El Editor de Colectores del programa CLOACAS suministra, además de las opciones necesarias para que el usuario pueda definir la geometría y los parámetros requeridos para el cálculo hidráulico de los tramos de colectores de Alcantarillado Sanitario, varias herramientas que permiten agilizar las labores de diseño de la Red según veremos en este artículo.
Este Tutorial corresponde a la Interfaz y Características de la Versión 1.0 de CLOACAS.
Con el Lanzamiento de la Versión 2 en Marzo del 2016, algunas características han sido modificadas según podrás ver en los tutoriales correspondientes y los cuales inician en el siguiente video:
Creando tu primer Proyecto de Alcantarillado Sanitario con CLOACAS.
Al Editor se accede utilizando las opciones Agregar y/o Editar del panel Colectores de la ficha Proyecto. En la siguiente figura presentamos los componentes de este Editor y, a continuación, desarrollamos las características fundamentales de cada uno de ellos:
1 Parámetros Geométricos e Hidráulicos del Tramo de Colector
En esta área se presenta, junto con un esquema del perfil del tramo, los parámetros necesarios para la definición geométrica del Tramo:
Veremos que aquí es posible:
Especificar cuáles serán las bocas de visita superior e inferior del tramo de Colector
El programa presentará la lista con las bocas de visita que se hayan creado en el proyecto para que el usuario realice la definición del tramo de Colector de Aguas servidas de forma sencilla.
Definir si el tramo en edición es un tramo de Arranque
Un Tramo de Arranque (o cabeza de atarjea) es aquél en el que su boca de visita superior no recibe aporte de ningún otro tramo del Sistema de Alcantarillado Sanitario. Éste es un aspecto importante en el planteamiento de la geometría de la Red, según se destaca en el Tutorial de definición de SubRedes.
Visualizar los parámetros hidráulicos del tramo
Estos valores se actualizan de forma automática conforme se realicen modificaciones a la geometría del tramo desde el mismo editor. De esta forma se facilita el proceso de diseño por parte del usuario, al no tener que estar pulsando botones para actualizar los valores ante algún cambio.
Especificar el Diámetro Nominal (DN) y la Longitud del tramo
En función de la librería de Tuberías seleccionada (Ver punto 3 posteriormente), se presentará la lista de diámetros disponibles para ser asignados al tramo.
Visualizar la Cota de Terreno de las Bocas de Visita que definen al tramo
Estos campos presentarán (no son modificables desde este diálogo) la cota o elevación que se especifique, para la tapa de las bocas de visita, en el editor de Bocas de Visita o directamente desde la Tabla de Bocas de Visita de la ventana principal del programa.
Visualizar o Especificar los Valores de la Cota de Rasante Superior e Inferior del Tramo
Cuando la cota de Rasante o de plantilla de los colectores convergiendo a determinada boca de visita es la misma, se tendrá un único valor de Cota de Rasante en ella. Pero cuando, por razones como la aparición de caídas entre colectores afluentes y efluentes, los valores son diferentes, se tendrá que recurrir a especificar los valores de forma “manual” en cada tramo.
Así, cuando el cuadro de chequeo al lado de los campos no está activado, se asignará de forma automática la cota de rasante que se haya especificado a la boca de visita respectiva, no siendo posible la modificación por parte del usuario de este valor desde este editor.
Si se activa, el usuario tendrá la posibilidad de introducir el valor “desligando” los valores de la rasante de la boca de visita de la del tramo. En la siguiente figura se presentan ambas situaciones:
Se destaca que ante la aparición, en una boca de visita, de varios colectores de Aguas Servidas (afluentes y efluentes) con distintas cotas de rasante o plantilla, el programa asignará el menor valor detectado a la cota de rasante de dicha boca de visita. Así que, cuando se desactiva el cuadro de modificación, el valor que aparecerá será el de la menor elevación de rasante en la boca de visita.
Visualizar las Profundidades Extremas en el Tramo de Colector de Aguas Servidas
Realizando la diferencia entre la cota de terreno y la de rasante se presentará el valor de la profundidad en cada extremo del Colector.
Especificar el Coeficiente de Rugosidad de la Ecuación de Manning
Por defecto, el coeficiente de Manning a utilizar para los cálculos hidráulicos en cada tramo será el que se especifique en la librería de Tuberías de Alcantarillado Sanitario asignada a éste.
