Cmo Disear el Alcantarillado Sanitario con

CLOACAS de HidraSoftware En los proyectos de Alcantarillado Sanitario, los diseadores muchas veces nos

encontramos con tareas que son tediosas y propensas a errores y modificaciones

conforme vamos avanzando en el diseo de la Red. Estas tareas involucran no slo la

definicin del diseo planimtrico de la red, de forma de aprovechar al mximo las

pendientes del terreno y buscar minimizar volmenes y costos de excavacin, sino

que tambin involucran el clculo de caudales de diseo en atencin a una serie de

parmetros que, por lo general, son normativos.

Adicionalmente, al finalizar el diseo de la Red de Alcantarillado Sanitario, la

generacin de Perfiles Longitudinales como parte de los documentos del proyecto,

suele ser otra de las labores que requieren de suma atencin, as como de un tiempo

considerable, al tener que especificar en ellos prcticamente todos los parmetros

resultantes del diseo (Cotas o elevaciones de rasante, pendientes, profundidad de

excavacin y parmetros hidrulicos, entre otros).

Con el programa CLOACAS estamos presentamos una herramienta que ofrece no

solo la posibilidad de realizar el clculo, anlisis y diseo del Alcantarillado Sanitario,

sino que tambin permite generar los documentos ms complejos de todo proyecto,

como lo son los Perfiles Longitudinales y Las Cantidades de Obra y Presupuesto para

construccin.

En este Tutorial presentamos la secuencia o pasos necesarios para crear un proyecto

de Alcantarillado Sanitario con nuestro programa CLOACAS detallando, de ser el

caso, conceptos y procedimientos especficos que deben ser tomados en cuenta al

momento de utilizar esta herramienta.

Secciones de este Tutorial: Componentes del Sistema de Alcantarillado Sanitario en un Proyecto de CLOACAS

Bocas de Visita

Colectores

Sub Redes

Pasos para Realizar el Diseo con CLOACAS

1. Crear las Libreras de Tuberas del Proyecto

2. Definir las Opciones de Clculo

3. Seleccionar el Mtodo de Clculo de los Caudales de Diseo

4.Crear la Red de Alcantarillado y Separarlas En Sub Redes

5. Definir los Parmetros para el clculo de Cantidades de Obra

6. Visualizar Perfiles Longitudinales y Resultados

Cules son los Componentes de una

Red de Alcantarillado Sanitario en un

Proyecto de CLOACAS de

HidraSoftware? El modelo de la Red de Alcantarillado Sanitario utilizado en el programa CLOACAS,

considera que la red es del Tipo Abierta o Ramificada, estando conformada por Bocas

de Visita (equivalentes a los Nodos de la Red) y Colectores (los tramos de la

red), todos convergiendo hacia una nica Boca de Visita de Descarga por Proyecto.

De forma especfica, y para los efectos del programa, una Red de Alcantarillado

Sanitario o de Recoleccin de Aguas Servidas, est compuesta por los siguientes

elementos:

Bocas de Visita o Pozos de Inspeccin

Son cmaras verticales, generalmente construidas con elementos prefabricados, que

permiten el acceso a los colectores en la red de Alcantarillado. Generalmente,

dependiendo del criterio normativo que aplique, son elementos que deben ser

colocados espaciados a determinada longitud en el recorrido de las tuberas o

colectores y en los cambios de dimetros y pendientes longitudinales, entre otros

requerimientos.

Para los efectos del modelaje hidrulico de redes abiertas o ramificadas, una Boca de

Visita puede recibir mltiples colectores (afluentes) pero de ella slo puede ser

efluente uno slo.

Para crear y Editar Bocas de Visita en un Proyecto, se dispone de las opciones

presentadas en el Panel Bocas de Visita, Ficha Proyecto:

En el programa, las bocas de visita poseern, adems de un nombre nico o etiqueta (el

cual servir para identificar los tramos de colectores), una Cota de Terreno,

correspondiente a la elevacin en la que est su tapa de acceso y una Cota de

Rasante, correspondiente a la menor elevacin de rasante del o de los colectores

afluentes y efluentes a ella (siempre debera ser el del colector afluente en la boca de

visita). A partir de la diferencia entre estos dos parmetros, el programa determinar

la profundidad mxima en esta estructura.

Como se refiri en el prrafo anterior, una boca de visita podr tener distintas cotas de

rasante, en funcin de los colectores que entran en ella (afluentes) o del que sale

(efluente) pero, para los efectos de presentacin de resultados, en este elemento slo

se presentar el menor valor de cota o elevacin de rasante.

