Manual Sewergems Sewercad Unicamp

DO NOT DISTRIBUTE - Student Use Only - UNICAMP - May, 2013

SewerGEMS Sanitary V8i/SewerCAD V8i, Sistemas de Esgoto Sanitário (métrico) Versão V8i

Bentley Institute Course Guide

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SewerGEMS Sanitary V8i/SewerCAD V8i, Sistemas de Esgoto Sanitário Copyright © 2010 Bentley Systems, Incorporated

Dec-11


Modelagem de Sistemas de Coletas de Esgotos Urbano

Curso SewerCAD/GEMS

Modelagem de Sistemas de Coleta de Esgotos Urbanos Introdução SewerGEMS Sanitary e SewerGEMS

Temas Curso de Modelagem de Redes Esgotos Learning Path Category

SewerCAD

SewerGEMS Sanitary

SewerGEMS

Conceitos Básicos Construção de Modelos Interoperabilidade Construção de Modelos e Aplicação de Cargas Sistemas por gravidade Condutos Forçados e bombeamento Simulações Periodo Estend. Projeto Automatizado Escoamento não permanente Hidrología de Bacias Refluxos em sist. Combinado Mod. Qualidade da água

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Curso SewerCAD/GEMS

O que os engenheiros responsáveis podem fazer pela gestão dos sistemas de coleta? • Selecione o tamanho correto de coletores e suas elevações do fundo • Identificar “Gargalos” no sistema • Resolver problema de refluxos e transbordo • Seguir os regulamentos locais • Que trabalhos fazem SewerGEMS/SewerGEMS Sanitary (SewerCAD)?

Aplicações dos Modelos de Sistema de Coleta de Esgotos • Projeto • Plano Diretor (longo prazo) • Estudos de reabilitação • Problemas operacionais • Comprimentos de normas e regulamentos • Avaliação e comparação de cenários

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Curso SewerCAD/GEMS

Tipos de Sistemas de Coleta • Esgoto • Chuvas

Sistemas Separados

• Sistemas Combinados

Sistemas Separados de Coleta

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Curso SewerCAD/GEMS

Sistemas Combinados de Coleta

Sistemas de Coleta de Esgoto– Aspectos Gerais • Conduzir as águas coletas até a estação de tratamento • Para alguns sistemas, as águas pluviais também são transportadas (parcial ou totalmente) • Os principais dispositivos são: – – – –

Coletores por gravidades Poços de Visita Estruturas de Saída Estações Elevatórias e condutos forçados

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Curso SewerCAD/GEMS

Fontes das águas residuais • Fontes Domesticas, Comerciais e Industriais • Conexões ilegais ou erradas • Infiltração de águas subterráneas através de defeitos (fisuras, desconexões, etc.) • Vazões incidentes de drenagem, poços transbordantes, e escoamento superficial.

Tipos de transporte de fluido • Fluxo por gravidade • Fluxo por gravidade sobre condição de pressão • Sifões invertidos • Fluxos em escoamento em conduto forçado • Linhas pressurizadas • Linhas a vacuo

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Curso SewerCAD/GEMS

Tipos de Simulação • Estado Estático (Steady State) – Usado geralmente para criação de projeto – Tipicamente analisa condições extremas – Foto do sistema num instante de tempo

• Fluxo Não Permanente (extended period) – Usado geralmente quando existe um bombeamento cíclico e/ou o armazemanto é um fator significativo no sistema – Routing de hidrogramas através do sistema (Técnicas de routing hidrológico ou equações hidrodinâmicas de grande complexidade) – Os modelos dinámicos resolvem equações de grande complexidade e robustez teórica – Trabalha melhor fluxos inversos, armazenamentos, alivios, e condições especiais

Utilidade do SewerGEMS/SewerCAD Dados • Mapa do Sistema • Propiedades Físicas • Dados de Cargas (Sanitarias, Pluviais)

Determine • Vazão, Velocidade, Profundidade em cada PV • Nivel em cada nó • Efeitos das condições de contorno

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Curso SewerCAD/GEMS

Evolução dos Modelos de Coleta Bentley

Estado Estáticos (Steady State)

Esgoto (Sanitary)

Aguas Pluviais (Stormwater)

SewerCAD

StormCAD

Routing SewerCAD EPS PondPack Hidrologico/Combinado StormCAD (Hydrologic/Mixed Routing) Completamente Dinâmico (Fully Dynamic - St. Venant)

SewerGEMS

CivilStorm

SewerCAD vs. SewerGEMS • SewerCAD / SewerGEMS Sanitary – Coletores e Interceptores Sanitarios – Presença de Bombeamento – Projeto de Subdivisões/ Ampliações de Sistemas

• SewerGEMS – Coletores e Interceptores Combinados – Cálculos hidrológicos complexos – Análises de refluxos

• Ambos são produtos muito completos e versáteis

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Curso SewerCAD/GEMS

Produtos (Sewer) Coleta de Esgoto (Até o 1º Semestre de 2009)

SewerCAD GVF/Convex solver

UI

SewerGEMS -Dynamic Wave -Hydrology .swg

.swc

Produtos (Sewer) Coleta de Esgoto (Futuro)

SewerGEMS -Dynamic Wave -Hydrology SewerCADGVF/Convex solver

Same UI/Schema

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Curso SewerCAD/GEMS

Produtos Sewer (Interim) SewerGEMS -Dynamic Wave -Hydrology -.swg SewerCADGVF/Convex

solver .swc

UI SewerGEMS Sanitary -GVF/Convex -ArcGIS platform -.swc

Elementos Disponíveis SewerGEMS • Manhole

• Outfall

• Pump

• Pond

• Wet Well

• Pond Outlet Structure

• Pressure Pipe

• Catch Basin

• Pressure Junction

• Catchment

• Conduit

• Channel

• Gutter

• Channel Cross Section

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Curso SewerCAD/GEMS

Elementos Disponiveis SewerGEMS Sanitary (SewerCAD) • Conduits

• Wet Wells

• Pressure Pipes

• Pumps

• Manholes

• Variable Speed Pump Battery

• Transitions • Pressure Junctions

• Air Valves • Outfalls

SewerGEMS V8i

Stand Alone

Plataformas Disponíveis MicroStation

AutoCAD ArcGIS

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Curso SewerCAD/GEMS

Processo de Modelagem Fluxograma Selecionar Software de MOdelagem

Definir Alcance Do Projeto

Preparar Descrição Do Sistema

Obter Dados De Entrada

Recoletar Datos de Campo

Capacitação Software

Entradas de dados

Carga de Modelo

Modelo Inicial

Modelo Calibrado

Desenvolver Alternativas

Documentar Resultados

Aplicar Modelo

Apresentar Solução!

Ajustar Alternativas

Armazenar Modelo

Verificação de Dados

Conclusão

Os cálculos manuais ou semi-manuais são difíceis e consomem grande quantidade de tempo A modelação faz com que a engenharia possa ser mais detalhada, ágil e que a gestão dos sistemas seja mais fácil e eficiente.

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Revisão dos Conceitos de Hidráulica Básica

Curso SewerCAD/GEMS

Revisão de Conceitos de Hidráulica Básica

Tipos de Fluxo • Fluxo em Canais Abertos – Fluxo com superfície livre exposto a atmósfera

• Fluxo pressurizado – Fluxo em um conduto ou tubulação fechada sobre condições de pressão

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Curso SewerCAD/GEMS

Águas Residuales (Supuestos del Modelo) • Incompressível • Fluxo Turbulento • Fluido Newtoniano – Obedece a lei de viscosidade de Newton – Em águas residuais, os sólidos não afetam de forma significante a viscosidade – Lodos ativados podem ser considerados newtonianos – Lodos solidificados não são newtonianos

Vazão Unidade de Volume/Tempo • m3/s – metros cúbicos/segundo (SI) • L/s – litros/segundo • m3/h – metros cúbico/hora • ft3/s – pés cúbicos/segundo (FPS) • gpm – galões/minuto • MGD – milhões de galões/día • ac-ft/day – acre-pé/día

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Curso SewerCAD/GEMS

Ec. Continuidade (Velocidade y Vazão) • A velocidade varia ao longo do fluido siguindo um perfil de velocidades. • Para aplicações práticas, a velocidade media pode ser usada:

Q V = A

Onde: V = Velocidade Média do Fluido Q = Vazão através do Coletor A = Área transversal ao fluido

• Para una tubulação a seção plena substituindo o termo área transversal teríamos:

V=

4Q πD 2

D = Diámetro Tubulação

Pressão Unidade de Força/Area • Newton/m2 - Pascal (SI) • kPa – kiloPascal • bar – 100 kPa • psf – Libras/pé ao quadrado(FPS) • psi – Libras/polegada ao quadrado(US typical) • atm – atmosphere (14.7 psi) • pound? • Manométrica vs. Absoluta

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Curso SewerCAD/GEMS

Esquema de Clasificação de Fluxo

Uniforme Permanente (Steady)

Profundidade normal Canais largos

Não Permanente (Unsteady)

No-Uniforme Poços de Visita Remansos (Backwater) Canais não Prismáticos Bombeamento Cíclico Aguas Pluviais

SewerCAD faz uso de uma metodología de Fluxo Gradualmente Variado (GVF) para fluxo não uniforme

Equações de Conservação • Fundamentos de Conservación − Massa − Energia

• La Conservação de Massa implica: − − − −

Inflow - Outflow = Taxa de mudança no armazenamento Se Inflow = Outflow, não tem armazenamento Se Inflow > Outflow, Excessos são armazenados Se Inflow < Outflow, o nível armazenado cai

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Curso SewerCAD/GEMS

Eq. de Conservação de Energia • A água flui de uma região de maior energia a uma região de menor energia • Os términos de energia são usualmente expresso em términos de carga (Head) • Para sistemas por gravidade, a pressão é a atmosférica

Eq. de Conservação de Energia • Para fluxo em canais abertos, a carga de pressão é expresso em términos da profundidade da lâmina hidráulica (y) • A equação de energia para canais abertos:

v 12 v 22 y1 + z1 + = y2 + z2 + + h 2g 2g

f

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Curso SewerCAD/GEMS

Equações de Perdas por Fricção • Ao longo do transporte a energia do fluido se transforma em fricção e turbulências • Diferentes equações podem ser utilizadas para calcular as perdas por fricção : – Manning – Darcy-Weisbach – Kutter/Chezy – Hazen-Williams • A maioria das perdas se dão na fricção com a parede • As perdas menores geralmente são inferiores

Equação de Manning • De uso común nos EUA e América Latina

Q=

k A Rh2 / 3 S 1 / 2 n

k = 1.49 para sistema US e 1.0 para SI de unidades A = Área seção transversal do fluido Rh = Raio Hidráulico S = Inclinação da linha de energía = So para fluxo uniforme n = Coeficiente de Rugosidade de Manning

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Curso SewerCAD/GEMS

Valores n de Manning

Ecuação de Kutter/Chezy • Usada na Europa e outras partes do mundo

V = C Rh S V = Velocidade media (ft/s, m/s) C = Coeficiente de rugosidade R = Raio Hidráulicos (ft, m) S = Inclinação (ft/ft, m/m)

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Curso SewerCAD/GEMS

Perdas Menores • As perdas menores ocorrem nos poços de visita, onde se apresenta perdas na entrada e na saida da estrutura, em mudanças de direção o de seção transversal • Os valores de Km para Poços estão na faixa de valores de 0.5 a 1.0 • Os métodos de perdas para uniões em SewerCAD/GEMS são: − − − − −

Absolute Standard Generic HEC-22 Energy AASHTO

Verificação/Cálculo Força Trativa

τ = ρgRS Onde:

τ = Esforço cortante trativo, Pa ρ = densidade do fluido, kg/m3 g = aceleração da gravidade, m/s2 R = Raio hidráulico, m S = Inclinação da linha de gradiente de energia Compare com valores de norma

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Curso SewerCAD/GEMS

Energia Específica Energia Específica: É a energia total em um ponto (seção transversal) do canal aberto/coletor com respeito ao leito do canal/coletor

E = y + v 2g

2 1.0

0.8

y c = 0.74

Q = 3.0

0.6

Para uma vazão determinada Q = V*A

y - ft

y c = 0.42 0.4

y c = 0.29

Q = 1.0

0.2

Q = 0.5

2

Q E = y+ 2g A

0.0 0.0

0.2

0.4

2

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Spe cific Ene rgy - ft

Número de Froude • Parâmetro adimensional para classificar a vazão em canais abertos / coletores a gravidade • O número de Froude profundidade crítica (yc)

F=

é

igual

a

1

para

a

V gDh

• Clasificação do Fluxo: – Se a Profundidade (y) é maior que yc , F < 1, Fluxo é Subcrítico – Se a Profundidade (y) é igual que yc, F = 1, Fluxo é Crítico – Se a Profundidade (y) é menor que yc , F > 1, Fluxo é Supercrítico

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Curso SewerCAD/GEMS

Fluxo Não-Uniforme • Os sistemas de coleta são predominantemente nãoprismáticos, devido a – Presença de Câmaras e Poços de Inspeção – Mudança dos diâmetros, declividades e direção nos coletores

• O fluxo tende a ser não uniforme ainda em trechos prismático devido a influência de um controle do tipo – Remanso criado por uma condição de descarga com uma lâmina superior a da saída (high tailwater depth) – Caída e aceleração por una descarga com fluxo livre

Casos de Controle – Fluxo Não-Uniforme Vertedouro

Mudanças de Declividade

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Curso SewerCAD/GEMS

Classificação de Trechos (sem declividade) • Os trechos de um sistema de coleta (canais – coletores) se classificam hidraulicamente como moderados (mild), articulados (steep), críticos (critical), Horizontais (horizontal) ou Adversos (adverse) • Para uma determinada vazão, a declividade do coletor é classificada como – Moderada, si yn > yc – Articulada, si yc> yn – Crítica, si yn = yc

SewerCAD/SewerGEMS Sanitary • Pode executar análises de fluxo não uniforme (regime permanente) • Determina Vazões – Fatores de Fluxo Extremo (Estado Estático) – Routing Convexo - Convex routing (Periodo Extendido)

• Propriedades Hidráulicas (Profundidade, Velocidade) – Flujo gradualmente variado

• Routing Convexo (Convex routing) para fluxo nãopermanente

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Curso SewerCAD/GEMS

Introdução a Modelagem de Fluxo Não Permanente O que causa condições de fluxo não permanente? • Condições de Tempo Chuvoso – Vazões Paralelas • Bombeamentos Cíclicos • Variação Diária das Descargas Sanitárias • Infraestruturas Insuficientes • Estrutura de Controle • Estas condições se apresentam freqüentemente em sistemas de esgotos, galerias de águas pluviais ou Combinados

Por que modelar dinamicamente? • Transito completo de eventos de chuva • Variação temporal das Cargas Sanitárias • Múltiplas condições de Fluxo – Transito de condições de fluxo livre a sobrepressão e viceversa • Considerações de armazenamento em estruturas • Inclusão de estruturas de detenção integradas • Modelagem de “Loops” e desvios • Efeitos de Remanso e Fluxo Inverso • Manejo de múltiplos cenários

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Curso SewerCAD/GEMS

SewerGEMS • Modelo Dinâmico – Resolução Eq. St. Venant equations • Motor de Calculo Nativo – Resolução Implícita • Resolução Explícita (SWMM 5) • Os algoritmos de solução aparecem como opçõesde cálculo • Será tratado mais adiante no curso

Fim O fluxo não uniforme governa os sistemas de coleta

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Modelagem e Configuração do Modelo

Curso SewerCAD/GEMS

Montagem e Configuração do Modelo

Requerimentos de Informação • • • • •

Traçado da Rede (Topologia do Sistema) Modelos Digitais de Elevação Propriedades Hidráulicas dos Elementos Vazões Sanitárias – Padrões (Tempo Seco) Índices pluviais influentes e Infiltração (Tempo chuvoso) • Dados Operacionais • Medições de Campo e Dados de Calibração

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Curso SewerCAD/GEMS

Informação da Rede – Traçado do Sistema Informação

Fontes de Dados

• Coordenadas de cada coletor dos elementos nodais (Poços, Sumidouros, Seções Transversais, etc.) • Localização de Poços Úmidos, Bombeamentos e Estruturas de Controle • Conectividade da Rede e Comprimentos • Diâmetros de Coletores, Seções de Canais e Materiais • Cotas dos coletores, e cotas nos Poços e Câmaras de Inspeção

• Mapas, Plantas, Arquivos CAD • Pranchas de Obra • Sistemas GIS e de Cadastro Empresariais • Sistemas de Inventario de Ativos • Ordens de Trabalho • Esquemas e Investigações de Campo

Propriedades Hidráulicas Informação

Fontes de Dados

• Rugosidade nas tubulações

• Especificações de Fabricantes

• Curvas Características das Bombas

• Valores de Literatura • Provas de Campo

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Curso SewerCAD/GEMS

Cargas Sanitarias Informação

Fontes de Dados

• Localização e Magnitude de cada fonte

• Medições de Vazão

• Vazões médias, mínimas y máximas • Padrões de variação

• Mapas e Ortofotos aéreas • Dados de Censos e Escritórios de Planificação

• Usos de Solo ou crescimentos demográficos (para vazões projetadas)

Influência Pluvial e Infiltração Informação • Taxa de Infiltração para cada

Fontes de Dados • Inspeção de Campo

tramo de tubulação por bacias de zona

• Medições de vazão ao longo do tempo

• Localização das vazões influentes

• Análise de vazões em plantas de tratamento

• Caracterização de chuvas (estações climatológicas)

• Análises Hidrológicas

• Caracterização de Áreas de Drenagem • Magnitude de vazões influentes (Inflows)

• Definição de Perdas por Escoamento • Valores em literaturas

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Curso SewerCAD/GEMS

Dados Operacionais Informação

Fontes de Dados

• Configuração para a operação de Bombeamento

• Entrevistas com técnicos operacionais

• Configurações das estruturas de Controle de Vazão

• Registros de Operação e Manuais

• Estratégias de Controle

• Catálogos Estruturais

• Condições de Contorno em estruturas de saída (outlets controls)

• Inspeções de Campo

Dados de Calibração Informação

Fontes de Dados

• Registros de profundidade e taxas de vazão

• Inspeções e medidas de campo

• Freqüência e Localização de refluxos

• Registros de Operação

• Dados de Precipitação

• Catálogos Estruturas

• Registros Pluviométricos • Programa de monitoração de vazões

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Curso SewerCAD/GEMS

Tipos de Simulação Estática

Periodo Estendido

Tempo Seco

Dimensionar, Sistema funcional

Checagem de projeto do bombeamento cíclico

Tempo de Chuvas

Dimensionar, Refluxos, Resolução Sistema com de problemas infiltração e influentes

Subsistemas Gravidade / Pressurizado Gravidade

PV

Pressão

PV conectado Linha Pressurizada

Saída

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Curso SewerCAD/GEMS

Definição de Coletores a Gravidade (Conduits) • Valor do Diâmetro (Interno?) • Comprimento(esquemático ou escalado?) • Material • Valor de Rugosidade n-Manning's • Forma • Cotas de início e final (set to upstream/downstream structure?) • Número de Seções

Elementos do Sistema por Gravidade • Tipo Nó – Manhole – Transition (SewerCAD) – Junction chambers (SewerGEMS) – Catch basin (SewerGEMS) – Wet well – Outfall (terminal) – Cross sections (SewerGEMS)

• Tipo Linha – Conduits – Open channels (SewerGEMS) – Gutters (SewerGEMS)

• Tipo Polígono (SewerGEMS) – Ponds – Catchments

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Curso SewerCAD/GEMS

Elementos do sistema Pressurizado • Tipo Nó – – – – – – –

Pressure junction Wet well Pump Pump battery (SewerCAD) Air valve (SewerCAD) Manhole (terminal) Outfall (terminal)

• Tipo Linha – Pressure pipe

Elementos de sistema pressurizado • Nós – – – – – –

Nós Pressurizados- Pressure junction Poço Úmido- Wet well Bomba = Pump Ventosa= Air valve PV - Manhole (terminal) Saída Livre- Outfall (terminal)

• Linhas – Tubos Pressurizados- Pressure pipe

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Curso SewerCAD/GEMS

Linhas - Gravidades • Coletores – Prismáticos (propriedades constantes)

• Canal Aberto (SewerGEMS) – Mudança de propriedades entre seções transversais

Prismatico

Não-prismatico

Formas em Coletores (Conduit Shapes) Catalog User Defined SewerCAD SewerCAD – Circular – Circular – Box – Box – Ellipse – Elliptical – Trapezoidal – Irregular channel – Triangular – Virtual – Rectangular – Basket handle – Horseshoe – Egg – Semi-Ellipse

SewerGEMS – Circular – Box – Elliptical – Irregular – Virtual – Trapezoid – Triangular – Basket handle – Horseshoe – Egg – Semi-Ellipse – Parabola – Power

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Curso SewerCAD/GEMS

Definições (Shape Definitions)

Span

Rise Depth

Tipos de Rugosidade • SewerGEMS – Equação de Manning – Constante – Rugosidade – proundidade – Rugosidade – Caudal

• SewerCAD – – – –

Manning’s Darcy-Weisbach Hazen-Williams Cutters (gravedad)

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Curso SewerCAD/GEMS

Materiais dos coletores • 67 tipos • Exemplo: – – – – –

Concrete PVC Corrugated metal Wood Vitrified clay

Comprimento • Escalado (Vista em Planta) • Definidas por usuario • 3-D • Usualmente não há muita diferença

Scaled Length

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Curso SewerCAD/GEMS

Tubulações Virtuais • Requeridas para assegurar compatibilidade com SWMM • Manutenção de falta de conectividade • Não se avalia o cálculo hidráulico • Mostradas como linhas descontinuas • Representam um truque de modelação. Quando possivel, evitar.

