable. 10. Para el campo Select your Data Source:, haga click en Browse y vaya al subdirectorio [Archivos Shape] que se debería encontrar C:\....\Curso SewerGEMS\Talleres Inicio\Archivos Shape y seleccione presionando la tecla [CTRL] los archivos ManholeNodes.shp y GravityPipe.shp. 11. Haga click en el botón Open para abrir el contenido de ambos archivos. Ahora su ventana ModelBuilder Wizard debería lucir así:

12. Marcando la caja de selección Show Preview podrá ver el contenido de la tabla de atributos de ambas capas Pozos (ManholeNodes) y colectores (GravityPipe).

IMPORTANTE: En la revisión de las tablas de atributos, podrá observar que el archivo de Pozos de Inspección contiene campos como la elevación de fondo (Invert Elevations) y los identificadores (Labels). Mientras el archivo de colectores contiene columnas como Descripción de la Tubería, Diámetro, el “n” de Manning. 13. Siguiendo el proceso asistido, haga click en el botón Next para acceder al cuadro de diálogo con las Opciones Espaciales de Importación (Specify Spatial and Connectivity Options ). Coordinate Unit debe ser definido como metros (m) 14. Marque la caja Create nodes if none found at pipe endpoint , aunque si el sistema está completo posiblemente esta definición no tenga ninguna influencia en el proceso. 15. Marque también la caja de selección para el campo Establish connectivity using spatial data dado que aprovecharemos la georreferenciación de los colectores en el archivo Shape y que además en este ejemplo no existe información acerca de los nodos inicial y final. 16. Deje la tolerancia Tolerance como 0.30 m. Haga Click en siguiente.

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17. En la siguiente ventana acerca de opciones de crea ción,remoción y/o actualiación deje los valores por defecto que sugiere el programa. Dado que empezaremos de ceros, en este caso estas opciones no tendrán mayor efecto.

18. A continuación aparecerá la ventana de Opciones Adicionales. Dado que solo tenemos un escenario base y usaremos las etiquetas del archivo fuente para importarlas en el campo Label de SewerGEMS, podemos dejar sin modificar esta ventana. 19. Haga click en el botón Next para acceder al diálogo Field Mapping o Mapeo de Campos que le permitirá asociar campos específicos presentes en el archivo Shape con las propiedades y atributos que maneja el modelo de SewerGEMS. 20. En la sección izquierda marque la tabla ManholeNodes y configure las siguientes asociaciones en el área derecha:

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Table Type:

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Manhole

Key/Label Field: LABEL (no ) Campos X, Y: Deje < Auto> ya que no es requerido definir las coordenadas en archivos Shape. 21. En el área inferior para el mapeo de campo con atributos del modelo (proceso de asociación) seleccione el campo ELEV_INV del archivo Shape y del menú desplegable Attribute: seleccione el parámetro Elevation (Invert) mientras que el campo Unit: debe quedar definido en m, como se indica:

22. Terminado el mapeo de la capa de pozos, seleccione ahora la tabla GravityPipe en la sección izquierda. 23. El campo Table Type a la derecha deberá automáticamente cambiar a Conduit. 24. Seleccione LABEL para el campo Key/Label Field y deje los campos Start y Stop con la definición por defecto . 25. En el área inferior, asocie el campo D del archivo Shape con el atributo Diameter (definiendo las unidades como (mm)), el campo N del archivo Shape con el atributo del modelo Manning’s n y el campo MATERIAL con el atributo Material. La ventana deberá lucir tal y como se muestra a enseguida:

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26. Haga Click en Next. A continuación aparecerá un cuadro de dialogo preguntándole si desea construir un Nuevo modelo ahora mismo. Responda positivamente (Yes) y haga click en el botón Finish.

Nota: ModelBuilder actualizará la base de datos de SewerGEMS construyendo el modelo con base en los archivos externos y mostrara un cuadro de diálogo resumen (ModelBuilder Summary) tal y como se ilustra a continuación que indica que 155 colectores y pozos de inspección fueron creados, además de un nodo adicional que fue creado al no encontrase un nodo extremo en uno de los 155 colectores.

