Manual sewer cad

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Diseño y Modelación de Sistemas de Alcantarillado Sanitario Taller 2 Análisis de Carga para flujos sanitarios y pluviales Taller 2 El propósito de este taller es familiarizar al usuario con los escenarios de carga sanitaria y pluvial, y repasar los conceptos básicos para dibujar un sistema e ingresar los datos requeridos. Comience el taller seleccionando New desde el menú File y nombre el archivo Taller2. El nombre del proyecto e “Subdivisión del Lago Junín”. Ingrese su nombre en el campo de Project Engineer y seleccione Next. Pág. 1

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para los hidraulicos

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Diseño y Modelación de Sistemas de Alcantarillado Sanitario Taller 2

Análisis de Carga para flujos sanitarios y pluviales Taller 2

El propósito de este taller es familiarizar al usuario con los escenarios de carga

sanitaria y pluvial, y repasar los conceptos básicos para dibujar un sistema e

ingresar los datos requeridos. Comience el taller seleccionando New desde el menú

File y nombre el archivo Taller2.

El nombre del proyecto e “Subdivisión del

Lago Junín”. Ingrese su nombre en el campo

de Project Engineer y seleccione Next.

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Seleccione Next hasta llegar a la ventana que

aparece en la siguiente figura.

En la sección Annotation Multipliers

configure los multiplicadores para el tamaño

del símbolo Symbol Size, altura de texto Text

Height y altura de anotación Annotation

Height a 20.

Vamos a utilizar un archivo de fondo DXF

para guiarnos en el desarrollo de la red.

Utilizando el botón de navegación Browse

seleccione el archivo nombrado

“DXF_Taller2.dxf” y haga click en Open.

Su pantalla debe lucir como la de la derecha

cuando usted asocie el archivo .dxf con el

taller.

Seleccione Next hacia los prototipos

(Prototypes).

Utilice el prototipo de la

Tubería por Gravedad para

asignarle a todas las

tuberías concreto

(Concrete) como el

material, y un diámetro

Section Size de 200 mm.

También queremos que la

elevación de la batea de la

tubería (Invert Elevation)

sea igual a la elevación de

las estructuras aguas arriba

y aguas abajo. Para ello tilde

las opciones tal como se

muestra en la figura.

Seleccione OK para salir.

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Manténgase dentro de los

Prototipos y seleccione el prototipo

de pozo de inspección Manhole.

Luego seleccione la pestaña de

Perdidas Headlosses y utilizando

el menú desplegable configure el

método de perdida a AASHTO y el

método de forma a lleno Full.

Seleccione OK para salir del

prototipo de pozo de inspección y

Finished para salir del

administrador de proyecto Project Set-up Wizard.

Para este taller vamos a dibujar el sistema de alcantarillado sanitario que se

encuentra en la siguiente página.

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Dibujo del modelo

Para empezar a dibujar el sistema, seleccione la herramienta de tubería a la

derecha de la ventana principal.

CLAVES PARA EL DIBUJO

1. Comience en MH-1

2. Dibuje las tuberías P-1 a P-7 tal como lo indica el dibujo, y al final de esta

ultima cambie de elemento haciendo click derecho con el mouse para dibujar

la descarga Outlet O-1.

3. Luego, dibuje las tuberías P-8 y P-9 empezando desde MH-8 y conectando

finalmente con MH-6.

4. Dibuje P-10 desde MH-4 hasta MH-10

5. Finalmente, iniciando desde MH-11 dibuje P-11, P-12 y P-13 hasta conectar

con MH-5.

Asegúrese que los números y el orden de tuberías y pozos de inspección sean

iguales a los del dibujo.

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Edición del modelo

La entrada de datos en este ejercicio se realizara de forma manual. Los sistemas de información geográfica existentes en la actualidad permiten que la mayoría de los datos se encuentren en formato electrónico. SewerCAD le ofrece forma prácticas de ingresar datos como Conexión con Base de Datos y Conexión con archivos Shapefiles. Inclusive el desarrollo geométrico de la red puede realizarse en forma automática importando un dibujo desde AutoCAD o ArcGIS. Estas características se verán mas adelante. Una vez que el sistema este dibujado, ingrese los datos físicos para los pozos de inspección Manholes incluyendo las elevaciones de terreno Ground Elevation y fondo Sump Elevation que se encuentran en las tablas de abajo. Esto se puede

hacer fácilmente usando los reportes tabulares de los pozos e inspección Manhole Report.

