tutorial watercad usm

8/15/2019 Tutorial WaterCAD USM

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PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL

Tutorial de WaterCAD – Departamento de Obras Civiles – USM Campus Santiago – RevA // Diego Flores Niklitschek.

UNIVERSIDAD TÉCNICA

FEDERICO SANTA MARÍA

Tutorial de WaterCAD para Hidráulica Teórica

Departamento de Obras CivilesProfesora Vivian Aranda Núñez

Ayudante Diego Flores Niklitschek

USM Campus Santiago

I Semestre 2015


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UNIVERSIDAD TÉCNICA DEPARTAMENTOFEDERICO SANTA MARÍA OBRAS CIVILES

Tutorial de WaterCAD – Departamento de Obras Civiles – USM Campus Santiago – RevA // Diego Flores Niklitschek. 1

Contenido

1.- PASOS IMPORTANTES AL COMENZAR UN MODELO .................................................................... 3

I.- Indicar el Modo de Dibujo con que se Trabajará ........................................................................ 3

II.- Definir sistema de unidades ....................................................................................................... 3

III.- Configuraciones Hidráulicas para el Modelo ............................................................................ 4

IV.- Definir un prototipo de tubería ................................................................................................ 5

2.- EJEMPLO BÁSICO ........................................................................................................................... 6

I.- Datos de la Red ........................................................................................................................... 6

II.- Ingreso de Geometría de la Red ................................................................................................ 9

III.- Ingreso de Elevación de Nodos ............................................................................................... 10

IV.- Ingreso de Propiedades de Tuberías ...................................................................................... 11

V.- Ingreso de Caudales de Demanda en los Nodos ...................................................................... 13

VI.- Ingreso de Propiedades de la Válvula ..................................................................................... 14

VII.- Ingreso de Propiedades de la Bomba .................................................................................... 15

VIII.- Ingreso de Propiedades del Estanque .................................................................................. 16

IX.- Arranque del Modelo y Análisis de Resultados ...................................................................... 17

3.- EJEMPLO RED DE PUERTO OCTAY ............................................................................................... 19

I.- Ingreso de Geometría de la red ................................................................................................ 19

i.- Mediante Imagen de Fondo .................................................................................................. 19

ii.- Mediante Red desde AutoCAD ............................................................................................. 22

II.- Ingreso de Cotas de los Nodos Mediante Curvas de Nivel ...................................................... 25

III.- Agrupación de Nodos en Sectores .......................................................................................... 27

4.- ALGUNOS ELEMENTOS FÍSICOS DEL PROGRAMA ...................................................................... 32

Nodos ............................................................................................................................................ 32

Tuberías ......................................................................................................................................... 32

Embalses o Reservorios ................................................................................................................. 32

Estanque o Depósito ..................................................................................................................... 32Válvulas ......................................................................................................................................... 32

o Válvulas Reductoras de Presión (PRV): ............................................................................. 32

o Válvulas Sostenedoras de Presión (PSV): .......................................................................... 32

o Válvulas de Rotura de Carga (PBV):................................................................................... 32

o Válvulas Limitadoras de Caudal (FCV): .............................................................................. 32


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o Válvulas de Regulación (TCV): ........................................................................................... 32

o Válvulas de Propósito General (GPV): ............................................................................... 33


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1. PASOS IMPORTANTES AL COMENZAR UN MODELO

I.- Indicar el Modo de Dibujo con que se Trabajará

WaterCAD puede trabajar en dos

opciones de dibujo, escalada (Scaled) y

esquemática (Schematic). Trabajar de forma

escalada significa que al trazar tuberías el

programa automáticamente calculará las

longitudes de éstas, por otro lado, trabajar de

modo esquemático implica que el usuario

deberá ingresar manualmente las longitudes

de las tuberías.

Para indicar el modo de trabajo que se utilizará

en el modelo, se debe ir a:

1) Menú Tools/Options…

2) Seleccionar la pestaña Drawing.

3) En Drawing mode se podrá elegir el

modo de dibujo.

II.- Definir sistema de unidades

Para definir el sistema de unidades autilizar se debe ir a:

1)

Menú Tools/Options…

2)

Seleccionar la pestaña Units

3)

En Reset Defaults se puede elegir el

sistema de unidades a utilizar.

Automáticamente se actualizarán las

unidades al sistema elegido.

4) Default Unit System for New Project

permite fijar un sistema de unidades

por defecto para los futuros modelos.