En caso de que el usuario desee especificar el valor para un tramo en particular, tendrá que activar el cuadro a la derecha del campo de texto para permitir la edición del valor actual.
Especificar el Porcentaje de Variación de las Cotas de Rasante
Cuando está activada la opción de modificación de cotas de rasante en el tramo de colector en edición, es posible modificar el valor de forma manual, introduciendo desde el teclado directamente el valor numérico.
Pero también es posible utilizar los botones de aumento y disminución en el extremo derecho de los cuadros de texto de las cotas de rasante de forma tal de ir modificando los valores a intervalos, por ejemplo, de 1 cm:
En la parte inferior, en el campo Incremento Cotas [%], podremos establecer cuál será el valor del intervalo en que se aumentarán o disminuirán las cotas cuando se utilicen los botones referidos.
Aquí el valor a introducir será un porcentaje de la unidad de medida utilizada para las Elevaciones o Cotas, por ejemplo si la unidad actual es metros, al especificar un valor de 1%, el incremento será de 0,01 m, es decir 1 cm:
2 Parámetros para el Cálculo del Caudal de Diseño de Aguas Servidas
Dependiendo del método seleccionado para el cálculo del caudal de diseño de Aguas Servidas de la Red de Alcantarillado Sanitario, (según vimos aquí), en esta área se presentará el o los campos necesarios para que el usuario especifique el valor correspondiente al tramo en edición.
3 Definición de Diámetros y Tipo de Apoyo
Este cuadro permite seleccionar la Librería de Tuberías que será utilizada para definir el diámetro (de forma manual para el análisis y de forma automática para el diseño) del tramo de Colector de Aguas Servidas.
En la parte inferior de este cuadro veremos la opción Fijar Tipo de Apoyo: si esta opción está desactivada (opción por defecto en el programa), la selección del tipo de Apoyo se realizará de forma automática en función de lo que se haya especificado en la Librería de Tuberías asignada al tramo.
Si el usuario prefiere descartar la opción de selección automática del tipo de apoyo, debe activar esta opción para poder seleccionar cuál será el que se utilizará en el tramo:
4 Perfil del Tramo
Cuando la pendiente del terreno entre las bocas de visitas del tramo de colector no es constante, resulta conveniente, tanto para la representación en los perfiles longitudinales como para el cálculo de los volúmenes de excavación y relleno, especificar puntos de elevación intermedios que permitan una mejor definición de la topografía.
El cuadro Perfil del Tramo nos permitirá realizar esta especificación de puntos intermedios en el perfil del tramo. Para ello sólo hay que seleccionar la opción Insertar Nueva Fila en la parte derecha de la tabla y asignar la distancia desde el inicio del tramo hasta el punto en cuestión así como su elevación:
Nótese que las elevaciones al inicio y fin del perfil estarán controladas por el valor de la cota de terreno de las bocas de visita que se especifiquen en los extremos del tramo así como de la longitud que el usuario especifique. No son editables desde el cuadro Perfil del Tramo.
5 Herramientas para el Diseño del Tramo
Las opciones en la parte inferior del Editor de Colectores de Aguas Servidas permiten realizar, en primer término, modificaciones a nivel local, es decir del tramo y, en función a la opción seleccionada, modificar los tramos ubicados aguas abajo o aguas arriba de él para mantener la consistencia general del diseño.
Veamos cada opción de forma separada:
Modificar las Elevaciones de Todos los Colectores Contiguos al Tramo Actual
Con esta opción se presentará al usuario un cuadro de diálogo para que especifique un valor de altura (positivo si desea “bajar” o negativo si desea “subir” los tramos) el cual modificará las cotas de rasante de los colectores contiguos (Aguas Arriba o Aguas Abajo, según el botón seleccionado) dentro de la misma Sub Red a la que este tramo pertenece.