Sifões Invertidos • Projetados para salvar algum obstáculo aprofundando o coletor • Usualmente ocorre quando se deve atravessar estruturas existentes • O eixo do coletor está abaixo da linha piezométrica, opera a seção plena e sobre condições de pressão • Projetam com tubulações de diâmetros pequenos para ter velocidades de auto-limpeza

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Curso SewerCAD/GEMS

Estruturas de Controle en Coletores • Unicamente em SewerGEMS • Tipos – – – –

Vertedouros (inline, side, V o Trapezoidal) Orifícios Funcionais Curvas Profundidade-Vazão

• Nos extremos inicial ou final de cada coletor – Unicamente no extremo a montante está ocorrendo SWMM

• Elevação de Crista requerida – Outros dados defendem do tipo de estrutura

Definição Poços de Visita (Manholes) • Elevação de Fundo(Invert Elevation) – Cotas das Tubulações entrantes no Poço • Cota do Terreno e Cobrimento (Ground - Rim elevation) • Diâmetro da Estrutura • Presença de Estrutura de Caída • Método de Perdas

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Curso SewerCAD/GEMS

Cargas nos Poços • Sanitárias • Vazão Entrante (I&I) • Vazão Conhecida(Known Flow – Unicamente S. Sanitary) • Catchments (Unicamente SewerGEMS)

Métodos de Perdas nos Poços • Absolute • Standard (kV2/2g) • AASHTO (SewerGEMS Sanitary) • HEC-22 • Generic • Flow – Headloss curve (SewerGEMS Sanitary)

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Curso SewerCAD/GEMS

Definição de Estruturas de Saída (Outlets) • Representam a entrada em plantas de tratamento, Estações de Bombeamento, Saídas de Vazões de Excesso ou o fim da área de estudo • Especificar Condições Conorno (tailwater depth)

de

– Entrega a nível de água conhecido – Entrega a seção plena – Entrega a profundidade crítica

• Opção de Profundidade Crítica apropriada quando o coletor tem uma descarga livre

Alivios (Diversions) no SewerCAD ou SewerGEMS Sanitary • Método para manejar derivações/alivios de vazão • Deve definir una linha de alivio • Deve definir uma curva de alivio (rating curve) Qdiv vs. Qin Qdiverted



Qin

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Curso SewerCAD/GEMS

Praticas de Modelação Entrada de Dados • Verificaçõ freqüente de dados • Tentar simulações de ensaio e a validação pede mostrar a maioría de erros de entrada

Empregando o Modelo • Planeje computar e sustentar o modelo antes das Obras • Analise diferentes alternativas e cenarios • Guarde relatórios e arquivos de segurança

Praticas Continuas • Execute una inversão inicial no treinamento e Modelação • Conserve seus registros • Estude a fundo a ferramenta, para treinar outros

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Curso SewerCAD/GEMS

Começe com Sistemas Pequenos • Use uma área piloto ou o eixo principal • Encontre erros na fonte GIS/CAD no modelo pequeno • Projete um fluxo de trabalho antes de fazer o modelo grande • Não construa cenários futuros até que o sistema atual esteja calibrado

Método Tradicional de Manejo de Simulações Arquivo de Entrada

Modelação

Criar / Gerar

N-Veces



Arquivo de Arquivar Saída

Input File 1

Output File 1

Input File 2

Output File 2

Input File 3

Output File 3

Input File 4

Output File 4

Input File 5

Output File 5

Input File 6

Output File 6

Input File 7

Output File 7

Input File 8

Output File 8

Input File 9

Output File 9

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Curso SewerCAD/GEMS

Terminologia de cenarios Cenário = Uma simulação singular de um Modelo – Contém o tipo e as opções de calculo da simulação – Fundamentado nos dados de Alternativas

Alternativas = Conjunto de Dados – São os blocos que constroem os cenários

Estrutura Parente (Herança) = Construção de Alternativas e Cenários a partir de dados previamente entrados

Administrador de Cenários Ciclo de Cenarios Construção Modelo (Base Scenario) Calculo do Cenario

Criação Novo Cenario

Revisão de Resultados

Alternativas • Topology • Loads • Physical • Headloss • Boundary Conditions • Initial Settings • Design • Operational • User Data Extensions

Adicionar/ Modificar Alternativas

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Curso SewerCAD/GEMS

Alternativas segundo tipo de Simulação Alternativas

Steady SewerCAD

EPS

Design SewerCAD

SewerGEMS

Topology









Physical









Headloss







Boundary Cond









Initial









Sanitary









I&I









Operation



Rainfall-Runoff



Hydrology



Water Quality



Design



Vazões Sanitarias (Tempo Seco) • Cargas assimiladas aos nós • Os nós receptores são geralmente pocos de inspeção • Podem ser de taxa constante, evento pontual, ou repetindo mediante um padrão • As vazões no SewerCAD estão divididas em duas categorias – Vazões Sanitários – Vazões I&I (Inflow and infiltration)

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Curso SewerCAD/GEMS

Fontes de Dados – Cargas Sanitárias • Valores dados pela literatura • Valores dados por norma • Medidas do sistema

Ferramentas de Aplicação de Cargas • Aplicação Direta – O usuário conhece a vazão um dado nó (em unidades de carga) – Uso do Centro de Controle de Cargas Sanitárias e de Vazões entrantes (Sanitary/Inflow Load Control Center) – Valor de vazão entrante diretamente em cada nó

• LoadBuilder (Converte os atributos a vazão) – As cargas nos nós no são conhecidas a priori – É fundamental o uso de dados geoespaciais (GIS)

• As cargas são coleções – multiplas cargas em um nó

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Curso SewerCAD/GEMS

Aplicação de Cargas no SewerGEMS • Avg. load by node • LoadBuilder – Land Use Area – Load Polygons – Customer meter

Nodal • Base Load • Unit Load

• Unit Load by node • I&I by pipe

• Hydrograph

• Hydrograph by node • System meter flow

• Known flow SewerCAD

Escalas de Tempo – Variações de Vazão • Média Diária– primeiro passo • Vazões Extremas – base para projeto • Variação Diária – Mudança das vazões ao longo do dia • Variação Semanal – Mudança das vazões ao longo da semana • Variação Estacional – Mudança das vazões segundo a estação • Longo Prazo– Base de projeto baseado em projeções • Eventos especiais– podem ser também base para projeto

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Curso SewerCAD/GEMS

Métodos para Vazões Medidas • Sistemas Existentes • Registros da conta de agua • Média estimada da conta mas sem conhecimento das vazões de pico • Por regra geral aproximadamente 60% a 85% do consumo de água se converte em água residual • Os registros nas plantas de tratamento podem ser usados para estimar as vazões de águas residuais e seus padrões de variação

Taxas de Vazões Comerciais e Industriais • Vazões Comerciais – Estimadas pelo uso de unidades de carga ajustadas • Vazões Industriais – Específicos por Industria/Localidade – Baseados em dados históricos

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Curso SewerCAD/GEMS

Métodos para Usos de Solo • Tipicamente usados no projeto de coletores • As vazões futuras de fontes residenciais se estimam assumindo que a densidade residencial alcance o máximo permitido • As taxas de vazão por unidade de área para centros comerciais se adotam geralmente entre 7.5 a 14 m3/ha-día • Algumas taxas de vazão para zonas industriais são: • 13,600 g/ac-day (130 m3/ha-day) Santa Monica • 20,000 g/ac-day (190 m3/ha-day) Toronto, Ont.

Carga Unitaria: Tipo de Unidade x Medidor • Cargas Sanitárias Unitárias (Ex: Hotel 100 quartos x 50 gpd/cliente = 5,000 gpd) • Se ministra uma biblioteca de cargas sanitárias unitárias • As cargas também podem ser personalizadas usando biblioteca Unit Sanitary (Dry Weather) Load (60 tipos) • Muitas opções disponíveis para definir aplicações de carga tais como: área, medidor, descarga, y população • Podem ser usadas para novos centros sempre e quando sistemas existentes tenham vazões medidas de referencia

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Curso SewerCAD/GEMS

Usando Cargas Unitarias • Biblioteca - Unit load - Units - Pop equiv

Carga (Média) Vazão por nó

• Nó – Count – Population – Area

Padrão de Variação vs. Hidrograma • Padrão – – – – –

Repetitivo (usualmente c/24 hr) Usualmente usado para cargas sanitárias (tempo seco) Multiplicador adimensional Multiplica um valor base (carga unitária média base) Valor por default = fixed

• Hidrograma – – – –

Não repetitivo Usualmente usado para tempo de chuvas Unidades de vazão Pode usar 0, min, max, média em simulações em estado estático

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Curso SewerCAD/GEMS

Fatores de Vazão Extrema (Peaking Factors) • Usados em simulações em estado estático • Usados para calcular vazões máximas de projeto a partir de vazões medidas na ausência de dados específicos da zona Qpeak =

Qbase

× PF

• Os fatores de majoração específicos a cada sitio são preferiveis

Seleção de fatores de fluxo extremo • Códigos locais de projeto podem indicar os fatores de vazões máximos • Os fatores de majoração podem decrescer a medida que nos vamos movendo em direção a montante do sistema • Os modelos podem conservar a contagem de Vazão/população movendo-se para jusante e ajustando os fatores de majoração • As vazões de fluxo extremo podem se basear em população ou vazão Eff = c1 +

c2 + ( m1 + P ) e1 c3 + ( m2 P ) e2

Eff = c1 +

c2 + ( m1Q ) e1 c3 + ( m2Q ) e2

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Curso SewerCAD/GEMS

Métodos comuns de fatores de vazão extrema PF =

• Babbitt

5.0  P     1000 

14

PF = 1 +

• Harmon

0. 2

4+

P 1,000

• Great Lakes Upper Mississippi River Board (GLUMB)

P 1,000 PF = P 4+ 1,000

• Federov

PF = C (Qavg)-m

18 +

Aplicando Fatores de Majoração PF=5 Qa=1 Qp=5

Qa=2 Qp=10

Qp=15 Sem atenuação

Qa=1 Qp=5

Qa=2 Qp=10

Qa=3 PF=4 Qp=12 Com atenuação

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Curso SewerCAD/GEMS

Variações Estacionais • Entender que tipos de variações estacionais podem acontecer • O consumo de água pode não ser um indicador quando os usos por irrigação são significativos • Entender os eventos pontuais la localidade – eventos turísticos, festivais, etc.

Crescimento a longo prazo

Vazão ou População 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2030 2040

• O crescimento projetado controla o dimensionamento das tubulações e localização de infraestruturas • Buscar consenso tanto na magnitude como na localização do crescimento • Não necessariamente é responsabilidade do modelador • Conservação e sustentabilidade da água

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Curso SewerCAD/GEMS

Geração e Revisão de Resultados • Janela de Propiedades • Codificação por Color (Color Coding) • Relatórios em Tabelas(FlexTables) • Reportes Gráficos • Anotações • Geração e Animação de Perfis • Reportes Executivos • Reportes de Texto

Fim GIGO

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Projetando uma Rede de Escoamento por Gravidade

Assunto Abordado Neste workshop você verá uma introdução simples ao ambiente do SewerCAD. Isto te permitirá uma rápida familiarização com as ferramentas de desenho, de análises e de gerenciamento de cenários. Para este Workshop você poderá utilizar tanto o SewerCAD V8i quanto o SewerGEMS Sanitary V8i. O material deste curso foi desenvolvido para as plataformas SewerCAD/SewerGEMS V8i Select Series 2, cujas versões são superiores a 08.11.02.46. Para os profissionais que usam versões antecessoras à versão 08.11.02.46, é recomendada a atualização imediata à versão mais recente para usufruir das últimas novidades da plataformas, inclusive das novidades sobre as vantagens de interoperabilidade do V8i.

Pré-requisitos do Workshop Conhecimentos básicos em modelagem de redes.

Objetivos do Workshop Depois de completado esse Workshop, você será capaz de:

Desenhar um modelo esquemático

Duplicar, editar e renomear FlexTables

Projetando uma Rede de Escoamento por Gravidade Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

1-1



Utilizar o Sanitary Load Control Center para aplicar cargas sanitárias aos poços de visita

Utilizar o Extreme Flows para configurar fatores de picos às cargas sanitárias

Criar e editar cenários, opções de cálculo e geração de perfis

Utilizar o Unit Sanitary (Dry Weather) Loads Manager para importar dados de carga sanitária de bibliotecas

Inserir anotações e codificação por cores para melhor visualização

Enunciado do Caso de Estudo O caso de estudo se baseia em uma rede de coleta de esgoto em uma área comercial, onde serão adotadas tubulações de 200 mm de diâmetro para os valores iniciais médios de cargas. Abaixo temos o layout da rede.

Os dados de projeto estão apresentados a seguir.

1-2



Enunciado do Caso de Estudo

Dados do Outfall (Saída livre) Label

Elevation (Ground) (m)

Elevation (Invert) (m)

Boundary Condition Type

OF-1

31.09

29.57

Free Outfall

Dados dos Poços de Visita (PV) Label

Elevation (Ground) (m)


MH-1

31.39

30.48

MH-2

33.22

32.00

MH-3

34.44

33.22

MH-4

32.00

31.09

MH-5

34.75

32.61

MH-6

36.58

33.83

MH-7

32.92

32.00

MH-8

35.66

34.14

MH-9

38.10

35.97

MH-10

33.83

32.61

MH-11

36.58

34.75

MH-12

38.71

36.58

MH-13

35.97

34.75

Note: Inicialmente todos os condutos terão diâmetros de 200 mm e comprimento de 121.92 m.

1-3 Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated



Nos próximos exercícios você configurará as propriedades de projetos do SewerCAD ou SewerGEMS, e os protótipos a serem utilizados na rede e importará bibliotecas de informações de projeto (Engineering Libraries).

Iniciando o SewerCAD ou SewerGEMS Sanitary Exercício: criando um novo projeto 1. Caso o programa ainda não esteja aberto, iniciar a partir de Bentley > Todos os Programas > Bentley.... 2. Selecionar Create New Project a partir da janela de boas vindas para criar um novo projeto, ou caso a janela de boas vindas não esteja aberta, ir em File > New 3. Uma vez que é criado um novo projeto, selecionar File > Save As e nomeie o projeto como RedeGravidadeEstático.swc e clique Save 4. Selecionar Tools > Options 5. Selecionar a aba Units 6. Clicar em Reset Default e selecionar System International

Note: se você deseja que sempre seja configurado o sistema internacional como sistema de unidade padrão para novos projetos, selecionar a opção System International logo abaixo em Default Unit System for New Project. 7. Clicar OK para fechar a janela de opções

Propriedades do Projeto O primeiro passo no projeto é configurar as suas propriedades. Este passo não é necessário, porém é bom para entrar algumas notas e informações de projeto. Exercício: entrado com informações de projeto 1. Selecionar File > Project Properties 1-4



Opções de Desenho

2. Na janela que se abre, digitar Meu Sistema como Title e o seu nome como Engineer, e o nome da sua empresa em Company

3. Selecionar OK quando estiver pronto

Opções de Desenho A seguir, você irá configurar algumas opções de desenho. Exercício: Configurando opções de desenho 1. Selecionar Tools > Options 2. Na janela que se abre, selecionar a aba Drawing 3. Trocar a opções Drawing Mode para Schematic (Esquemático)




4. Selecionar OK para aceitar as modificações Note: Escolhendo a opções de desenho esquemático,significa que você irá entrar com os dados de comprimento de tubulações manualmente, em vez de utilizar os comprimentos escalados.

Catálogo de Condutos A seguir você precisa configurar as propriedades padrão dos condutos que serão utilizados no modelo. Para fazer isso, é necessário entrar com esses dados em Conduit Catalog. Exercício: Configurando as propriedades padrão dos condutos 1. Selecionar Components > Conduit Catalog

1-6



Catálogo de Condutos

2. Na janela que se abre, clicar em Syncronization Options Import from Library

e selecionar

Isso abrirá a caixa de diálogo da biblioteca de dados de projeto (Engineering Libraries) 3. Nessa caixa, expandir o item Conduit Catalogs e por sua vez, expandr também o item Conduits Library – Metric.xml Todas as tubulações desse modelo serão circulares de concreto 4. Nas opções, logo mais para baixo, você verá Circular – Concrete. Clique na caixa para checar esse elemento para selecionar ao catálogo.




Note: se você selecionar o sinal de + em frente à opção de catálogo Circular – Concrete, serão apresentados todos os diâmetros disponíveis, e se haver a checagem das caixas em frentes a eles, isso significa que eles serão incluídos ao seu catálogo também.

1-8



Catálogo de Condutos

5. Clique Select Note: Isso irá importar todos os diâmetros relacionados a esse tipo de material. O Catálogo de Condutos deve estar com essa aparência:




Note: As labels dos diâmetros se referem aos valores nominais. Os valores de diâmetro internos são diferentes. 6. Selecionar Close 7. Você deve salvar o arquivo periodicamente, indo em File > Save.

Protótipos O próximo passo consiste em configurar alguns protótipos, para especificar os valores padrão (default) que todos os elementos que se desenham terão. Todos os condutos serão de concreto e suas geratrizes inferiores serão determinadas em função das estruturas a montante e jusante. Embora tenhamos vários diâmetros que podem ser usados no projeto, todos os diâmetros serão de 200 mm. Exercício: criando um protótipo de conduto 1. Selecionar View > Prototypes 2. Clique direito em Conduit e selecionar New 1-10



Protótipos

Isso irá criar um protótipo chamado Conduit Prototype-1. Vamos deixar esse nome default para ele.

3. Duplo clique em Conduit Prototype-1 para abrir o gerenciador par configurar as propriedades Design Conduit? False Has User Defined Length?: True Conduit Type: Catalog Conduit Conduit Shape: Circular Pipe Material: Concrete Section Size: 200 mm Manning’s n: 0.013 Set Invert to Start?: True Set Invert to Stop?: True




4. Feche a caixa de gerenciamento de propriedades 5. Salvar o arquivo

Projetando a rede Agora que você já configurou o projeto, o próximo passo é desenhar a rede. Utilizar a ferramenta Pipe Layout para isso. Tenha certeza que ao desenhar a rede, os nomes dos elementos fiquem iguais ao enunciado do caso de estudo, pois todos os dados de entrada são relacionados a nomenclatura apresentada. O desenho será esquemático, portanto a localização exata dos elementos não é importante. Exercício: desenhando a rede 1. Clique na ferramenta Pipe Layout e selecionar Conduit para começar inserindo a saída livre (Outfall), OF-1 2. No canto inferior esquerdo da tela, clique direito e selecionar Outfall a partir do menu que se abre

1-12



Projetando a rede

Note: O ponteiro deverá apresentar um triangulo próximo à cruz 3. Clique no canto inferior esquerdo para inserir a saída OF-1 Note: Perceba que ao mover o ponteiro do mouse, uma tubulação já está conectada ao seu ponteiro. O próximo elemento a ser inserido é o poço de visita MH-1 4. Clique direito em algum espaço vazio na área de desenho e selecione Manhole 5. Selecionado, insira o poço de visita um pouco acima do OF-1 e a direita com um clique 6. Mover o ponteiro a direita do MH-1 7. Insira outro poço, MH-2 8. Insere outro poço a direita de MH-2, criando o MH-3 9. Então, clique direito em um espaço vazio e selecione Done Seu desenho deve estar assim:

10. No desenho, clique em cima de MH-1 para iniciar o traçado de uma tubulação a partir dele 11. Mover o ponteiro do mouse acima do MH-1 e inserir o poço MH-4 12. Mover o ponteiro para a direita do MH-4 e inserir os poços MH-5 e MH-6 13. Clique direito e selecionar Done




Seu desenho deve estar assim:

14. No desenho, clique em MH-4 e começa o próximo trecho da rede 15. Desenho MH-7 acima de MH-4, e então leve o mouse para a direita e insira MH8e MH-9 16. Clique direito e selecione Done

17. Clique em MH-7 para começar o próximo trecho 18. Desenhe MH-10 acima do MH-7 e então arraste o mouse para a direita e desenhe MH-11 e MH-12 19. Clique direito e selecione Done

1-14



Projetando a rede

20. Clique no poço de visita MH-10 e comece o trecho final da rede 21. Desenho o MH-13 exatamente a esquerda do MH-10, clique direito e Done

22. Clique o botão de seleção

ou pressione ESC




Entrando com os dados do Sistema O próximo passo será o de entrada de dados de projeto da saída livre OF-1da rede. Exercício: Entrando com os dados usando o editor de propriedades 1. Duplo clique no elemento OF-1 para abrir o editor de propriedades dele, e entrar com os seguintes dados: Boundary Condition Type: Free Outfall Elevation (Ground) (m): 31.09 Elevation (Invert) (m): 29.57

1-16



Entrando com os dados do Sistema

Você pode ficar com essa janela aberta e ir clicando em cada elemento para inserir seus respectivos dados, porém há um jeito mais fácil de inseri-los, utilizando as FlexTables. Exercício: Utilizando as FlexTables para entrada de dados 1. Selecionar View > FlexTables para abrir o FlexTables manager Você pode usar a Manhole Table (Tabela de Poços de Visita) sobre Tables – Predefined e editála, mas você irá criar uma nova tabela somente com os dados que desejar. 2. Clique direito em Manhole Table e selecionar Duplicate > as Project FlexTable Note: Quando se usa a opção as Shared FlexTable, a tabela criada fica disponível para ser utilizada em outro projeto. 3. Duplo clique na tabela Copy of Manhole Table



4. Entrar com as elevações de fundo e topo dos poços de visita (Ground e Invert Elevation), listadas no enunciado do exercício.


Depois de entrados os dados, a sua tabela deve ter o seguinte aspecto:

5. Entrados os dados, feche a FlexTable. 6. De volta ao gerenciados de FlexTables, clique direito na sua tabela e clique em Rename 7. Renomeie como My Manholes

1-18



Entrando com os dados do Sistema

Agora vamos especificar os diâmetros e comprimentos dos condutos. Exercício: Entrando com os comprimentos dos condutos através de FlexTables 1. Aproveitando que estamos com o gerenciador de FlexTables aberto, clique direito na Conduit Table sobre o conjunto Tables-Predefined e selecione Duplicate > as Project FlexTable.

2. Duplo clique na tabela Copy of Conduit Table 3. Clique no botão Edit na parte superior da janela (quarto botão da esquerda para a direita)

4. Sobre as colunas disponíveis (Available Columns), encontre a opção Has User Defined Lenght? na lista, selecione-a e clique em Add para adicioná-la ao painel direito Selected Columns. 5. Repita o processo para adicionar a coluna Lenght (User Defined) 1-19 Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated


6. Clique em OK para voltar à FlexTable.


7. Role a tabela para a direita até encontrar essas duas colunas adicionadas 8. Confirme que na coluna Has User Defined Lenght? as caixas estão todas ticadas. 9. Clique direito no cabeçalho da coluna Lenght (User Defined) e escolha Global Edit 10. Na caixa de diálogo que se abre entre com as opções. Operation: Set Value: 121.9

11. Clique em OK

1-20



Entrando com as Cargas nos Poços de Visita

12. Feche a FlexTable e o gerenciador de FlexTables.

Entrando com as Cargas nos Poços de Visita Você irá utilizar cargas unitárias para inserir descargas nesse modelo. Antes de inserir as cargas nos nós, você deve definir quais são as cargas unitárias que serão utilizadas. Após isso, você irá entrar com as quantidades de unidades em cada poço de visita. Nesse exercício será utilizados dois tipos de cargas unitárias, uma representando escritório comercial e outro para um grande hotel situado próximo ao PV número 6 (MH-6), os quais serão importados a partir da biblioteca existente do programa. Essas cargas serão adicionadas ao catálogo, em Unit Sanitary (Dry Weather) Loads, antes de utilizadas no modelo. Exercício: Importando cargas para o Unit Sanitary (Dry Weather) Loads. 1. Selecione Components > Unit Sanitary (Dry Weather) Loads




2. Na janela de diálogo que se abre, clique nas opções de sincronização (último botão superior da esquerda para a direita, com desenho de um livro) e escolha a opção Import from Library Isso irá abrir a biblioteca do programa Engineering Libraries 3. Expanda cada biblioteca e a tela terá o seguinte aspecto:

1-22



Entrando com as Cargas nos Poços de Visita

4. Ativar a opções Office e veja que será utilizada a carga de 55.0 l/dia/empregado (employee).

5. Repetir isso para o tipo Hotel Per Customer e veja que ele está configurado para 190.0 L/day/hóspede (guest).




6. Clique em Select para voltar a janela do Unit Sanitary Loads.

7. Clique em Close para fechar a janela. Próximo passo é carregar as cargas nos PVs.

Sanitary Load Control Center Você pode entrar com as cargas através da janela de propriedades, clicando nos poços de visita, um a um, porém a maneira mais prática de entrar com as cargas é através da ferramenta Sanitary Load Control Center. Exercício: Entrando com os dados de carga pelo Sanitary Load Control Center 1. Selecione Tools > Sanitary Load Control Center. VocÊ precisa inicializar o unit loads para entrá-los no sistema. 2. Selecione New > Initialize Unit Loads for All Elements.