En el Editor de Colectores, segn se relaciona posteriormente, se podr especificar

las cotas de rasante en los extremos de cada tramo, de forma independiente del valor

de la boca de visita. De esta forma el programa interpretar adecuadamente la

presencia de escalones o cadas en las bocas de visita.

Adicionalmente es posible especificar, en el Editor de Bocas de Visita, y en el caso de

que existan redes de Alcantarillado Sanitario afluentes y que no son incluidas en el

proyecto actual, el caudal de aguas servidas respectivo. Y, cuando se trate de la Boca

de Visita de Descarga de la Red de Alcantarillado Sanitario modelada, se

podr establecer en verdadero la propiedad Boca de Descarga:

Colectores o tramos

El colector de Aguas Servidas es el componente que, en trminos reales, ser

diseado en la red de Alcantarillado Sanitario, pues las condiciones hidrulicas, tales

como caudal de diseo, velocidad real y a seccin plena y capacidad, entre otros, son

las que establecern la idoneidad de determinado diseo.

Por definicin, un Colector o Tramo de Aguas Servidas (o de Alcantarillado Sanitario) es

un tramo recto de tuberas, delimitado por una boca de visita superior y una

inferior (establecidas en funcin de la direccin del flujo, con pendiente longitudinal

positiva).

La ventana principal del programa CLOACAS presentar de forma tabulada todos los

parmetros geomtricos e hidrulicos de cada colector en la red de recoleccin de

Aguas Servidas:

Y, el Panel Colectores, Ficha Proyecto, suministra las herramientas para crear, editar,

eliminar y ordenar los datos en la tabla de Colectores de Aguas Servidas:

El Editor de Colectores es quiz el componente ms complejo de todo el programa,

pues suministra herramientas que permiten realizar el diseo, tramo a tramo, en

funcin de varias condiciones.

Revisa este Tutorial en el que explicamos en detalle todas las funciones disponibles en

este Editor.

Sub Redes de Colectores de Aguas Servidas

Considerando que las redes de Alcantarillado Sanitario son Redes del Tipo Ramificado,

en CLOACAS hemos planteado el concepto de Sub Redes de forma tal de que el diseo

se realice por Ramales o Colectores Primarios, secundarios, terciarios y as

sucesivamente segn el criterio del diseador as como de la topologa de la red.

En la siguiente figura, sobre una porcin de una red de Alcantarillado, sealamos las

diferentes Sub Redes que deberan ser identificadas en un Proyecto con nuestro

programa CLOCAS. Ntese que, en el ejemplo, hemos optado por llamar a cada Sub

Red o Colector de Aguas Servidas en funcin del nombre o etiqueta de la boca de visita

ms inferior:

De esta forma, tanto el diseo, como los perfiles longitudinales pueden ser realizados en

funcin de cada Sub Red o Colector.

La Opcin para separar la Red en Sub Redes se presenta en el Panel Colectores, de la

Ficha Proyecto:

En este Tutorial se presenta la forma y criterios para realizar la separacin de una red

de Alcantarillado Sanitario en Sub Redes.

Pasos para Realizar el Diseo de La Red

de Alcantarillado Sanitario Planteamos a continuacin la secuencia de actividades a ser realizadas cuando se va

a analizar o disear una red de Recoleccin de Aguas Servidas con el programa

CLOACAS:

1. Crear la Librera de Tuberas a Utilizar en el

Proyecto de Alcantarillado Sanitario

Mediante la Creacin de Libreras de Tuberas de Alcantarillado, el usuario

podr incluir los dimetros Nominal e Interno de las tuberas en el proyecto, utilizado

este ltimo para la determinacin de los parmetros hidrulicos.

Al Editor de Libreras de Tuberas se accede a travs de la ficha Configuracin, panel

Parmetros de Clculo Tuberas:

Como se aprecia en este dilogo, podremos incluir, adems de los referidos

dimetros:

Anchos de Zanja para tres rangos de profundidades, de forma tal que el programa, al generar las

cantidades de obra establezca, en funcin de la mayor profundidad en cada tramo, cul ser el valor a utilizar

en el clculo de volmenes de excavacin y relleno.