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27. Cierre esta ventana y de nuevo aparecerá el cuadro de diálogo general de ModelBuilder donde la configuración de esta conexión con archivos externos será conservada por SewerGEMS para ser usada a futuro nuevamente.

28. Cierre esta ventana. 29. A continuación, le parecerá un mensaje de pregunta solicitando la confirmación de si desea sincronizar el modelo y el dibujo. Responda entonces afirmativamente (Hasta ahora los datos importados solo se encuentran en la base de datos, es por esto que se debe sincronizar con la información de dibujo).

30. Si el modelo no aparece en su pantalla es debido a que se encuentra en otra área geográfica diferente a la de su encuadre (Zoom) actual. Para ver el modelo en su área de dibujo vaya al menú View /Zoom > Zoom Extents. Su modelo debería lucir tal y como se muestra en la figura:

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31. Para revisar los datos importados, abra el reporte tabular para colectores a través del menú View/ FlexTables y haga doble-click sobre Conduit Table. Una vez abra la tabla es siempre recomendable revisar los diferentes campos y verificar que los valores son razonables:

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32. Cierre el reporte tabular de colectores para regresar al área de dibujo. 33. A manera de verificación haga un acercamiento y luego doble click a uno de los pozos de inspección, por ejemplo el pozo MH-87. 34. En la ventana de Propiedades, podrá observar para la categoría que el pozo tiene asignadas adecuadamente sus coordenadas X y Y. 35. En la categoría observará que este Pozo ya tiene asignada su elevación de fondo la cual fue importada desde el archivo Shape. 36. Sin embargo notará en el campo de elevación de terreno [Elevation (Ground) (m)] que el valor es 0.00. Esto debido a que el archivo Shape, no contenía información sobre las cotas de terreno.

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Asignación automática de Elevaciones a través de TRex En esta sección y a través de la herramienta TRex, usted podrá asignar a los elementos las elevaciones de terreno siempre y cuando tenga un archivo con el Modelo Digital de Elevaciones (MDE). 1. Para asignar elevaciones vaya la menu Tools/TRex con lo que se abrirá el asistente. 2. Para el campo Data Source Type: seleccione la opción Shapefile dentro de los formatos disponibles. 3. Para el campo File: haga click en el botón ellipse y navegue hasta el subdirectorio Archivos Shape donde deberá seleccionar el archivo Contour.shp. Haga click en Open. 4. Seleccione el atributo CONTOUR para el campo Select Elevation Field: 5. Tanto las coordenadas planas (X, Y) como la elevación (Z) tendrán como unidades metros (m).

Nota: Es recomendable marcar la caja de selección del campo Clip Dataset to Model lo cual esencialmente corta el archivo de elevaciones a los límites del modelo. Este es más importante cuando se trate de archivos con gran tamaño. 6. Para este modelo no es importante si usted marca o no la caja de selección en el campo Also update inactive elements. 7. Bajo la sección Nodes to Update Marque la opción ALL.

8. A continuación haga click en Next para ejecutar TRex. Terminado el proceso aparecerá el siguiente mensaje de advertencia:

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Nota: Este mensaje significa que dos nodos del modelo estaban por fuera de la extensión del archivo de contornos (en formato Shape) por tanto para estos dos nodos no se han asignado valores de elevación 9. Haga click en Ok y aparecerá la ventana indicando el resumen de elevaciones asignadas.

10. Dado que queremos que estas elevaciones queden almacenadas en la alternativa Base-Physical, haga click en el botón Finish para regresar al área de dibujo.

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11. A manera de verificación, vuelva a seleccionar el pozo MH-87 para verificar si el campo [Elevation (Ground)] tiene ahora valores. 12. La ventana de propiedades se indica a la derecha y claramente podrá observar en este u otros pozos de inspección que ya ha sido asignado en cada uno de ellos un valor de elevación de terreno.

