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Diseño Automatizado de Redes Sanitarias / Pluviales

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Alternative Design SewerGEMS

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SewerGEMS tiene la capacidad de dimensionar conductos, establecer elevaciones de plantilla (invert elevations), determinar el tamaño de las captaciones, así como generar un diseño sanitario/pluvial automáticamente, al mismo tiempo que cumple con las restricciones especificadas por el usuario en el diseño automatizado.

SewerGEMS permite diseñar muchas partes de la red de alcantarillado, desde el tamaño de una tubería individual, hasta una red completa.

Las tuberías y estructuras son diseñadas para considerar diversas restricciones, como rangos permitidos de pendiente, velocidad y cobertura. El algoritmo de diseño intenta minimizar la excavación, ya que suele ser la parte más costosa de la instalación de tuberías y estructuras de alcantarillado.

Además, SewerGEMS puede diseñar automáticamente la longitud de la abertura de entrada para una estructura de captación en la red de drenaje, así mismo, permite modificar las restricciones para un elemento de forma individual, solo se requiere marcar la casilla “Specify Local Pipe (Inlet) Constraints” asociada con el elemento para el cual se requieren características y restricciones particulares.

Para utilizar el diseño automatizado, se deben configurar todos los conductos con la sección, tamaño y el material correcto, así como establecer un tamaño de conducto inicial. La rutina de diseño automatizada seleccionará los tamaños de sección apropiados del catálogo de conductos. Si se desean preservar ciertos conductos para que la rutina de diseño no los cambie, en las propiedades de estos conductos se debe de definir la opción “False” en la opción “Design conduit?”.

El flujo de trabajo consiste en configurar el modelo para un “análisis” en vez de un “diseño”, esta opción se encuentra disponible en las opciones de cálculo. Después se deben de especificar los elementos a dimensionar y los tamaños disponibles para el diseño automático. Luego se deben indicar las restricciones que a satisfacer.

Restricciones de Diseño Predeterminadas (Default Design Constraints)

Los diámetros de las tuberías, las elevaciones de plantilla, las estructuras de nodos y las entradas se pueden diseñar con el mismo conjunto de restricciones de diseño. También, como se menciono anteriormente, se tiene la opción de ajustar estos valores individualmente para cada tubería o estructura.

El cuadro del diálogo “Default Design Constraints” contiene las siguientes tres pestañas:

  • Tuberías a gravedad (Gravity Pipe)
  • Nodos (Node)
  • Captaciones (Inlet)

Pestaña de Tuberías a Gravedad (Gravity Pipe)

Esta pestaña permite ingresar restricciones predeterminadas, que se utilizan para el diseño de tuberías al realizar un cálculo en el modo de diseño. El diálogo contiene dos secciones:

  • Restricciones Predeterminadas (Default Constraints)
  • Diseño Extendido (Extended Design)

Sección de Restricciones Predeterminadas (Default Constraints) 

Aquí se pueden especificar la velocidad, cobertura, pendiente y la tensión tractiva (Tractive Stress) como restricciones predeterminadas a utilizar para el diseño de tuberías por gravedad.

Alternative Design SewerGEMS


Fig.1. Restricciones de Diseño Predeterminadas


Design Alternatives SewerGEMS

Sección de Diseño Extendido (Extended Design) 

Aquí se pueden especificar algunas opciones adicionales en la parte de Diseño Extendido (Extended Design). En ocasiones, las tuberías deben diseñarse para transportar el flujo de diseño a menos del 100% de su capacidad (100% total, por defecto), esto se puede lograr marcando la casilla “Is Part Full Design?”

Además, se puede especificar el porcentaje de diseño como una constante (simple) o una lista tabular (en función del tirante en el conducto). También es posible permitir varios “barriles” de tubería paralelos o limitar el tamaño máximo de la sección especificando la elevación máxima.

Catálogo de Conductos y Captaciones (Conduit and Inlet Catalog)

Durante el diseño automático, el software sugiere solo los tipos de conductos y entradas incluidos en los catálogos de conductos y entradas. De igual forma, se pueden crear nuevas plantillas y utilizarlas en modelos futuros.

 

Catalog - SewerGEMS
Fig.3. Catálogo de Conductos

El objetivo final del diseño automatizado es un diseño equilibrado general según los criterios dados. Con el diseño automatizado, se seleccionarán tamaños de tubería y elevaciones de plantilla de tubería en función de la entrada proporcionada. Es posible que, con una pendiente más suave y con menor cobertura, se cumplan los criterios para un conducto en particular, pero el efecto de estos podría propagarse aguas abajo produciendo resultados que no se ajustan a los criterios prescritos. El modelador siempre debe revisar cualquier diseño automatizado y debe realizar los cambios necesarios para mejorar el sistema.

El diseño basado en restricciones es para todo el sistema, y el solucionador intentará encontrar la mejor solución, sin embargo, el diseño final debe ser revisado según el criterio del ingeniero.

Demonstración de dimensionamiento de una red de drenaje utilizando el método racional.

Diseño de redes de drenaje con el método racional

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