Los rangos de Profundidades, para cada dimetro, a los que la tubera puede ser colocada en funcin

de la calidad del Apoyo y de su resistencia estructural, siendo el Apoyo A el que ofrece mayor factor de

carga (apoyo de concreto) y el Apoyo C el que ofrece el menor (Tubera colocada directamente sobre el

terreno). Esta informacin, conjuntamente con la seleccin realizada por el usuario en el

cuadro Prioridad de Seleccin del Tipo de Apoyo, le permitir al programa elegir el tipo de apoyo de

forma automtica en funcin de las profundidades mnima y mxima de cada tramo de la Red de

Alcantarillado Sanitario.

El Costo de suministro ms colocacin por unidad de longitud de tubera (m, ft, etc. en funcin de la

unidad seleccionada por el usuario para longitudes en el Panel Unidades de la ficha Configuracin), para

cada dimetro. Este parmetro ser utilizado por el programa para determinar los costos de construccin para

este tem.

Coeficiente de Rugosidad de Manning a ser utilizado en los clculos hidrulicos.

En el siguiente Tutorial se explica con mayor detalle la definicin de los parmetros en

este dilogo as como la forma en que el programa los utiliza en los clculos y el

diseo: Librera de Tuberas de Alcantarillado

2. Definir los Parmetros por Defecto para el Proyecto

as Como las Opciones de Clculo

De forma de facilitar la construccin de la red de Alcantarillado Sanitario en

CLOACAS, es posible definir parmetros como el prefijo de las etiquetas en bocas de

visita, de forma tal que cuando se utilice la opcin Agregar del panel Bocas de Visita, el

programa cree de forma automtica un nombre segn el esquema: Prefijo + nmero.

La opcin para definir parmetros como ste la encontrars en la ficha Configuracin,

panel Parmetros de Clculo General:

En este dilogo podremos adems:

Especificar la Librera de Tuberas de Alcantarillado Sanitario que ser utilizada en cada nuevo

Colectorcreado. En funcin de la librera asignada a cada tramo es que el programa realizar la seleccin del

dimetro requerido as como el tipo de apoyo.

Fijar el Tipo de Apoyo para las Tuberas en cada nuevo tramo creado. Activando la opcin Fijar Tipo de

Apoyo, se podr anular la seleccin automtica por parte del programa y establecer, de forma independiente

a lo indicado en la Librera de Tuberas respectiva, un tipo de apoyo segn el criterio del usuario.

Establecer, en funcin de los dimetros disponibles en la Librera de Tuberas Seleccionada, el

dimetroque ser asignado a los nuevos tramos de Colector creados en el proyecto.

Definir las Velocidades de Diseo: a seccin plena (Vc) y para el caudal de diseo (Vr) que sern utilizadas

en el diseo automtico (Vc) as como para resaltar, en la tabla de Colectores de Aguas Servidas de la ventana

principal del programa, los tramos que incumplan estos valores.

Establecer el Factor Multiplicador del Caudal de Diseo de cada tramo. Con este factor se puede

mayorar o minorar, temporalmente, el caudal total de todos los tramos, de forma que puedan ser

evaluadas condiciones como caudal mnimo, medio y/o mximo en el sistema de Recoleccin de Aguas

Servidas.

Establecer Parmetros por Defecto en Bocas de Visita o Pozos de Inspeccin. Como referamos

previamente, aqu adems del prefijo a utilizar en la etiqueta o nombre, podr especificarse la cota de terreno

as como la altura de relleno sobre la tubera en las bocas de visita, de forma tal que el programa establezca,

para cada nuevo elemento creado, su cota de rasante por diferencia entre estos valores.

Definir si, en el diseo automtico, los colectores se alinean verticalmente (enrasar) por sus lomos o

corona o por su rasante o plantilla. Esta condicin de enrase es visible cuando, a nivel de la boca de visita,

en cada Sub Red, hay cambios de dimetro entre dos tramos contiguos:

Establecer el Criterio sobre el Cual se Realizar el Diseo Automtico de la Red de Alcantarillado

Sanitario. El programa ofrece la posibilidad de realizar el diseo automtico (determinacin de dimetros y

pendientes, en funcin de la opcin seleccionada por el usuario en la Ficha Proyecto, Panel Clculo y

Diseo Diseo), de acuerdo al criterio de Velocidad mnima a Seccin Plena (Vc) o en funcin de la

mxima relacin entre el Caudal real (o de diseo) y el Caudal a seccin Plena (Qr/Qc) en cada tramo de

colector. Igualmente es posible especificar la pendiente longitudinal mnima a utilizar en el diseo automtico

para cada tramo.