Creación y Revisión de Perfiles En esta sección y a través de la herramienta de generación de perfiles, daremos un rápido verificación de si los datos de terreno asignados automáticamente hacen sentido con las elevaciones de fondo en los pozos de inspección. Previamente deberemos definir la localización de la estructura de descarga.

Conversión (morphing) de un pozo de inspección a una estructura de salida (Outfall)

13. Durante el proceso de importación en ModelBuilder recibimos un menaje que un Manhole había sido creado puesto que había un colector sin un nodo en un extremo. Precisamente ese nodo corresponde a la estructura de salida del sistema.

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14. Haga click en el manhole más lejano del extremo noroeste (esquina superior izquierda del dibujo).Este manhole puesto que fue creado en la importación debe haber sido nombrado como MH-1. Como se anotó, este manhole es realmente una estructura de salida que debe ser convertido en un elemento tipo Outfall. 15. Para hacer una reconversión (morph) de este elemento haga click en el elemento tipo Outfall herramientas de dibujo e insértelo justo encima del MH-1. 16. Una vez trate de insertarlo en el dibujo, usted recibirá el siguiente mensaje:

17. Responda positivamente y el elemento se reconvertirá en una estructura de salida OF-1. 18. Oprima el botón Select para activar ahora la herramienta de selección y haga doble click sobre el Nuevo elemento OF-1 para abrir la ventana de propiedades de dicho elemento. 19. Observe que este no tiene aún una elevación de fondo. Ingrese entonces en el campo [Elevation (Invert) (m)] un valor de 77.72 ft. 20. Asegúrese que el tipo de condición de frontera para OF-1 sea Free Outfall.

21. Asegúrese de guardar frecuentemente su archivo oprimiendo el botón Save

.

de las

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Creación y Visualización de un Perfil Adicional a la visualización de los valores de los parámetros de entrada antes importados mediante la ventana de propiedades o los reportes tabulares, será importante visualizar un perfil del sistema 22. Abra el manejador de perfiles haciendo click en el ícono View/Profiles.

o desde el menú

23. Oprima el botón New y con esto se desplegará la ventana Profile Setup que se muestra a la derecha. 24. Presione el botón para seleccionar los colectores que componen nuestro perfil. 25. En al área de dibujo seleccione los colectores desde el MH-41 hasta la estructura OF-1 siguiendo la ruta mostrada en la figura de la derecha (resaltada en rojo). 26. Finalmente haga click en el botón Done .

27. Una vez los elementos del perfil estén seleccionados, haga click en el botón para ver el perfil. Luego de verificar la figura cierre el perfil.

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Asignación de Cargas Sanitarias usando LoadBuilder En esta sección probaremos unos de las diferentes metodologías que ofrece la herramienta LoadBuilder para asignar cargas sanitarias en los pozos basados en operaciones de análisis espacial.

Importación y Asignación Cargas Sanitarias 28. Abra LoadBuilder a través del menú Tools/LoadBuilder. 29. En el cuadro de diálogo inicial oprima el botón New diferentes metodologías de asignación de carga:

el cual abrirá la siguiente ventana indicando las

30. Dado que tenemos una archivo con los datos de medición escogeremos en la sección izquierda (Load Data Sources) las metodologías basadas localizaciones puntuales (Allocation) y en la sección derecha seleccione el método Nodo Cercano (Nearest Node). Haga click en Next. 31. En el siguiente diálogo, seleccione el botón ellipse en la celda al lado del campo Node Layer: y marque la opción Manhole\All Elements dado que serán los nodos los elementos a los que se le asignarán las cargas. Haga click en Select. 32. Para el campo Billing Meter Layer: haga click en el botón ellipse y navegue hasta encontrar el subdirectorio “Archivos Shape” en la localización de talleres de inicio y seleccione el archivo BillingMeter.shp. 33. Una vez aparezca el mensaje: “Length unit for this shapefile is assumed to be the same as the one used by the model: (m)”. Haga click en OK. 34. Para definir la celda Load Type Field: que especifica el tipo de carga deberá seleccionar el campo TYPE del archivo Shape, para la celda Usage Field: escoja el campo USE y sus unidades como litros por día L/day. 35. Quite la selección en la caja Use Previous Run: dado que no hemos realizado ningún proceso previo. La ventana del asistente de LoadBuilder, deberá lucir así:

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36. Una vez verifique la configuración en su ventana, haga click en Next con lo que aparecerá la ventana con el resumen de cálculos (Calculation Summary).