1-24



Sanitary Load Control Center

Isso irá gerar uma linha para cada elemento na janela do Sanitary Load Control Center.

3. Na tabela a seguir estão as cargas a serem digitadas: Structure

MH-1

Unit Sanitary Load Office

Loading Unit Count 200

MH-2

Office

200

MH-3

Office

200

MH-4

Office

200

MH-5

Office

200

MH-6

500

MH-7

Hotel Per Customer Office

MH-8

Office

200

MH-9

Office

200

200




Structure MH-10

Unit Sanitary Load Office

Loading Unit Count 200

MH-11

Office

200

MH-12

Office

200

MH-13

Office

1200

4. No Sanitary Load Control Center na aba Manhole, role a tabela para a direita até achar as colunas Unit Sanitary Load e Loading Unit Count. 5. Clique direita na coluna Unit Sanitary Load e selecione Global Edit. 6. Na janela do Global Edit, configure para as opções abaixo e clique OK. Operation: Set Value: Office Agora todas as linhas devem ter Office na coluna Unit Sanitary Load. 7. Manualmente mude em MH-6 para Hotel per Customer.

8. Clique direito na coluna Loading Unit e selecione Global Edit. 9. Na janela que se abre, configure as seguintes opções e clique OK: Operation: Set

1-26



Sanitary Load Control Center

Value: 200 10. Mude o PV MH-6 para 500 e o MH-13 para 1200. 11. Mude o número de casas depois da virgule clicando com o botão direito na coluna Unit Count e selecione Units and Formatting 12. Mude a opção Display Precision para 0

Agora a janela do Sanitary Load Control Center deve ter a seguinte aparência:

13. Feche a janela e salve seu projeto.




Fatores de Pico Agora serão configurados os fatores de pico para cada tipo de carga, nesse caso, para os dois tipos. Para esse primeiro cenário não é preciso entrar com fatores de pico, pois ele vai considerar condições medianas, mas vamos entrar com valores nas outras computações. Exercício: Assimilando fatores de pico 1. Selecione Components > Extreme Flow Setups…. 2. Clique em New para criar uma nova configuração de fatores de pico (Extreme Flow). 3. Mude o nome dessa configuração para Avg Day Setup pelo botão rename 4. Ligue as caixas da coluna Use para indicar que iremos utilizar um multiplicador igual a 1 para esse cenário de média diária.

5. Feche a janela e salve.

Cenários e Opções de Cálculo Agora precisamos criar um novo cenário e editar as opções de cálculo para ele, para usarmos as vazões médias diárias. Exercício: Criando o cenário novo 1. Abrir o gerenciador de cenários em Analysis > Scenarios. 2. Clique direito no cenário Base e selecione Rename e mude o nome para Average Day (Média Diária).

1-28



Cenários e Opções de Cálculo

3. Duplo clique nesse cenário para abrir a lista de alternativas assimiladas a ele.

4. A janela deve conter apenas as alternativas base. Exercício: Setting the calculation options 1. Abrir a janela das opções de cálculo em Analysis > Calculation Options. 2. Duplo clique em Base Calculation Options.




3. Na janela de propriedades, mude a opção Extreme Flow Setup para Avg Day Setup.

4. Renomeie o Base Calculation Options para Average Day.

5. Feche a janela das opções de cálculo. 6. Salve seu arquivo.

Computando Exercício: Calculando o modelo 1. Rode o seu cenário selecionando Analysis>Compute. 2. Revise os valores apresentados na janela de resumo de cálculo que aparece. Note: No fim de cada exercício há tabelas para serem preenchidas como tarefa. Os resultados são obtidos através da janela de propriedades de cada elemento. Para abri-la, dê duplo clique no elemento. 3. Selecione a aba Pipe Report.

1-30



Anotações, Codificação por Cores e Perfis

Anotações, Codificação por Cores e Perfis Você pode revisar seus resultados utilizano anotações, codificações por cores e prefis. Nessa próxima seção veremos o procedimento para fazer isso.

Anotações Exercício: Configurando anotações para os condutos 1. Selecione View > Element Symbology. 2. Clique direito em Conduit e selecione New > Annotation. 3. Na janela que se abre, selecione Flow para o campo Field Name. 4. Deixe o campo Suffix em branco e configure o Y Offset para -2.4 e clique em Apply. 1-31 Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated



5. Clique OK e veja a anotação no desenho.

Codificação por Cores Agora vamos configurar uma classificação por cores dos condutos pela velocidade. Exercício: Codificando os condutos por cores 1. Selecione View> Element Symbology 2. Clique direito em Conduit e selecione New>Color Coding 3. Selecione Velocity (Average) para o campo Field Name 4. Digite 0 para minimum e 1.52 para Maximum, e 5 para Steps 5. Em opções selecione Color and Size 6. Clique no botão Initialize (terceiro botão no painel direito)

1-32



Perfis

7. Clique Apply e OK.



Perfis


Agora vamos criar um perfil, que começa no PV MH-6 e vai até a saída OF-1. Exercício: Criando um perfil 1. Selecionar View > Profiles e clique no botão New. Isso irá abrir a janela de configuração de perfis, como descrito a seguir:

2. Clique no botão Select from Drawing. 3. Isso te trará de volta ao desenho para escolher a linha de condutos do perfil. Escolha: CO-1, CO-4, CO-5 eCO-6.

4. Clique no Tick Verde (Done). 5. Clique no botão Open Profile.

1-34



Perfis

6. Feche esse perfil 7. Na janela de gerenciamento de perfis, clique na fechinha preta ao lado do botão View Profile

, e selecione Engineering Profile

Você verá uma janela assim:




8. Clique no botão Tools e selecione Options 9. Na aba Axis, configure o seguinte: Horizontal Axis – Increment: 25 m Vertical Axis – Scale: 0.1 m

10. Na aba Drawing, ponha o Text Height Multiplier para 2. 11. Clique Apply e OK.

1-36



Cenário Vazão de Pico

12. Revise o perfil com as ferramentas de Zoom. 13. Feche o perfil e salve o arquivo.

Cenário Vazão de Pico Para análise de projeto, você precisa verificar o comportamento do seu sistema sob uma carga de pico. Iremos entrar com esse dado de uma maneira tabular, pra converter a vazão média em de pico.

Configuração da Vazão de Pico Exercício: Usando o gerenciador de vazões de pico (Extreme Flow) 1. Abrir a ferramenta Extreme Flows selecionando Components > Extreme Flows…. Iremos adicionar um coeficiente de fator de pico chamado Peaking Factor (SI), já configurado. 2. Clique no botão Synchronization Options (Livrinho) e selecione Import from Library. 1-37 Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated


3. Expanda a pasta Extreme Flow Factor Methods e depois a pasta Extreme Flow Factor Method Library.xml.


4. Selecione o fator Peaking Factor (SI) e clique Select.

A biblioteca de engenharia irá fechar, e a janela Extreme Flow terá o Peaking Factor (SI) adicionado.

1-38



Configuração da Vazão de Pico

5. Clique Close. A seguir, vamos aplicar esse fator de pico às cargas sanitárias. Exercício: Aplicando o fator de pico às cargas sanitárias 1. Selecione Components > Extreme Flow Setups…. Isso vai abrir o gerenciador de vazões extremas Extreme Flow Setups. 2. Clique no botão New. Isso cria o Extreme Flow Setup -1. 3. Mude o nome para Peak Flow Setup (Configuração Vazão de Pico). 4. Cheque os tipo de cargas na coluna Use e então selecione Peaking Factor (SI) como Extreme Flow Method para cada.

5. Clique Close. Agora, com os dados prontos, vamos duplicar uma opção de cálculo para criar a opção para cálculo para vazão de pico. Exercício: Duplicando as opções de cálculo 1. Selecione Analysis > Calculation Options. 2. Clique em Average Day e clique no botão Duplicate. 3. Renomeie essa nova opção de cálculo para Peak Flow Run.

4. Na janela das opções de cálculo, duplo clique na opção Peak Flow Run para abrir suas propriedades.



5. Na janela, configure o seguinte:


Time Analysis Type: Steady State Extreme Flow Setup: Peak Flow Setup

6. Feche a janela das opções de cálculo. Exercício: Criando o cenário Vazão de Pico 1. Criar um novo cenário chamado Peak Flow selecionando Analysis > Scenarios. 2. Clique no botão New e selecione Child Scenario.

3. Renomeie o novo cenário para Peak Flow.

1-40



Configuração da Vazão de Pico

4. Duplo clique nesse cenário par aver suas propriedades. A única mudança que iremos fazer será na Calculation Options. 5. Mude a opção GVF/Pressure Engine Calculation Options para Peak Flow Run. 6. Feche a janela dos cenário e salve seu arquivo. Exercício: calculando as condições de pico 1. Para computarmos esse novo cenário, temos que ativá-lo antes. Para isso, mude a opção através da janela de rolagem logo abaixo no menu principal, como mostra a figura abaixo.

2. Para rodar o sistema, selecione Analysis > Compute. 3. Revise os resultados e preencha a tabela de resultados.




Tabela de Resultados Element

Property

Average Day

CO-10

Flow (L/s)

CO-11

Flow (L/s)

CO-13

Flow (L/s)

CO-4 CO-4

Velocity (Average) (m/s) Depth (Out) (m)

CO-2

Profile Description

OF-1

System Outflow (L/s)

Peak Flow

Revisão do Workshop Agora que finalizamos esse Workshop, vamos verificar alguns tópicos através das perguntas a seguir.

Questões 1. O sistema possui capacidade adequada?

2. Usualmente os condutos são projetados para uma velocidade de 0.6 m/s. Esse sistema respeita essa condição?

1-42



Respostas

3. Nesse problema, porque trabalhamos com unidades de vazão em L/s?

Respostas Element

Property

Average Day

Peak Flow

CO-10

Flow (L/s)

1.15

3.83

CO-11

Flow (L/s)

0.25

0.85

CO-13

Flow (L/s)

0.76

2.55

CO-4

0.50

0.70

CO-4

Velocity (Average)(m/s) Depth (Out) (m)

0.05

0.09

CO-2

Profile Description

Composite S1 S2

Composite S1 S2

OF-1

System Outflow (L/s)

3.26

10.9

1. O sistema possui capacidade adequada? Sim. Na janela resumo de cálculo (Calculation Summary) veja na coluna depth/rise (y/D). 2. Usualmente os condutos são projetados para uma velocidade de 0.6 m/s. Esse sistema respeita essa condição? A maioria dos condutos excede essa condição. Os que não respeitam possuem vazão muito baixa. 3. Nesse problema, porque trabalhamos com unidades de vazão em L/s? As cargas em litros por dia dariam números muito grandes. Em litros por Segundo os números são “palpáveis”.



Condutos Pressurizados e Bombas

Curso SewerCAD/GEMS


Hidráulica • Equações para cálculos em tubos pressurizados – Hazen-Williams (US) – Darcy-Weisbach (Europa y LatAm) – Manning (típico para sifones invertidos y tuberías sobrecargadas)

• Energia é adicionada ao sistema pelas bombas • Bombas centrífugas são as mais usadas • A energia proporcionada é chamada Carga de Bombeamento

Pag. 7- 1

Curso SewerCAD/GEMS

Curva característica da bomba • Relação entre a energia adicionada • Carga de bombeamento – é a diferença entre a pressão do lado de sucção e a do lado da descarga

Carga



Vazão

Curva do sistema (Caso Simples)

Piezométrica

Poço de descarga

perdas

elevação Estação de bombeamento bomba

Vazão

Pag. 7- 2



Curso SewerCAD/GEMS

Ponto de operação da bomba

Ponto de Operação Da bomba

Vazão (l/s)

Outros conceitos adicionais • Outras curvas de bombas – Potencia ao freio (brake horsepower) – Eficiência – Carga Neta Positiva na Sucção (NPSHr)

• No projeto de uma bomba, o NPSH disponivel deve ser maior que o NPSH requerido • O Motor deve ser de um tamanho apropriado

Pag. 7- 3



Curso SewerCAD/GEMS

Eficiência • Perdas de energia ocorrem quando esta se transforma de uma forma a outra • Cada transferência tem uma eficiência – Eficiência do Motor – brake / input power – Eficiência da Bomba – water / brake power – Eficiência Hidráulica – water / input power

• A eficiência da bomba varia com a vazão, enquanto que a eficiência do motor permanece relativamente constante • O ponto de maior eficiência é o ponto ideal de operação para uma bomba (BEP-Best Efficiency Point)

Seleção de Bomba

h

Vazão de Projeto

Q

Pag. 7- 4



Curso SewerCAD/GEMS

Bombas de velocidade variavel • A curva da bomba pode ser modificada para qualquier velocidade e o diâmetro do impulsor pode ser determinado com as leis de afinidade

Q n = Q n 1

1

2

2

y

h n  =  h n  1

1

2

2

2

Q = Vazão da bomba h = Carga da bomba n = Velocidade da bomba

Bombas de velocidade variavel • Efeitos da velocidade relativa na curva da bomba

Pag. 7- 5



Curso SewerCAD/GEMS

Aplicações em tramos pressurizados • Plantas obsoletas substituídas por estações de bombeamento • Tramos pressurizados usados para encurtar rotas desde uma rede existente, a partir de uma nova subdivisão • Se localizam na parte baixa de um centro para convergir as águas coletadas em um só ponto • Utilizados em terrenos muito planos

Projeto de estação de bombeamento / tramo pressurizado • Determinar a necessidade de bombas • Dimensionamento de tramos pressurizados • Tipo de bombeamentos (constante vs. vsp) • Eficiência energética • Tipo de estação de bombeamento • Número e tipo de bombas • Dimensionamento de estações de bombeamento

Pag. 7- 6

Curso SewerCAD/GEMS

Dimensionamento de Bombas e tubos • Parâmetro chave em projeto – velocidades entre 0.6 – 2.4 m/s com velocidade ótima de 1.5 m/s • Capacidade de projeto da estação > vazão pico • Uma estação deve ser capaz de bombear a vazão pico com a bomba maior, fora de serviço • As vazões na parte de montante da rede, proporcionam uma forma de determinar as aportações de projeto (vazão pico) em una estação de bombeamento

Curvas do sistema

80 70

D=6 in. 8

60

10

50 h, ft



12

40 30 20 10 0 0

200

400

600

800

Q, gpm

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Curso SewerCAD/GEMS

Dimensionamento de tramos forçados • Estimativa inicial do diâmetro D = diâmetro Q = vazão de projeto(pico) V = Velocidade desejada k = 0.64 (sist. Inglês) ou 35.7

Q D=k V

• Determine os melhores diâmetros com uma faixa ampla de vazões • Construa curvas do sistema para cada diâmetro • Encontre diâmetros comerciais disponíveis que minimizem custos de energia

Energía vs. Custos de inversão 800,000 700,000 600,000

Present Worth, $



PWEnergy

500,000

Capital 400,000

Total

300,000 200,000 100,000 0

0

2

4

6

8

10

12

Diame te r, in

Pag. 7- 8

Curso SewerCAD/GEMS

Múltiplas bombas em tramos pressurizados 100 A ll 3 on

80

2 on 1 on

60 H, m



40

20

0 0

20

40

60

80

100

Q, L/s

Tramos pressurizados e tamanho de bombas • As bombas necessitam ser capazes de operar sobre uma variedade de condições de fluxo • O projeto das tubulações está controlado pela vazão de pico • Se o nível do poço úmido se incrementa com as bombas em funcionamento, então os tramos pressurizados ou as bombas devem ser modificadas para garantir o bom funcionamento d sistema

Pag. 7- 9



Curso SewerCAD/GEMS

Índices ou taxas de bombeamento • As vazões a jusante, em um dia médio, pode ser muito menor que a vazão bombeada • Usar a taxa de vazão de pico pode dar taxas excessivas para tubulações a jusante • Para estes efeitos, é melhor simulá-los com EPS, e qual rota das vazões • Procure que a taxa de bombeamento esteja baseada na vazão média que chega na estação de bombeamento

Seleção de bombas 1. Simule a estação de bombeamento inicialmente como influente conhecido 2. Utilize vazões conhecidas e tente com vários diâmetros até ter uma gama de velocidades racionáveis. 3. Com todas as bombas configuradas, a velocidade deverá permanecer < 2.5 m/s, mas > 0.6 m/s com 1 bomba operando

Pag. 7- 10



Curso SewerCAD/GEMS

Seleção de bombas (continuação) 4. Com diâmetros conhecidos, determine o intervalo de piezométricas na saída de cada estação de bombeamento 5. Conhecendo as piezométricas, os niveis do poço úmido e as vazões, faça uma seleção inicial de bombas 6. Ponha as curvas das bombas selecionadas no modelo e simule diferentes situações de operação

Representando bombas no SewerGEMS • 3 pontos • Pontos de projeto (Design Point) • Potência constante (Constant horsepower) • Extensão padrão (standard extended) • Extensão personalizada (Custom extended ) • Múltiplos pontos (Multi point)

Pag. 7- 11



Curso SewerCAD/GEMS

Ponto de projeto (1 Point) • Uma bomba pode ser definida com um só ponto de projeto (Hd @ Qd). Desde este pontos, a curva se estende até os eixos de carga e vazão mediante a seguinte fórmula: Ho = 1.33 x Hd and Qo = 2.00 x Qd

• Este tipo de curva é também útil para projetos preliminares, mas não deve ser usada para uma análise definitivo. • Não é para bombas de fluxo axial

Curva de 1 ponto h 1.33Hd Hd

Qd

Q 2Qd

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Curso SewerCAD/GEMS

Bombas de Potência Constante • Quando se desconhece a curva da bomba, se assume que adicione pressão ao fluxo a potencia constante – Esta aproximaçaõ pode ser prática para projetos preliminares e para estimar o tamanho da bomba – Não deve ser usada quando se desejam resultados de precisão – Esta potencia NÃO é a do motor

Padrão 3 pontos (Standard 3 Point) • Esta curva se define com 3 pontos – Carga a vazão nula (Shutoff head) (Carga máxima sustentada pela bomba, sen fluxo) – Ponto de Projeto (Design point) – Ponto máximo de operação (Maximum operating point) (máximo fluxo em que a bomba se desempenha de maneira previsivel)

h

Q

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Curso SewerCAD/GEMS

Extensões Padrão e Personalizada • Extensão Padrão (Standard Extended) – igual que a de 3 pontos, mas com um dado entendido ao ponto onde se tem carga zero. Este ponto é extrapolado pelo SewerCAD • Extensão personalizada (Custom Extended) similar a anterior, mas permite que o usuário ingresse a vazão, para carga igual a zero h

Q

Múltiplos pontos • Permite ao usuário definir a curva da bomba mediante uma tabela Carga vs. Vazão • Usa interpolação linear ou quadrática para conectar os pontos

h

Q

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Curso SewerCAD/GEMS

Bombas de Deslocamento Positivo • Utilizado para bombear polímeros ou fluxos pesados • Curva muito falada em vazão de operação • Use múltiplos pontos ou um nó com fluxo conhecido

h

Q

Poços Úmidos • Proporcionam carga na sucção para evitar a entrada de ar no sistema • Provem armazenamento, assim as bombas não necessitam bombear a mesma vazão que ingressa na elevatória • O tempo de ciclo On/off para uma bomba de velocidade constante é diretamente proporcional ao volume do poço úmido • Pode construir poços mais pequenos, quando se tem bombas de velocidade variável

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Curso SewerCAD/GEMS

Transição de sistemas a gravidade desde estações de bombeamento • Transição Hidrológica – Acumula as vazões a montante com fluxo local para determinar a vazão total de aportação ao sistema pressurizado

• Transição Hidráulica do Poço Úmido – Nível fixo no Poço Úmido • O nível inicial de água no poço é usado como condição de contorno entre o sistema a gravidade e o sistema pressurizado

– Nível variável no Poço Úmido • Poço úmido é ajustado se a carga é insuficiente

Transição de Sistema Pressurizado a Sistema por Gravidade • Conservando a vazão Bombeada – Vazões instantâneas bombeadas são utilizadas nas análises de capacidade dos sistemas a gravidade. Chamado “conservando a vazão de pico”

• Conservando as Aportações – As contribuições totais do sistema pressurizado são distribuídas ao sistema por gravidade. Chamado também “conservando o volume” é usado onde esse volume é requerido para armazenamento ou projeto de plantas de tratamento

• Sem Problemas em SPE

Pag. 7- 16



Curso SewerCAD/GEMS

Pontos Altos na Linha

Piezom.

Expulsão de Ar Poço de Descarga

Bomba

Tubo Cheio

Cheio com Q alta Canal com Q baixa Tubo Cheio

Fim

Bombas– de outra maneira a água somente escoará para baixo

Pag. 7- 17


Rede por Gravidade e Pressurizada

Assunto Abordado Neste workshop você verá uma introdução aos elementos constituintes de um sistema pressurizado do SewerCAD. Você abrirá um arquivo com um sistema existente e entrará com os dados dos elementos pressurizados. O desenho já possui os condutos do sistema a gravidade. Nesse workshop você pode utilizar o SewerCAD V8i ou o SewerGEMS V8i Select Series 2. Esse exercício foi criado para rodar nessa plataformas, com versão não menos nova que a 08.11.02.46. Para projetistas com SewerCAD ou SewerGEMS com versão abaixo da 08.11.02.46, sugere-se o upgrade para a versão mais recente para desfrutar das vantagens das últimas ferramentas e da interoperabilidade do software V8i.