CLAVE: Asegúrese que los pozos de inspección Manholes estén listados en el mismo orden que se indica abajo cuando se encuentre ingresando los datos. Si se encuentra en un orden diferente, haga click derecho en el encabezado de la columna Label y haga click en Sort y Ascending para ordenar la tabla en orden ascendente con respecto al nombre de la estructura.

Datos Físicos de los Pozos de

Inspección “Manhole”

Nodo Elevación de Terreno Ground elevation

Elevación de fondo Sump elevation

MH-1 156.97 155.36

MH-2 156.36 154.87

MH-3 156.06 154.32

MH-4 155.75 153.86

MH-5 155.14 153.13

MH-6 154.84 152.25

MH-7 154.53 152.16

MH-8 155.75 153.98

MH-9 155.45 153.25

MH-10 155.75 154.22

MH-11 156.06 154.53

MH-12 155.75 154.05

MH-13 155.75 153.62

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Cuando usted termine de

entrar estos valores, su

tabla debe lucir como la

de la derecha.

Es posible que sus

columnas estén en un

orden diferente, e incluso

puede tener columnas

adicionales.

Haga click en Close para

salir de los reportes

tabulares.

Ahora debemos ingresar los datos físicos para la salida O-1. Haga doble click en la

estructura de descarga Outlet O-1 para acceder al dialogo del elemento.

Configure la elevación del

terreno Ground elevation a

153.92 m y la elevación del

fondo Sump elevation a

151.79 m.

(No se preocupe si las

coordenadas X e Y son

diferentes a las del dibujo)

Asegúrese que la condición

de control aguas abajo

Tailwater Condition este

configurada a salida libre

Free Outfall y seleccione

OK para salir.

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Ingresando las cargas sanitarias

La siguiente tabla muestra las cargas sanitarias con las que cuenta cada pozo de

inspección. Cada una de las estructuras cuenta con descargas de diferentes

fuentes. Para ingresar estas cargas al modelo, debe editarse individualmente cada

pozo tal como se explica a continuación.

Todas las cargas indicadas en la tabla de abajo son cargas unitarias (Unit Load –

Type and Count) y son cargas Sanitarias Secas (Sanitary Dry Weather Flow).

Datos de Carga

Nodo Carga Unitaria Sanitaria Unidad Cantidad

MH-1 Home (Luxury) Resident 50

MH-2 Home (Luxury) Resident 20

Home (Luxury) Resident 20 MH-3

Day Camp Guest 30

MH-4 Home (Luxury) Resident 14

Home (Luxury) Resident 16 MH-5

Apartment Resident 200

Home (Luxury) Resident 14

Country Club per Employee Employee 20 MH-6

Country Club per Member Present Guest 150

Home (Luxury) Resident 20

School (Médium) Student 800 MH-7

Apartment Resident 100

MH-8 Home (Luxury) Resident 20

Home (Luxury) Resident 16 MH-9

Restautant Meal 30

MH-10 Home (Luxury) Resident 12

MH-11 Home (Luxury) Resident 16

MH-12 Home (Luxury) Resident 30

MH-13 Home (Luxury) Resident 20

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Haga un doble click en MH-1 para

acceder al dialogo del elemento y

seleccionar la pestaña de carga

Loading.

Seleccione el botón de añadir Add

en el área de carga sanitaria seca

Sanitary (Dry Weather)

Después seleccione Carga Unitaria Unit

Load – Unit Type & Count desde el menú

desplegable mostrado.

Seleccione Home (Luxury) en el menú de

Carga Unitaria Sanitaria Unit Sanitary (Dry

Weather) Load. Ingrese 50 residentes como

la cantidad.

Observe como la carga base Base Load es

calculada automáticamente teniendo en

cuenta el consumo unitario de 380 l/d por

residente. Seleccione OK para salir del

dialogo.