5) Adicionalmente se puede elegir

unidades de medida para magnitudes

en específico. Por ejemplo, busque

presión (Pressure) en la columna Label

y en Unit elija m H2O; de ahora en

adelante el programa mostrará las


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presiones en metro columna de agua. Tanto para presión (Pressure) como para pérdida de

presión (Pressure Loss) se recomienda usar la unidad de metro columna de agua (m.c.a.),

ya que tradicionalmente en hidráulica se ha trabajado la presión en estas unidades.

6) En Display Precision se puede fijar el número de decimales de precisión para la magnitud

correspondiente.

III.- Configuraciones Hidráulicas para el Modelo

Como bien se sabe, para el caso de conductos cerrados existen diversos métodos de cálculo

de pérdidas de energía friccionales (Hazen-Williams, Darcy-Weisbach, Chézy-Manning, etc), dado

esto, es necesario indicar al programa el método que se utilizará. Para esto:

1)

Ir al menú Analysis/Calculation

Options

2) En la ventana que se abre, se debe

hacer doble clic en Base

Calculation Options correspondiente a flujo

permanente (Steady State). Flujo

transiente (Transiente Solver) no

interesa por el momento.

3)

En la ventana que se abrirá se

pueden definir las opciones de

cálculo a utilizar en el modelo. Las

opciones más importantes son el

método de cálculo de pérdidas de

energía utilizado y las

características del líquido

modelado.

4)

Para definir el método de pérdidas

de energía vaya a Friction Method

y podrá encontrar los tres

métodos disponibles.

5) Para definir las características del

líquido a modelar, vaya a Liquid

Label y al presionar el botón

podrá abrir una librería de los

líquidos disponibles considerandolas temperaturas que pueden ser modeladas. Para el caso de redes de tuberías de agua

potable es bastante aceptado utilizar agua a 20[°C].


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IV.- Definir un prototipo de tubería

WaterCAD permite definir prototipos de tubería, es decir, permite definir un elemento con

un largo, diámetro y rugosidad determinada. De esta forma al dibujar una tubería, ésta quedará con

las tres características anteriores ya establecidas; esto resulta muy útil cuando se tienen redes con

un tipo de tubería muy frecuente. Para definir una tubería tipo debe irse a:

1)

Menú View/Prototypes.

2)

En la ventana que se abre, seleccionar

Pipe (tubería) y hacer clic en el ícono

. Se generará un tipo de tubería

en Pipe, si desea puede cambiarle el

nombre.

3)

Al hacer doble clic en la nueva tubería

se abrirá una ventana en donde se

pueden asignar las características deeste nuevo tipo de tubería.

4)

En Diameter puede fijarse el

diámetro interno de la tubería,

además puede definirse el material y

el Coeficiente de Hazen-Williams.

5)

Si se desea dejar un largo fijo para

todas las tuberías de este tipo, debe

irse a Has User Defined Length? y

marcarlo como True. Al realizar esto, se habilitará una opción llamada Length (User

Defined) en la que se deberá escribir el largo predeterminado. Cabe mencionar que este

largo será asignado a la tubería sin importar el tamaño que esta tenga en el dibujo.

6) Al cerrar la ventana de propiedades de este tipo de tubería se volverá a la ventana

Prototypes, en ella se puede crear más prototipos de tuberías, nodos, bombas, etc., pero

será el prototipo con el ticket rojo encima el que estará vigente:

En este caso la tubería por defecto que se dibujará cada vez que se haga una tubería será la

Tubería 2. En el caso que se quiera la Tubería 1 en vez de la 2, debe seleccionar la Tubería

1 y hacer clic en el ícono , así la Tubería 1 quedará por defecto.


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2. EJEMPLO BÁSICO

A continuación se realizará un ejemplo de una pequeña red de agua. Esta red incluirá un

estanque de regulación, una bomba y una válvula (estación reductora de presión).