Pré-requisitos do Workshop Conhecimentos básicos em modelagem de redes. Conhecimentos dos elementos de uma rede a gravidade


Abrir um projeto existente

Desenhar linha pressurizadas

Entrar com as características de uma bomba

Rede por Gravidade e Pressurizada Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

2-1



Determinar a curva característica do sistema

Modelar poços de sucção

Enunciado do Caso de Estudo Nesse exercício você vai abrir um projeto existente do SewerCAD e revisará os dados que já foram entrados. Exercício: Abrindo um arquivo do SewerCAD 1 Inicie o SewerCAD V8i ou SewerGEMS Sanitary V8i e selecione File > Open. 2 Nevegar para a pasta do curso \SewerModelingSI\Starter e abra o arquivo 3 PumpStartSI.swc. Note: O arquivo deve ter aspect como o da figura a seguir. Os condutos possuem uma codificação por cores pelos diâmetros.

Exercício: Abrindo perfis existentes Alguns perfis já estão criados para você ver. 2-2



Enunciado do Caso de Estudo

1 Abrir a lista de perfis em View > Profiles.

2 Open um ou mais perfis dando um duplo clique. Note: Os perfis estão nomeados pelo nome do PV mais a montante. Abaixo está apresentado o perfil do PV MH-7.

3 Após a verificação dos perfis, feche a janela dos perfis Exercício: revisando os dados existentes de cargas. Esse é um sistema representative de uma area commercial e industrial, então as cargas são altas. 1 Selecione Tools > Sanitary Load Control Center. 2 Revise as cargas existents no arquivo


2-3



3 Feche a janela do Sanitary Load Control Center. Exercício: Configurando os nomes dos elementos A partir de agora vamos terminar de traçar o sistema, e para garantir que os nomes dos elementos seja igual ao das tabelas do exercício, temos que configurar o Labeling (Etiquetamento) dos elementos. 1 Selelcione Tools > Options. 2 Clique na aba Labeling. 3 Para Conduit digite 18 na coluna Next e P- na coluna Prefix. 4 Verifique: Manhole: 18 na coluna Next Wet Well: WW-na coluna Prefix Pressure Pipe: FM-na coluna Prefix

2-4



Adicionando elementos de bombeamento

5 Clique OK para retornar ao desenho.

Adicionando elementos de bombeamento Nessa sessão você irá adicionar uma linha à rede existente, onde terá um poço de sucção (Wet Well), bombas, linha de recalque e uma saída à gravidade a jusante. Exercício: Leiaute da rede 1 Na barra de elementos selecione Conduit. Use a figura a seguir como guia para fazer seu traçado:


2-5



2 Clique no MH-1, mova seu cursor para baixo e para a direita, clique direito, selecione Wet Well pelo menu menu e clique esquerdo para inserir o poço de sucção. 3 Mova o seu cursor para a esquerda, clique direito e selecione Pressure Pipe (o cursor irá automaticamente mudar para pressure junction) e insira um nó. 4 Clique direito, selecione Pump e coloque a bomba PMP-1. 5 Clique direito, selecione Pressure Junction e coloque o nó pressurizado J-2. 6 Segure a tecla CTRL e insira os vertices para desenhar a linha pressurizada FM-4. 7 Quando estiver pronto para terminar a linha, clique direito e selecione Manhole e insira o Poço de Visita MH-18. 8 Clique direito, seleicone Conduit, mova o cursor para a esquerda, clique direito e selecione Outfall e então coloque a saída. Note: Não se preocupe com a precisão na hora de inserir os elementos. Nós vamos colocar comprimentos manualmente.

9 Clique direito e selecione Done e tecle ESC. 10 Adicione uma bomba em parelelo à estação de bombeamento, clicando no commando de linha pressurizada, selecionando Pressure Pipe. 11 Clique no nó J-1, e então clique direito e selecione Pump e coloque a bomba PMP-2 paralela à primeira. 12 Clique direito, selecione Pressure Junction e clique em J-2 para completer o leiaute. 13 Quando estiver pronto tecle ESC. As tubulações perto das bombas devem ter o seguinte aspecto:

2-6




Note: Para ter esse aspect é preciso clicar e arrastar as labels dos elementos. Caso algum element tenha nome diferente, através da janela de propriedades é possível editálo.

Exercício: Entrando com os dados dos elementos Agora temos que inserir dados a esses novos elementos. 1 As únicas informações necessárias para nós pressurizados e poços de visita, são a cota do terreno e do fundo (ground elevation e invert elevation), os quais estão na tabela a seguir: Label


J-1

Elevation (Ground) (m) 172.0

J-2

172.0

167.64 (Elevation field)

MH-18

179.87

178.32

O-1

178.40

175.90

PMP-1

172.0

167.64

Label


PMP-2


WW-1

172.0

N/A

167.64 (Elevation field)

167.64

Note: A maneira mais simples de editar a elevação dos elementos é clicando no element e mudar o valor pela janela de propriedades.


2-7



2 Repita esse procedimento para cada element exceto para o poço de sucção WW-1 o qual sera editado no próximo exercício. Exercício: Entrando com os dados do poço de sucção Alguns dados de elevação adicionais são necessaries para o poço, como descrito a seguir. 3 Duplo clique no WW-1, entre 172.0 parar Elevation (Ground) (m) e depois entre com os seguintes dados:

2-8

Label

Elevation (Base) (m)

Elevation (Minimum) (m)

Elevation (Initial) (m)

Elevation (Maximum) (m)

Use High Alarm?

WW1

168.19

168.50

168.55

171.0

Truc

Elevation (High Alarm) (m) 170.69

Diameter (m)

3




Exercício: Entrando com os dados da linha a gravidade 4 Para as duas de condutos por gravidade, entre com os dados, através da janela de propriedades, que estão a seguir: Label

Design Conduit?

Length (User Defined) (m) 24.4

Conduit Type

Conduit Shape

Material

Section Size

FALSE

Has User Defined Length? True

P-18

Catalog Conduit

Circular Pipe

Concrete

300 mm

P-19

FALSE

True

102.1

Catalog Conduit

Circular Pipe

Concrete

300 mm


2-9



Exercício: Entrando com os dados principais da rede Note: Como temos muitos elementos a serem editados, é indicado o uso de FlexTables 1 Selecione View > Flex Tables. 2 Abaixo de Tables – Predefined duplo clique em Pressure Pipe Table. 3 Clique direito na coluna Has User Defined length?, selecione Global Edit e ative a caixa em Value. 4 Clique OK para retornar a FlexTable. 5 Configure todos os diãmetros para 203.2 mm usando Global Edit como feito antes. 6 Entrar com os seguintes comprimentos (User Defined Lengths).

2-10

Label

Length (User Defined) (m)

FM-1

4.6

FM-2

3.0




Label

Length (User Defined) (m)

FM-3

3.0

FM-4

563.9

FM-5

3.0

FM-6

3.0

A sua FlexTable deve estar aparecendo assim:

Exercício: Entrando com os dados da bomba Finalmente, você deve entrar com os dados de curva de bomba na menu Components, para na seqüência, aplicar esses dados à bomba pela janela de propriedades. 1 Selecione Components > Pump Definitions e clique no botão New. O estilo de definição de bomba está por default em Standard (3 Point). 2

Verifique que campo de vazão está em (L/s). Se não estiver em L/s, clique direito no cabeçalho da coluna vazão (Flow) e selecione Units and Formatting para mudar para L/s.

3 Entre com os dados que estão apresentados a seguir. Pump Type

Shutoff Head (m)

Shutoff Discharge (L/s)

Design Head (m)

Design Discharge (L/s)

Maximum Operating Head (m)

Maximum Operating Discharge (L/s)


2-11



Standard (3 Point)

15.24

0

9.14

66.88

0

100.00

Note: Só precisamos configurar uma curva, pois as duas bombas possuem a mesma propriedade. (Não se preocupe com a curva de eficiência, não precisamos dela nesse modelo. O estado inicial da bomba não é configurada na janela de definiçãoda curva da bomba, mas sim pela janela de propriedades.)

A janela do Pump Definitions deve estar assim:

4 Clique Close. 5 Duplo clique na bomba PMP-1. 6 Clique no campo Pump Definition e selecione Pump Definition – 1 pelo menu de rolagem e verificque que o campo Status (Initial) está em On.

2-12




7 Repita o mesmo para a bomba PMP-2 só que o Status (Initial) precisa estar em Off.

8 Feche as janelas para ir á area de desenho. Exercício: Atualizando as opções de cálculo para vazão bombeada 1 Selecione Analysis > Calculation Options. 2 Abrir as opções do Base-Scenario. 3 Configure o campo Use Pumped Flows? Para True.


2-13



Exercício: Validando seus dados Antes de computar o modelo, você precisa verificar se todos os dados foram inseridos. 1 Selecionar Analysis > Validate. Você deverá ver a janela a seguir se não houver problema:

2 Se houverem problemas, verifique-os e salve seu arquivo..

Rodada com uma bomba funcionando Exercício: computando com uma bomba operando 1 Compute o modelo selecionando Analysis > Compute. 2 Revise os dados da janela de resumo de cálculos e feche-a 3 Utilize a janela de propriedades para pegar resultados de elementos para fazer os exercícios do final do Workshop.

2-14



Rodada com uma bomba funcionando

Exercício: Vendo resultados extras de bombeamento 1 Clique direito na bomba PMP-1 e selecionar Pump Curve

Isto mostra a janela de visualização da curva da bomba. Essa janela é novidade no SewerCAD e SewerGEMS V8i SELECTseries 2. Aqui você pode especificar se quer ver a curva de carga, eficiencia ou ambasassim como especificar a hora do dia para verificação. Como estamos em um modelo estático, só teremos a hora 0.00. 2 Deixe as opções como default e clique OK par abrir a curva. Você deverá ter a seguinte curva:

3 Feche a janela. 4 Clique direito na bomba PMP-1 e selecione System Head Curve.


2-15



5 Após a janela abrir, mude o campo Maximum Flow (Máxima Vazão) para 63 L/s, ative o tempo 0.0, e clique no botão de computar abaixo do gráfico.

6 Feche a janela e clique em No para não salvar o gráfico. 7 Preencha a tabela do fim do Workshop.

Cenário com duas bombas operando Agora vamos checar como o sistema se comporta quando as duas bombas tiverem operando. Podemos fazer essa mudança simplesmente mudando o estatus da segunda bomba para ON, mas queremos fazer isso através do gerenciador de cenários para poder manter o cenário original para fazer comparações posteriormente.

2-16



Cenário com duas bombas operando

Exercício: criando um novo cenário 1 Selecionar Analysis > Scenarios. 2 Clique no botão New e depois em Child Cenário 3 Nomeie o cenário novo como 2 Pumps.

4 Duplo clique no cenário 2 Pumps para abrir a janela de propriedades. 5 Clique no campo Initial Settings e selecione do menu de rolagem. 6 Isso irá criar uma nova alternative, chame-a de 2 Pumps On e clique OK.

As propriedades do seu cenário devem estar assim:

7 Feche a janela dos cenários. 8 Na janela de gerenciamento das alternativas (Analysis > Alternatives), expanda a pasta Initial Settings e a Base-Initial Settings para visualizar a nova alternativa. Rede por Gravidade e Pressurizada Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

2-17



9 Dê duplo clique na alternative 2 Pumps On. 10 Navegue até a aba Pump, e na bomba PMP-2, mude a coluna Status (Initial) para On.

Note: A coluna que o título é um asterisco (*) apresenta qual é o element que possui atributo diferente da alternativa pai.

11 Feche essa janela e ative esse novo cenário. 12 Rode o modelo. O resumo de cálculo na aba Pipe Report deve ter essa aparência:

2-18



Rodada só com as cargas sanitárias

13 Complete a coluna correspondente na tabela de resultados.

Rodada só com as cargas sanitárias Na próxima rodada vamos considerar as cargas que estão a montante do poço de sucção no sistema a gravidade que está a jusante, ao invés de considerar a vazão bombeada. Para fazermos isso, vamos alterar as opções de cálculo. Este caso retrata com fidelidade um cenário onde o comportamento do sistema é influenciado pelas cargas sanitárias e os efeitos do ciclo de bombeamento são diminuídos. Exercício: Criando o cenário novo considerando a influência das cargas. 1 Selelcionar Analysis > Scenarios. 2 Criar um cenário novo como filho do Base scenario. 3 Renomeie esse cenário novo como Loads (Cargas). 4 Ativar esse cenário novo. Rede por Gravidade e Pressurizada Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

2-19



5 Duplo clique no cenário novo para ver suas propriedades. 6 Clique no campo GVF/Pressure Engine e selecione através do menu de rolagem 7 Nomeie essa nova opção de cálculo como PassLoads e clique OK.

Exercício: Modificando a opção de cálculo 1 Selecione Analysis > Calculation Options. 2 Duplo clique em PassLoads.

2-20



Rodada só com as cargas sanitárias

3 Configure o campo Pumped Flows? para False.

4 Rodas o cenário Loads. 5 Revise a janela do Calculation Summary.


2-21



6 Complete a tabela dos resultados com os dados da janela de propriedades para cada elemento

Tabela de Resultados Property

Base (1 pump)

2 Pumps

Loads

Flow (L/s) to Wet well (P-18) Flow (In net) (L/s) Wet Well Pump flow (each) (L/s) Pump head (m)

Flow (L/s) at outfall (OF-1)

2-22



Revisão do Workshop

Velocity (m/s) in FM-4 Head Loss Gradient (m/m) in FM4


Questões 1 Qual é a vazão total do sistema referente à cargas a gravidade (vazão que chega no poço) e como ela se compara à porção de vazão bombeada?

2 Revise os resultados das bombas PMP-1 e PMP-2. Como os pontos de operação dessas duas bombas se relacionam com o ponto de projeto?

3 Revise os resultados do sistema onde a pressurização da rede prevalece (Segundo Cenário). Qual é a perda de carga por metro do conduto forçado FM-4?

4

Qual é a velocidade em FM-1? Ela é apropriada?

5 Você consegue estudar o ciclo de bombeamento nesse modelo?

6 Se isso é uma estação de recalque existente, que recomendações você faria?


2-23



Respostas Property

Base (1 pump)

2 Pumps

Loads

Flow (L/s) to Wet well (P-18)

20.1

20.1

20.1

Flow (In net) (L/s) Wet Well

-16.1

-21.6

-16.1

Pump flow (each) (L/s)

36.2 (PMP-1) 0 (PMP-2)

20.9 (PMP-1) 20.9 (PMP-2)

36.2 (PMP-1) 0 (PMP-2)

Pump head (m)

13.7

14.81

13.7

Flow (L/s) at outfall (OF-1)

36.2

41.7

20.1

Velocity (m/s) in FM-4

1.1

1.3

1.1

Head Loss Gradient (m/m) in FM4

0.007

0.008

0.007

1 Qual é a vazão total do sistema referente à cargas a gravidade (vazão que chega no poço) e como ela se compara à porção de vazão bombeada? A vazão bombeada é maior, isso significa que o nível do poço estaria caindo.

2 Revise os resultados das bombas PMP-1 e PMP-2. Como os pontos de operação dessas duas bombas se relacionam com o ponto de projeto? Quando a vazão atuante é menor que a vazão de projeto mostra que a carga que a bomba está trabalhando contra é maior que a estimada durante o dimensionamento. Isso pode ser corrigido utilizando uma bomba com carga maior ou aumentando o tamanho das tubulações, para diminuir as perdas de carga. Lembre que esse cenário considerou o poço praticamente vazio. Com o aumento do nível do poço, as perdas caem, e a vazão aumenta. 3 Revise os resultados do sistema onde a pressurização da rede prevalece (Segundo Cenário). Qual é a perda de carga por metro do conduto forçado FM-4? 6.5 mm/m com uma bomba funcionando, 8.5 mm/m com as duas. 4 Qual é a velocidade em FM-1? Ela é apropriada? 1.1 m/s com uma bomba, 1.3 m/s com duas bombas. A velocidade não está muito alta. Podemos considerar apropriada.

2-24



Respostas

5

Você consegue estudar o ciclo de bombeamento nesse modelo?

Não, seria necessário um cenário com opção de cálculo para período estendido. 6

Se isso é uma estação de recalque existente, que recomendações você faria?

Talvez uma troca de bomba (ou do rotor) com melhor adequação ao sistema. Analisando também o ciclo de vida e de custos.


2-25


Simulação em Período Estendido

Curso SewerCAD/GEMS


Simulações em Período Estendido • SPE rastreiam o sistema no tempo • SPE - serie de simulações estáticas • SPE não são análises de transientes hidráulicos (golpe de ariete)

Pág. 6- 1

Curso SewerCAD/GEMS

Fluxos variáveis no tempo • Vazões de Coleta– não permanentes, devido as variações constantes das descargas e dos ciclos de bombeamento • Para refletir com precisão um sistema de coleta, as flutuações devem ser tomadas em conta no modelo

Condições de variação temporal a. Diurnal Dry Weather Flow

b. Wet Weather Inflow/Infiltration

1.6

1.2

1.4

1 0.8

1

Flow, cfs

Flow, cfs

1.2

0.8 0.6

0.6 0.4

0.4 0.2

0.2 0

0 0

6

12

18

24

0

1

2

Time, hrs

3

4

5

Time, hrs

d. Tidal Tailwater Depth

c. Pum p Cycling 8

4 7

3.5 3

6

2.5

5

Depth, ft

Flow , cfs



2 1.5

4 3

1 2

0.5 1

0 0

5

10

15 Tim e, m in

20

25

30

0 0

5

10

15

20

25

30

Time, hrs

Pág. 6- 2



Curso SewerCAD/GEMS

SPE permite ao usuário modelar: • Poços úmidos cheios e vazios • Partida e desligamento de bombas • Pressão, Piezométricas e mudanças de vazão • Efeitos de variações diurnas e eventos de chuvas

Procedimento de soluções SPE

Q

H

Sistema por Gravidade

Poço Úmido/ Bombas

Q,H Tubulação Forçada

Sistema por Gravidade

Q H Saída

Pág. 6- 3

Curso SewerCAD/GEMS

Dados necessários para uma SPE Entradas SPE = dados de Estado Estático + • Padrões temporais de cargas • Níveis iniciais no poço úmido e dados seção transversal • Controles nas bombas e tubos (regras) • Duração e time step

Vazões Diurnas Residenciais 1.6 Total 1.4

1.2

1.0 Multiplier



0.8 Showers

Clothes washers

0.6 Toilets 0.4

0.2

Faucets Other

12:00 AM

6:00 AM

12:00 PM

Baths

6:00 PM

Dishwasher

12:00 AM

Pág. 6- 4



Curso SewerCAD/GEMS

Variações de Fluxos no SewerGEMS • Hidrograma - Pontos de Fluxo vs. tempo são definidos para cada nó e para cada tempo • Padrões – Multiplicadores a cada time step – Aplicados nas cargas unitárias ou a vazão base – As contribuições são multiplicadas em cada nó, por um padrão adimensional de demandas a cada incremento de tempo

Vazões Diurnas • Necessitam estar baesados em monitoramentos de fluxo para seu sistema Multi =

Qi Qbase

Multi = multiplicador de demanda i° passo de tempo Qi = demanda i° passo de tempo Qbase = demanda base

Pág. 6- 5



Curso SewerCAD/GEMS

Padrões Contínuos e Escalonados

Hora de inicio e Repetição de Padrões • Se a simulação do modelo começa a meia noite, então não tem diferencia entre a hora mandatória e o número do time step • Se o modelo inicia outra hora (às 6:00 a.m.), então os padrões deven contar com essa diferença (calc options) • Pode ter padrões semanais e mensais

Pág. 6- 6



Curso SewerCAD/GEMS

Opções de Cargas na SPE • Cargas sanitárias na estiagem – Unit Load- Unit Type & Count – Hydrograph- Flow vs. Time – Pattern Load- Base Flow & Pattern

• Cargas em tempo chuvoso – Hydrograph- Flow vs. Time – Pattern Load- Base Flow & Pattern

Carga Unitaria, Tipo e Medidor • Padrões são associados com cargas unitárias já definidas • Configuração de Padrões se configura en Component > Pattern Setups • Default é o padrão “fixed” • O último valor do padrão deve ser igual ao primeiro • Aplique padrões aos nós no centro de cargas “Sanitary/Inflow Load Control Center”

Pág. 6- 7

Curso SewerCAD/GEMS

Routing através do Sistema de Coleta 16 14 12

I, cfs Q, cfs

10 Flow, cfs



8 6 4 2 0 0

50

100

150

200

250

Time, m in

Routing com SewerGEMS Sanitary (SewerCAD) • Routing Convexo- a vazão routed para um passo de tempo, baseado no influente e efluente para o passo de tempo prévio – O coeficiente de routing convexo é uma relação entre o passo de tempo hidrológico e o tempo de trânsito através da tubulação

• Routing de translação ponderado- usado quando o passo de tempo hidrológico excede o tempo de trânsito, – Cada dado ordenado do hidrograma de saída derivado da média ponderada, para os passos de tempo atual e prévio do hidrograma do influente – Tubulação muito curtas

Pág. 6- 8



Curso SewerCAD/GEMS

Escalas de Tempo • Duração – Comprimento da SPE – 24, 48, 72 horas – Simulação para vários ciclos

• Passo de tempo – Mais pequenos, dão melhor resolução – 1 hora típico passo Hidráulico – 0.1 hr Hidrológico

• Depende da escala do problema – Grandes sistemas – passo: 1 hora, duração: 72 horas – Ciclos de sistemas a pressão – passo: 10 min, duração: 2 h

• Escalas no SewerGENS – – – –

Hidrológico (gravity routing) Hidráulico (GVF para velocidade, piezom., etc.) Reportes dos passos de tempo Passos de tempo quando as bombas ligam

Passos de Tempo (Time Step) • Duração deve ser múltiplo de todos os passos de tempo • Hidrológico <= Hidráulico • Reportes – Todos (default) – Constante – Variavel

• Se Reporting < Hydrologic, todos serão reportados

Pág. 6- 9



Curso SewerCAD/GEMS

Poços Úmidos em SPE Nivel

Elevação Max

170

Max

20

High alarm

168

High alarm

18

On

167

On

17

Initial

165

Initial

15

Off

162

Off

12

Low Alarm

161

Low Alarm

11

Minimum

160

Minimum

10

Base

150

Base

150

Controles: Regras de Operação • Devem dizer ao modelo como operam as bombas e os tubos • Subsistemas pressurizados • Status (digital): – Tubos: Aberto ou fechado – Bombas: On or Off

• Setting (analógico): – Bombas: Fator de velocidade Relativa

Pág. 6- 10



Curso SewerCAD/GEMS

Controles Lógicos (Baseados em regras) • Controles são criados de condição e ações • IF (a condição se cumpre) • THEN (ação) • ELSE (ação) • IF (HGL @ WW-2 > 200) THEN (PMP-1 = on) ELSE (PMP-1 = off)

Condição • Elemento (HGL at J-11 > 145) • Tempo desde o inicio(T >= 7) • Tempo do Relogio (Clock Time < 7:00 am) • Demanda do sistema (Demand > 500)

Pág. 6- 11



Curso SewerCAD/GEMS

Condições e Ações Compostas • Nivel > 7 AND Clock Time > 3:00 pm • PMP –1 = off AND P-11 = open • Cada ação e condição tem sua etiqueta • IF (CC01 AND CC02) THEN (AA03 AND AA05) • Podem-se encontrar referências para cada ação ou condição

Configuração de Controles Lógicos • Desde o menu Components > Controls • Defina as condições e as ações • Crie os controle • Construa um conjunto de controles “control set” • Especifique o “control set” (Alternativa operational) (Default = All)

Pág. 6- 12



Curso SewerCAD/GEMS

O que observar nos resultados de SPE • Gráficos – A melhor forma de ver resultados SPE • Ciclos muito curtos ou muito compridos nos poços úmidos e nas bombas • Poços Úmidos com refluxo • Tubulações fluindo a seção plena (d/D > 100%) • Capacidade de excesso negativa • Poços de inspeção inundados • Força Trativa não alcançada ou insuficiente • Use filtros, codificação de colores, etc

Fim Os fluxos de coleta de esgoto não são permanentes

Pág. 6- 13



Assunto Abordado O propósito deste workshop é ajudar a você aprender o básico de simulações em período estendido. Nesse workshop, um coletor tronco adjacente a um rio, coleta esgoto de subdivisões. As cargas residenciais de uma região baixa são coletadas em um poço e bombeadas para o coletor tronco do outro lado de um vale. Para determinar a performance do sistema, nós vamos configurar três cenários: um cenário em modo estático com a vazão média sanitária (período de estiagem); uma análise em período estendido com as vazões em período de estiagem; e um cenário também em período estendido, porém levando em consideração um período de chuvas. O começo desse workshop pode ser feito usando o SewerCAD V8i ou o SewerGEMS Sanitary V8i. O material foi desenvolvido para ser usado junto ao software SewerCAD/SewerGEMS V8i SELECTseries 2, versão 08.11.02.46 no mínimo. Para projetistas com SewerCAD ou SewerGEMS com versão abaixo da 08.11.02.46, sugere-se o upgrade para a versão mais recente para desfrutar das vantagens das últimas ferramentas e da interoperabilidade do software V8i.