Por ejemplo, para la Sub Red Colector A1, presentamos los resultados al utilizar la opción Modificar Aguas Abajo desde el tramo A1.2-A1.3 en el Editor de Colectores:
En este caso, al no estar activa la casilla de modificación de la cota de rasante (ver aquí) en la boca de visita A1.2. también se modificó la rasante del tramo en este punto en 1 m. De haber estado activada, el resultado hubiera sido el siguiente:
Calcular la Pendiente Longitudinal del Tramo de Colector de Aguas Servidas
Esta opción, en función de los parámetros de diseño especificados en las opciones de Cálculo, permite determinar la pendiente requerida para el tramo y, de acuerdo al botón pulsado, determinar la cota de rasante aguas arriba o aguas abajo, manteniendo fija, por supuesto, la cota de rasante opuesta.
Es importante destacar que los valores de rasante calculados en función a las opciones de diseño son valores “ideales”. El programa buscará, en función de la precisión de las elevaciones (dos decimales, suponiendo que se llega al nivel de precisión de 1 cm, cuando la unidad de medida es el metro), el valor de pendiente “real” para ser asignado al tramo. Por supuesto que esta pendiente real garantizará en todo caso la condición de diseño.
Por ejemplo, en la figura siguiente se muestra la secuencia en la que se ha seleccionado la opción de calcular la pendiente pero modificando la cota de rasante superior del tramo:
Si en el cálculo de la cota de rasante (superior o inferior, según sea la opción seleccionada) se detecta que hay inconsistencia de elevación con el colector afluente o efluente al tramo en edición, se presentará un mensaje como éste:
De forma tal que el usuario decida si se modifica o se mantiene el valor actual para su posterior modificación.
Igualar la Pendiente del Tramo a la de los Tramos Contiguos
Cuando el proyectista considere que es necesario mantener, dentro de lo posible, una pendiente constante a lo largo de una Sub Red, es posible utilizar esta opción, con la cual el programa determinará la cota de rasante (superior o inferior, según el botón pulsado) a fin de igualar su pendiente a la del tramo Aguas Arriba o Aguas Abajo.
En la figura siguiente se muestra el mensaje presentado al usuario cuando se selecciona esta opción, para el caso de igualar el tramo actual a la pendiente del tramo Aguas Arriba:
Una vez más, si el programa detecta inconsistencia entre las elevaciones, generada por la modificación al utilizar esta opción, presentará al usuario un mensaje:
En este caso se detectó que la rasante calculada impediría la descarga en el colector ubicado Aguas Abajo del actual, a lo cual el usuario debería responder Sí, para igualar dicha rasante (la superior del tramo aguas abajo) al valor calculado con esta opción.
El resultado de aplicar esta opción desde el tramo de arranque de la Sub Red Colector A1 se presenta en el siguiente perfil:
Modificar las Cotas de Rasantes de los Tramos Aguas Abajo en función de los Colectores Afluentes
En ocasiones, al realizarse el diseño de la Red de Alcantarillado, encontraremos que habrán colectores afluentes al colector en edición que poseen cotas o elevaciones menores que la del receptor lo cual establecería que, en términos de conducción por gravedad y a superficie libre, no se pueda garantizar el desalojo del caudal respectivo.
En CLOACAS, esta situación es advertida al usuario cuando se realiza el cálculo o el diseño de la Red de Alcantarillado Sanitario con mensajes como éste:
Y, si revisamos el Perfil Longitudinal encontraremos situaciones como ésta:
Vemos que las Sub Redes A2 y A3, descargan a elevaciones superiores que la del colector que las recibe (El A0) lo cual garantiza la continuidad en la recolección de las Aguas Servidas pero, en el caso de la Sub Red o Colector A1, vemos que descarga a cotas inferiores, lo que se traduciría en la imposibilidad de recibir el caudal asociado.
Para solventar situaciones como ésta se ha incorporado la opción de modificar las cotas de rasante de los colectores Aguas Abajo de los colectores afluentes a determinado tramo que descarguen a cotas inferiores.
En el caso anterior, editaríamos al tramo A0-A1 y seleccionamos la opción, según se esquematiza a continuación:
Pulsando Sí, en el último cuadro de aviso y cerrando al Editor de Colectores, veremos que ahora el perfil longitudinal del Colector A0 es consistente con el colector afluente A1:
Así, como vemos, el diseño específico de tramos, sin perder de vista lo que sucede con el resto de la Sub Red de la que éstos son parte, se simplifica utilizando las opciones disponibles en el Editor de Colectores de Aguas Servidas.