3. Seleccionar el Mtodo para el Clculo de los

Caudales de Diseo

CLOACAS, en su versin actual, incluye 4 mtodos diferentes para la determinacin del

Caudal de Diseo de Aguas Servidas de cada tramo de colector de la red de

Alcantarillado. En este Tutorial se explica detenidamente cada una de las opciones

posibles.

Aun cuando no es estrictamente necesario, es muy recomendable que el mtodo de

Clculo del Caudal de diseo para la Red de Alcantarillado Sanitario sea seleccionado

antes de iniciar la creacin de colectores pues, en funcin de la seleccin, se presentar

en el Editor de Colectores el campo o campos para la introduccin de los datos

necesarios segn el mtodo respectivo.

4. Crear las Bocas de Visita y Colectores de la Red y

Separarlos en Sub Redes

CLOACAS 1.0 presenta la informacin de la red de recoleccin de Aguas Servidas en

forma de tablas. Especficamente veremos dos: la de Bocas de Visita y la De Colectores.

Contando con un esquema de la red de recoleccin en el que se presente informacin

como cotas de terreno en bocas de visita y, para los tramos: boca de visita Superior,

boca de visita inferior, caudal de diseo y longitud, tendramos la informacin bsica

para crear y disear la red de alcantarillado en el Programa.

El programa permite crear los elementos de forma manual, en cuyo caso slo se

debe utilizar laopcin Agregar de los paneles Bocas de Visita y Colectores, para presentar

los editores respectivos.As, slo resta es introducir la informacin referida previamente.

Tambin, considerando que por lo general el diseo de las Redes de Alcantarillado

Sanitario empieza por su trazado sobre un plano de planta, es posible importar un

archivo en formato DXF de AUTOCAD, a partir del cual el programa generar de

forma automtica los elementos como Bocas de Visita y Colectores.

Cuando el mtodo de Clculo del Caudal de Diseo se corresponde con el del Caudal

Unitario, es posible importar reas tributarias que se hayan incluido como polgonos

en el referido archivo DXF y en cuyo caso el programa rellenar el campo rea

Tributaria con el valor correspondiente al rea del polgono cuyo centroide est ms

cercano al punto medio del tramo de colector.

Adicionalmente, si se trata del mtodo de Asignacin del Caudal de Diseo por el Nmero

y Tipo de Parcela y en el archivo DXF se han indicado, con textos, el o los Nombres de

Parcelas, el programa las crear y asignar a la tubera o tramo de colector ms

cercano.

Quiz parezca un poco complicado a simple vista, pero si revisas este tutorial vers

que slo es necesario separar la informacin en Capas o Layers de AUTOCAD para

obtener, de forma rpida y segura, la informacin que CLOACAS requiere para

realizar el anlisis y diseo de la Red de Recoleccin de Aguas Servidas.

Contando con la informacin de Bocas de Visita y Colectores, es necesario ahora

establecer las Sub Redes del Proyecto.

A este nivel ya es posible realizar el clculo de la Red de Alcantarillado

Sanitario utilizando la opcin Calcularen el panel Clculo y Diseo de la Ficha Proyecto:

Con esta opcin slo se determinarn los parmetros hidrulicos de la Red de

Alcantarillado Sanitario en funcin de los dimetros y cotas de rasante (pendiente

longitudinal) actuales en cada tramo, no realizndose ningn tipo de modificacin. De ser

el caso, el programa presentar mensajes de advertencia o resaltar algunas celdas

en las tablas de Bocas de Visita y Colectores de Aguas Servidas para informar al

usuario acerca de alguna situacin anmala.

Otra opcin posible en este momento es la realizacin del diseo automtico de la

red de Recoleccin de Aguas Servidas. Para ello seleccionaremos la opcin Diseo en

el panel Clculo y Diseo, Ficha Proyecto. All se presentan tres opciones para la

realizacin del diseo:

Aqu es importante tener en cuenta que el diseo, para cada una de estas tres

opciones, puede ser realizado para dos condiciones: diseo por velocidad a seccin

plena o diseo por relacin Caudal Real entre Caudal a Seccin Plena del tramo, segn se

especifique en el dilogo Opciones de Clculo (ver punto 2 de esta pgina). De esta

forma, se podra tener hasta seis posibles diseos diferentes.

Para la opcin de Diseo, se presentar al usuario un dilogo para que elija si el proceso

se realizar para una Sub Red especfica o para todas las sub redes del proyecto de

Alcantarillado Sanitario. De esta forma se ofrece mayor control sobre las

modificaciones que realice el programa a los datos de la red.