Pré-requisitos do Workshop Conhecimentos básicos em modelagem de redes. Conhecimentos dos elementos de uma rede a gravidade Configuração de sistema de bombeamento

Simulação em Período Estendido Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

3-1




Configurar tubos de alívio

Entrar com definições de bomba e hidrogramas de chuvas

Entender a configuração de controles em um modelo

Usar a ferramenta Scenario Comparison para comparar dois cenários facilmente em um modelo feito no SewerCAD/SewerGEMS

Importar um modelo feito no SewerCAD/SewerGEMS Sanitary feito no SewerGEMS

Entradas de Cargas no Modo Estático/Simulação em Período Estendido Nessa seção você vai passar pela configuração do seu modelo para o modo estático e período estendido em tempo de estiagem. Você irá configurar um tubo de alívio e os controles de operação das suas bombas. Exercício: Abrindo um arquivo do SewerCAD 1 Inicie o SewerCAD V8i ou SewerGEMS Sanitary V8i 2 Selecione File > Open. Navegar para a pasta do curso \SewerModelingSI\Starter e abra o arquivo EPSStartSI.swc. Note: O sistema apresentado abaixo já foi pré-configurado para você, incluindo os tamanhos de tubos, elevações de fundo, comprimentos, cotas de topo e fundo de poços de visita e as cargas sanitárias médias para período seco.

3-2



Entrando com os dados da bomba e poço de sucção

Entrando com os dados da bomba e poço de sucção Exercício: entrando com os dados do poço de sucção 1 Para entrar com os dados do poço, dê duplo clique no elemento WW-1, e através da janela de propriedades entre com os dados da tabela a seguir: Wet Well

Elevation (Minimum) (m)

Elevation (Initial) (m)

Elevation (Maximum) (m)

Use High Alarm?

Elevation (High Alarm) (m)

Diameter (m)

WW-1

13.72

16.76

18.29

True

17.98

6.1


3-3



Exercício: entrando com as definições da bomba Antes de rodar um modelo com sistema de bombeamento, é necessário entrar com os dados da curva da bomba. 1 Selecione Components > Pump Definitions e clique no botão New. Note: O nome default Pump Definition – 1 está ok. 2 Entre com os três pontos da curva de operação da bomba: Note: Tenha certeza que o campo de vazão (Flow) na janela esteja em l/s

3-4

Shutoff Flow (L/s)

0

Shutoff Head (m)

30.48

Design Flow (L/s)

63.09

Design Head (m)

24.38

Maximum Operating Flow (L/s)

126.18

Maximum Operating Head (m)

12.19



Controles

3 Selecione a curva Pump Definition-1 para ter certeza que os dados foram aplicados a ela. 4 Feche a janela das definições de bomba. Note: Lembre de salvar periodicamente seu arquivo Exercício: entrando com as configurações da bomba 1 Duplo clique na bomba PMP-1 e entre com as seguintes propriedades: Status (Initial): On Pump Definition: Pump Definition -1 Elevation (Invert) (m): 12.19 Elevation (Ground) (m): 18.29

Controles Agora você vai entrar com os controle de bomba que estão descritos a seguir, que ligam e desligam o sistema. On SE a elevação do nível do poço estiver acima de 17.37 m. Off SE a elevação do nível do poço estiver abaixo de 14.63 m. Exercício: configurando os cotroles da bomba 1 Selecione Components > Controls. 2 Na aba control, clique no botão New. 3 Para configurar uma condição para o primeiro controle, clique no botão com reticências chamado New Simple Condition perto do menu chamado IF, como apresentado a seguir.

4 Selecione Element como Condition Type.


3-5



5 Clique no botão reticências, ao lado do menu de rolagem Element e selecione WW-1 pelo desenho.

6 Selecione Hydraulic Grade (Cota Piezométrica) atributo governante da condição.

7 Selecione < (menor que) para Operator.

8 Entre com 14.63 m para a cota piezométrica.

3-6



Controles

9 Para especificar a ação THEN para ativar o controle, clique no botão de reticências do painel THEN. 10 Clique nas reticências da linha de baixo, e escolha o elemento PMP-1 pelo desenho.

11 Verifique que o atributo governante da ação esteja em Pump Status. 12 Selecione Off pelo menu de rolagem para o Pump Status.

Quando estiver pronto, a linha do primeiro comando de controle deverá estar assim:


3-7



13 Repita os passos 2 ao 12 e excepcionalmente configure os seguintes valores: Passo 7: Operator > Passo 8: Hydraulic Grade 17.37 m Passo 12: Pump Status On Note: Importante sempre clicar no botão de reticências para criar novas condições e ações, para não correr o risco de alterar o controle existente.

3-8



Configurando o cenário em modo estático para período seco

14 Feche a janela de criação de controles.

Configurando o cenário em modo estático para período seco Nessa parte do exercício vamos passar por um passo a passo para montar o cenário de cálculo em modo estático e cargas no período seco. Exercício: criando um novo cenário com cargas sanitárias (período seco) 1 Abra a janela de gerenciamento de cenários em Analysis > Scenarios. 2 Clique com o botão direito e escolha Rename para renomear o cenário base para SteadyDry.

3 Duplo clique no cenário SteadyDry para abrir suas propriedades. Note: Ele deve conter somente alternativas BASE assimilados.


3-9



4 Selecione Analysis > Calculation Options e duplo clique na Base-Scenario Options para abrir a janela de propriedades. 5 Mude o campo Use Pumped Flows? para True.

6 Feche as janelas para ir a tela de desenho 3-10



Configurando Padrões

Exercício: Computando e revisando o cenário 1 Compute o cenário selecionando Analysis > Compute. 2 Feche a janela de resumo de cálculo que aparece após o compute. Note: Uma boa maneira de revisar resultados é olhando perfis. Nesse exercício alguns já foram criado para você.

Por exemplo, selecione View > Profiles e abra o perfil MH-1 to O-1.

3 Feche a janela de perfis e preencha a tabela de resultados que está no fim do workshop. Note: Você pode pegar os resultados da tabela através da janela de propriedades.

Configurando Padrões Para um modelo em período estendido, você precisa indicar um padrão da variação temporal da carga sanitária. Nesse sistema, todas as cargas obedecerão a um padrão de curva único, descrito na tabela abaixo.


3-11



Time (hr)

Multiplier

3

1

6

1.4

9

1.2

12

1.4

15

0.9

18

1.1

21

0.6

24

0.4

Exercício: criando um padrão 1 Selelcione Components > Patterns. 2 Clique direito na pasta Hydraulic e selecione New. 3 Chame o novo padrão como EPSPattern. 4 Deixe o campo Start Time em 12:00:00 AM (meia noite), entre 0.4 para o campo Starting Multiplier: e selecione Continuous para o campo Pattern Format. 5 Preencha o restante da tabela no campo mais abaixo dessa janela com os dados da tabela antes citada..

3-12



Configurando Padrões

6 Feche a janela. Assimilando esse padrão aos poços de visita 1 Para aplicar padrões de curvas à unidades de carga de poços de visita, abrir o centro de controle de Cargas Sanitárias “Sanitary Load Control Center” usando o caminho Tools > Sanitary Load Control Center. 2 Clique direito no cabeçalho dacoluna Pattern e selecione Global Edit. 3 Na caixa de diálogo que se abre, selecione EPSPatten como Value e clique OK.

Sua tabela deverá estar assim: Simulação em Período Estendido Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

3-13



4 Feche a janela do Sanitary Load Control Center.

Modelando tubos de alívio O poço de visita MH-5 pode divergir água quando a vazão no PV exceder 315.45 L/s. Para modelar isso, você precisa configurar um tubo de alívio conforme a tabela a seguir. System Flow (L/s)

Diverted Flow (L/s)

0

0

315.45

0

630.90

252.36

Exercício: criando o tubo de alívio 1 Para criar um tubo de alívio, clique no botão de desenho e selecione Conduit. 2 Desenho um conduto saindo do MH-5 para uma segunda saída Outfall (O-2); para fazer isso, clique esquerdo no PV MH-5, mova o mouse para baio e para a esquerda, clique direito, selecione Outfall e insira o elemento com o clique esquerdo. 3 Clique direito, selecione Done e selecione o botão de seleção, acima do botão de desenho. Note: O novo conduto deverá ter o nome P-13. A localização exata não é importante. 3-14



Modelando tubos de alívio

4 Duplo clique no P-13 e na janela de propriedades, configure o tubo como alívio mudando o campo “Is Diversion Link?” para True. 5 Configure também esses atributos: Length (User Defined) (m): 61.0 Conduit Shape: Circular Pipe Material: Concrete Diameter (mm): 914.4


3-15



6 Clique no campo “Diversion Rating Curve” na janela de propriedades e clique nas reticências para abrir a janela Diversion Rating Curve. 7 Entre com os valores de vazão como apresentado a seguir. Note: Atentar às unidades utilizadas. Na tabela estão em l/s.

8 Clique Ok par salvar esses dados. 9 Duplo clique na saída OF-2 e configure o seguinte: Boundary Condition Type: Free Outfall Elevation (Ground) (m): 35.97 Elevation (Invert) (m): 33.53

3-16



Configurando o cenário em período estendido (tempo seco)

Configurando o cenário em período estendido (tempo seco) Tudo que precisa ser feito para criar esse cenário novo, é a criação de uma nova opção de cálculo para rodar em período estendido, e criar um novo cenário para aplicar essa opção a ele. Exercício: criando uma opção de cálculo para período estendido 1 Selecione Analysis > Calculation Options. 2 Selecione Base-Scenario Options e clique no botão Duplicate, para duplicar. 3 Renomeie a cópia como EPS Run.

4 Duplo clique em EPS Run para abrir sua janela de propriedades. 5 Configure o seguinte: Time Analysis Type: EPS


3-17



Duration (hours): 24.00 Hydraulic Time Step (hours): 0.2 Hydrologic Time Step (hours): 0.1 6 Feche a janela das opções de cálculo para voltar a tela de desenho. Exercício: criando o cenário em período estendido (tempo seco) 1 Selecione Analysis > Scenarios. 2 Clique no botão New e depois em Child Scenario. 3 Nomeie esse novo cenário como EPS Dry. 4 Duplo Clique no cenário EPS Dry e selecione EPS Run como a opção no campo GVF/Pressure Engine Calculation.

5 Feche a janela de propriedades e a de cenários, e deixe esse cenário novo como ativo (make Current).

3-18



Configurando o cenário em período estendido (tempo seco)

6 Feche todas as janelas de diálogo e salve seu arquivo. Exercício: Computando e revisando seu modelo em período estendido 1 Para computar o modelo, selecione Analysis > Compute 2 Revise os resultados através da janela de resumo de cálculo, e feche-a quando estiver pronto. 3 Para analisar o gráfico das vazões dos tubos conectados ao PV MH-5, selecionar os tubos, segurando a tecla CTRL e clique com o botão da esquerda sobre cada um. 4 Tendo os quatro tubos selecionados, clique direito e selecione Hydrograph Você deverá ver o seguinte gráfico:

5 Clique direito na bomba PMP-1, e selecione PumpCurve 6 Na janela que se abre, deixe nas opções default e clique Ok. Simulação em Período Estendido Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

3-19



7 Clique no botão play para ver a animação. 8 Veja que com o funcionar da bomba e o nível do poço decai, a curva da bomba se movimenta até atingir o ponto de shut off (ponto de operação encontra-se em 0,0).

9 Abra um dos perfis (por exemplo. MH-1 to O-1), maximize a tela e clique no botão Play (botão verde). Observe a variação do nível d’água.

3-20



Simulação em Período Estendido (tempo molhado)

10 Preencha a tabela de resultados do fim do workshop com os resultados dos últimos dois cenários.

Simulação em Período Estendido (tempo molhado) Para essa rodada, você vai configurar uma alternativa do tipo Infiltration and Inflow (Infiltração e entrada de vazão extra) para usar no cenário representativo de tempo molhado (chuvoso). Nesse sistema tem uma significante infiltração e entrada de águas de chuva na montante de todos os tubos (nas extremidades). Você precisa entrar com um hidrograma para os PVs MH-1, mH-6, MH-10 e MH-12. Para facilitar a entrada de dados manual, os hidrogramas são iguais, exceto no M-12. Exercício: Criando uma alternativa Infiltration and Inflow para entrada das cargas de chuva 1 Selecione Analysis > Alternatives. Simulação em Período Estendido Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

3-21



2 Expanda o grupo Infiltration and Inflow para visualizar a base alternative. 3 Renomeie a base alternative como No Wet Weather (sem tempo chuvoso) usando o botão rename.

4 Com a alternativa No Wet Weather selecionada, clique no botão New e depois em child alternative para criar a alternativa do tempo chuvoso. 5 Chame a alternativa nova de Wet Weather (tempo chuvoso).

6 Duplo clique na alternativa Wet Weather 7 Selecione a aba Manhole (Poço de Visita) 8 Na coluna Inflow (Wet) Collection, clique na célula para o PV MH-10, e então clique no botão reticências que aparece ao selecionar Isso abre uma janela de diálogo onde podemos entrar com o hidrograma. 9 Selecione New > Hydrograph Load e preencha a tabela que está na parte de baixa da janela com os dados apresentados a seguir. Note: Lembre de verificar sempre as unidades

3-22

Time (hr)

Flow (L/s)

Flow MH-12 (L/s)

0

0

0

3.00

0

0

4.00

6.31

2.52

5.00

18.93

6.31




6.00

69.40

25.24

7.00

88.33

28.39

8.00

82.02

26.81

9.00

66.24

23.66

10.00

53.63

18.93

11.00

37.85

6.31

12.00

12.62

2.52

13.00

6.31

0.63

14.00

0

0

24.00

0

0

Quando estiver pronto, sua janela deverá estar com a seguinte aparência:


3-23



10 Selecione o botão Graph par aver o gráfico do hidrograma.

11 Feche o gráfico. 12 Normalmente, é clicado o botão ok nessa hora, mas como vamos reutilizar os dados desse gráfico em outros elementos, selecione os dados da tabela e copie através do comando CTRL+C. 13 Clique OK.

14 Agora selecione o poço de visita MH-6 e clique no botão de reticências para abrir a janela do Inflow (Wet) Collection. 15 Selecione New > Hydrograph Load. 3-24




16 Invés de ficar digitando os dados novamente, selecione a primeira célula na tabela do gráfico e cole os dados anteriormente copiados com o comando CTRL+V. Note: Tenha certeza que após colados os dados, que não tenha linhas a mais no fim. Que a última linha de dados seja à vazão correspondente à 24 horas.

17 Clique OK. 18 Repetir esse procedimento para o PV MH-1. 19 Para o PV MH-12, entrar com os dados da coluna MH-12 da tabela do início do exercício. 20 Clique OK após entrar com os dados.O hidrograma terá essa aparência:

Após terminado, sua janela da alternative Wet Weather deverá estar assim:


3-25



21 Feche essa janela e salve seu arquivo.

Configurando o cenário em período estendido (tempo chuvoso) Exercício: criando o cenário período estendido (tempo chuvoso) 1 Criar um child scenario a partir do EPS Dry para o cenário novo selecionando Analysis > Scenarios. 2 Selecione o cenário EPS Dry, selecione New > Child Scenario. 3 Nomeie esse cenário como EPS Wet (Período Estendido tempo molhado)

4 Duplo clique no EPS Wet e na janela de propriedades, no campo de alternativa Infiltration and Inflow mude para Wet Weather.

3-26



Configurando o cenário em período estendido (tempo chuvoso)

5 Feche a janela e deixe esse novo cenário EPS Wet ativo. 6 Salve seu arquivo. Exercício: computando e revisando resultados 1 Compute seu modelo em Analysis > Compute. 2 Revise os dados da janela de resumo e a feche. 3 Abrir o hidrograma dos 4 tubos ligados ao PV MH-5.


3-27



Note: Nesse caso, é uma sobre-vazão no tubo P-13, indo para a saída OF-2, entre 5 e 10 horas.

4 Examine as diferenças do funcionamento da bomba entre os cenários de tempo seco e molhado, clicando com o botão da direita na bomba PMP-1 e selecionando Graph e clicando OK. Note: Você verá o ciclo de funcionamento da bomba enquanto o tempo estiver chuvoso.

3-28



Configurando o cenário em período estendido (tempo chuvoso)

5 Clique no botão Graph Series Options (Terceiro botão da esquerda para a direita sob as abas, na parte superior) 6 Na janela de diálogo do Graph Series Option, no painel de cenários deixe ligados os cenários EPS Wet e Dry e clique OK. Note: O gráfico mostra a diferença de comportamento da bomba no intervalo de tempo que ocorre a chuva.


3-29



7 Quando você achar o tempo de máxima vazão, configure esse valor no Time Browser (Analysis > Time Browser). 8 Se tiver tempo, veja alguns perfis e gráficos. 9 Salve seu arquivo SewerCAD/SewerGEMS Sanitary e guarde o nome utilizado para salválo e o endereço. 10 Complete as questões do workshop.

Análise da ferramenta Scenario Comparison Note: Essa sessão é para os usuários que possuem versão instalada 08.11.02.46 doSewerCAD, SewerGEMS Sanitary ou SewerGEMS, ou mais recente.

A ferramenta Scenario Comparison é nova e foi inserida a partir da versão 08.11.02.46 (SELECTseries 2) para SewerCAD e SewerGEMS. Essa nova ferramenta simplifica o entendimento e visualização das diferenças entre dois cenários em um modelo. Como temos vários cenários nesse modelo, vamos verificar a diferença entre dois deles. Exercício: utilizando a ferramenta Scenario Comparison 1 Selecione Tools > Scenario Comparison. 3-30



Análise da ferramenta Scenario Comparison

2 Clique no botão New. Isso abrirá a janela de diálogo da ferramenta.

3 Utilize o menu de rolagem e escolha o cenário EPS Dry para Scenario 1. 4 Selecione o EPS Wet para Scenario 2.

5 Clique OK. A janela da ferramenta deverá estar assim:


3-31



Note: Como você pode ver, todas as alternativas disponíveis estão listadas no painel esquerdo, e no direito você verá as mesmas alternativas, exceto aquelas que forem diferentes, as quais estarão em outra cor. Agora, na painel da esquerda, que o grupo Infiltration and Flow tem no ícone uma marquinha vermelha, mostrando que o grupo de alternativas possui itens diferentes entre os cenários. A marca verde indica que não há diferenças.

6 Clique no grupo de alternativas Infiltration and Inflow no painel da esquerda.

7 Clique no botão de comparar (seta verde) 8 Clique na opção Differences abaixo do campo Inflow and Infiltration para ver as diferenças.

3-32



Análise da ferramenta Scenario Comparison

Note: Como você pode ver, a janela mostra que há diferenças em 4 poços de vista, entre os cenários.

9 Clique no botão Select in Drawing (acima do painel direito). 10 Mova a janela do Scenario Comparison para o lado para ver os quatros PVs selecionados no desenho.


3-33



11 Feche o Scenario Comparison e salve seu modelo. Note: Se você tiver instalado na sua máquina o SewerGEMS, você está apto para ir ao próximo exercício. Se não tiver, o workshop termina por aqui.

Routing de Ondas Dinâmicas usando o SewerGEMS Exercício: importando um arquivo do SewerCAD pelo SewerGEMS 1 Inicie o SewerGEMS V8i pelo ícone na área de trabalho ou pelo menu iniciar. 2 Feche a janela de boas vindas e selecione File > Import > SewerCAD V8. 3 Busque o arquivo recém salvo e clique em Open. Você verá:

3-34



Routing de Ondas Dinâmicas usando o SewerGEMS

4 Clique OK. 5 Selecione Tools > Options > Units. 6 Clique Reset Defaults, selecione System International, e clique OK. 7 Abra a janela de notificações por Analysis > User Notifications.

Note: A diferença principal entre o SewerCAD/SewerGEMS Sanitary e SewerGEMS é que esse último representa um tubo de alívio de um jeito diferente. Para tanto você precisa modelar um vertedouro lateral no PV MH-5.

Seu modelo deve estar igual ao feito no SewerCAD/ SewerGEMS Sanitary.


3-35



8 Selecione File > Save As e mude o nome do arquivo para DynamicWave.swg. Exercício: inserindo uma estrutura de controle 1 Duplo clique no pipe P-13 para abrir sua janela de propriedades. 2 Role para baixo até o campo Has Start Control Structure? e mude para True. 3 Clique no campo Start Control Structure field e selecione .

3-36




4 Na janela de diálogo que se abre do Conduit Control Structures, selecione New > Weir(Vertedouro) e entre com as informações abaixo: Crest Elevation: 34.93 Structure Top Elevation: 35.97 Weir Type: Side weir Weir Coefficient: 1.66 Weir Length: 1.2

5 Feche a janela e salve o arquivo. Exercício: editando as opções de cálculo 1 O SewerGEMS precisa ter um time step menor que o SewerCAD. 2 Abra o Calculation Options e selecione EPS Run. 3 Mude o campo Calculation Time Step e o Hydrologic Time Step para 0.05 hora.


