Una vez hemos culminado la fase de asignación de elevaciones a nodos y tuberías así como la del cálculo de las demandas medias en Nodos, llega finalmente el momento de realizar el diseño y cálculo de la red de distribución de agua potable de nuestro proyecto.
Claro que, antes de eso, es importante que te expliquemos algunos aspectos a tomar en cuenta para la realización del cálculo correspondiente.
Lo primero que debes tener en cuenta que cada red debe contar con, al menos, un punto de alimentación. Éste debe corresponderse con la fuente de agua y de presión del sistema y a partir del cual se podrán definir las condiciones operativas de la red de distribución.
En esta red de ejemplo, el nodo fuente será el nodo ENE cero, aquí a la derecha. Así que debemos informarle al programa que es desde aquí que se alimentará a la red de distribución.
Vamos a sus propiedades para que veas que fácil es esto.
En principio le modificaré el nombre a CONEXIÓN, pues estoy suponiendo que esta red se abastecerá desde una existente en la cual se habrá previsto la existencia a futuro de la que estamos diseñando.
Luego, si bajas al campo Tipo de Nodo y despliegas la lista, verás que en acueductos se han previsto tres tipos de nodo.
El Nodo simple, es el que se utilizará para definir demandas y obtener presiones en la red. La mayoría de los nodos serán de este tipo.
El Nodo de Carga Fija es el que representará al punto o puntos de alimentación de la red. Se supone, ya que los cálculos son hechos para un caudal pico, es decir, para un instante específico, que desde este nodo se mantiene una piezométrica fija y que, además, tiene la capacidad de introducir al sistema un caudal igual a la demanda correspondiente.
Y el nodo Hidrante es, en esencia, un nodo simple pues, en determinado momento, y para ciertas condiciones de revisión de la red, tendrá una demanda asociada. Pero hemos optado por separarlo de forma tal de facilitar la representación de este componente en el área de dibujo así como para hacer más versátil, digamos, el estudio de hipótesis de las redes que estás estudiando con el programa. Esto lo veremos en detalle en un próximo video.
Así, lo que nos queda es cambiar el tipo de nodo a Carga Fija. Y luego debemos introducir el valor de la piezométrica en este punto de conexión.
Ten en cuenta que este nodo de carga fija puede, en términos reales, ser cualquier elemento, como un estanque, embalse y hasta una estación de bombeo. Lo importante es que, para el tipo de componente de la red de distribución, estés en capacidad de extraer de él la piezométrica de operación para la condición de diseño o de cálculo del sistema.
Por ejemplo, si la fuente fuera un estanque, es común que se tome como piezométrica de cálculo la elevación media del agua en él. O, si quieres estar del lado de la seguridad, la elevación mínima de agua en el estanque, aunque no debes perder de vista el tema de que el volumen de éste sea suficiente para poder abastecer la demanda correspondiente.
Y tenemos todo listo para entrar en el cálculo hidráulico de la red de distribución.
En este momento, aunque claramente es requerido aún hacer el diseño, es decir, modificar los diámetros de algunas tuberías pues todas están actualmente en el que he definido por defecto en la ficha Configuración, 75 milímetros. Voy a pulsar el botón Calcular para ver que obtenemos.
El cálculo se realiza con éxito y no se nos presenta ninguna advertencia, como podría ser la existencia de presiones negativas, por ejemplo.
Si vas a las tablas de Nodos y Tuberías, en la ficha Red de Distribución de la ventana principal, verás los resultados.
En estas tablas se señalan en color rojo claro aquéllos nodos o tramos que no cumplen alguna de las condiciones que hemos definido. Por ejemplo, en el caso de las tuberías, vemos que hay una cantidad de tramos que no satisfacen el requerimiento de velocidad mínima que hemos definido en la configuración inicial del proyecto.
De todas formas, a este nivel, nos falta un poco todavía para considerar terminado el cálculo, así que mejor te sigo explicando cómo visualizar resultados a través de las anotaciones.
En la ficha RESULTADOS verás que está el botón que te da acceso al diálogo Anotaciones en el dibujo.
En él puedes seleccionar para cuál objeto, Nodo o Tubería, estarás presentando valores. En este caso quiero mostrar sólo para las tuberías.
Activo la casilla para habilitar la lista de propiedades disponibles aquí a la izquierda.
Y selecciono Diámetro, Caudal y Velocidad para ser presentadas en el área de dibujo.
En este caso podría introducir aquí un prefijo para cada propiedad agregada pero, si lo dejo en blanco, se utilizará el que el programa tiene por defecto para cada propiedad. Ya lo verás.
