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SewerCAD CONNECT Edition y diseño con caudales mínimos - Presentando Queries / FlexTables / Local Constraints

IMPORTANTE: este artículo sirve solamente para presentar las herramientas para definir restricciones locales y globales, así como utilizar Queries y FlexTables para descubrir tuberías con caudales menores que limites, para definir restricciones diferentes. Resultados hidráulicos y de diseño deben ser verificados por el usuario.

	Product(s):	Bentley SewerCAD SewerGEMS
	Version(s):	10.xx.xx.xx
	Area:	Calculation

Descripción

El objetivo de este artículo es describir un procedimiento que ayuda en el proceso de diseño de tuberías a gravedad. En algunos países hay reglas para diseños de alcantarillado urbano donde definen un flujo mínimo a ser considerado para el cálculo hidráulico.

Este flujo mínimo debe ser considerado en tuberías donde el cálculo de las cargas proyectadas para diseño sea menor a este límite. Este criterio está directamente relacionado con estudios de garantizar un esfuerzo tractivo mínimo para transporte de sedimentos.

Si tenemos el valor mínimo del caudal mínimo, como por ejemplo 1.50 litro/segundo, podemos así definir cuál es la pendiente mínima para diseño, utilizando como base el diámetro mínimo admisible en diseños.

Tomando en cuenta que el diámetro mínimo para diseños sea 150 milímetros, podemos calcular valores de restricciones mínimas de pendiente, teniendo en cuentas los valores conocidos de caudal (1.50) y coeficiente de Manning, y si aplicable, el esfuerzo mínimo tractivo.

Con ayuda de la herramienta “Queries”, podemos así crear filtros para identificar cuáles son las tuberías con caudal calculado menor que 1.50 l/s. En estas tuberías podemos utilizar restricciones de diseño diferentes. Eso puede ser definido dentro de la alternativa “Design”.

Sintetizando, en tuberías que tendrán flujo menor que 1.5 l/s, establecermeos una pendiente mínima calculada separadamente y fija. Las demás tuberías pueden utilizar criterios diferentes, como aplicación del valor del esfuerzo tractivo mínimo.

Ejemplo de aplicación

Vamos ahora a un ejemplo práctico de aplicación: utilizaremos como caudal mínimo 1.50 l/s, y también un criterio de esfuerzo tractivo mínimo de 1,00 Pascal. Como diámetro mínimo a ser considerado, utilizaremos 150 mm, y coeficiente de rugosidad de Manning de 0.013.

Con ayuda de una tabla de cálculo o de SewerCAD mismo podemos calcular la pendiente mínima para tuberías de 150 mm y caudal fijo de 1.50 l/s:

Obtenemos que una tubería debe tener una pendiente mínima de 0.0045 m/m para cumplir con las restricciones de Q=1.5 L/s, TT=1.0 Pa, D= 150mm, n=0.013. El valor de 0.0045 m/m será utilizado como restricción de diseño. En estas tuberías debemos ignorar el criterio de esfuerzo mínimo tractivo ya que tenemos un flujo fijo asumido de 1.5 L/s.

Nota: Si las regulaciones en su localidad son diferentes a este ejemplo deberá hacer este cálculo de pendiente mínima para sus condiciones particulares.

La red que iremos a utilizar como ejemplo está esquematizada por la imagen abajo:

*Elevaciones de terreno y longitudes serán iguales para todos los elementos.

A continuación tenemos el modelo de SewerCAD ya con informaciones topológicas, topográficas y de catálogo de tuberías:

Para definir restricciones de diseño, primeramente, vamos a definir las globales pero no llevando en consideración el caudal mínimo de 1.5 l/s porque aún no tenemos cálculos hidráulicos hechos. Después vamos a utilizar Queries para descubrir dónde tenemos flujo menor que 1.5 l/s para aplicación de restricciones locales.

En el menú Analysis > Default Design Constraints podemos definir las restricciones de diseño:

En este ejemplo estamos considerando un criterio de velocidad mínima de 0.00 porque estamos analizando el criterio de auto limpieza por el criterio de esfuerzo tractivo mínimo.

Computando un escenario con opciones de cálculo para Diseño automático, tenemos los primeros resultados hidráulicos que posibilitan el uso de las Queries:

A seguir vamos a crear una Query (View > Queries) para filtrar conductos con Q<1.5 l/s

Para todas las tuberías identificadas por la Query, es necesario definir restricciones locales, activando las opción “Specify Local Design Constraint?”, para así definir, especialmente, la mínima pendiente (Slope (Minimum)=0.0045m/m) y la opción para incluir el criterio de esfuerzo tractivo mínimo (Include Tractive Stress Design?= False).

En esta imagen anterior tenemos una captura de pantalla desde la ventana de propiedades, pero este proceso puede ser hecho mucho con facilidad con FlexTables.

Así podemos efectuar el cálculo final del escenario.

A través de la herramienta Tools > User Data Extensions, podemos crear un nuevo atributo para publicar el valor de caudal utilizado en el diseño. Este atributo puede ser una fórmula para recibir el valor de 1.5 si en caudal real es menor que 1.5. Al contrario tenemos el valor real del flujo (estructura “iif” – if – then – else).