3-37



Exercício: mudando a unidade de vazão Você precisa ter certeza que a unidade usada para vazão esteja em l/s 1 Selecione algum pipe, selecione algum atributo de vazão, clique direito, e selecione Units and Formatting. 2 Configure a unidade para L/s e o Display Precision (número de casas depois da vírgula) para 2.

Exercício: calculando o modelo com a opção de cálculo para ondas dinâmicas e revisando os resultados 1 Agora você está apto para rodar um modelo de ondas dinâmicas. 3-38




2 Mude o coenário ativo para EPS Wet. 3 Selecione Analysis > Compute para computar o modelo. Note: Você verá uma janela de resumo de cálculos diferente das anteriores.

4 Feche essa janela 5 Crie o gráico dos tubos conectados ao PV MH-5 selecionando-os com a telca CTRL pressionada. 6 Clique direito, selecione Graph e clique OK. Você deverá ver o seguinte:


3-39



7 Veja os resultados e preencha a última coluna da tabela de resultados. Note: Os dados do modelo feito com o tubo de alívio e o feito com o vertedouro não coincidem pois eles possuem diferentes dados de entrada e modelagem. Para os dados ficarem parecido, é preciso fazer alterações em um dos dois.

8 Você pode criar um perfil e gerar animações como feitas na rodada anterior.

3-40



Tabela de Resultados

Tabela de Resultados Preencha a tabela e responda aos exercícios a seguir: SewerCAD/SewerGEMS Sanitary

Variable

SteadyDry

EPS Dry

SewerGEMS

EPS Wet

Dynamic Wet

Maximum flow at outlet (L/s) Time of max. flow at outlet (hr) Diverted flow (O-2) (L/s)

N/A

Number of pump starts

N/A

N/A


Questões 1 O sistema possui sobre vazões? Quando?

2 A bomba tem capacidade suficiente para essas vazões? Por que?


3-41



3 Qual é a razão entre as vazões máximas na saída OF-1 dos dias de tempo chuvoso e na estiagem? É alto?

4 Você acha que a vazão do tempo chuvoso seria devido a infiltrações ou é uma vazão concentrada? Por que?

Respostas

SewerCAD/SewerGEMS Sanitary

SewerGEMS

Variable

SteadyDry

EPS Dry

EPS Wet

Dynamic Wet

Maximum flow at outlet (L/s)

129.9

153.9

334.6

392.0

Time of max. flow at outlet (hr) Diverted flow (O-2) (L/s)

N/A

6.6

7.0

7.15

N/A

0

77.0

14.4

Number of pump starts

N/A

10

9

8

1 O sistema possui sobre vazões? Quando? Tem no pipe P-13 durante a hora de pico no cenário do tempo molhado. 2 A bomba tem capacidade suficiente para essas vazões? Por que? Sim, mas durante a vazão de pico no tempo molhado a bomba demora muito para baixar o nível do poço. Isso é muito ruim se acontecer continuamente. 3 Qual é a razão entre as vazões máximas na saída OF-1 dos dias de tempo chuvoso e na estiagem? É alto? 3-42



Respostas

Aproximadamente 2 para 1. Isso é alto para u sistema de esgoto. 4 Você acha que a vazão do tempo chuvoso seria devido a infiltrações ou é uma vazão concentrada? Por que? É vazão concentrada, pois ela aumenta muito rápido e acaba do mesmo jeito, infiltrações possuem longas durações.


3-43


Construindo Modelos a partir de dados geospaciais

Curso SewerCAD/GEMS

Construindo Modelos a partir de Dados Geoespaciais

Enfoque: Núcleo de Dados vs. Núcleo do Modelo • Diferentes paradigmas para modelação • Mudança para um enfoque no núcleo de dados NUCLEO DE DADOS

NUCLEO DO MODELO

GRÁFICOS

MODELO

Model input

MODELO

Model input

DATA BASE Model output ORDENS DE TRABALHO

ANÁLISES CIS

Pág. 9- 1



Curso SewerCAD/GEMS

Capacidades de um GIS • Combina funcionalidade de CAD & databases • Habilidade de aplicar atributos a objetos espaciais • Use – Armazenamento de Dados/Recuperação – Mapas informativos

• Relações Topológicas

Formato de Dados Geospaciales • Formatos: Vetor, Raster ou TIN • Vetor – pontos – linhas – polígonos

• Raster – Raster, malha regular – Dados de sensor remoto – Modelos digitais de elevação

• TIN (Triangulated Irregular Network) – Dados de superfície

Raster Grid TIN

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Curso SewerCAD/GEMS

Utilidade GIS vs. Modelo GIS

Modelo GIS

GIS da Cidade

Modelo

Modelo

Modelo GIS

Modelo – Integração GIS • Use cada um para o que se pode fazer melhor • Modelo – Cálculos hidráulicos – Administração de cenários – Estudos de Projeto e operações

• GIS – Armazenamento e manipulação de dados de entrada – Visualização de resultados – Interação com outras fontes de dados

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Curso SewerCAD/GEMS

Entrada manual de Dados CAD Drawing ModelBuilder Shapefile Database Folha de cálculo

SewerCAD SewerGEMS

Coverage Geometric Network

Geodatabase

ModelBuilder

Qual ferramenta? Descrição da rede e Suas propriedades

Dados de cargas não Atribuidas aos nós

LoadBuilder

Seu Modelo

Dados de elevação do terreno

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Curso SewerCAD/GEMS

O que devo ter?

Arquivo Fonte ex. GIS, Excel

Arquivo Objetivo (Model Data Store)

ModelBuilder • Importar (Exportar) dados do modelo desde fontes externas • Construir / Atualizar o modelo • Enviar dados a outros aplicativos

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Curso SewerCAD/GEMS

Cada tabela no arquivo fonte deve ser transladada ao elemento do modelo Tabelas do archivo fonte • Tee’s

Tabelas no modelo • Pressure Junction

• Bombas

• Pressure Pipe

• Tubo pres.

• Pumps

• Poços

• Conduits

• Tubo gravidade

• Manhole

• Sifão

Deve haver uma etiqueta comum Key/Label entre Fonte e Objetivo Label

D

P-134

C

Label

Diam

Rough

P-134

Fonte

Target

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Curso SewerCAD/GEMS

Deve identificar relação entre os atributos de Fonte e Objetivo Label

D

C

P-134

Label

Diam

Rough

P-134

Fonte

Objetivo

Bem feito, os dados serão copiados Label

D

C

Label

Diam

Rough

P-1

0.5

130

P-1

6

130

P-17

0.5

110

P-17

6

110

P-100

0.5

130

P-100

6

130

P-134

0.667

130

P-134

6

130

P-220

0.667

110

P-220

6

110

P-231

0.5

90

P-231

6

90

Fonte

Objetivo

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Curso SewerCAD/GEMS

Considerações • Nem todos os campos da fonte necessitam ser copiados (exem. idade do tubo) • Nem todos os atributos no archivo objetivo necessitam vir com ModelBuilder (exem. curvas de bombas) • As Coordenadas X,Y se carregam automaticamente desde os Shapefiles ou Geodatabases • As demandas dão melhores carregadas pelo LoadBuilder • Elevações podem ser importadas desde os DEM com o TRex

Tipos de conectividade • Explícita – Nó de inicio – final especificados no arquivo fonte

• Implícita – Tubos são atribuídos aos nó de inicio – fim, baseado em: • Nó mais próximo, se o nó existe • Coordenadas dos extremos, se o nó não existe

J-5

J-6

J-6 J-5

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Curso SewerCAD/GEMS

Problemas de conectividade • Tubos sen nós finais

• Tubos que não conectam-se, mas deveriam

• Tubos que estão conectados e não deveriam

• Tubos que se cruzan sem nós

Navegador de Rede “Network Navigator” Encontra possíveis problemas causados por – – – –

Nós próximos com outros Nós muito próximos a tubulações Nó órfãos Elementos com mensagens, de uma simulação prévia

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Curso SewerCAD/GEMS

Tipos de construção desde un GIS • Conecte os extremos dos tubos a algo • Convenção de etiquetas nos elementos é importante • Por línhas de serviço em um diferente “feature class” das tubulações • Colocar poços úmidos, bombas, nó, etc em seu próprio “feature class” (ou use Subtypes)

LoadBuilder Colocando contribuições aos nós

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Curso SewerCAD/GEMS

Tipos de dados de fluxos • Dados de conta de usuários – – – –

Precisos e com alta resolução Somente coletados no ciclo de faturação Se contam só dados mensais Não incluem I&I e irrigação

• Dados de medição do sistema – Resolução espacial grossa – Boa resolução temporal com sistema SCADA – Inclui I&I e irrigação

Tipos de importações Dados pontuais a nós

Polígonos de vazões aos nós

Polígonos de uso de solo/População/Nós Tabela de cargas unitarias

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Curso SewerCAD/GEMS

Dados pontuais 8 in. 36 in.

Nó Mais Próximo

Tubo Mais Próximo

Dados pontuais 2

Pontos em Polígonos

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Curso SewerCAD/GEMS

Problemas com medições de sistemas CIS (Client Information System) • GeoCoding – deve ter coordenadas x,y para cada medição • Leituras errôneas, correções manuais • Medições não são do mesmo dia • Se deve selecionar a média em um período – Período de fatura previa – Ano anterior

• Problemas de Compatibilidade (Unix, AS 400)

Dados crus de fatura Data Leitura

Dias no Período

6 Jun 08

Letura, m3

m3 faturados

Fatura, $

Demanda, l/d

326578

7 Jul 08

32

340114

13536

43.31

4 Aug 08

28

353554

13440

43.01

6 Sep 08

33

368602

15048

48.15

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Curso SewerCAD/GEMS

Demanda Calculada Data Leitura

Dias no Período

6 Jun 08

Letura, m3

m3 faturados

Fatura, $

Demanda, l/d

326578

7 Jul 08

32

340114

13536

43.31

423

4 Aug 08

28

353554

13440

43.01

480

6 Sep 08

33

368602

15048

48.15

456

Dados de Áreas de Uso da Água Distribuição Média

10 l/s

10 l/s/5 nós = 2 l/s por nó

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Curso SewerCAD/GEMS

Dados de Áreas de Uso da Água Proporcional a Área

10 l/s

25% de área x 10 lps = 2.5 lps

Diferente para cada nó ∑ = 100 %

Dados de Áreas de Uso da Água Proporcional a População

10 lps

30 personas/200 en el área = 15% 15% x 10 lps = 1.5 lps

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Curso SewerCAD/GEMS

Usando Polígonos Polígonos de nós

Polígonos de vazão 150 80 120

200

Demanda no nó= 20%(15)+40%(12)+30%(8)+15%(20)=13.2 lps

Dados de Uso de Solo / População • Difícil de projetar a vazão diretamente • Usualmente se projeta a população ou o uso de solo • Fontes de informação – – – –

Censos Populacionais Distritos Zonas ou Bairros Qualquer tipo de polígono

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Curso SewerCAD/GEMS

Métodos de Uso do Solo / População • Sobrepor polígonos de dados sobre polígonos de serviço dos nós • É necessário – Polígonos de Serviço dos nós – Polígonos de População / uso de solo – Densidade da demanda (tabela)

• Verificar que a soma das partes seja igual ao total

Densidade da Demanda • População – litros/capita/día por tipo (exem. Classe social) – litros/unidade/día por tipo (e.g., per bed) – População equivalente

• Uso de Solo – m3/ha/día por tipo (exem. industrial)

• Existe literatura com valores disponíveis • É necessário contabilizar para cada sistema

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Curso SewerCAD/GEMS

Polígonos de Serviço de Nós • Nós (pontos) devem ser convertidos en áreas (polígonos) • Os polígonos podem ser desenhados manualmente • A ferramenta “Thiessen polygon” gera automaticamente

Generação de Polígonos de Thiessen 2

1

3

4

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Curso SewerCAD/GEMS

Resultados do LoadBuilder • Criar uma alternativa “Child” de carga (Load Alternative) • Sobreescrever a alternativa existente • Adicionar a uma alternativa de carga existente

TRex • Terrain Extraction • Importando dados de superfície

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Curso SewerCAD/GEMS

Fontes de dados de elevação • Ingresso manual desde mapas topográficos • Topografia • GPS • Altímetros • Planos “As-builts” • Modelos Digitais de Elevação - DEM

Formatos de Modelos Digitais de Elevação • Raster (malha) – Um valor por cada célula – Arquivos muito grandes

• TIN (Triangulated irregular networks) – Armazenam os dados nos vértices – Interpolação entre valores – Arquivos mais ligeiros que os tipo raster

• Curvas de Nível (vetores) – Interpolação entre as curvas

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Curso SewerCAD/GEMS

Usando TRex • Obter arquivo de dados topográficos e conhecer: – Referencia Espacial – Tipo (raster, curvas, TIN) – Unidades (m, ft, km, etc)

• Iniciar TRex • Identificar arquivo, unidades, etc. • Selecione os nós para atualizar • Nomeie a alternativa que receberá os dados

Manipulando diferentes fontes de dados de elevação

Construir dados com TRex Importar dados mais precisos Para nós específicos Adicionar elevações faltantes

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Curso SewerCAD/GEMS

Fim

Ingresse os dados uma vez, use-os muitas vezes, para vários propósitos.

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Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais

Assunto Abordado Neste workshop você terá em mãos arquivos no formato shape para usá-los na modelagem de um sistema. Para importá-los você irá utilizar o ModelBuilder, TRex, e LoadBuilder no SewerGEMS V8i, SewerGEMS Sanitary V8i ou SewerCAD V8i, com vazões médias e fatores de pico. Iniciaremos a partir de um arquivo em branco, e no fim teremo um modelo pronto para ser analisado e trabalhado. O material deste curso foi desenvolvido para as plataformas SewerCAD/SewerGEMS V8i Select Series 2, cujas versões são superiores a 08.11.02.46. Para os profissionais que usam versões antecessoras à versão 08.11.02.46, é recomendada a atualização imediata à versão mais recente para usufruir das últimas novidades da plataformas, inclusive das novidades sobre as vantagens de interoperabilidade do V8i.

Pré-requisitos do Workshop Conhecimentos básicos em modelagem de redes.


Construir um modelo de rede de esgotos feito em formato shape utilizando o ModelBuilder

Importar dados topográficos utilizando o TRex

Importar dados de demanda utilizando o LoadBuilder

Importar um arquivo shape como imagem de fundo

Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

4-1


Começando


Verificar se você tenha os seguintes arquivos na pasta: C:\Bentley Workshop\SewerModelingSI\Starter\GISData. BillingMeter.shp Contours.shp GravityPipe.shp ManholeNodes.shp PictureOfNetwork.jpg Provavelmente você não terá um software para visualização dos arquivos shape. Se tiver abra-os para ver os dados constituintes, e se não tiver, abra o arquivo PictureOfNetwork.jpg para ver a imagem abaixo:

4-2



ModelBuilder

ModelBuilder Nessa sessão você utilizará o ModelBuiilder para construir uma rede. O ModelBuilder possibilita o uso de arquivo GIS para construir um novo modelo, ou atualizar um existente. O ModelBuilder suporta uma Gama grande de formatos de arquivo, como arquivos de banco de dados (Access e DBase), planilhas e tabelas (Excel ou Lotus), dados GIS (shapes), banco de dados (Oracle e SQL Server) e mais. Usando o ModelBuilder você mapeia as tabelas e campos constituintes na sua fonte de dados com os elementos e seus atributos no SewerCAD/SewerGEMS Sanitary ou SewerGEMS. O resultado é um modelo do SewerCAD/SewerGEMS Sanitary ou SewerGEMS feito. A ferramenta é a primeira a ser utilizada quando se está construindo um modelo a partir de uma fonte de dados GIS. Os passos que você dará a partir do início, impactarão no progresso continuo do processo.

Exercício: importando um modelo pelo ModelBuilder 1. Inicie o SewerGEMS V8i, SewerCAD V8i ou SewerGEMS Sanitary V8i e abra um arquivo em branco em File > New ou clique em Create New Project na tela de boas vindas. 2. Selecione Tools > Options e então selelcione a aba Units. 3. Cloque Reset Defaults > System International e clique OK. 4. Inicie o ModelBuilder indo em Tools > ModelBuilder ou selecionando o ícone pela barra de ferramentas. Uma janela se abrirá vazia

5. Clique no botão New. Note: Agora você precisa especificar qual o tipo de fonte de dados a ser usado. 6. No campo Select a Data Source type, selecione ESRI Shapefiles pelo menu de rolagem.


4-3



7. Para selecionar o seu arquivo, clique no botão Browse para nevegar no caminho; C:\Bentley Workshop\SewerModelingSI\Starter\GISData e segurando o CTRL, selecione os arquivos ManholeNodes.shp e GravityPipe.shp. 8. Clique em Open e os arquivos ManholeNodes e GravityPipe aparecerão na janela do ModelBuilder. 9. Se você ligar a caixa Show Preview, sua tela aparecerá assim:

10. Navegue entre os dois arquivos, para verificar o conteúdo deles. Note: O arquivo ManholeNodes (Poços de Visita) possui dados de cota de fundo e os nomes dos elementos, enquanto o arquivo de Pipes, possui e descrição deles, diâmetros e o coeficiente de Manning.

11. Clique no botão Next e entraremos na janela de opções de dados geoespaciais. 12. No campo Coordinate Unit configure para m. 13. Ligue a caixa do campo Create nodes if none found at pipe endpoint, para criar poços de visita no fim de elementos pipe se não houver. 14. Ligue a caixa do campo Establish connectivity using spatial data porque no arquivo de pipes não tem informação da localização exata dos endpoints. 15. Configure uma tolerância de 0.30 m.

4-4



ModelBuilder

16. Clique em Next 3 vezes até chegar no passo chamado Specify Field Mappings for each table, onde iremos lincar os dados da fonte de dados aos atributos do software. 17. Selecione o arquivo ManholeNodes no painel esquerdo da tela e configure o seguinte pareamento: Table Type: Manhole Key Fields: LABEL (não ) X and Y Field: Deixe como está 18. No painel inferior, selecione o campo do shape ELEV_INV e no menu de rolagem no campo Property, selecione Elevation (Invert).


4-5



19. No painel esquerdo, selelcione o arquivo GravityPipe. 20. Configure o campo Table Type para Conduit. 21. Selecione LABEL para o campo Key Fields e deixe os campos Start e Stop como . 22. Na painel inferior, configure o seguinte: D: Diameter N: Manning’s n, MATERIAL: Material.

4-6



ModelBuilder

23. Clique em Next. 24. Selecione Yes no campo Would you like to build a model now? (quer construer seu modelo agora?) E então clique em Finish.

Note: Se você tiver uma janela na sequência, clique em Yes.


4-7



Note: O ModelBuilder criará um modelo que mostrará um resumo, indicando a criação de 155 condutos e poços de visita, mais um nó adicional, correspondente à saída do sistema.

25. Feche essa janela para ir à janela principal do ModelBuilder.

26. Feche também essa janela. 27. Clique Yes, para fazer a sincronização do desenho ao modelo (sincronização do arquivo .swc.mdb com o .swc).

4-8



ModelBuilder

28. Se o modelo não estiver visível na tela, selecione View > Zoom > Zoom Extents para trazê-lo a vista. Seu modelo deverá ter a seguinte aparência:

29. Salve seu arquivo como GeospatialProgress selecionando File > Save As. 30. Para rever os dados, abra a flextalbe de condutos (View > FlexTables, e duplo clique Conduit Table) e veja que os dados estão razoàveis.

31. Feche a flextable para voltar ao desenho. Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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32. Pelo desenho, navegue até algum poço de visita e dê um duplo clique para abrir a janela de propriedades. Note: Veja que o campo Elevation (ground) está igual a zero. Precisamos agora importer os dados topográficos desse sistema.

Terrain Extractor (TRex) Nessa sessão você vai importar dados topográficos usando o assistente do TRex. Ele vai passo a passo, automaticamente, assimilando as elevações aos nós baseado em dados digitais de elevação ou dados digitais de terreno. Exercício: importando dados de elevação 1. Continuando no arquivo do ModelBuilder, selecione Tools > TRex e a caixa de diálogo do assistente do TRex aparecerá. 2. No campo Data Source Type (tipo de fonte de dados) mude para ESRI Shapefile. 3. No campo File, clique no botão reticências para buscar o arquivo em C:\Bentley Workshop\SewerModelingSI\Starter\GISData e escolha o Contours.shp. 4. Selecione a opção CONTOUR no campo Select Elevation Field. 5. Configure as unidade de x, y e z para m. 6. É aconselhável ligar a caixa do campo Clip Dataset to Model que irá cortar o shape ao modelo. Note: Isso é importante quando se usa grandes arquivos como fonte de dados. 7. Nesse exercício, ligar a opção Also update inactive elements (também atualizar elementos inativos) é desnecessário. 4-10



Terrain Extractor (TRex)

8. Ligue a opção All sob Nodes to Update.

9. Clique Next e o TRex irá rodar. A mensagem abaixo irá aparecer quando acabar:

Note: A mensagem avisa que há 2 nós que estão for a da região do shape, que não tiveram dados de elevação do terreno assimilados.

10. Clique OK e o TRex mostrará os dados de elevação atribuidos aos nós. Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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11. Como queremos que esses dados sejam inseridos na alternativa Base-Physical, clique em Finish para retornar ao desenho. 12. Selecione algum poço de visita e veja os campos elevation (ground) e (invert) e verifique os valores.

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Exercício: trocando o elemento do nó (OutFall no lugar do Manhole) 1. Clique no poço de vista mais a noroeste (pra cima e pra esquerda). It O nome dele deve ser MH-1. Note: Esse poço na verdade é a representação da saída do esgoto, e precisa ser representado pelo element OutFall. Você vai utilizro commando Morph, escolhendo o element Outfall da barra de ferramentas e clicando sobre o poço a ser trocado.

2. Para trocar o elemento, selecione o elemento Outfall, pela barra de ferramentas e clique sobre o poço MH-1. Você receberá a pergunta abaixo:

3. Clique Yes e assim o element se torna o Outfall. 4. Tecle ESC para ir ao comando de seleção, e dê duplo clique no Outfall. 5. Selecione Free Outfall no campo Boundary Condition Type. 6. Veja que o elemento não tem nada no campo elevation (Invert); entre com 77.72 no campo Elevation (Invert) (m). Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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Note: Acima está o screeshot do SewerGEMS e abaixo do SewerCAD / SewerGEMS Sanitary.

7. Certifique-se de salvar seu arquivo temporariamente. Exercício: criando um perfil para verificar as elevações. Como verificação se as elevações estão razoáveis, crie um perfil da saída até um nó bem afastado dela (tentaremos o MH-41).