Pulso el botón guardar aquí a la derecha y, por último, cambiaré el tamaño del texto.
Pulso Aceptar, digo si a este mensaje, y verás ahora a las anotaciones en cada tramo.
Ahora sí podemos, conforme vayamos realizando cambios en la red de distribución, ir visualizando a través de tablas y anotaciones los resultados de nuestro diseño.
Ahora bien, cuando se trata del diseño de redes de distribución de agua potable, es necesario que la red sea “cargada” con las demandas máximas diarias y horarias a fin de garantizar su funcionamiento en las situaciones más críticas.
Y ya que lo que se ha especificado o calculado automáticamente para los nodos son demandas medias, es necesario tener la manera de aplicar un factor de incremento que permita, fácilmente, obtener la condición de demanda requerida para el diseño o cálculo.
En acueductos, para manejar situaciones como ésta, se ha planteado la utilización de las Hipótesis de Cálculo las cuales te permiten mantener en cada proyecto Escenarios de demandas y, como explicaremos en otro video, condiciones operativas, de forma tal de que puedas evaluar dichas condiciones y poder tomar una decisión en cuanto al dimensionado de la red.
Así, cuando vamos a la ficha RED DE DISTRIBUCIÓN, verás que en el panel Cálculo y Diseño, está activa una Hipótesis: la Hipótesis base.
En cada proyecto existirá por defecto esta hipótesis no siendo posible eliminarla del proyecto, más si editarla pulsando este botón.
Verás que el diálogo contiene tres fichas. De la primera ficha, única en la que podemos realizar modificaciones para la hipótesis base, cambiaremos este Factor de Mayoración al valor requerido por la normativa para realizar el diseño de la red.
En nuestro caso dos punto cinco representa el factor de demanda máximo para esta red.
Si revisamos rápidamente las fichas Nodos y Tuberías, vemos que contienen las listas respectivas para la red activa en el proyecto.
Y, pese a que tal como te he dicho, en la hipótesis base no se puede realizar ninguna modificación, verás que es posible crear hipótesis adicionales en las que modifiques la demanda o piezométrica de uno o más nodos y que, para tuberías, puedes modificar parámetros como el diámetro, coeficiente de fricción o su estado operativo, es decir, establecer que esté cerrada o abierta para dicha hipótesis. Esto lo veremos en detalle en otros videos.
Entonces, modificado el factor de mayoración, pulso el botón guardar para almacenar los cambios y cierro este diálogo.
Observa el caudal y velocidad en la tubería de entrada después de que pulse el botón calcular nuevamente.
Ciertamente se observa que el factor de mayoración ha sido aplicado correctamente pues tanto el caudal como la velocidad han aumentado en todos los tramos.
Y, si nos vamos a las tablas, verás ahora que hay una cantidad importante de nodos en los que el valor de presión está resaltado en color rojo. Esto es para indicarte que su valor está por debajo de la presión mínima que hemos establecido en la Configuración general del proyecto que, como ves aquí, ha sido fijada en 15 metros de columna de agua.
Aquí, para mostrarte otra de las características del programa posteriormente, cambiaré el método de cálculo de pérdidas localizadas al de coeficientes, en cuyo caso se utilizan los valores que hemos definido en esta tabla.
Pero volviendo a lo que nos ocupa, el diseño de la red de distribución, claramente es necesario que los diámetros se modifiquen para lograr no sólo reducir las velocidades elevadas que tenemos en tuberías como éstas, sino para lograr que, al reducir las pérdidas de carga, se logre mejorar las presiones en los nodos.
Si el cálculo fuera manual, debes saber que lo que tocaría es que vayas modificando, uno a uno, el diámetro de cada tubería, rehaciendo el cálculo de forma de ir realizando los ajustes necesarios para lograr las velocidades de diseño.
Con acueductos, si despliegas las opciones disponibles en el botón Diseñar, del panel Cálculo y Diseño, verás que está la opción de dejar que el programa, en función del criterio de diseño por velocidad que has seleccionado en la configuración del proyecto, realice la asignación de diámetros automáticamente.
En este caso, y vamos de nuevo a la configuración general, está disponible la opción de buscar el diámetro para una velocidad fija pero aquí está seleccionada la opción de seleccionar diámetros en función de una velocidad máxima que podemos ver en esta tabla.
Lo importante aquí es que debemos indicar aquí los diámetros interiores que están disponibles en la librería de tuberías que estamos utilizando en el proyecto. Éstos que están aquí.
Así que realizaré rápidamente la modificación, eliminando de la tabla de velocidades los tamaños no disponibles en la librería pues, recuerda, el programa buscará, para el diámetro de cálculo obtenido, aquél que esté cercano a alguno de los diámetros de la librería de tuberías correspondiente.