I.- Datos de la Red

A continuación se presentan las cotas de cada nodo:

Nodo Elevación [m] Demanda [L/s]

J-1 120 0,0

J-2 172 5,0

J-3 171 3,0

J-4 167 7,0

J-5 168 4,0

J-6 172 6,0

J-7 175 2,0

J-8 177 8,0

J-9 180 5,0

J-10 102 0,5

J-11 102 0,8

J-12 100 0,3

J-13 101 0,2

Bomba

Estanque

Válvula


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Enseguida se presentan las propiedades de las tuberías:

Tubería Largo [m] Diámetro [mm] Material CHW

P-1 10 350 Acero 110

P-2 12 350 Acero 110

P-3 12 150 HDPE 140P-4 10 120 HDPE 140

P-5 12 120 HDPE 140

P-6 19 120 HDPE 140

P-7 12 120 HDPE 140

P-8 10 120 HDPE 140

P-9 19 120 HDPE 140

P-10 19 120 HDPE 140

P-11 19 110 PVC 120

P-12 7 110 PVC 120

P-13 17 110 PVC 120

P-14 7 300 HDPE 140

P-15 15 300 HDPE 140

P-16 16 150 HDPE 140

P-17 11 150 HDPE 140

P-18 16 150 HDPE 140

P-19 11 150 HDPE 140

La válvula fijará la presión hacia aguas abajo en un máximo de 50 [mca]:

Válvula Presión aguas abajo [mca] Diámetro [mm] Elevación [m] Dirección del flujoPVR-1 50 300 105 P-14 a P-15

La curva característica de la bomba PMP-1 es la siguiente:


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Caudal [L/s] Carga [m]

7,1 125,57

9,7 124,10

12,4 123,36

16,7 122,6221,4 121,52

27,9 120,42

37,8 118,94

42,5 116,74

48,2 115,63

53,4 114,16

55,8 112,69

60,3 111,95

63,3 110,48

66,6 109,3872,0 108,09

77,2 105,70

82,4 103,12

87,5 100,18

92,1 96,86

Y se considerará una eficiencia de bomba constante de un 75%.

Para el estanque de regulación se tiene que la cota de pelo de agua está a una elevación de 118 [m].


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II.- Ingreso de Geometría de la Red

En primer lugar abra WaterCAD y elija crear un nuevo modelo.

Luego siga las instrucciones expuestas en PASOS IMPORTANTES AL COMENZAR UN MODELO, se

trabajará en modo de dibujo esquemático, en sistema internacional de unidades con presión en[mca] (en WaterCAD: m H2O), utilizando fórmula de Hazen-Williams y agua a 20 [°C].

Se comenzará dibujando la red desde el estanque de regulación. Presione el botón en el costado

izquierdo de la pantalla, en seguida ubique el estanque haciendo clic en el costado izquierdo de la

pantalla. Habrá creado el estanque R-1.

Una vez creado el estanque, presione el botón también en el costado izquierdo de la pantalla.

Con esta opción se podrán crear las distintas tuberías y nodos de la red.

Haga clic sobre el estaque recientemente creado, se extenderá una línea anclada al mouse. Haga

clic derecho, se extenderá un menú con distintas opciones; seleccione Pump (bomba) y haga clicizquierdo en el lugar que desee ubicar la bomba.

Una línea continuará anclada al mouse, haga clic derecho nuevamente y seleccione la opción

Junction (nodo). Al igual que con la bomba, haga clic izquierdo en el lugar que desee ubicar el nodo.

Por ahora debiera verse algo así en la pantalla:

Continúe dibujando la red haciendo hasta el nodo J-9. Procure seguir el orden mostrado en el

esquema de la red expuesto arriba, de esta manera será más fácil seguir el tutorial. Recuerde que

solo importa que al dibujar, la red tenga la forma que se quiere; ya que se está trabajando de manera

esquemática, la longitud de las tuberías en el dibujo no serán necesariamente las longitudes reales

de las tuberías.

Para dibujar la parte de debajo de la red, presione nuevamente en y haga clic en el nodo J-1,

haga clic derecho y elija la opción PVR; haga clic en el lugar en que se ubicará la válvula.

Nuevamente con el clic derecho elija Junction. Para realizar la curva entre la válvula y el nodo J-10

mantenga apretada la tecla Control mientras que con el mouse va dibujando la tubería mientras

hace clics. Soltando Control podrá ubicar el nodo J-10; continúe creando la red con los nodos

faltantes.

La red ya debiera tener la forma que se muestra en el esquema.


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III.- Ingreso de Elevación de Nodos

La manera más simple de ingresar la cota de un nodo es haciendo doble clic en el nodo, se

abrirá una ventana con las propiedades del elemento; en Elevation se podrá ingresar la elevación

del nodo.

El método anterior puede resultar muy engorroso si la red cuenta con muchos nodos, una de las

formas para realizar esto más rápido es tener la tabla de nodos con sus elevaciones en un Excel y

copiar la columna de elevaciones. Para ingresar esta tabla en WaterCAD:

1)

Vaya al ícono (FlexTables) ubicado en la parte superior de la pantalla, haga clic en la

pequeña flecha que apunta hacia abajo y seleccione Junction, se abrirá una tabla con la

información de todos los nodos creados.