5. Definir los Parmetros para el Clculo de

Cantidades de Obra

En la versin actual de CLOACAS se han incluido 16 partidas o actividades asociadas a

la construccin de la Red de Alcantarillado Sanitario modelada en cada proyecto.

Estas partidas incluyen labores como excavacin y relleno de zanjas y colocacin de

tuberas como partidas de mayor significancia en la estimacin del costo total de

construccin, de forma tal de ofrecer al usuario un parmetro de comparacin entre

diversas alternativas o configuraciones de diseo.

El dilogo de Configuracin de Parmetros de Excavacin y Materiales, al cual se

accede desde laficha Configuracin del Panel Cantidades, presenta cuatro fichas en las

que se podr especificar las dimensiones y parmetros que el programa utilizar para

la determinacin de los cmputos mtricos.

La ficha Zanjas presenta la siguiente informacin:

Al seleccionar la ficha Apoyos, encontramos los parmetros que definen las

caractersticas transversales de los tipos de apoyo:

Y la ficha Bocas de Visita, adems de presentar los parmetros para el clculo de la

excavacin en ellas, presentar las opciones para especificar las dimensiones de los

elementos prefabricados que la conformarn:

El clculo de las cantidades de obra se realiza de forma independiente al clculo

hidrulico, es decir no se presentarn advertencias al usuario en el caso de que exista

alguna condicin de diseo que no sea cumplida.

Igualmente, en la ficha Costos es posible introducir el costo por unidad para cada una

de las 16 partidas incluidas en esta versin:

En la ficha Costos, el campo unidad se modificar en caso de que el usuario modifique

las unidades en el panel Unidades de la Ficha Configuracin, pero no se realizar la

conversin del costo desde la unidad original a la actual. Por lo tanto es importante que,

cuando se realice la modificacin de unidades, se verifique que el costo unitario es

consistente con la unidad respectiva, de forma de garantizar la validez de los costos

totales.

6. Presentando Resultados del Proyecto de la Red de

Recoleccin de Aguas Servidas

En trminos de revisin de los resultados del clculo hidrulico, las tablas en la ventana

principal permitirn al usuario realizar la revisin de su validez o no de forma directa,

sin requerirse de activar o pulsar otras opciones; pero, cuando se trata de exportar los

resultados, la ficha Resultados del programa CLOACAS ofrecer las herramientas

necesarias para poder generar una copia de las tablas al portapapeles de Windows o

tambin exportar todas las tablas del proyecto (incluyendo las de cantidades de obra) a un

archivo de Microsoft Excel 2007 o superior.

Igualmente, para el caso del panel Cantidades de Obra, podremos visualizar las

cantidades totales, por boca de visita y por colector.

En lo que respecta al panel Perfiles Longitudinales, podremos especificar el formato de

los perfiles con la opcin Formato. En la siguiente figura se relacionan, con nmeros,

los parmetros entre el dilogo de Configuracin de Perfiles y un Perfil Longitudinal de

la Red de Alcantarillado Sanitario:

En el dilogo de configuracin de perfiles se ha incluido la opcin Perfil Descendente la

cual, al estar desactivada, presentar el perfil con la progresiva inicial en la boca de visita

ms inferior. Cuando est activada, la progresiva inicial estar en la boca de visita ms

superior:

Para visualizar los perfiles se tienen dos opciones:

Utilizando la opcin Visualizar del panel Perfiles Longitudinales, ficha Resultados, en cuyo caso se

presentar al usuario un dilogo para que seleccione lo que desea visualizar: Un colector o Sub Red

especfico o Todas las Sub Redes. El ltimo caso es til para realizar la exportacin a un archivo DXF para

su posterior edicin en programas como AUTOCAD.

Seleccionando un tramo desde la Tabla de Colectores de Aguas Servidas en la ventana

principal,(haciendo clic en el encabezado de la fila correspondiente) y pulsando el botn derecho del ratn

para presentar el men contextual y seleccionar as la opcin Ver Perfil. En este caso el programa detectar

a cual Sub Red pertenece el tramo y presentar el perfil Longitudinal respectivo:

Una vez se ha presentado la ventana de Visualizacin del perfil, es posible realizar

zoom para detallar zonas especficas del dibujo. Adicionalmente puede ser exportada

la vista actual a un archivo de imagen as como exportar todo el dibujo a un archivo

DXF. Por supuesto se incluye tambin la opcin imprimir. Todas estas funcionalidades

se agrupan en el Men Archivo de esta ventana: