MONOGRAFÍA - WATERCAD

APLICACIÓN DE SOFTWARE WATERCAD PARA DISEÑO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

“Año del Buen Servicio al Ciudadano”

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIRÍA CIVIL

DOCENTE

: Ing. Bejarano Dolorier, Kayson Aquiles

CURSO

: Abastecimiento de Agua

ALUMNO

: Ponce Arzapalo, Kendenny Erik Rosales Castro, Yeanpier Verastegui Nuñez, Adriano Gabriel

CICLO

: VII

Pilcomayo – Huancayo - Junín 2017

ABASTECIMIENTO DE AGUA

1


2. DEDICATORIA

El presente trabajo está dedicado a Jesús nuestro gran maestro y a mis queridos docentes, por entregarnos sus sabidurías y enseñanzas en nuestra carrera profesional.


2


2. DEDICATORIA

El presente trabajo está dedicado a Jesús nuestro gran maestro y a mis queridos docentes, por entregarnos sus sabidurías y enseñanzas en nuestra carrera profesional.


2


3. AGRADECIMIENTO

A los ingenieros de la EAPIC por todo el apoyo y orientación incondicional para ser cada vez mejor como personas y profesionales dura durant nte e n u e s t r a esta estadí día a en el cam campu puss univ univer ersi sita tario rio.. A nuestro docente el Ing. KAYSON AQUILES BEJARANO DOLORIER, y por las pautas, consejos para involucrarnos más en el área del abastecimiento de agua.


3


4. RESUMEN EJECUTIVO En el siguiente trabajo se plasma un arduo trabajo realizado por parte de los integrantes del grupo haciendo lo más didáctico posible y una fácil comprensión en el uso y manejo del software WATERCAD con explicaciones paso a paso desde la creación de un proyecto nuevo hasta terminar el análisis con el software y verificar los resultados obtenidos, Y que se encuentren entre el rango de velocidad mínima y máxima. De la misma manera que cumpla con la presión mínima necesaria establecidos en el reglamento nacional de edificaciones. Este trabajo tiene como una misión fundamental, la de ser un apoyo a los estudiantes como guía y apoyo. Esperando que sea de mucha ayuda y de fácil comprensión.


4


5. ÍNDICE 2.

DEDICATORIA .......................................................................................... 2

3. AGRADECIMIENTO .................................................................................. 3 4.

RESUMEN EJECUTIVO ........................................................................... 4

5.

ÍNDICE ...................................................................................................... 5

6.

INTRODUCCIÓN....................................................................................... 6

7.

OBJETIVOS ALCANZADOS ..................................................................... 7 7.1

OBJETIVO GENERAL ......................................................................... 7

7.2

OBJETIVO ESPECIFICOS ..................................................................7

8

CAPITULO 1 ............................................................................................. 8 8.1

GENERALIDADES ..............................................................................8

8.1.1

WATERCAD CONCEPTOS BÁSICOS, USOS, APLICACIONES,

VENTAJAS, ETC ....................................................................................... 9 8.2 9

CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO Y NORMATIVO ........................... 25

CONCLUSIONES.................................................................................... 29 9.1

CONCLUSIONES GENERALES ....................................................... 29

9.2

CONCLUSIONES ESPECÍFICOS. .................................................... 29

10

RECOMENDACIONES......................................................................... 29

10.1 RECOMENDACIONES GENERALES............................................... 29 10.2 RECOMENDACIONES ESPECÍFICOS ............................................ 29 11

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 30

ANEXOS......................................................................................................... 31


5


6. INTRODUCCIÓN Es un software comercial de análisis, modelación y gestión de redes a presión (sistemas de distribución o de riego), propiedad de la Empresa de Software Bentley Systems, Incorporated que produce soluciones para el diseño, construcción y operación de infraestructuras en diversos campos. WaterCAD permite la simulación hidráulica de un modelo computacional representado en este caso por elementos tipo: Línea (tramos de tuberías), Punto (Nodos de Consumo, Tanques, Reservorios, Hidrantes) e Híbridos (Bombas,

Válvulas

de

Control,

Regulación,

etc.)

Empresas de servicios públicos e ingenierías en todo el mundo confían en WaterCAD como una herramienta confiable de apoyo durante la toma de decisiones para su infraestructura. Podemos diseñar nuevos sistemas hidráulicos y gestionar eficazmente las redes de agua existentes para reducir los riesgos de interrupción y el uso de energía. La facilidad de uso de WaterCAD le ayuda a planificar, diseñar y operar con éxito los sistemas de distribución de agua: aumente la capacidad para adecuar los niveles de servicio, suministre agua potable limpia sin problemas y ejecute diseños de gran calidad y rentables.


6


7. OBJETIVOS ALCANZADOS

7.1

OBJETIVO GENERAL 

Conocer la aplicación de software Watercad para el diseño de una red de distribución de agua potable.

7.2 OBJETIVO ESPECIFICOS 

Conocer los comandos, herramientas y el proceso para el diseño de un sistema de agua potable, en WaterCad.

 Analizar

las redes de distribución hidráulica de un sistema de agua

potable. 

Determinar presiones, caudales, velocidades y pérdidas que conforma la red hidráulica de un sistema de agua potable, acorde al RNE.


7


8 CAPITULO 1 8.1 GENERALIDADES WaterCAD es un programa que se utiliza o nos permite analizar, diseñar y optimizar redes de distribución de agua, determinando las presiones en diversos puntos del sistema, así como velocidades, diámetro de las tuberías, caudal, perdidas en las líneas que conforman la red hidráulica. De hecho puede utilizarse en múltiples aplicaciones para el análisis de sistemas hidráulicos tales como, diseño de programas de muestreo, calibración de modelos hidráulicos, además puede servir de ayuda para la evaluación de diversas estrategias para alternativas de gestión de los sistemas de distribución todas encaminadas a la mejora de la calidad del agua dentro del sistema, esto incluye la utilización de alternativas de las fuentes de suministro en sistemas que disponen de múltiples fuentes de abastecimiento, variación de los esquemas de bombeo, llenado y vaciado de los tanques de almacenamiento. Respecto a su manejo, puede emplearse bajo el sistema operativo Windows (sin importar la versión), ofreciendo una interface práctica y sencilla para la edición de los datos de entrada de la red, para el cálculo hidráulico, las simulaciones de la calidad del agua, y para poder visualizar los resultados obtenidos en una amplia variedad de formatos. Para la realización de un modelo hidráulico correcto, es necesario disponer de datos precisos y completos.


8


8.1.1 WATERCAD CONCEPTOS BÁSICOS, USOS, APLICACIONES, VENTAJAS, ETC 8.1.1.1 DEFINICIÓN WaterCAD es un software de ingeniería con el cual se puede modelar fluidos. Su aplicación más importante está en su uso para modelar sistemas de distribución de agua y trazado de redes.

8.1.1.2 ORÍGENES Y PROCESOS WaterCAD fue originalmente desarrollado por la empresa hastad Methods, Inc (USA). Con base Watertown, esta empresa fue adquirida por Bentley Systems a mediados del año 2004, adquisición a partir de la

cual

el

producto

comenzó

a

denominarse

comercialmente como Bentley WaterCAD. WaterCAD es una evolución de un producto de software lanzado a principios de los 90 por la casa haestad methods llamado CiberNet. Este producto fue quizás uno de los programas pioneros en integrar un modelo hidráulico en un entorno CAD.

8.1.1.3 INTERFASES DEL WATERCAD

WaterCAD está disponible en dos interfaces:

WaterCAD Stand-Alone


9


Dibuje la red de distribución con herramientas nativas de WaterCAD, garantizando conectividad y una topología hidráulicamente coherente.

Fig. 1

WaterCAD para AutoCAD Recomendada para usuarios con experiencia en AutoCAD, esta interface les permite utilizar directamente las herramientas de dibujo de AutoCAD que ya conocen para construir ágilmente modelos de simulación hidráulica.

Fig. 2


10


8.1.1.4 LEYES Y FÓRMULAS QUE GOBIERNAN EL SOFTWARE


11



12



13


EJEMPLO DE UN CIRCUITO CERRADO APLICANDO EL SOFTWARE WATERCAD A) NOMBRAR EL PROYECTO FIGURA 1.1 Ejecutar el programa

a) PARA NOMBRAR EL PROYECTO primero ingresaremos al programa

Le damos doble clic sobre el icono de acceso directo

a) Sale esta ventana de presentación de bienvenida

FIGURA: 1.2 Crear un nuevo proyecto Nos aparecen varias opciones para iniciar en WaterCAD, como es

un

proyecto

nuevo que vamos a iniciar damos doble clic en “Create New Project” (Crear un


14


b) Se apertura la vista de la pantalla de inicio de software FIGURA: 1.3 Pantalla de inicio de software

ventana de presentación de programa

c) Para nombrar el proyecto, primero tenemos que guardar el proyecto FIGURA: 1.4 Para guardar el proyecto

1) File 2) Sabe as 3) Guardar

d) Nombrar el proyecto


15


e) FIGURA: 1.5 nombre del proyecto

B) CONFIGURAR EL SISTEMA DE UNIDADES

FIGURA: 1.6 Herramienta ara confi urar confi urar sistema de

Ahora nos dirigimos a la pestaña TOOLS HERRAMIENTAS) y elegimos OPTIONS (opciones).


16


a) La ventana que nos saldrá es la presentamos a continuación: FIGURA: 1.7 Aquí definiremos opciones generales del proyecto a

b) Opción de Drawing (Dibujo).

-Modo de dibujo

FIGURA: 1.8 Nos dirigimos a la pestaña Drawing (dibujo),

-Tamaño

del

símbolo 1.8 nos dirigimos a la

1.SCALED (escalado

pestaña Drawing (dibujo),

o longitud de dibujo).

si seleccionamos de la

2.

barra

SCHEMATIC

(longitud

modo

desplegable de

el

dibu o


17


c)

Opción de Drawing (Dibujo). FIGURA: 1.9 Para configurar tamaño de símbolo y

Ahora procedemos a definir el Factor del Tamaño del símbolo (SYMBOL SIZE MULTIPLIER) y del texto (TEXT HEIGHT MULTIPLIER)

d) Configurar las unidades de medida. FIGURA: 1.10 Configurar las unidades de

seleccionar System International (Sistema

Si

requerimos

modificar solo Unidades solo para un nuevo proyecto damos clic en SI.


18


e) Configurar las unidades de medida. FIGURA: 1.11 Configurar las unidades de medida


19


C) DETERMINAR EL FLUIDO A MODELAR Y LA ECUACION DE PERDIDA FIGURA: 1.12 Procedemos a configurar WaterCAD, para iniciar con la

1). Clic en la pestaña ANALYSIS (ANALISIS), y procedemos a seleccionar 2)

CALCULATION OPTIONS (OPCIONES DE

CALCULO .

a) Determinar el fluido a modelar y la ecuación de perdida. FIGURA: 1.13 Procedemos a configurar WaterCAD, para iniciar con la modelación.

Análisis estático Como vamos a desarrollar un

modelamiento

en

STEADY STATE, damos


20


b) Nos aparece una ventana flotante, y procedemos a seleccionar: FIGURA: 1.14 Cálculo de la pérdida de carga por fricción (FRICTION

METHOD).

Escoger tipo de ecuación

c) Par realizar varios tipos de cálculo, Tipo de cálculo (CALCULATION TYPE): Flujo contra incendio, edad del agua, constituyente, trazadora, solo hidráulica, o vaciado de la tubería. FIGURA: 1.15 Cálculo de tipo hidráulico

1.Calculation Type 2. Hydraulics Only


21


d) Tipo de análisis (ANALYSIS TYPE): Estado estático (Steady State) o

Simulación en periodo extendido (EPS). FIGURA: 1.16 Análisis tipo estático

e) Líquido a modelar ( LIQUID LABEL) FIGURA: 1.17 Líquido a modelar Agua de 20°C


22


f) Podría darse el caso que si queremos cambiar el fluido (liquido) a modelar podremos seleccionar de l a b a s e d e d a t o s q u e p r e s e n t a e l s o f t w a r e , dar c l i c k en los puntos suspensivos (…) y nos aparece Engineering Libraries, donde podremos seleccionar y posteriormente cerrar (CLOSE).