2)

En el Excel, copie los valores de elevación de los nodos.

3)

En la tabla de WaterCAD diríjase a la columna Elevation y pegue la columna con las

elevaciones que copió desde Excel.

4)

Es evidente que el orden de los nodos tanto en la tabla de Excel como en la de WaterCAD,

debe ser el mismo. Como técnica puede ordenar los nodos de forma ascendente, para ello

vaya a la tabla de WaterCAD y sobre Label haga clic derecho, seleccione Sort->Sort

Ascending y los nodos se ordenarán.

Deberá quedar una tabla con la elevación de todos los nodos definida:

Finalmente solo cierre la ventana.


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IV.- Ingreso de Propiedades de Tuberías

Para definir una tubería deben declararse por lo menos la longitud (en el caso de dibujo

escalado el largo se definirá al dibujar la tubería, en este caso el largo deberá ser indicado por usted),

el diámetro interno y las características del material (rugosidad para Darcy-Weisbach y CHW para el

caso de Hazen-Williams).

Para definir estas propiedades usted puede hacer doble cilc sobre la tubería a definir y se abrirá una

ventana con las propiedades del elemento, en ella es posible definir el largo (Length (User Defined)),

diámetro (Diameter) y coeficiente de Hazen-Williams (Hazen-Williams C).

Al igual que en los nodos, el método descrito recientemente puede resultar muy engorroso si existen

demasiadas tuberías, una forma alternativa es utilizar nuevamente las tablas de WaterCAD:

1) Diríjase nuevamente al ícono (FlexTables) y seleccione Pipe (tubería).

2) Se abrirá una tabla con las propiedades de las tuberías. Esta tabla (al igual que la tabla de

nodos y de los demás tipos de elementos) puede editarse, diríjase al ícono (Edit) y se

abrirá la siguiente ventana:

En esta ventana se puede agregar y remover propiedades en Add y Remove.

3)

Sin embargo, generalmente en la tabla de tuberías de todas maneras se mostrarán las

propiedades que nos interesa definir en este momento. La tabla de tuberías debiera verse

similar a la siguiente:

Propiedades aagregar Propiedadesseleccionadas

Para remover

Para agregar


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En la tabla, Length (Scaled) es el largo de la tubería de acuerdo al largo dibujado en el

esquema, Length (User Defined) es el largo definido por el usuario que no necesariamente

es igual al largo escalado, finalmente Has User Defined Length? es una pregunta que busca

saber que largo debe usar el programa para los cálculos; el largo escalado o esquemático

(definido por el usuario). Ya que todas las tuberías fueron dibujadas habiendo definido un

modo de dibujo esquemático, la pregunta de chequeo debe estar marcada con un ticket

para todas las tuberías, en el caso de que se cambie el modo de dibujo (de esquemático a

escalado) todas las tuberías hechas previamente seguirán obedeciendo al largo definido por

el usuario, por otra parte, las tuberías hechas después de este cambio obedecerán al largo

escalado.

4)

En definitiva, para definir los largos, diámetros y coeficientes de Hazen-Williams ustedpuede tener previamente preparada esta información en un Excel y pegarla en la tabla de

tuberías, tal y como se hizo con la elevación de los nodos.

5)

Cierre la ventana de tuberías.

Largo escalado Largo definido

por el usuarioChequeo


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V.- Ingreso de Caudales de Demanda en los Nodos

Para ingresar las demandas en los nodos debe:

1)

Dirigirse al ícono (Demand Control Center) en la parte superior de la ventana principal

del programa.2)

Al cliquear el ícono se abrirá una ventana en cuya esquina superior izquierda estará la figura

(New). Presione la pequeña flecha que apunta hacia abajo se seleccione Initialize

Demands for All Elements, se creará una tabla como la siguiente:

3)

Como se hizo en las tablas anteriores, es posible copiar los caidales de demanda desde un

Excel preparado previamente y pegarlas en la columna Demand (Base).

