DISEÑO DE UNA RED DE AGUA POTABLE CON WATERCAD V8 XM.docx

I N G E N I E R Í A

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C I V I L

DISEÑO DE UNA RED DE AGUA POTABLE CON WATERCAD V8 XM Puno, 07 de Mayo de 2012 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DE UNA RED DE AGUA POTABLE CON

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DE UNA RED DE AGUA POTABLE CON WATERCAD V8 XM CURSO: Computación Aplicada a Obras Hidráulicas y Sanitarias PUNO - PERÚ

2012

ÍNDICE 1. DATOS NECESARIOS DEL PROYECTO

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1.1. PLANOS EN AUTOCAD 1.2. TRAZAR LA RED 1.3. ENNUMERAR LAS TUBERIAS 2. ASIGNAR LA DEMANDA EN LOS NUDOS

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2.1. METODO DE LA DENSIDAD POBLACIONAL 2.2. CONTAR EL NUMERO DE CONEXIONES DOMICILIARIAS 2.3. PLASMAR LOS DATOS EN EL EXCEL 2.4. DETERMINAR LAS COTAS DE LOS NUDOS 3. CONFIGURACION DEL MODELO

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3.1. NOMBRAR EL PROYECTO 3.2. CONFIGURAR EL SISTEMA DE UNIDADES 3.3. CONFIGURAR EL MODO DE DIBUJO 3.4. DETERMINAR EL FLUIDO A MODELAR Y LA ECUACIÓN DE PERDIDAS 3.5. CONFIGURAR LOS PROTOTIPOS 4. CREACION TOPOLOGICA DE LA RED

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4.1. IMPORTANDO ARCHIVOS DXF DESDE EL AUTOCAD (Background Layers) 5. INGRESO DE INFORMACION A LA RED

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5.1. TUBERIAS( LONGITUDES, DIAMETROS, MATERIAL) 5.2. NUDOS( ELEVACIONES Y DEMANDAS) 5.3. TANQUES 5.4. CAPAS Y COLORES (VISUALIZACION DE RESULTADOS) 5.4.1. PRESION 5.4.2. VELOCIDADES 5.4.3. DIAMETROS 6. VALIDACION Y MODELACION DE LA RED

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7. DISEÑO OPTIMIZADO CON DARWIN DESIGNER

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7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. 7.7.

DISEÑAMOS UN EVENTO NUEVO PARÁMETROS DE DISEÑO (PRESIONES Y VELOCIDADES) SELECCIÓN DE NUDOS REQUERIDOS COSTOS Y PROPIEDADES DE LAS TUBERIAS ASIGNACION DE PROPIEDADES OPTIMIZACION DEL DISEÑO APLICACIÓN DEL DISEÑO OPTIMIZADO

1. DATOS PROYECTO

NECESARIOS

DEL

Se debe contar con los datos de diseño de la red a modelar,

1.1. PLANOS EN AUTOCAD

1.2. TRAZAR LA RED Y ENNUMERAR LOS NUDOS

N° total de nudos= 59 y un tanque

1.3. ENNUMERAR LAS TUBERIAS

N° total tuberías= 76,

2. ASIGNAR LA DEMANDA EN LOS NUDOS Existen muchos métodos para determinar la demanda en los nudos para nuestro proyecto utilizaremos el método

2.1. METODO DE POBLACIONAL

LA

DENSIDAD

2.2. CONTAR EL NUMERO CONEXIONES DOMICILIARIAS

DE

2.3. PLASMAR LOS DATOS EN EL EXCEL

2.4. DETERMINAR LAS COTAS DE LOS NUDOS

3.

CONFIGURACION

DEL

MODELO:

Hacemos click en crear un nuevo proyecto

3.1. NOMBRAR EL PROYECTO: Vamos al menú proyecto)

File< Proyect Properties ,(propiedades del

3.2. CONFIGURAR EL SISTEMA DE UNIDADES

Vamos al menú Tools< Options
Buscamos la opción para cambiar el sistema de unidades de US al SI (sistema internacional) también cambiamos las unidades de presión de KPa a m H2O (metros de columna de agua)

3.3. CONFIGURAR DIBUJO

EL

MODO

DE

En WATER CAD Existen dos formas de didujar : El escalado : Las longitudes de la tuberías son iguales a las del esquema El esquematica : Las longitudes dela tuberías deben ser asignadas por el proyectista y el dibujo no necesariamente igual a la longitud real Vamos al menú Tools< Options
3.4. DETERMINAR EL FLUIDO A MODELAR Y LA ECUACIÓN DE PERDIDAS