37. El proceso ha totalizado caudales por tipo de carga, para analizar mejor las cargas modifique las unidades de caudal de Litros por día (L/day) a L/s haciendo click derecho en el encabezado de la columna [Load] y seleccionando Units and Formatting. 38. Seleccione L/s en el campo Unit: así que las cargas en el resumen del proceso aparecerán en L/s.

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39. Haga click en OK para regresar a la ventana Calculation Summary. 40. En la parte de abajo donde se puede definir un factor de mayoración deje el valor en 1.0 dado que inicialmente queremos analizar el sistema bajo caudales promedio. La ventana deberá lucir así:

41. Haga click en Next con lo que aparecerá una ventana con la pre visualización del valor de las cargas sanitarias asignadas a cada pozo de inspección así como el tipo de carga.

42. Haga click en Next para pasar a la ventana Completing the LoadBuild Process con la cual se definirá la alternativa Sanitary Loads bajo la cual quedarán definidas las cargas calculadas por el proceso automático.

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43. Ingrese el nombre Caudales Medición para el campo Label. Nombre con el cual quedarán guardadas las propiedades y configuración de este proceso de asignación. 44. Seleccione abajo la opción Override an Existing Alternative y escoja Base Sanitary Loading del menú desplegable (esta será la alternativa de cargas sanitarias que será sobrescrita terminado el proceso).

45. Haga click en el botón Finish y una vez terminada la asignación deberá aparecer el siguiente mensaje indicando del número total de cargas exportadas.

46. Cierre esta ventana con las estadísticas del proceso y guarde su archivo.

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Adición de un archivo de fondo (curvas de nivel) - OPCIONAL 47. Antes de ejecutar la simulación y para una mejor visualización agregaremos el archivo de curvas de nivel como fondo de dibujo. 48. Vaya al menú View / Background Layers. En esta ventana haga click en el botón

New

y seleccione New

File 49. En su subdirectorio [Archivos Shape] seleccione el archivo Contours.shp y haga click en Open. 50. Haga click en el botón OK para agregar este archivo. Su área de dibujo deberá lucir ahora como se muestra a continuación:

Nota: Observe que en la parte sur, tenemos dos nodos por fuera de los límites del archivo con las curvas de nivel del terreno (había sido anticipado por Trex). También podrá observar la zonas donde el terreno (y por ende los colectores) es prácticamente plano.

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Simulación en Estado Estático Escenario Base (Caudal Promedio) Importados todos los datos, lo único que nos resta hacer ahora es ejecutar la simulación hidráulica. En esta sección simulará el escenario en estado estático bajo las condiciones de caudal medio.

Validación de Datos, Simulación del Escenario y Verificación de resultados 1. Antes de ejecutar la simulación, verificaremos posibles problemas en los datos de entrada a través de la herramienta de validación que puede encontrar en el menú Analysis/Validate o presionando el botón de la barra de herramientas. 2. Como se podría haber anticipado, SewerGEMS indica que existen problemas relativos a los dos pozos de inspección por fuera del modelo de elevaciones en los cuales el valor de cota de terreno (0.0 m) es inferior a la elevación de fondo. 3. Haga click en Aceptar, y abra las notificaciones de usuario orpimiendo el botón User Notifications la barra de herramienta. Las notificaciones de usuario serán:

de

4. Verificaremos entonces la tabla de pozos de inspección y la columna de elevación de terreno abriendo el reporte tabular Manhole Table. Haga click derecho en el encabezado de la columna [Elevation (Ground)] y seleccione Sort > Sort Ascending. 5. Usted notará que los primeros dos pozos (MH-142 y MH-143) no tienen asignada elevación de terreno debido a que se encontraban por fuera de los límites del archivo con líneas de contorno tal y como se muestra:

6. Asigne manualmente a los pozos MH-142 y MH-143 los valores de 96.0 m y 98.5 m respectivamente como valor de elevación de terreno. Cierre la tabla una vez haya ingresado la información.