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1. Para criar um perfil, na janela de propriedades, no campo de localização de elemento, digite MH-41 e tecle Enter. 2. Clique direito no MH-41 e selecione Create Profile.

3. Deixe o nome Default e clique OK.

Automaticamente será aberto um perfi dos elementos como abaixo:


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Note: Você pode ver a declividade dos pipes a jusante do poço MH-41. 4. Feche o perfil e salve seu arquivo.

LoadBuilder A seguir, você irá usar o LoadBuilder para importar dados de hidrômetros individuais para carregar nesse modelo. O LoadBuilder é uma ferramenta para aplicar vazões à elementos. Caso você já conheça o valor da vazão a ser aplicada ao elemento, você pode usar outro métodos como a ferramenta Sanitary Loads. O poder do LoadBuilder é que ele pode pegar dados de vários tipo de bancos assim como dados customizados de micromedição, hidrômetros e polígonos com dados populacionais ou de uso e ocupação do solo, para aplicá-los aos elementos. O Loadbuilder é orientado aos tipos de dados disponíveis, para descrever cargas de tempo chuvoso. Exercício: importando dados de cargas 1. Inicie o LoadBuilder selecionando Tools > LoadBuilder. 2. Clique no botão New para abrir o assistente do LoadBuilder.

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LoadBuilder

3. Selecione Allocation no campo type of data source e clique em Nearest Node no campo method.

4. Clique Next. 5. Clique nas reticências no campo Node Layer e selecione Manhole\All Elements como os nós a receberem as cargas.

Note: Acima está a tela do SewerCAD/SewerGEMS Sanitary, e abaixo a do SewerGEMS. Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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6. Clique em Select. 7. No campo Billing Meter Layer (arquivo com informações de medicos), clique no botão reticências e busque o arquivo BillingMeter.shp na pasta Starter e clique em Open. 8. Clique OK para a mensagem que aparece:

9. No campo Load Type (tipo de carga) deve estar configurado para TYPE (atributo do shape com a informação do tipo de carga), no campo Usage Field (valor da carga no shape) USE e no campo units deverá estar L/day. 10. Desligue o campo Use Previous Run box já que você ainda não computou o modelo.

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LoadBuilder

11. Clique Next. A janela com o resumo de cálculo aparecerá. 12. Esse sistema tem baixas pressões, então tenha certeza que os valores estejam em L/s. Se não estiverem, clique direito no campo de vazão sobre a unidade e selecione Units and Formatting. 13. Selecione L/s para Unit então os dados se converterão para L/s.

14. Clique OK para voltar a janela de resumo de cálculo. 15. Deixe o campo multipliers como eles estão, pois estamos interessado em valores de vazão medianas por agora.


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16. Clique Next. 17. Uma janela com resultados prévios aparece. Veja os resultados pela tabela.

18. Clique em Next para ter o processo de importação completo. 19. No campo Label (nome da rodada do LoadBuilder) digite Billing Data para salvar nossos passos. 20. Selecione o campo Override an Existing Alternative e escolha Base Sanitary Loading pelo menu de rolagem.

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Viewing Background Contours

21. Clique Finish e quando completo, a seguinte mensagem aparecerá com o número de cargas importadas.

22. Feche essa mensagem. 23. Feche o LoadBuilder e salve seu arquivo.

Viewing Background Contours Agora vamos ver como importamos um levantamento topográfico em curvas de nível para ficar como segundo plano de desenho.


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Exercício: adicionando curvas de nível ao plano de fundo


1. Selecione View > Background Layers. 2. Clique no botão New e depois em New File. 3. Busque a pasta Starter e escolhe o arquivo Contours.shp e clique em Open. Você verá a seguinte janela de diálogo:

4. Clique OK.

Note: Veja que dois poços de visita estão fora da região do shape (ao sul do desenho). 5. Você pode desligar a visualização das curvas de nível desligando a caixa no Background layers.

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Computando o modelo

Note: O próximo exercício é somente para usuários de SewerGEMS. Os usuários de SewerCAD ou SewerGEMS Sanitary podem pular para a próxima sessão desse workshop.

Exercicio: ajustando as opções de cálculo. 1. Selecione Analysis > Calculation Options. 2. Duplo clique no Base Calculation Options para abrir a janela de propriedades. 3. Configure o seguinte: NR Weighting Coefficient 0.9 Computation Distance (m) 9.14 Start Type Warm Start Warm Up TIme (hours) 0.25.

4. Salve seu arquivo.


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Computando o modelo


Agora você já tem tudo para computar o modelo. Nessa sessão vamos computer e revisar os resultados do modelo. Exercício: computando o modelo 1. Vamos veririfcar algum problema em Analysis > Validate. Note: Você vai ver problemas em dois poços de visita, one a cota do fundo á maior que a cota do terreno.

2. Cheque as cotas dos poços. 3. Abrir a FlexTable, clique direito no cabeçalho da coluna Elelevation (Ground) e selecione Sort > Sort Ascending. Você verá dois poços com elevação igual a zero, porque ele estavam for a do limite do arquivo shape das curvas de nível.

4. Para o poço MH-142 configure o Elevation (ground) de 96 m e 99 m para o MH143, utilizando a flextable 5. Feche a tabela após feito isso 4-24



Computando o modelo

6. Compute seu modelo em Analysis > Compute 7. Feche as janelas que aparecem a seguir Agora vamos configurar uma visualização na qual os pipes apareçam com cores diferentes de acordo com o valor de y/d. Exercício: codificação por cores pelo atributo y/d (depth/rise) 1. Selelcione View > Element Symbology. 2. Clique direito em Conduit e selecione New > Color Coding. 3. Na janela do Color Coding configure o seguinte: Field Name: Depth (Average End)/Rise or Depth/Rise (para SewerGEMS) Selection Set: Maximum: 100.0 % Options: Color and Size 4. Clique no botão inicializar (terceiro botão do painel direito).

Note: Acima está o screeshot do SewerGEMS e abaixo do SewerCAD / SewerGEMS Sanitary.


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5. Clique Apply e entçai OK. 6. Usuários do SewerGEMS selecionem Analysis > Time Browser e configure o Time para 02:00:00 horas. A maioria dos pipes devem estar verde.

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Computando o modelo

Note: Tela anterior é do SewerCAD/SewerGEMS Sanitary. Abaixo está a tela do SewerGEMS no t=2:00:00 hours.

Note: Isso mostra que as vazões no sistema estão baixas. 7. Verifique a vazão na saída dando um duplo clique no Outfall e olhando na janela de propriedades.

Exercício: revisando os resultados pelas FlexTables 1. Achar os valores máximo e mínimo de y/D abrindo uma Flextables do Projeto (View > Flex Tables, clique direito em Conduit Table e selecione Duplicate as Project Flex Table). 2. Abra a nova Conduit Table na pasta Tables – Project na janela das Flextables. 3. Clique direito no cabeçalho da coluna Depth (Average End)/Rise (Depth/Rise se estiver usando SewerGEMS) e selecione Statistics. Note: Os usuários de SewerCAD/SewerGEMS Sanitary, precisar clicar no botão Edit na tabela para adicionar essa coluna à FlexTable.


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Note: Acima é a tela do SewerCAD/SewerGEMS Sanitary e abaixo a tela é do SewerGEMS no t=02:00:00 hours.

4. Feche a janela de estatísitcas após revisar os resultados. 5. Usuários de SewerGEMS respondam as questões do fim desse workshop e pulem para a próxima sessão Rodada com Vazão de Pico. 6. Voltando a FlexTable: Conduit Table, veja que algunspipes possuem valor igual a zero no y/D, eles correspondem a pipes sem vazão na extremidade mais alta do sistema. 7. Adicione uma coluna para tensão trativa clicando no botão edit (fquarto botão da esquerda para direita) no topo da tabela. 8. Selecione Tractive Stress (Calculated) no painel Available Columns e clique no botão Add. Isso irá mover a coluna para o painel da direita.

4-28



Rodada com Vazão de Pico

9. Clique OK. Note: Verfique qual pipe possue y/D mais alto ordenando os valores de forma descrecente (use Sort > Descending).

10. Configure a coluna da tensão trativa para Pascals clicando com o botão da direita no cabeçalho da coluna e selecionando Units and Formatting, e configure Unit: pra Pascals. 11. Ache a velocidade e tensão trativa para o pipe de maior y/D. 12. Preencha a tabela d resultados do fim do workshop. 13. Salve seu arquivo.

Rodada com Vazão de Pico Agora, vamos criar um cenário com vazão de pico, com multiplicador igual a dois. Exercício: aplicando o multiplicador de cargas 1. Criar um novo cenário em Analysis > Scenarios. 2. Clique direito sobre o Base e selecione New > Child Scenario ae nomeie esse cenário como Peak (Pico).


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3. Duplo clique no cenário Peak para abrir a janela de propriedades. 4. Clique no campo Sanitary Loading para abrir o menu de rolagem. 5. Selecione . 6. E chame essa nova alternative de Peak Load (Carga de Pico).

7. Clique OK.

8. Deixe o cenário Peak ativo clicando com o botão da direita sobre ele e selecionando Make Current. 4-30



Rodada com Vazão de Pico

9. Abra o Sanitary Load Control Center (Tools > Sanitary Load Control Center). Note: Note os valores de vazão base na tabela 10. Clique direito no cabeçalho da coluna Base Flow e selecione Global Edit. 11. Configure o seguinte: Operation: Multiply Value: 2

12. Clique OK.

Note: Veja que os valores dobraram. Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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13. Feche essa janela e salve o arquivo.


14. Clique no botão de computar. 15. Revise a tabela de resumo de cálculo que aparece. 16. Abra a Conduit FlexTable (View > Flex tables > Tables – Project > Conduit Table) e complete a tabela de resultados.

4-32



Tabela de Resultados

Tabela de Resultados Tabela de Resultados para SewerCAD/SewerGEMS Sanitary Property

Average Load

Peak Load

Flow at Outfall (L/s) Max Depth/Rise (%) Pipe with Max Depth/Rise Velocity in that pipe (m/s) Tractive Stress in that pipe (Pa)

Tabela de Resultados para SewerGEMS Property at t=02:00:00 hours Flow (Total In) at Outfall (L/s) Max Dept/Rise (%)

Average Load

Peak Load

Pipe with Max Depth/Rise Velocity in that pipe (m/s)

Note: Usuários de SewerGEMS– selecione Analysis > Time Browser e configure o tempo para 02:00:00 e então preencha a tabela de resultados para SewerGEMS acima.


Questões 1. Onde as velocidades são altas no cenário com vazão média? Ferramentas de Importação de Dados Geoespaciais Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

4-33



2. A velocidade aumenta bastante no cenário de vazão de pico?

3. Se você podesse redimensionar o sistema, que alterações faria?

4. Quais são outros formatos que o ModelBuilder aceita?

Respostas Tabela de Resultados SewerCAD/SewerGEMS Sanitary Property

Average Load

Peak Load

Flow at Outfall (L/s)

16.29

32.59

Max Depth/Rise (%)

51.7

100

Pipe(s) with Max Depth/Rise

CO-65

CO-13 & CO-36

Velocity in that pipe (m/s)

0.43

CO-36 = 0.10 CO13 = 0.26

Tractive Stress in that pipe (Pa)

0.83

CO-36 = 0.19 CO13 = 0.79

Tabela de Resultados para SewerGEMS Property at t=02:00:00 hours Flow (Total In) at Outfall (L/s)

4-34

Average Load

Peak Load

17.52

32.80



Respostas

Max Dept/Rise (%)

72.0

100

Pipe(s) with Max Depth/Rise

CO-14

CO-36 CO-13 CO35 CO-14

Velocity in that pipe (m/s)

0.33

CO-36 = 0.1 CO13 = 0.27 CO-35 = 0.09 CO-14 = 0.45

1. Onde as velocidades são altas no cenário com vazão média? Não. Geralmente menores que 0.30 m/s. 2. A velocidade aumenta bastante no cenário de vazão de pico? Sim, mas desproporcional ao aumento da carga. 3. Se você podesse redimensionar o sistema, que alterações faria? Como temos limitação de declividade do terreno, poderia ser tentado o aprofundaemtno da linha no final dela. Se ainda estiver uma linha muito plana, poderia ser pensada a instalação de uma linha elevatória. 4. Quais são outros formatos que o ModelBuilder aceita? O ModelBuilder aceita muitos formatos, entre eles banco de dados (como Access e DBase), planilhas (como Excel ou Lotus), dados GIS(como shapes), e alta variedades de dados brutos (como Oracle, e SQL Server), e mais.


4-35


Projetos de Sistemas por Gravidade

Curso SewerCAD/GEMS


Metodologia de Projeto (1/2) 1. Obter os normas locais, guias de projeto, critérios em literatura, etc. 2. Identificar as áreas a serem servidas 3. Recoletar dados geológicos, geográficos e topográficos 4. Recoletar informação de caminhos, população, tipos de industria, urbanização municipal 5. Estimar vazões de projeto 6. Identificar drenagens naturais, ruas, e pontos existentes ou projetados para entrada y saída de vazões no sistema 7. Extrair informação do alinhamento e elevação tanto do sistema como da infraestrutura proposta

Pág. 6- 1



Curso SewerCAD/GEMS

Metodologia de Projeto (2/2) 8. Dividir a área total em sub-areas se é requerido e estimar os valores das vazões de projeto em cada zona ou seção 9. Executar um projeto com avaliação hidráulica para determinar tamanho das tubulações, declividades e elevações 10. Fazer uma avaliação de custos para os projetos 11. Revisar projetos, variaveis assumidas e a viabilidade de custos 12. Modificar o projeto se necessário 13. Completar as plantas - perfil, preparar especificações e outra documentação com os cálculos hidráulicos

Simulações de Projeto em Estado Estático • Valores extremos de vazões (Peak flow) são usados para análise de projeto e capacidade • Valores mínimos de vazão são avaliados para determinar se o valor da força trativa é adequado para prevenir sedimentação • Valores de vazão para crescimento futuro são avaliados para assegurar que o sistema possa manejar o impacto de novos clientes

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Curvas de nivel, vías existentes e limite da nova subdivisión

Curso SewerCAD/GEMS

Divisão de drenagem e corpos naturais de drenagem

Vías e Rede de Drenagem propostas

Parâmetros de Projeto • Taxas de Vazão (Q) – Valor máximo de projeto – Valor médio de projeto – Valor mínimo de projeto

• Recobrimento – Máxima cobertura – escavação – nível freático – custos instalação – Mínima cobertura- fluxo a gravidade, profundidade congelamento, forças suportadas, existência de outras redes

• Velocidade – Máxima Velocidade 4.5 m/s é comum – Mínima Velocidade- 0.6 m/s é comum

• Declividade – Pode variar segundo o tamanho da tubulação – Mínima declividade de 0.005??

Pág. 6- 3

Curso SewerCAD/GEMS

Determinação Vazões de Projeto com Bombeamentos • A vazão máxima não é necesariamente a vazão acumulada a montante, pode ser a máxima vazão bombeada • A vazão de pico de bombeamento deve ser usada como máxima vazão de projeto para as tubulações a gravidade imediatamente a jusante da condução forçada • Dado que a vazão se move a jusante, a maior influencia do comportamento e fora da bomba se da em coletores a jusante mesmo que com atenuação

Descarga de um Bombeamento e atenuação da vazão em zonas a jusante do sistema de coleta Hydrograph

500.0

Pump Near Pump Far Downstream

450.0 400.0 350.0 Discharge (gpm)



300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 1.0

1.5

2.0

2.5 Time (hr)

3.0

3.5

4.0

Pág. 6- 4



Curso SewerCAD/GEMS

Processo de projeto 1. Determine a localização de poços 2. Carregue o modelo com as vazões (cargas) de projeto 3. Configure os poços a uma profundidade desejada ou padrão, baseado na gestão de serviço para os usuários, obstruções, e outras formas de manutenção 4. O modelo determinará a declividade das linhas entre poços 5. Usando as profundidades e vazões de projeto, determine o tamanho requerido das tubulações baseado em uma porcentagem da capacidade do tubo a seção plena 6. Faça uma verificação ao longo das linhas de que se mantenha a mínima cobertura ou que as profundidades no sejam excessivas

Processo de Projeto – Paso 9 7. Verifique as velocidades baixas para a vazão mínima de projeto assim como as maiores velocidades para a vazão máxima de projeto 8. Verifique se existe situações nos quais a seção da tubulação a jusante decresce e determine se é aceitável, modifique o diâmetro se não é 9. Verifique as zonas das tubulações onde estas estão muito profundas ou superficiais e determine se soluções alternativas são requeridas como sifões invertidos, linhas aéreas, etc. 10. Verifique linhas do sistema onde a velocidade e declividade sejam muito altas e determine se uma estrutura de caída é recomendável

Pág. 6- 5



Curso SewerCAD/GEMS

Processo de Projeto – Paso 9 11.Onde a declividade seja mínima, verifique se a profundidade do poço a jusante relativa ao poço a montante façam que seja recomendável a redução da seção da tubulação 12.Onde os custos por escavação ou por tamanho das tubulações sejam inviáveis, investigue e analise a possibilidade de implantar linhas pressurizadas – estaciones de bombeamento e conduções forçadas. 13.Faça suas estimativas de custos 14.Repita os cálculos hidráulicos e possivelmente analise rotas ou traçados alternativos até que esteja satisfeito com o projeto alcançado

Perfis • Análises de Perfis gráficos para simulação • Geraçãon de Perfis de Engenharia (stand alone) para elaboração de plantas (dxf export)

Pág. 6- 6



Curso SewerCAD/GEMS

Verificação pela Força Trativa

τ = ρgRS Onde: τ = Esforço Trativo, Pa ρ = Densidade do fluido, kg/m3 g = Gravidade, m/s2 R = Raio Hidráulico, m S = Declividade da linha de gradiente de energia

Verificação pela Força Trativa • O modelo calcula a força Trativa em cada coletor • O resultado se pode comparar com os requerimentos (global ou local) • O objetivo depende do material a ser transportado – 0.5 – 1.0 Pa (N/m2) [~0.015 lb/ft2] – Sólidos granulares requerem a aplicação de um esforço trativo maior – Sólidos em sistemas combinados tem maior densidade que em sistemas sanitários

• Se podem incrementar a declividade ou a vazão para cumprir os critérios • Coletores com baixa vazão são problemáticos • O requerimento se deve cumprir para vazões médias, máximas o mínimas?

Pág. 6- 7



Curso SewerCAD/GEMS

Projeto Hidráulico no SewerGEMS Sanitary • Os passos definidos nos slides anteriores podem ser automatizados usando SewerCAD • SewerCAD pode desenvolver múltiplas iterações de projeto, e gerar planos em planta e perfil • O projeto automatizado baseado em restrições de SewerCAD pode produzir um projeto que cumprirá com o conjunto de restrições definidos pelo usuário • Selecione os condutos pelo catalogo(s) definidos

Projeto Automatizado no SewerCAD • Porcentagem da capacidade a seção plena • Faixa de diâmetros de tubulações consideradas • Coincidência na emenda de articulação segundo elevações de fundo ou de crista • Permitir o uso de estruturas de caída em poços se a declividade máxima é alcançada • A crista dos coletores por debaixo das estruturas existentes • Coletor a jusante não pode ser mais pequeno que a línha a montante • Declividade menor que a máxima permitida • O cobrimento mínimo é fornecida em cada estrutura

Pág. 6- 8



Curso SewerCAD/GEMS

Restrições de Projeto por default • Valores típicos o rangos para – – – –

Velocidade Declividade Cobrimento Geratriz inferior nas estruturas (Invert matching)

Restrições Locais de Projeto • Permitem ao usuário personalizar o processo de projeto automatizado para uma tubulação ou estrutura em particular • Para tubulações a gravidade, – Projetar tanto as elevações de saída (Start Invert) e final (Stop Invert) dos coletores – Manter a elevação final do coletor posto que este está conectado a uma estrutura cuja elevação é conhecida

Pág. 6- 9



Curso SewerCAD/GEMS

Execuçaõ de uma simulação de Projeto • Definir as restrições na alternativa de projeto (Design Alternative) • Incluir (Associar) esta alternativa no cenario de projeto • Nas opções de cálculo… – Configurar o parâmetro de tempo de analise para Estado Estático (Steady State) – Configurar o tipo de cálculo para Projeto (Design)

• Compute

Fim

É muito melhor provar um projeto com um modelo do que selecionar equivocadamente uma tubulação do sistema real

Pág. 6- 10


Projetando um Novo Sistema

Assunto Abordado Nesse workshop você vai projetar um sistema usando as ferramentas de dimensionamento automatizado do SewerCAD V8i ou SewerGEMS Sanitary V8i partindo de um plano de fundo carregado de um arquivo CAD .dxf. O novo sistema será projetado pela máxima vazão possível. A taxa máxima de vazão consiste em uma parte de carga sanitária residencial proporcional à área construída, e uma parte devida a infiltração de águas de chuva. A vazão de pico será obrtida usando a equação de Glumb. O material desse curso foi desenvolvido para o SewerCAD/SewerGEMS V8i SELECTseries 2, para a versão mais recente a 08.11.02.46. Para os profissionais que usam versões antecessoras à versão 08.11.02.46, é recomendada a atualização imediata à versão mais recente para usufruir das últimas novidades das plataformas, inclusive das novidades sobre as vantagens de interoperabilidade do V8i.

Pré-requisitos do Workshop

Modelagem básica de redes

Conhecimento de sistema a gravidade

Conhecimentos de sistemas bombeados

Conhecimento de modelagem em period estendido

Projetando um Novo Sistema Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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Objetivos do Workshop

Depois de completado esse Workshop, você será capaz de:

Usar um plano de fundo (dxf) para desenhar uma rede escalada

Configurar restrições de projeto, condições de contorno para aplicar as ferramentas de dimensionamento automatic do SewerCAD/SewerGEMS Sanitary.

Criar um perfil de projeto estilo Engineering

Construindo a rede Nessa sessão você vai passar pela configuração do sistema de coleta de esgoto de um loteamento, adicionando a urbanização como plano de fundo (Background layer) e modificando o tamanho dos textos das anotações.

Exercício: criando um novo projeto 1. Abra o SewerCAD V8i ou SewerGEMS Sanitary V8i. 2. Selecione File > New ou clique no botão Create New Project para começar um novo projeto. 3. Selecione File > Save As…. 4. Nomeie o projeto como AutomatedDesign e salve.

Exercício: trazendo um plano de fundo 1. Para abrir um plano de fundo .dxf selecione View > Background Layers. 2. Na janela do Background Layers, selecione New > New File. 3. Navegue até C:\Bentley Workshop\SewerModelingSI\ Starter\AutoDesignMetric.dxf e clique Open. Isso trás a caixa de diálogo para configurar a apresentação do arquivo .dxf.