FIGURA: 1.18 líquido a modelar Agua de 20°C


23


D) CONFIGURAR LOS PROTOTIPOS DE LA TUBERIA Características que se usaran en nuestro proyecto, es decir diámetro, y el tipo material. FIGURA: 1.19 Para configurar prototipo de la tubería

1. 2.

View Prototypes

FIGURA: 1.20 Para configurar prototipo de la tubería

2

3 1

4 1: Pipe 2: Para crear nuevo prototipo. 3: Clic en cuadrito para cambiar nombre. 4: Doble clic en ventanita prototipo.


24


FIGURA: 1.21 para configurar diámetro y tipo de material.

1: Cambiar el diámetro de la tubería 2: Tipo de material

8.2 CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO Y NORMATIVO 8.2.1 ANTECENDENTES HISTÓRICOS NACIONALES Doroteo (2014), realizo la investigación: Diseño del sistema de agua potable, conexiones domiciliarias y alcantarillado del asentamiento humano “Los Pollitos” – Ica, usando los programas Watercad y

Sewercad, en la escuela de ingeniería civil de la Universidad Peruana De

Ciencias Aplicadas. Llega a las siguientes conclusiones: 1. Diseñar la red de agua potable mediante el uso del software WATERCAD permite obtener la solución económicamente viable de acuerdo a los costos actuales del mercado. Por otro lado, permite generar diferentes escenarios en los cuales se podrán variar diferentes elementos que componen la red tales como: diámetro y material de tuberías, restricciones de velocidad, etc.


25

APLICACIÓN DE SOFTWARE WATERCAD PARA DISEÑO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN 2. La enseñanza y difusión del uso de los softwares para el diseño de las redes de agua potable y alcantarillado permitirá reducir el tiempo en los diseños, debido a que disminuye el tiempo de los procesos iterativos propios del diseño; y a la vez permitirá evaluar diferentes alternativas como el recorrido y el material a utilizar para determinar la red más eficiente y económica.

Zapata (2014), realizo la investigación: “ Diseño óptimo de redes cerradas de tuberías presurizadas para abastecimiento de agua potable en flujo permanente y aplicación al centro poblado campanita ubicado en San Jose Pacasmayo

– La Libertad” ,

en la escuela de ingeniería civil

Universidad Privada Antenor Orrego. Llega a las siguientes conclusiones: 1. Las ecuaciones que gobiernan el flujo en una red cerrada de tuberías presurizadas de distribución de agua son la ecuación de continuidad en los nudos (conservación de masa) y la ecuación de perdida de carga en circuitos (conservación de la energía). 2. Es más común tomar como incógnita de cálculo el caudal en tuberías. La solución directa del sistema no lineal de ecuaciones simultaneas no es posible, la solución se logra aplicando métodos numéricos que permiten obtener una solución al sistema mediante procedimientos iterativos. Así, se parte de una solución inicial o propuesta que durante el proceso de cálculo es aproximada hacia la solución real con una cierta tolerancia.

8.2.2 REALIZAR CITAS APA DEL RNE, NTP, ASTM, CAPECO, ETC. 

Según el RNE (2006) en la Norma OS.050, la presión estática en cualquier punto de la red no deberá ser mayor de 50 m H2O (p.52).


26

APLICACIÓN DE SOFTWARE WATERCAD PARA DISEÑO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN 

Según el RNE (2006) en la Norma OS.050 en condiciones de demanda máxima horaria, la mínima presión no será menor de 10 m H2O (p.52).



Según el RNE (2006) en la Norma OS.050 (2006) la velocidad máxima en la red de agua potable deberá ser de 3 m/s (p.52).



De acuerdo al Reglamento de Elaboración de Proyectos Condominiales de Agua Potable y Alcantarillado para Habilitaciones Urbanas y Periurbanas de Lima y Callao, emitido por SEDAPAL (Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima), en el cual se estipula que: “Las velocidades de flujo

recomendadas en la tubería principal y ramales de agua potable serán en lo posible no menores de 0.60 m/s”



Según el RNE (2006) en la Norma OS.050 el diámetro mínimo para las tuberías principales en una red de distribución de agua potable es de 75 mm (p.52).