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7. Ejecute el escenario Base haciendo click en el botón Compute Analysis/Compute.

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o a través del Menú

8. Revise los resultados del sistema en la ventana “Detailed Calculations Summary” navegando a través de las diferentes pestañas de este reporte.

9. Una vez verificados los resultados, cierre la ventana Detailed Calculation Summary.

Visualización de Resultados a través de la Codificación por Color Ahora vamos a identificar los colectores cuya relación profundidad de lámina versus diámetro sea alta, lo cual nos da un indicativo del porcentaje de capacidad a la cual está trabajando el sistema. 10. Vaya al menú principal View/Element Symbology. 11. Haga click derecho sobre el tipo de elemento Conduit y del menú emergente seleccione New > Color Coding. 12. En la ventana Color Coding Properties configure lo siguiente: Field Name: Depth (Average End)/Rise -

- Selection Set: - Maximum: 100.0 % - Options: Color and Size

13. Finalmente haga click en el botón Initialize (tercer botón en el panel derecho). Haga click en el botón y luego en . Ahora su dibujo debería lucir como el que se indica a continuación, en

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el cual la mayoría de tuberías están coloreadas en verde lo que significa una baja relación y que el sistema tiene capacidad de sobra para los caudales hasta ahora simulados.

14. Encuentre el caudal total del sistema hacienda doble click en la estructura de salida OF-1 y revisando los resultados en la ventana de propiedades.

Revisión de Resultados a través de los Reportes Tabulares ( Flextables) 15. Ahora encontraremos la máxima y mínima relación Profundidad vs. Diámetro (Depth to Rise) mediante la apertura de una tabla personalizada de proyecto para colectores. 16. Abra el cuadro de diálogo de los reportes tabulares a través del menú View > Flex Tables. 17. Bajo la categoría haga click derecho sobre Conduit Table y seleccione Duplicate as Project Flex Table. 18. Renombre esta nueva tabla como “Tabla Personalizada Colectores” y luego haga doble click sobre la misma para abrirla. 19. Una vez abierta la tabla busque la columna [Depth (Average End)/Rise (%)]. Si no estuviera presente haga click en el botón Edit

para agregar esta columna en el reporte tabular.

20. Ahora haga click derecho en el encabezado de dicha columna y del menú emergente seleccione Statistics. En este caso usted debería ver la ventana de estadística que se muestra a continuación:

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21. Cierre la ventana de estadísticas una vez haya revisado los datos que confirman que el sistema en general cuenta con capacidad suficiente para manejar los caudales medios. 22. De regreso al reporte tabular, podrá observar que algunas tuberías tienen el valor de 0.0% para esta relación. Esto corresponde a colectores que no tienen colectores aguas arriba del sistema. 23. Ahora agregaremos a la tabla de colectores la columna de Fuerza Tractiva (Tractive Stress) presionando el botón Edit

en la parte superior.

24. En el panel izquierdo (Available Columns) busque y seleccione el parámetro Tractive Stress (Calculated) y luego haga click en el botón Add (>). Esto moverá este parámetro al panel izquierdo con el listado de columnas seleccionadas. La pantalla de edición de la tabla, deberá lucir como se indica a continuación:

25. Haga click en OK.

Nota: Observe cuales son las tuberías que tienen los valores máximo y mínimo para la relación Depth/Rise (use la herramienta Sort > Descending). 26. Revise los valores de Velocidad (Velocity) y Fuerza Tractiva (Tractive Stress) en las tuberías con mayor y menor relación de capacidad.

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27. Configure las unidades de la columna [tractive stress] a Pascales, hacienda click derecho sobre el encabezado y seleccionando la opción Units and Formatting. La tabla deberá lucir así:

28. Complete la tabla de resultados y preguntas al final de este taller. 29. Guarde su archivo con los resultados de este escenario.