Los cálculos dependen de una colección variada de parámetros que vamos a configurar Vamos al menú Analysis > Calculation Options, Alt+3, o click en la calculadora , luego doble click en base calculations options que sirve para una analisis estatico , también muestra la ecuaciones de cálculo como HAZEN WILIAMS , ETC, Para nuestra red usaremos Hazen wiliams y agua a una temperatura de 20° C

3.5. CONFIGURAR LOS PROTOTIPOS Son características que se usaran por defecto en nuestro modelo: el tipo de material y el diámetro Vamos al menú View > Prototipes o Ctrl+6 Seleccionamos Pipe (tubería)

CLICK en new aparece Pipe Prototipe

CLICK EN Pipe Prototype: podemos escoger el tipo de material

Y elegimos PVC Y APARECEN TODAS SUS PROPIEDADES

4. CREACION RED

TOPOLOGICA

DE

LA

Consiste en realizar el dibujo del sistema hidráulico, WATER CAD nos ofrece tres opciones  Manualmente en el área de dibujo  Usando un fondo( archivos de Autocad guardados como DXF)  Usando el Model Builder para importar desde el Autocad PARA NUESTRO MODELO USAREMOS LA SEGUNDA OPCION

4.1. IMPORTANDO ARCHIVOS DXF DESDE EL AUTOCAD (Background Layers) Debemos abrir nuestro archivo en AUTOCAD de nuestro proyecto y guardarlo en formato DXF

SE OBSERVA EL ARCHIVO EN FORMATO DXF

Vamos al menú Background Layers esta al lado izquierdo de la pantalla > o Ctrl +2 y hacemos click en new File

Luego abrimos el archivo que hemos guardado

Luego tenemos que escoger las unidades de exportacion

Luego para visualizar lo exportado hacemos click en zoom extents

ESTE FONDO DE AUTOCAD NOS PERMITE DIBUJAR LAS TUBERIAS CON SUS DISTANCIAS REALES,

Asi es como se visualiza después de la exportación desde el AUTOCAD

Luego empezamos a dibujar los nudos, como ya anteriormente lo habíamos hecho en el Autocad, esto nos guiara al bibujarlos con mas facilidad, hacemos click en JUNTION

LUEGO EN EL PRIMER NUDO, SEGUNDO SUCESIVAMENTE HASTA EL J-59

DESPUES DE HACER LOS NUDOS DETERMINAMOS LA TUBERIAS hacemos click en PIPE (Tuberias)

LUEGO

Empezamos en el nudo 1 al 2 asi sucesivamente como lo hicimos en el AUTOCAD, Obtenemos P-1, P-2, P-3, LUEGO CLICK DERECHO Y DONE PARA CONTINUAR CON LA SIGUIENTE TUBERIA P-4

POR ULTIMO DETERMINAMOS NUESTRO RESERVORIO DESPUES DEL NUDO J -59

FINALMENTE LA RED QUEDA DE ESTA MANERA

PARA OCULTAR EL FONDO Vamos al menú Background Layers esta al lado izquierdo de la pantalla > o Ctrl +2 y hacemos click en el aspa

Quedando de esta forma

5. INGRESO DE INFORMACION A LA RED 5.1. TUBERIAS( LONGITUDES, DIAMETROS, MATERIAL)

LONGITUD ( YA LA IMPORTAMOS DESDE EL AUTOCAD) DIAMETRO ,MATERIAL, FLUIDO, ECUACION DE PERDIDAS (YA LO HICIMOS EN LOS PASOS ANTERIORES) PARA VISUALIZAR

Vamos al menú Report< Element Tables
LOS DATOS EN AMARILLO LOS EXPORTAMOS DEL AUTOCAD Y ESTAN BLOQUEADOS

5.2. NUDOS( DEMANDAS)

ELEVACIONES

Y

ELEVACION ( DEBEMOS TENER ESTOS DATOS EN EXCEL) DEMANDAS ( DEBEMOS TENER ESTOS DATOS EN EXCEL) PARA ASIGNAR LA ELEVACION Vamos al menú Report < Element Tables
Y se muestra lo siguiente,