8.2.3 DEFINICIÓN DE 10 TÉRMINOS DEL TRABAJO 1. Algoritmo: Conjunto ordenado de operaciones sistemáticas que permite hacer un cálculo y hallar la solución de un tipo de problemas.

2. Fluido newtoniano: es un fluido cuya viscosidad puede considerarse

constante

en

el

tiempo.

Los fluidos

newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal.

3. Geoespaciales: Es el conjunto de actividades que tienen como objetivo la explotación y análisis de imágenes.

4. Gestión: Acción o trámite que, junto con otros, se lleva a cabo para conseguir o resolver una cosa.


27


5. Golpe de Ariete: Pulso de Zhukowski (llamado así por el ingeniero ruso Nikolái Zhukovski) es, junto a la cavitación, el principal causante de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas.

6. Gradiente Hidráulico: Se define como la pérdida de energía experimentada por unidad de longitud recorrida por el agua; es decir, representa la pérdida o cambio de potencial hidráulico por unidad de longitud, medida en el sentido del flujo de agua.

7. Hidrante: es un equipo que suministra gran cantidad de agua en poco tiempo. Permite la conexión de mangueras y equipos de lucha contra incendios, así como el llenado de las cisternas de agua de los bomberos.

8. Interfaz: Dispositivo capaz de transformar las señales generadas por un aparato en señales comprensibles por otro.

9. Modelación: es el proceso mediante el cual se crea una representación o modelo para investigar la realidad.

10. Perdida de carga: Es la pérdida de presión que se produce en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las conduce.

11. Transientes Hidráulicos: Cuando la variación es tal que implica el impedimento de escurrir, es decir, velocidad final nula y cuando además las oscilaciones de presión por ese motivo son grandes, al fenómeno se lo denomina “golpe de ariete”

12. Vulnerable: Que puede ser vulnerado o dañado física o moralmente.


28


9 CONCLUSIONES 9.1 CONCLUSIONES GENERALES 

Diseñar la red de agua potable mediante el uso del software WATERCAD permite obtener la solución económicamente viable de acuerdo a los costos actuales del mercado. Por otro lado, permite generar diferentes escenarios en los cuales se podrán variar diferentes elementos que componen la red tales como: diámetro y material de tuberías, restricciones de velocidad, etc.

9.2 CONCLUSIONES ESPECÍFICOS. 

Un buen diseño de red de agua lleva tiempo y dedicación, pero a lago tiempo ahorra tiempo y dinero.



Se puede decir de que q un programa como el WATERCAD nos ayudará a reducir un amplio procedimiento y este a su vez disminuirá sus márgenes de error.

10 RECOMENDACIONES 10.1 RECOMENDACIONES GENERALES  Se

recomienda aprender el uso del software del WATERCAD no solo

por fines didácticos sino también por fines de competitividad profesional.

10.2 RECOMENDACIONES ESPECÍFICOS  En

caso de que se requiera aumentar las presiones, velocidades, se

recomienda aumentar la altura del RESERVORIO.  Se

recomienda que las velocidades este dentro del rango (0.6m/s-

3m/s) de acuerdo a la norma.  Se

recomienda tener un conocimiento básico sobre el proceso de

WATERCAD para desarrollar y diseñar redes de distribución de agua potable, de manera óptima y eficaz.


29


11 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS  JUAN

SALDARREAGA, “Hidráulica de Tuberías” – Abastecimiento de Agua,

Redes, Riegos, Universidad Loas Andes, Editorial Alfaomega, Abril 2007, 671 Pág.  AMANCO,

Conferencia: Juan Saldarriaga, SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

DE AGUA POTABLE, Ecuaciones Básicas, Aspectos de Diseño y Tendencias Futuras, Julio del 2004.  Hidrostal –Perú, http://www.hidrostal-peru.com/

 WATERCAD: http://www.haestad.com.pe.

http://www.bentley.com.


30


ANEXOS


31

MONOGRAFÍA - WATERCAD

Recommend Documents