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Simulación en Estado Estático Escenario Caudal Punta En este escenario evaluaremos el comportamiento del sistema, aplicando un factor de mayoración de 5.0 que incrementará el valor de las cargas sanitarias aplicadas en el escenario Base.

Creación y Configuración de Escenario bajo condiciones de Caudal Punta 1. Diríjase al Administrador de Escenarios a través del menú Analysis/Scenario o haciendo click en el botón Scenario

.

2. Haga click en el botón New y en el menú emergente seleccione la opción Child Scenario. 3. Renombre este nuevo escenario como “Caudal Punta”. 4. Haga doble click en el escenario “Caudal Punta” para abrir el editor de propiedades con la configuración de alternativas de este escenario. 5. Haga click la celda al lado de la alternativa Sanitary Loads y del menú desplegable seleccione la opción 6. Nombre esta nueva alternativa física como “Carga Sanitaria Punta”

7. La configuración del escenario con estos cambios deberá lucir tal y como se muestra a la derecha. 8. Cierre la ventana de propiedades. 9. De regreso a la ventana de escenarios seleccione al escenario “Caudal Punta” y luego haga click en el botón Make Current escenario activo.

para hacer de este el

10. Cierre la ventana de administración de escenarios. 11. Para definir un factor de mayoración que aplicará a las cargas sanitarias para este escenario, abriremos el Centro de Control de Cargas Sanitarias (Sanitary Load Control Center) a través del menú

Tools/Sanitary Load Control Center o haciendo click en el botón

de la barra de herramientas.

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12. Hasta ahora dado que se trata de un escenario hijo, usted observará que la columna [Base Flow (L/d)] tiene hasta ahora los mismos valores de caudal del escenario Base. 13. Para aplicar un factor multiplicadorr, haga click derecho en el encabezado de la columna [Base Flow (L/d)] y seleccione la opción Global Edit. 14. En la ventana de edición global, seleccione como operador a Multiply, y en la celda Value ingrese manualmente el factor 5.0 luego haga click en OK. 15. La tabla del centro de control de cargas sanitarias deberá lucir como se muestra a continuación:

Nota: Observe que los valores previos de caudal se han todos incrementado por un factor de 5.0 16. Cierre la ventana Sanitary Load Control Center.

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Ejecución del Escenario Caudal Punta 17. Teniendo activo el escenario “Caudal Punta”, ejecute este escenario haciendo click en el botón

Compute

o a través del Menú Analysis/Compute.

18. Revise los resultados del sistema en la ventana “Detailed Calculations Summary” navegando a través de las diferentes pestañas de este reporte. Observe que el reporte de tuberías a gravedad tiene como es obvio unos valores de caudal y velocidad mayores y que la relación Depth/Rise llega a superar el 75% en unos casos.

19. Abra el reporte tabular de colectores a través del menú principal View /Flex tables > Tables – Project > Tabla Personalizada Colectores) y complete los resultados al final de este taller.

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Tabla de Resultados Según el escenario complete los resultados solicitados en la tabla.

Property Caudal en la estructura de Salida OF-1 (L/s) Máxima Relación Depth/Rise (%) Tubería con máxima relación Depth/Rise (%) Velocidad en esta tubería (m/s) Fuerza Tractiva (Tractive Stress) en esta tubería (Pa)

Base (Carga Media)

Caudal Punta

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Preguntas - Discusión 1.

Fueron las velocidades muy altas durante la condiciones de caudal medio (Escenario Base)?

2.

Fueron los valores de fuerza tractiva altos durante la condiciones de caudal medio (Escenario Base)?

3.

Los valores de velocidades y fuerzas tractivas en el sistema mejoraron significativamente durante las condiciones de Caudal Punta?

4.

Si usted pudiera rediseñar el sistema, que aspectos modificaría del sistema?

5. Cuáles son algunos de los formatos que ModelBuilder soporta?

6. A qué tipo de datos está orientada la herramienta LoadBuilder?