5-2



Construindo a rede

4. Clique OK para trazer o arquivo ao fundo. Note: Se não estiver vendo o arquivo, selecione View > Zoom > Zoom Extents. Você deverá estar vendo o seguinte:


5-3



Note: Note que as elevações do terreno variam entre 155 m e 150 m então você vai trabalhar com declividades bastante baixas. Note também que há 4 lotes, 17-20 que estão afastados da via de acesso por um ponto divisor de águas. Vamos assumir que nesses lotes é uma linha pressurizada levando o esgoto até o poço de visita mais próximo.

Exercício: ajustando o tamanho dos textos e símbolos 1. Para ajustar globalmente o tamanho dos textos e símbolos no desenho, selecione Tools > Options. 2. Clique na aba Drawing e configure Symbol Size Multiplier para 5 e o Text Height Multiplier para 10.

3. Selecione a aba Units, clique Reset Defaults > System International. 4. Clique OK para voltar ao desenho.

Desenhando a Rede Agora você está pronto para traçar a rede. Exercício: desenhando a rede 1. Selecione a ferramenta de desenho pipe pela barra e selecione Conduit. 2. Começe o traçado pelo cul de sac a sudeste da planta, subindo pela rua até o mais longe à esquerda, como mostrado na figura a abaixo, terminando com o elemento Outfall.

5-4



Desenhando a Rede

Note: O último elemento da linha é um Outfall. Para desenhá-lo, clique direito e escolha de Manhole para Outfall.

3. Desenhe os tubos e poços de vista das vias Knob Hill Court e Vista Court como mostrado na sequência. 4. Quando terminar a rua Knob Hill Court no poço MH-3, clique direito e selecione Done. Na sequencia ir para a via Vista Court. 5. Quando terminar a Vista Court no poço MH-5, clique no botão de seleção na barra de ferramentas ou tecle ESC duas vezes para sair do comando. O modelo deve ter o seguinte aspecto:


5-5



6. Salve seu arquivo em File > Save. 7. Você pode desligar a visualização do plano de fundo em View > Background Layers. 8. Desligue a caixa do arquivo AutoDesignMetric. Assim, o seu desenho fica desse jeito:

5-6



Entrando com os dados do sistema

Entrando com os dados do sistema Você precisa entrar com os dados de elevação dos elementos da rede. Exercício: entrando com os dados dos poços de visita via Flextables 1. Abra a Manhole FlexTable selecionando View > FlexTables. 2. Duplo clique na Manhole Table dentro do grupo Tables – Predefined. Note: Antes de começar a entrada de dados pela tabela, é indicada a certificação de que os elementos estejam ordenados na ordem. Para fazer isso, clique direito no cabeçalho da coluna Label e selecione Sort > Sort Ascending.

3. Entre com os seguintes valores de elevação: Structure MH-1


Elevation (Invert) (m) 152.40

MH-2

154.08

151.79

MH-3

154.23

151.18

MH-4

153.92

150.57

MH-5

153.77

149.96

Structure MH-6


Elevation (Invert) (m) 154.84

MH-7

154.99

153.62

MH-8

154.53

153.01

MH-9

154.23

152.40

Your Initial (m)

Your Initial (m)

Note: Os dados da elevçaão de funda (invert) são apenas suposições grosseiras. Como estamos em um processo de dimensionamento do sistema, esses valores podem ser desprezados. Sinta-se livre para modificar esses valores se quiser, na coluna Elevation (Invert).

4. Certifique-se que o campo Set Rim to Ground Elevation? Está checado para todos os poços (RIM = elevação do topo). Projetando um Novo Sistema Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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5. Feche FlexTable: Manhole Table. Exercício: entrando com os dados da saída 1. No desenho, duplo clique na saída OF-1, para acessar a janela de propriedades. 2. Entre com os seguintes dados: Boundary Condition Type: Free Outfall Elevation (Ground) (m): 153.01 Elevation (Invert) (m): 149.35

5-8



Entrando com os dados do sistema

Exercício: entrando com os dados dos condutos 1. Selecione View > FlexTables. 2. Clique direito na Conduit Table no campo Tables - Predefined e selecione Duplicate > as Project FlexTable. 3. Abra essa nova tabela e clique no botão Edit. 4. Selecione Length (Scaled) na painel esquerdo e clique no botão Add para jogá-lo no painel direito. 5. Use o botão Up (fleche para cima) para organizer a coluna Length (Scaled) após a coluna Diameter e clique OK. 6. Analise se os pipes estão ok. Os comprimentos deles devem ser menores ou próximos a 121 m. 7. O diâmetro default de 304.8 mm e o coeficioente de Manning n de 0.013 devem estar configurados. Note: Mais para frente você vai configurar novos diâmetros e cotas de fundo. 8. Em vez de usarmos diâmetros digitados pelo usuário, nesse exercício vamos utilizar diâmetros comerciais, a partir de catálogos, para o dimensionamento automatizado. 9. Para configurarmos isso globalmente, na Conduit FlexTable, clique direito na coluna Conduit Type e selecione Global Edit. 10. Na janela que se abre, selecione Catalog Conduit no campo Value: e clique OK.

11. Na coluna Conduit Shape, clique em algum dos campo e a seguir no botão de reticências que aparece. Isso irá trazer a lista de catálogos. Projetando um Novo Sistema Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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12. Para importer um catálogo existente, clique no botão de sincronização (livrinho) e selecione Import from Library.


13. Na biblioteca, expanda o grupo Conduit Catalogs e o Conduits Library Metric.xml. 14. Role para baixo o scroll e selecione o catálogo Circular – PVC e clique na caixa de seleção.

15. Clique em Select e então Close. 16. De volta na Conduit FlexTable, clique direito na coluna Conduit Shape e selecione Global Edit. 17. Selecione Circular Pipe no campo Value e clique OK.

18. Clique direito na coluna Section Size e selecione Global Edit. 19. Selecione 300 mm para Value e clique OK. 5-10



Inserindo as cargas no Modelo

20. Faça o procedimento de Global Edit também para a coluna Material apra selecionar PVC. A sua flextables terá o seguinte aspecto:

21. Feche a flextable e salve o seu arquivo.

Inserindo as cargas no Modelo Primeiramente, nós vamos inserir apenas cargas residenciais no sistema. Você poderia importer um tipo de carga, mas nesse exemplo você vai criar a sua própria carga. Exercício: criando uma carga sanitária 1. Selecione Components > Unit Sanitary (Dry Weather) Loads…. 2. Na janela que se abre, clique no botão New e selecione Count Based. 3. Renomeie para NewResidential (uutilize o botão rename para editar). 4. Selecione Residential no campo Load Unit. 5. Verifique se a unidades de vazão está em L/day. Note: Se tiver em outra unidade, clique direito no cabeçalho da coluna e selecione Units and Formatting, e mude a unidade para L/day e 0 no campo Display Precision.


5-11



6. Digite 1,514 L/day no campo Unit Load e 3 no Population Equivalent (pessoas por residência).

7. Feche a janela. Exercício: aplicando cargas aos poços de visita 1. Abra o centro de controle de cargas em Tools > Sanitary Load Control Center. 2. Clique no botão New e selecione Initialize Unit Loads for All Elements. 3. Clique direito no cabeçalho da coluna Unit Sanitary Load e selecione Global Edit. 4. Selecione NewResidential no campo Value: e clique OK.

5-12




5. Use a tabela a seguir para preencher a coluna Loading Unit Count Manhole

Residence Count

MH-1

5

MH-2

4

MH-3

3

MH-4

3

MH-5

2

MH-6

2

MH-7

2

MH-8

4

MH-9

3

6. Feche a janela do Sanitary Load Control Center. Exercício: aplicando fatores de pico Agora você vai indicar que a carga NewResidential vai ter um fator de pico calculado pela formula Americana Ten States (Extreme Flow Factor). Primeiro, vamos importar essa fórmula que já acompanha o software, desde a biblioteca.


5-13


1. Selecione Components > Extreme Flows.


2. Clique no botão de sincronização (livrinho) e selecione Import from Library. 3. Expanda o campo Extreme Flow Factor Methods e o Extreme Flow Factor Method Library.xml. 4. Ligue a caixa no item Ten State e então clique em Select.

3

5. Mude a unidade de população para Capita x 10 .

5-14




6. Feche a janela e salve o arquivo. Exercício: aplicando o fator de pico às cargas unitárias Precisamos associar a equação importada à carga unitária NewResidential que criamos. 1. Abra a janela de configuração do fator de pico Components > Extreme Flow Setups. 2. Clique no botão New. Deixe o nome default Extreme Flow Setup – 1. 3. Ligue a caixa da coluna Use e selecione Ten State Equation como Extreme Flow Method na linha da carga NewResidential.

4. Feche a janela.


5-15



Exercício: configurando uma opção de cálculo para o fator de pico 1. Selecione Analysis > Calculation Options. 2. Duplo clique no Base Calculation Options para abrir a janela de propriedades. 3. Selecione Extreme Flow Setup – 1 no campo Extreme Flow Setup.

4. Feche a janela do Calculation Options. Exercício: Adicionando uma carga de pico adicional Recordando que temos 4 residências no outro lado da região que vão descarregas suas cargas no poço MH-6. O pior caso para analisar é quando todas as bombas estão funcionando, com vazão de 0,85 l/s cada. Isso corresponde a uma vazão adicional de 3,79 l/s no poço MH-6. 1. Duplo clique no poço MH-6 e clique no campo Sanitary Loads. 2. Você verá o botão de reticências aparecer; clique nele.

Isso abre uma janela de gerenciamento de cargas de um elemento. 5-16




Note: Você poderia ter aberto também o Sanitary Load Control Center. 3. Clique no botão New e selecione Pattern Load – Base Flow and Pattern. 4. Digite 3.79 L/s para Base Flow e Fixed para Pattern.

Note: Voçê precisa alterar as unidades de vazão para l/s antes de entrar com os valores.

5. Clique OK. Exercício: adicionando dados de infiltração Finalmente, você precisa adicionar os dados de vazão de infiltração nas tubulações igual a 1,893 l/d/mm. Esta propriedade não está nas flextables predefinidas, assim iremos utilizar a conduit table criada anteriormente, que está na seção Tables-Project. 1. Selecione View > Flex Tables.


5-17



2. Duplo clique na tabela Copy of Conduit Table na seção Tables – Project. 3. Clique no botão Edit, para aparecer o painel de edição. 4. No painel Available Columns adicione as seguintes colunas: Infiltration Load Type Infiltration Loading Unit Infiltration Rate per Loading Unit

5. Clique em Ok. 6. Na tabela, role o cursor para o extreme direito. 7. Edite globalmente as seguintes colunas com os seguintes dados: Note: Certifique que as unidades para Infiltration Rate per Loading Unit esteja em L/day antes de entrar com os dados a seguir. 5-18




Infiltration Load Type Pipe Rise-Length Infiltration Loading Unit mm-km Infiltration Rate per Loading Unit 1,893 L/day 8. Após editado, clique OK. Após feito, as colunas relacionadas para infiltração deverão estar assim:

Exercício: validadando seus dados Se você quiser verificar se todos os seus dados entrados estão ok, faça o seguinte: 1. Selecione Analysis > Validate. Quando a validação estiver complete, você verá a seguinte mensagem:

Se você tiver erros, a caixa de diálogo de notificações os mostrará. Projetando um Novo Sistema Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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2. Clique Ok e salve o arquivo.

Computando o modelo Agora você está pronto para computar o modelo.

Exercício: computando o modelo 1. Selecione Analysis > Compute ou simplesmente clique no botão de computar da barra de ferramentas. A janela de resumo detalhado de cálculo aparecerá. Note: Você verá algumas mensagens que a velocidade mínima não foi respeitada. Isso é esperado pois as declividades dos condutos são muito baixas.

2. Navegue entre as abas para revisar os resultados.

Revisando Resultados Há várias maneiras de revisar resultados, como pela janela de propriedades, Flextables, gráficos, codificação por cores, etc. Nesse exemplo, você irá configurar anotações de elementos. Exercício: adicionando anotações de elementos 1. Selecione View > Element Symbology. 2. Clique direito no campo Conduit e selecione New > Annotation. 3. Configure o seguinte: Field Name: Slope (declividade) 5-20



Revisando Resultados

Suffix: delete o que estiver nesse campo Y Offset: -7.6

4. Clique Apply e OK. Note: Agora você verá a anotação de declividade (slope) em cada pipe. 5. Duplo clique em Label sobre Conduit no Element Symbology. 6. Mude o Y Offset para 7.6, clique Apply e OK. Note: Agora as anotações estão abaixo dos pipes facilitando a visualização.. Exercício: desligando o desenho de fundo no background layers Caso você ainda não tenha feito e queira desligar a visualização do desenho de fundo para visulizar com mais clareza das anotações, faça o seguinte: 1. Selecione View > Background Layers. 2. Desligue a caixa do arquivo inserido nesse exercício. Exercício: adicionando anotação de velocidade aos condutos 1. Selecione View > Element Symbology. 2. Clique direito em Conduit e selecione New > Annotation. Projetando um Novo Sistema Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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3. Configure o seguinte: Field Name: Velocity (Average) Suffix: delete o que estiver nesse campo Y Offset: -20 (assim a anotação ficará abaixo da declividade)

4. Clique Apply e OK.

5-22



Perfis

Note: Para ficilitar a visualização, você pode mover os nomes dos poços de visita manualmente, clicando em cada texto e arrastando-os pelo ponto que aparece os selecionar.

5. Preencha a primeira coluna da tabela de resultados no fim desse workshop.

Perfis O que você fará agora ajuda na criação e visualização de perfis. Exercício: criando um perfil 1. Clique direito no poço MH-1 e selecione Create Profile. 2. Na janela que se abre, deixe o nome default e clique OK. Você verá o seguinte:


5-23



3. 3 Feche o perfil e selecione View > Profiles. Agora você vai visualizar o perfil no modo de projeto de engenharia (Engineering Profile). 4. Para fazer isso, clique no botão view profile e depois em Engineering Profile.

Você verá a janela a seguir:

5-24



Dimensionamento Automático

Note: Abaixo temos um screen shot com zoom do perfil.

5. Feche o perfil e a janela de gerenciamento de perfis para voltar ao desenho.

Dimensionamento Automático Nessa sessão, você irá configurar as opções para que o SewerCAD dimensione os pipes utilizando os fatores de pico de vazão anteriormente configurados.


5-25



Exercício: configurando o dimensionamento automático 1. Vamos confugurar uma nova opção de cálculo em Analysis > Calculation Options. 2. Clique no botão New e o nomeie como Auto Design.

3. Duplo clique no Auto Design. 4. Configure o seguinte: Calculation Type: Design Extreme Flow Setup: Extreme Flow Setup – 1

5. Feche a janela. Agora precisamos configurar o catálogo de pipes, os quais serão utilizados na escolha para o dimensionamento automático. Exercício: indentificando os pipes a serem utilizados 1. Selecione Components > Conduit Catalog. 5-26



Restrições de Projeto

Note: Como você já importou o catálogo completo de tubos de PVC, devemos falar quais são os diâmetros que devemos excluir do dimensionamento.

2. Selecione que o de 100 mm pipe e no painel direito desligue a opção Available For Design? 3. Repita isso para o diâmetro de 150 mm.

4. Clique Close.

Restrições de Projeto Agora você precisa definir as restrições para o dimensionamento automatico. Nessa primeira rodada de projeto, você verá o que acontece se não houver uma restrição para a velocidade. Você terá declividades mínimas em cada pipe e todos os fundos de poços terão seus valores alterados, refletindo no ultimo poço.


5-27


Exercício: configurando as restrições de projeto


1. Selecione Components > Default Design Constraints. 2. Na aba velocity, você deverá ver o valor de Velocity (Minimum) em 0.00 m/s e o de Velocity (Maximum) de 4.57 m/s.

3. Clique na aba Slope e mude o campoSlope (Minimum) para 0.003 m/m.

4. Feche a janela de configuração de restrições. Exercício: criando um cenário novo para o dimensionamento automático 1. Selecione Analysis > Scenarios. 2. Clique no botão New e selecione Base Scenario e nomeie o cenário novo como Design.

3. Duplo clique no cenário Design para abrir suas propriedades. Note: O dimensionamento automático irá alterar as propriedades físicas dos pipes, então é preciso criar uma alternativa física nova para esse cenário. 5-28



Restrições de Projeto

4. Clique no campo Physical e selecione pelo menu de rolagem. 5. Chame essa nova alternative de Auto Size e clique OK para voltar à janela de propriedades do cenário.

6. Mais para baixo na janela de propriedades em Calculation Options selecione Auto Design pelo menu de rolagem.

7. Na janela de cenários, deixe o cenário Design ativo (botão make current). Você verá uma marca vermelha no cenário:


5-29



8. Feche a janela de gerenciamento de cenários e salve seu arquivo. Exercício: modificando uma alternativa da restrição de projeto Você quer que o SewerCAD/SewerGEMS Sanitary calcule os diâmetros, geratrizes inferiores e profundidades de poços do modelo, com excessão da saída e do ultimo pipes a jusante, o CO-5. 1. Selecione Analysis > Alternative. 2. Expanda o grupo Design e dê duplo clique em Base Design. Isso abre a alternative base de restrição de projeto . 3. Na aba Gravity Pipe, desligue a caixa da coluna Design Stop Invert? para o CO-5.

4. Clique na aba Node e para a saída OF-1, desligue a caixa do campo Design Structure Elevation?

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Computando

5. Feche a janela das restrições e a de gerenciamento de alternativas.

Computando Agora você está apto para rodar o cenário para o dimensionamento automatic da rede. Exercício: computando o modelo 1. Selecione Analysis > Compute. 2. Clique em No, para não criar uma nova alternative física para receber os novbos diâmetros, pois você já a criou antes.

O dimensionamento irá acontecer e a janela com o resumo de cálculo aparecerá. Projetando um Novo Sistema Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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3. Revise a ajanela de resumo de cálculo e após isso, a feche.

Note: Você será notificado que a restrição de velocidade mínima não foi abedecida pelo projeto, mesmo com declividades baixas. Isso porque a declividade dos pipes é controlada para minimizar a lâmina d’água neles, e isso influi na velocidade.

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Segundo dimensionamento

4. Preencha a tabela de resultados no fim do workshop.

Segundo dimensionamento Como não estamos satisfeitos com os resultados obtidos da rodada anterior, e precisamos de velocidades maiores e declividades melhores. Nessa próxima rodada nós vamos configurar uma restrição para velocidade minima de 0,3 m/s e de minima declividade para 0,0075 m/m para termos valores mais razoáveis. Exercise: Creating a child design scenario 1. Selecione Analysis > Scenarios. 2. Clique no cenário Design e clique em seguida no botão New e selecione Child Scenario. 3. Chame o novo cenário de Design2.

4. Abra a janela de propriedades desse novo cenário. Projetando um Novo Sistema Copyright © November-2011 Bentley Systems Incorporated

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Note: A diferença entre a rodada anterior e essa é que vamos configurar a declividade mínima dos pipes entre CO-1 até CO-5 de 0.0075 com máxima de 0.01.

5. Clique no campo Design e selecione pelo menu de rolagem. 6. Chame essa alternative de DesignWithSlope e clique OK.

7. Similarmente, crie uma nova alternative e a chame de Auto Size - 2. 8. Feche a janela de gerenciamento de cenários. Exercício: editando as restrições de projeto 1. Abra a alternativa DesignWithSlope selecionando Analysis > Alternatives. 2. Expanda o grupo Design e Base Design alternatives. 3. Duplo clique em DesignWithSlope. Isso abre a janela de edição das restrições de projeto. 4. Na aba Gravity Pipe clique na aba Velocity. 5. Configure o campo Velocity (Minimum) para 0.3 m/s.

6. Ligue a caixa da coluna Specify Local Pipe Constraint? para os pipes CO-1, CO-2, CO-3, CO-4, e CO-5 e entre com 0.0075 m/m na coluna Slope (Minimum) deles e 0.010 m/ m na coluna Slope (Maximum). Note: Para isso, você precisa clicar com o botão direito na coluna Slope (minimum) para mudar o display precision para 4 (Units and Formating). 5-34




7. Feche essa janela e ative o cenário Design2. 8. Clique no botão compute. 9. Selecione No quando aparecer a janela perguntando se você quer criar uma alternative física nova para a rodada. 10. Feche a janela de resumo de cálculo e a de notificações se aparecer.


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O perfil parece melhor, porém os custos com escavação nesse projeto serão maiores.

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11. Preencha a tabela de resultados e pense na melhor alternative para esse projeto.


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Tabela de Resultados Scenario Parameter

Element

Diameter (mm)

CO-5

Slope (m/m)

CO-1

Velocity (Average) (m/s) Slope (m/m)

CO-1

Velocity (Average) (m/s)

CO-7

Base

Design

Design2

CO-7

Note: O valores podem ter pequenas diferenças devido ao posicionando dos elementos.

Workshop Review

Agora que você completou o workshop, vamos ver o que aprendemos com ele.

Questões 1. Você teve velocidades adequadas no primeiro projeto? Por que? 2. Qual o diâmetro de conduto resultante ao final? 3. Qual o outro jeito de coletar os residues das 4 casas do outro lado do divisor de águas? 4. Você prefere os valores de cota de fundo do primeiro cenário, ou da primeira ou segunda rodada de dimensionamento automático? Por que? 5. O que mais poderia ser feito acerca das velocidades dos pipes CO-1 até o CO-8?

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Respostas

Respostas Scenario Parameter

Element

Base

Design

Design2

Diameter (mm)

CO-5

304.8

203.2

203.2

Slope (m/m)

CO-1

0.006

0.003

0.0075

Velocity (Average) (m/s) Slope (m/m)

CO-1

0.38

0.31

0.40

CO-7

0.034

0.023

0.0360

Velocity (Average) (m/s)

CO-7

1.12

1.03

1.18

Note: O valores podem ter pequenas diferenças devido ao posicionando dos elementos.

1. Você teve velocidades adequadas no primeiro projeto? Por que? Não. Tem pouca vazão e pouca declividade. 2. Qual o diâmetro de conduto resultante ao final? 200 mm. 3. Qual o outro jeito de coletar os residues das 4 casas do outro lado do divisor de águas? Poderia levar os resíduos por gravidade até uma pequena estação elevatória para levar o esgoto até a crista da rua. 4. Você prefere os valores de cota de fundo do primeiro cenário, ou da primeira ou segunda rodada de dimensionamento automático? Por que? A melhor solução é achada a partir de uma discussão de projeto levando em consideração os custos extra de escavação para ter melhores velocidades. Isso é um problema difícil pois estamos em um lugar com terreno com caimento contrário ao fluxo. 5. O que mais poderia ser feito acerca das velocidades dos pipes CO-1 até o CO-8? Não há o que fazer pois a vazão é bem próxima de zero na linha. Isso é típico em sistema pequenos de coleta nos trechos de montante. Perto do pipe CO-1, você pode ver que a lâmina d’água está perto de 0,02 m.


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Manual Sewergems Sewercad Unicamp

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