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Continué ingresando los flujos sanitarios Sanitary (Dry Weather) Flow para cada

pozo de inspección haciendo doble click en cada dialogo de elemento. Note que

varios pozos de inspección tienen más de un tipo de carga.

Para estos pozos usted va a

tener líneas múltiples de

datos en la lista de flujo

sanitario.

Por ejemplo, MH-7 debe de

lucir como se muestra en la

figura de la derecha.

Note que hay una opción para

visualizar un grafico tipo pastel.

Seleccione el botón de Pie Chart

para abrir el grafico y después

Close para salir.

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Estructuras con flujos conocidos

Existen tuberías que descargan aguas negras

en los pozos MH-1 y MH-12. Las mismas serán

consideradas en el modelo solamente como una

Nodo Flujo conocido

(l/d)

MH-1 75.708

MH-12 18.927

carga fija en esos pozos.

Para considerar estas cargas vamos a ingresar

flujos conocidos (Known Flows) en dichas estructuras tal como lo indica la tabla

de la derecha.

Ingrese los flujos conocidos

para MH-1 y MH-12 en el

campo flujo conocido

Known Flow.

Su pantalla debe lucir

como la de abajo cuando

usted ingrese todos los

datos para MH-1. No olvide

hacerlo también para

MH-12

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Flujos extremos

Antes de ejecutar el modelo, diríjase al menú de Analysis y seleccione flujos

extremos Extreme Flows.

Seleccione Edit para modificar la

configuración base de flujo Base

Extreme Flow Setup.

Con el mouse sobre la columna

Extreme Flow Method, haga un

click derecho y seleccione Global

Edit.

Seleccione “Ten State” como el método de

flujo extremo Extreme Flow Method.

Dado que la carga unitaria para

restaurante no esta basada en

población, vaya hacia abajo y

asocie el Restaurante con el

método de flujo extremo constante

Constant.

Con esto hemos seleccionado

diferentes metodologías de

mayoración para los diferentes

flujos unitarios sanitarios usados

en el modelo.

Seleccione OK y OK nuevamente para salir.

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Ejecutando el modelo

Seleccione el botón para ejecutar el modelo. Vamos a hacer un análisis estático, de manera que la opción Steady State debe estar seleccionada.

Haga click en el botón para correr el modelo. Una vez terminados los calculos observe que existe una luz amarilla en la pestaña Results, la cual indica que hay mensajes de advertencia 8no significa que hubo error en la simulación. Si ocurre esto, la luz sería de color rojo).

Haga click en el botón para observar las advertencias referentes a cada elemento.

Note que algunas de estas advertencias están relacionadas con las restricciones mínimas de velocidad. Esto es debido a que por defecto la restricción de velocidad mínima esta configurada a 0.50 m/s. Cuando usted ejecuta cualquier análisis, las restricciones de velocidad mínima y máximas son utilizadas para advertirle de posibles problemas en su sistema. Se puede disminuir el valor de velocidad mínima, así mismo reduciendo errores, seleccionando Analysis, Restricciones de Diseño por Defecto (Default Desing Constraints) y configurando la restricción de velocidad mínima Minimum Velocity Constraint a un valor menos que 0.50 m/s. Después de completar la primera simulación, revise los resultados usando codificación a color (Color Coding), anotaciones (Annotations), perfiles y reportes tabulares. Utilice estas herramientas para comparar sus resultados con la tabla final.

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Escenario con carga pluvial

Después de revisar el sistema con Condiciones de Carga Sanitaria Seca (Simulación

Previa) configure un evento de Carga Pluvial y compare los resultados.

Desde la ventana principal seleccione Analysis/Alternatives.

Señale la tercera

alternativa desde la izquierda,

de carga de infiltración y flujo

entrante Infiltration and

Inflow Loading.

Esta alternativa es la que

almacena las cargas

pluviales.

Note que ya existe una

alternativa base.

Seleccione Edit y note que

no tenemos cargas

pluviales aplicadas a la

simulación previa.

Seleccione Close para salir

de la alternativa base.