4)

Si desea cambiar el sistema de unidades con que se trabaja la demanda haga clic derecho

sonbre Demand (Base) y seleccione Units and Formatting…, se abrirá la siguiente ventana

en donde puede cambiar la unidad de medida (Unit) y el número de decimales que se

muestran en la tabla(Display Precision):


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VI.- Ingreso de Propiedades de la Válvula

1)

En la pantalla principal del programa diríjase a (FlexTables) y elija la opción PRV. Se

abrirá una ventana como la que sigue:

En ella se podrá definir la elevación a la que está ubicada la válvula, el diámetro de ésta, la

presión que fija hacia aguas abajo (ver a que tipo de válvula corresponde una PRV en la

sección Elementos Físicos) y la tubería de aguas abajo.

2)

Es importante definir la tubería de aguas abajo tal y como se espera que vaya a circular el

flujo, es decir, a priori se espera que en este ejemplo el flujo vaya desde la tubería P-14 a la

P-15 y no al revés; de esta forma la tubería de aguas abajo será la P-15 y en ella será fijada

la presión indicada en la válvula.


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VII.- Ingreso de Propiedades de la Bomba

Para el caso de una bomba hidráulica, se deben especificar curva característica de la bomba

y curva de eficiencia de ésta. Para realizar esto, primero se creará un prototipo de bomba y en

seguida se le dirá a la bomba dibujada en el esquema, que debe obedecer a las características del

prototipo de bomba que se ha creado:

1)

Ir al menú Components/Pump Definitions…, se abrirá la siguiente ventana:

2)

En la pestaña Head puede ingresarse la curva característica de la bomba, para esto hay

varias modalidades que pueden seleccionarse en Pump Definition Type. En el caso de

contar con la curva de la bomba (condicionada de fábrica) debe seleccionarse Multiple

Point que permite ingresar una lista de puntos Caudal-Energía que forman la curva

característica. Al igual que antes, esta curva puede ser copiada desde Excel y pegada en esta

ventana de WaterCAD.


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3)

En la pestaña Efficiency pueden ingresarse características de eficiencia de la máquina. Al

seleccionarla la ventana será como la siguiente:

4)

En Pump Efficiency Type es posible elegir la manera en que se entregará la información

sobre la eficiencia, al igual que en la curva característica, es posible entregar una lista de

puntos Caudal-Eficiencia.

5)

Sin embargo, para el presente ejemplo se tiene que la eficiencia se considera constante e

igual a 75% independiente del caudal que circule por la bomba. Dado esto, seleccione la

opción Constant Efficiency e indique una eficiencia del 75%.

6) Se dibujará automáticamente una curva azul correspondiente a la curva característica de la

bomba y una curva roja indicando la eficiencia de ésta en función del caudal.

VIII.- Ingreso de Propiedades del Estanque

La característica que se debe especificar en el caso de un estanque es su cota de pelo de

agua. Para realizar esto haga doble clic en el estanque del esquema y en la ventana de propiedades

del elemento fije Elevation en el valor 118 [m] que fue indicado más arriba.


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IX.- Arranque del Modelo y Análisis de Resultados

Ya se han ingresado todas las características de todos los elementos del modelo. Sin

embargo, WaterCAD cuenta con un depurador que busca posibles errores y los indica antes de

correr el modelo, para esto se debe dirigir al ícono en la parte superior de la ventana principal

del programa. Después de corroborar que el modelo no tiene errores que impidan aplicar el método,

puede correr el modelo en el ícono ubicado en la parte superior de la pantalla principal o bien ir

a Analysis/Compute.

Una vez corrido exitosamente el modelo existen variadas formas de revisar los resultados, los de

mayor interés son generalmente la presión en los nodos, y la velocidad y el caudal en las tuberías.

Si desea una tabla con estos resultados, vaya nuevamente al ícono (FlexTables) y elija Junction

o Pipe para ver presión en nodos, y caudal y velocidad en tuberías respectivamente; se abrirá la

tabla de nodos o tuberías con estos resultados para cada nodo o tubería.

Otra forma es ver estos resultados escritos sobre el mismo esquema de red, para hacer esto debe:

1)

Ir a la siguiente ventana en el costado izquierdo del programa:


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2)

Para poder ver las presiones en los nodos, haga clic derecho sobre Junction y elija

New/Annotation, se abrirá la siguiente ventana:

3) En Field Name podrá elegir la propiedad que quiera mostrar, en este caso seleccione

Pressure.

4) En Initial Offset podrá indicar la posición del texto (presión) con respecto al nodo; en este

caso bastará con 1 metro en X e Y.

5)

En Initial Multiplier podrá indicar el tamaño del texto; con 1 estará bien en este caso.

6)

Seleccione Apply y OK.