Del Excel copiamos las elevaciones CTRL+C LUEGO CRTL+V

PARA ASIGNAR LAS DEMANDAS Vamos al menú Tools< Demand Control

Center

CLICK YES

CLICK EN NEW< Initialize Demands For ALL ELEMENTS

Luego aparece todos los nudos con sus respectivas demandas

Del Excel copiamos las DEMANDAS CTRL+C LUEGO CRTL+V

5.3. TANQUES

Click izquierdo en tanques y click en properties e ingresamos los datos

La cota de elevation base o elevación base es el misma que del nudo ( J-59) porque es ahí donde empieza la red, y lo demás son datos del reservorio del proyecto(Asumido)

5.4. CAPAS Y COLORES (VISUALIZACION DE RESULTADOS) 5.4.1. PRESION

En la OPCION Field Name elegimos pressure: visualiza la presion m H2O

LUEGO

PERMITE VISUALIZAR LA PRESION EN CADA NUDO, ASIGANDOLE VALORES MINIMO Y MAXIMOS CON COLORES, CON ESTO SABEMOS QUE NUDOS ESTAN CUMPLIENDO CON LAS CONDICIONES

ASIGNAMOS VALORES DE 10 m H2O Y 50 m H2O

5.4.2. VELOCIDADES

ASIGNAMOS COLORES VELOCIDAD MAXIMA (3 MINIMA (0.6 m/s)

5.4.3. DIAMETROS

A m/s)

LA Y

FINALMENTE SIGUIENTE

SE

OBTIENE

LO

6. VALIDACION Y MODELACION DE LA RED

Finalmente validamos click en compute

los

datos

obteniendose el diseño de la red, las lineas azules indican que si cumplen con las condiciones y las rojas no

Para obtener el diseño final se tiene que cambiar de diámetros tramo por tramo, hasta que se cumplan las condiciones, es decir que tal si cambiamos el diámetro en la P-1, Puede cumplir pero la siguiente tubería dejaría de

cumplir, tendríamos que estar probando y probando, esta método a mano solo sirve para redes más simples y menor cantidad, para facilitar el cálculo existe una opción que es la de DARWIN DESIGNER,

7. DISEÑO OPTIMIZADO DARWIN DESIGNER

CON

Para utilizar este comando del WATER CAD se debe contar con los precios de las tuberías a utilizar por metro lineal, de tal manera obtener el diseño más económico que cumpla las condiciones hidráulicas de diseño,

7.1. DISEÑAMOS NUEVO Vamos al menu Analysis > Darwin Designer

UN

EVENTO

Click New Designer Study

Diseñamos un evento nuevo

7.2. PARÁMETROS DE DISEÑO (PRESIONES Y VELOCIDADES) Introducimos los parámetros de diseño como presiones y velocidades

7.3. SELECCIÓN REQUERIDOS

DE

NUDOS

Ahora vamos a seleccionar los nudos que deseamos analizar para eso hacemos click en Las RESTRICCIONES de PRESIÓN < SELECCIONAMOS DEL DIBUJO PRESSURE CONSTRAINTS
SELECCIONAMOS LOS NUDOS Y CLIK EN ASPA, Se observa a la imagen antes de seleccionar

SE OBSERVA COMO SE HAN SELECCIONADO SOLO LOS NUDOS

DESPUES QUEDA ASI

OBTENENIENDOSE LO SIGUIENTE

AHORA VAMOS A DESING GROUPS Y CLICK

7.4. COSTOS Y PROPIEDADES DE LAS TUBERIAS AHORA VAMOS A COSTOS Y PROPIEDADES, DETERMINAMOS EL COSTO DE LAS TUBERIAS POR METRO LINEAL DE ACUERDO A LSO DIAMETROS

CLICK EN NEW PIPE -1

AHORA INTRODUCIMOS EL MATERIAL, LOS DIAMETROS COSTOS

Y LOS

7.5. ASIGNACION DE PROPIEDADES OPTIMIZAMOS EL DISEÑO:

ASIGNAMOS EL COSTO DE PROPIEDADES

7.6. OPTIMIZACION DEL DISEÑO CORREMOS EL PROGRAMA

OBSERVAMOS LAS 3 SOLUCIONES, LA SOLUCION ES EL QUE OFRECE EL COSTO MINIMO

AHORA EXPORTAMOS

7.7. APLICACIÓN OPTIMIZADO

DEL

CERRAMOS LA VENTANA Y AHORA LO BUSCAMOS

DISEÑO

FINALMENTE SE TIENE EL DISEÑO FINAL,

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