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Tenemos que crear una alternativa de carga pluvial para nuestro evento. No es

necesario crear una alternativa hijo (Child) pues no es necesario heredar

información de la alternativa existente.

Seleccione Add y nombre la nueva

alternativa “Evento Pluvial”

Haga click en OK.

Haga click derecho sobre la columna de tipo

de carga de infiltración Infiltration Load

Type y seleccione Global Edit. Configure el

tipo de infiltración como la distribuida en la

longitud de la tubería (Pipe Lenght).

Utilizando la tabla de abajo (izquierda), configure la velocidad de infiltración por

unidad de carga (Infiltration Rate per Loading Unit) para todas las tuberías.

Después seleccione la pestaña de estructura de entrada (Inflow Structure) y

usando la tabla de la derecha ingrese el flujo entrante para cada pozo de

inspección.

Datos de Infiltración por la Tubería

Tubería Velocidad de Infiltración

por Unidad de Carga (l/d)

P-1 227 P-2 227 P-3 227 P-4 227 P-5 303 P-6 303 P-7 303 P-8 227 P-9 227 P-10 227 P-11 227 P-12 227 P-13 227

Datos de Flujo entrante en Pozo de Inspección

Pozo de Inspección

Flujo Base patrón Carga de entrada (l/d)

MH-1 757 MH-2 1136 MH-3 1136 MH-4 946 MH-5 1136 MH-6 946 MH-7 1136 MH-8 1136 MH-9 1136 MH-10 757 MH-11 757 MH-12 1136 MH-13 1136

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Seleccione Close para

salir de la nueva

alternativa y note el

esquema de alternativas

para la carga pluvial.

Antes de salir del

administrador de

alternativas, renombre la

primera alternativa como

“Sin evento pluvial”

haciendo click en Rename.

Seleccione Close para salir del administrador de alternativas. Ahora desde el menú

de Analysis seleccione el menú de Scenarios.

Con el escenario Base

señalado, haga click

derecho y seleccione

Rename.

Renombre el escenario,

“Carga de Clima

Seco/Sin Carga Pluvial”.

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Con este escenario

señalado, seleccione

Scenario Management y

luego Add Child Scenario,

para agregar un escenario

hijo del original.

Queremos que sea un

escenario hijo pues

heredara la alternativa

original de flujos sanitarios.

Nombre el escenario

“Carga Pluvial” y seleccione

OK.

En la pestaña Alternatives

seleccione “Evento Pluvial” como

la alternativa de carga de

Infiltración y Flujo Entrante y

seleccione Close para salir.

Seleccione Go Batch Run para correr ambos

escenarios simultáneamente.

Seleccione ambos escenarios y haga click en

Batch para iniciar cálculos. Haga click en Yes

para correr ambos escenarios cuando se le

pregunte.

Compare sus resultados con las respuestas

al final. Utilice codificación e colores,

anotaciones, perfiles, reportes tabulares, y

la comparación de escenarios.

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Resultados

CLAVE: Los resultados de cada grupo de alumnos pueden diferir entre si y tambien

con la tabla presentada. Recuerde que cada uno ha realizado el esquema a mano y

generalmente se presentan variaciones en las longitudes de las tuberías. No

obstante, las diferencias no deberían ser substanciales.

Tubería con mayor velocidad,

Velocidad Escenario sin carga pluvial P-7

0.57 m/s

Tubería con mayor perdida de cabeza

Perdida Escenario sin carga pluvial P-8

0.73 m

Tubería con menor perdida de cabeza

Perdida Escenario sin carga pluvial P-10

0.33 m

Carga sanitaria total del sistema Escenario sin carga pluvial 13.42 l/s

Gradiente hidráulico en la estructura

de salida Escenario sin carga pluvial 151.79 m

Tubería con la mayor diferencia de velocidad promedio entre escenarios*, Velocidad

P-7 0.18 m/s

Perfil de flujo de las tuberías P-4, P-5 y P-6 en el escenario con carga pluvial?

Presión

Infiltración total del sistema 10.81 l/s

*Utilice las anotaciones Annotation y la herramienta de comparación de

escenarios Scenario Comparison para analizar la diferencia entre velocidad

promedio entre las dos corridas.

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