De inmediato se verán los valores de presión al lado de cada nodo en el esquema. Si las etiquetas

de los nodos o tuberías interfieren con las anotaciones de presión, en los tickets de la ventana del

costado izquierdo puede deshabilitar las etiquetas. Para el caso de caudal o velocidad en las

tuberías, realice un procedimiento análogo, pero cliqueando en Pipe en lugar de Junction. Se puede

realizar este tipo de procedimiento con distintas propiedades (largo, diámetro, CHW, rugosidad, etc.).


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3. EJEMPLO RED DE PUERTO OCTAY

A continuación se desarrollará un ejemplo de red más robusto que el anterior. El objetivo

es que a través de este ejemplo se pueda explicar algunos de los diferentes métodos que facilitan

el trabajo con grandes redes.

I.- Ingreso de Geometría de la red

i.- Mediante Imagen de Fondo

El programa permite tomar una imagen en formato .jpg y utilizarla de fondo para el trazado

de la red. En este caso, se realizará el proceso con una imagen de la localidad tomada desde Google

Earth:

Puerto Octay, Región de Los Lagos, Chile.

Fuente: Google Earth.


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Se sabe que las coordenadas de los puntos A, B, C y D en coordenadas UTM son:

Punto Coordenada Este Coordenada Norte Huso

A 677230.00 m E 5462560.00 m S -18

B 678700.00 m E 5462560.00 m S -18

C 677230.00 m E 5461300.00 m S -18

D 678700.00 m E 5461300.00 m S -18

Por lo tanto, la imagen tiene aproximadamente 1470 [m] de ancho y 1260 [m] de alto. Esta imagen

está guardada en .jpg en la carpeta del tutorial, para poder cargarla:

1)

Abra un nuevo proyecto en el programa.

2) Diríjase al ícono (New) en la ventana Background Layers en la esquina inferior izquierda

de la pantalla principal:

3)

Seleccione New File.

4)

Busque la imagen de Puerto Octay en formato .jpg.

5) Una vez elegida la imagen, se abrirá la siguiente ventana:


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6)

En la parte marcada en rojo, se debe ingresar las coordenadas de los vértices de la imagen

(Bottom Left, Top Left, Top Right y Bottom Right), por lo se ingresarán las coordenadas UTM

mostradas en la tabla anterior. Este paso sirve para que el programa pueda escalar la

imagen, de manera que al dibujar tuberías sobre ella, los largos queden definidos

automáticamente. De esta forma, la ventana deberá quedar así:

Es importante que la sección Units esté en las unidades correspondientes a las coordenadas

ingresadas.

7)

Seleccione OK y diríjase al botón en la parte superior de la pantalla principal para

encuadrar la imagen cargada.8)

Ahora puede dibujar la red sobre la imagen y, si el modo de dibujo está en Escalado (Scaled),

automáticamente quedarán definidos los largos de las tuberías con solo dibujarlas.


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ii.- Mediante Red desde AutoCAD

WaterCAD es capaz de tomar un dibujo hecho en AutoCAD e importarlo como una red de

tuberías, donde cada Line de AutoCAD es tomado como una tubería en WaterCAD y en cada

extremo del Line posiciona un nodo.

Para este ejemplo, se tiene el plano de la red de tuberías de Puerto Octay en la carpeta del tutorial

(Red AP_Puerto Octay.dwg). En este plano se encuentra la red separada por capas, una capa para

cada diámetro de tubería (200, 250 y 400 [mm]), a continuación se cargarán estas tres capas y se

construirá la red en WaterCAD:

1) Ingrese al dibujo de AutoCAD y guarde una copia en formato .dxf . El plano debe estar

en este formato, si no, WaterCAD no podrá importarlo.

2)

En WaterCAD, seleccione el ícono (ModelBuilder…) en la parte superior de la

pantalla principal.

3)

En la ventana que se abrirá, seleccione el ícono (New). Se abrirá la siguiente ventana.

4)

En Select a Data Source type selecciones CAD Files, de esta forma se le está diciendo al

programa que un archivo CAD será ingresado.5)

En Browse… busque el archivo Red AP_Puerto Octay.dxf en la carpeta que lo guardó

previamente. Recuerde que debe ser aquel archivo con extensión .dxf .


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6)

Se mostrará la siguiente lista de las capas del AutoCAD, en ella deberá marcar solo las

capas que contienen a las tuberías que se desean ingresar, tal como se muestra a

continuación:

Las demás capas corresponden a las curvas de nivel de la localidad y a otros elementos

que por ahora no interesan. Finalmente, vaya Next.