Con esto realizado, sólo queda que utilicemos la opción de diseño automático.
Vemos así que se modifican los diámetros rápidamente para adaptarse a la capacidad relacionada a las velocidades especificadas.
Y si volvemos a la tabla de nodos, verás que ahora todos tienen presiones superiores a la mínima.
Ciertamente, en cuanto a velocidad mínima, hay tramos que, por lo visto, será imposible que la cumplan puesto que están con el diámetro mínimo. Mientras que otros, como éstos, podríamos reducirles el diámetro para mejorar la velocidad. Es cuestión de afinar el diseño en función de nuestro criterio específico.
Una opción disponible en estas tablas es la de ordenar nodos y tramos en función a una propiedad.
Por ejemplo, si quiero ordenar en función del diámetro, hago doble clic sobre el encabezado y se presenta este diálogo. En este caso con la propiedad diámetro nominal preseleccionada, pero que bien podrías cambiar por la de tu preferencia. Mantengo el orden ascendente y pulso Aceptar.
Y ahí los tenemos. Quedaría, como te he referido, realizar el ajuste a estos tramos para resolver, si fuera necesario, el tema de las velocidades bajas. Pero continuemos viendo lo que el programa ha realizado por nosotros en el cálculo.
Recuerda que aquí hemos modificado el método de cálculo de pérdidas locales por el que introduce los coeficientes de pérdida localizada de los accesorios.
Si ahora vas a las propiedades de cualquier tramo.
Verás que, por un lado, se crea una lista de accesorios que tiene como finalidad la generación de las listas de materiales de la red de distribución. Esto, te aclaro, es independiente del método que hayas seleccionado para el cálculo de pérdidas, es decir, se realizará siempre que pulses el botón calcular.
Pero, y ahora sí, dependiendo del método seleccionado, si vas a la lista de accesorios asignados a este tramo pulsando este botón, verás que el programa automáticamente ha incluido el codo correspondiente desde la lista de piezas con coeficiente de pérdida localizada. Y, adicionalmente, ha agregado la respectiva Tee en su extremo aguas abajo.
Ambas piezas serán utilizadas para determinar el coeficiente de pérdida local a ser asignado en el cálculo de las pérdidas en la tubería.
Observa el tramo siguiente que es de alineamiento recto.
En él sólo estará, para el cálculo de pérdidas, la Tee y reducción necesarias en el nodo de aguas abajo.
Veamos ahora este tramo al extremo.
Sólo está el codo de 90 grados necesario para hacer el cambio de alineación.
Pero, ya que no forma parte de la tubería en el sentido estricto, no se presenta en el reporte de la tubería para la lista de materiales este codo
sino que, y vamos a las propiedades de este nodo,
vemos que está incluido en su lista.
Así que tenlo en cuenta: para los efectos de los coeficientes de pérdida localizada, sólo los tramos de tubería podrán tener accesorios asignados.
Y, para los efectos de generación de listas de materiales, ambos componentes, nodos y tuberías, podrán tener listadas las piezas requeridas para la construcción de la red.
Al final estas listas en nodos y tuberías son las que se consolidan para generar la lista de materiales que obtienes aquí en la ficha resultados.
Como ves, se genera el cómputo adecuadamente, listo para armar tu proyecto.
La otra opción de diseño automático es utilizando velocidad constante.
Vamos a hacer el cambio en la configuración y rehacer el diseño.
Pero antes de ésto, utilizaré el editor global para fijar todos los diámetros en el mínimo, así garantizo que se parta en la búsqueda de diámetros desde el menor posible en cada tramo.
Aquí puedo seleccionar todos los tramos pulsando las teclas control más Shift y flecha hacia abajo
Y, ahora sí, realizo el diseño.
Los diámetros cambian, tal como en el caso en el que utilizamos la tabla de velocidades.
Y, ya para terminar, si vamos ahora a los perfiles que habíamos creado en este proyecto verás que se muestra el cambio de diámetro de los tramos.
Por supuesto que ahora, al tener ya resultados, podemos ir a la configuración del perfil para incluir en cada tramo alguna información adicional.
Por ejemplo, diámetro, longitud, tipo de tubería y de apoyo, información generalmente requerida en los planos para construcción.
Volvemos al perfil, y.
Allí los tenemos.
De esta forma has visto lo sencillo que ha sido realizar el diseño así como la generación de la información requerida para generar los documentos y planos del proyecto.
Por supuesto que hay aún otras características que explicar y para ello te recomendamos seguir atento a los videos de esta serie.
Gracias por la atención.