7)

El programa seguirá con esta ventana:

En ella se debe especificar que las medidas del AutoCAD importado están, para este caso,

en metros.

Además se debe indicar una tolerancia, esta tolerancia le dice a WaterCAD que cuando

se tengan tuberías cuyos extremos estén distanciados un valor menor que la tolerancia,

éste debe unir las tuberías mediante un nodo. En este caso se tomará como 0,5 [m].


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8)

En seguida, seleccione Next hasta llegar a la siguiente ventana:

En ella, para cada capa importada, defina Key Fields como . Seleccione Next.

9)

El programa preguntará:

Marque la opción Yes y seleccione Finish.

10)

Espere que le programa cargue la información. WaterCAD le preguntará si desea

sincronizar el dibujo ahora, responda que sí. En seguida, vaya al botón que

encuadrará la pantalla en la red cargada.

11)

Yendo a Tools/Opntions…/Drawing puede variar el tamaño de los símbolos y los textos

en Symbol Size Multiplier y Text Height Multiplier respectivamente.

Cabe señalar que la red cargada no contempla detalles como diámetros de las tuberías o rugosidad,

es necesario ingresar esta información de alguna otra forma. En este caso, de haber querido ingresarmás rápido los diámetros de las tuberías, se podría haber cargado primero la capa con tuberías de

400 [mm] e ingresar los diámetros, en seguida cargar la capa con tuberías de 250 [mm] e ingresar

los diámetros para estas nuevas tuberías cargadas y continuar así con todas las capas.


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II.- Ingreso de Cotas de los Nodos Mediante Curvas de Nivel

El programa permite ingresar la cota de los nodos mediante curvas de nivel desde AutoCAD.

Para esto se debe contar con las curvas de nivel de la zona, tal y como lo muestra el archivo Red

AP_Puerto Octay.dwg. Estas curvas de nivel deben tener una altura asociada, de otra forma el

programa no podrá reconocer la altura de cada curva (con altura asociada, se refiere a que dentrode las propiedades de las Polyline, el parámetro Z debe estar definido en cierto valor de acuerdo a

la curva de nivel que corresponda). Para realizar esto debe:

1)

La red ya debe estar ingresada en WaterCAD o por lo menos los nodos.

2)

Tome las curvas de nivel desde el AutoCAD Red AP_Puerto Octay.dwg en la carpeta del

tutorial, copiarlas en un nuevo dibujo de AutoCAD (solo las curvas de nivel).

3)

Guarde este nuevo dibujo en el formato .dxf .

4)

Una vez guardadas las curvas de nivel, en WaterCAD diríjase al ícono (New) en la

ventana Background Layers en la esquina inferior izquierda de la pantalla principal.

Seleccione New/New File y busque el dibujo de las curvas de nivel recientemente guardadocomo .dxf .

5)

Aparecerá una ventana en la que deberá indicar las unidades de medida en la que se

encuentran las curvas de nivel (en este caso metros) y al seleccionar OK, las curvas de nivel

se dibujarán en el esquema de la pantalla.

6) En seguida, diríjase al ícono (TRex…) en la parte superior de la ventana principal.

7) Se abrirá la siguiente ventana:


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En esta ventana se debe seleccionar la opción DFX Contours (indica que se importarán

curvas de nivel), en File se debe buscar las curvas de nivel guardadas previamente en

formato .dxf ., se debe seleccionar Elevation (mediante las elevaciones de las curvas se

asignará la altura de cada curva) y finalmente se deben definir las unidades de medida con

las que vienen las curvas (en este caso metros en X, Y y Z). Seleccione Next.

8)

Aparecerá una ventana con la cota de los nodos interpolados.

Al finalizar, encontrará que la elevación de los nodos estará definida de acuerdo a las curvas de nivel.


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III.- Agrupación de Nodos en Sectores

Agrupar los nodos en zonas es bastante útil para ingresar información fácilmente. A

continuación se ingresarán los caudales de demanda según zonas definidas en la red.

Supongamos que la red de agua potable de Puerto Octay está sectorizada de la siguiente manera:

Puerto Octay, Región de Los Lagos, Chile.

Fuente: Google Earth.

Sector AltoSector Cerro

Sector Costa


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Sector Alto

Sector Cerro

Sector Costa


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Para agrupar los nodos:

1)

En WaterCAD vaya al menú Edit/Select By Polygon.

2)

Realice un polígono que encierre los nodos del sector alto con el botón izquierdo del mouse.

Una vez encerrados los nodos, presione el botón derecho y seleccione As Selected.

3)

La red seleccionada tomará un color rojo. Haga clic derecho en uno de los nodosseleccionados y vaya a Edit Group….

4)

Se abrirá una ventana en la que debe hacer doble clic en Junction Table. Al hacer esto, se

abrirá la tabla con la información de los nodos seleccionados.

5) A continuación, se asignarán todos estos nodos a una zona llamada “Sector Alto”. Haga clic

en algún en Zone y vaya al botón :

6)

Se abrirá otra ventana en la que debe hacer clic en (New). Se creará una zona

automáticamente, llámela Sector Alto y cierre la ventana.


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7)

En la ventana con la información de todos los nodos de la selección, haga clic derecho en

Zone y elija Global Edit…

8)

Se abrirá una pequeña ventana en la que tendrá que decir a qué zona está asignando los

nodos. Para esto, en Operation se debe elegir Set (fijar) y en Value se debe seleccionar el

sector ya creado con anterioridad.

9)

Al apretar OK, todos los nodos de la selección pertenecerán al Sector Alto.

10)

Esto entrega la oportunidad para ingresar de forma mucho más rápida los caudales por

sector. Por ejemplo, si se desea ingresar una demanda común para todos los nodos del

Sector Alto, vaya al Centro de Control de Demanda y en la tabla haga clic derecho en

Zone y seleccione Filter/Quick Filter…


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Esto lo llevará a una ventana en donde, en Value pude decirle al programa que en la tabla

solo muestre los nodos pertenecientes al Sector Alto.

Luego, en la tabla de nodos, haciendo clic derecho en Demand (Base) y seleccionando

Global Edit… puede fijar globalmente la demanda de los nodos del sector.


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4. ALGUNOS ELEMENTOS FÍSICOS DEL PROGRAMA

Nodos

Son puntos en donde se intersectan o finalizan tuberías y a través de ellos, el modelo

considerará que las demandas de caudal. Generalmente, los resultados más importantes enellos son la presión y la energía.

Tuberías

Son líneas que unen nodos del modelo y cuyo objetivo es transportar agua. Para esto, es

necesario indicar características de diámetro interno, longitud y rugosidad de acuerdo al

modelo que se esté utilizando (Darcy-Weisbach o Hazen-Williams). Los principales

resultados que pueden entregar son velocidad y caudal circulante.

Embalses o Reservorios

Nodos de la red que simulan una alimentación externa de la red y cuya capacidad de

alimentar es ilimitada. Es especialmente útil para modelar alimentación de la red por mediode embalses o lagos, donde los niveles del cuerpo de agua no se verán afectados por la

demanda de la red. La característica principal a definir en un embalse es la cota de pelo de

agua, ya que ésta será la energía con la cual se presurizará la red.

Estanque o Depósito

Al igual que los embalses, un estanque es un nodo que alimenta a la red presurizándola. Sin

embargo, éste tiene limitaciones sobre el volumen que pueda almacenar y para ello se

deberán definir ciertas propiedades geométricas del estanque. Es especialmente útil en

modelos que consideren demandas variables en el tiempo, ya que de esta manera se puede

ver cómo fluctúa el nivel de agua en el estanque.

Válvulas

Son elementos que limitan la presión o el caudal en un punto en específico de la red. Existen

de varios tipos de acuerdo a lo que se requiera modelar:

o Válvulas Reductoras de Presión (PRV): Válvulas que están destinadas a limitar

valores de presión en el nodo aguas abajo, de manera que la presión no supere un

cierto umbral definido.

o Válvulas Sostenedoras de Presión (PSV): Válvulas destinadas a mantener la

presión en el nodo de aguas arriba de la válvula.

o Válvulas de Rotura de Carga (PBV): Válvulas que generan una caída de energía

prefijada.o Válvulas Limitadoras de Caudal (FCV): Válvulas que toman un umbral de caudal

predefinido y se preocupan de que el caudal que circule por ellas no exceda tal

umbral.

o Válvulas de Regulación (TCV): Simulan una válvula parcialmente cerrada y cuyas

pérdidas singulares quedarán determinadas de acuerdo a las indicaciones del

fabricante.


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o Válvulas de Propósito General (GPV): Válvulas utilizadas para representar

pérdidas que obedecen a una línea pérdida-caudal indicada por el usuario.

tutorial watercad usm

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