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Ing. Sandro Renatto Marcelo López
MANUAL DE USUARIO DEL PROGRAMA
DISEÑO POR COMPUTADORA DE REDES DE
ALCANTARILLADO
D.C.R.A 2.0
Huancayo – Perú
Setiembre 2006
1. INTRODUCCION
El presente es el manual del programa Diseño por Computadora de Redes de
Alcantarillado (D.C.R.A 2.0) para las versión limitada de 50 buzones y para la versión
de número de buzones ilimitado, es fruto de un trabajo de investigación de más de tres
años que representó mi tema de tesis para optar el grado de ingeniero civil, que nació
luego del afán de buscar formas más cómodas para el dibujo en AutoCAD, pues a mi
me representaba un trabajo muy tedioso y aburrido dibujar los perfiles longitudinales de
los proyectos de redes de alcantarillado, ya que había que trabajar en dos escalas
diferentes en la horizontal y vertical. Luego de ver el programa Asistencia y Integral en
el Diseño de Carreteras (A.I.D.C), pensé que podrían crearse rutinas para el dibujo de
los perfiles de redes de alcantarillado, luego de enterarme que existía un lenguaje para
programar en entorno AutoCAD, el AutoLISP, empecé elaborando pequeñas rutinas
para mi ayuda en los dibujos de planos entre ellas los perfiles longitudinales, luego me
puse a pensar que si se podía hacer aquello por que no un programa completo que
diseñe redes de alcantarillado con los parámetros del reglamento nacional de
construcciones o los que uno le indicara, y luego de meses de investigación y trabajo es
que puedo presentar a la colectividad en general y mis colegas de ingeniería civil este
software que espero contribuya a hacerles más sencillo el diseño de redes de
alcantarillado y que también sirva de inspiración a los jóvenes que recién empiezan para
que investiguen y se animen a contribuir con un granito de arena al desarrollo de nuestra
patria. Finalmente debo decir que lo hice porque nadie me dijo que era imposible
hacerlo.
Debo señalar también que este software es una herramienta para el ingeniero, no
para suplantarlo, de modo que quien lo usa debe asumir sobre la responsabilidad de los
resultados, así como tener los conocimientos mínimos sobre el diseño de redes de
alcantarillado y de mecánica de fluidos, cualquier consulta o comentario al respecto me
pongo a disposición de ustedes a través del correo sandrusmarcio@yahoo.es
Ing. Sandro Renatto Marcelo López
2. INSTALACION Y FUNCIONAMIENTO DEL D.C.R.A
2.1 INSTALACION DEL SOFTWARE
2.1.1 Copiar la carpeta Dcra en C:
2.1.2 Iniciar AutoCAD 2006*, en la línea de comando escriba la instrucción: menuload
(cargarmenu para la versión en español de autocad), al presionar Enter,
aparecerá el siguiente cuadro:
Fig. 1
2.1.3 Hacer clic en el botón Browse… (Examinar…), en el cuadro que aparece
dirigirse a la carpeta menú que está dentro de la carpeta Dcra, y seleccionar
cualquiera de los archivos MenuDcra con extensión .cui, .mns ó .mnu.
2.1.4 Hacer clic en el botón Load (Cargar), al hacer ello usted podrá comprobar que
un nuevo menú (DCRA) ha aparecido en la barra de herramientas de autocad.
Fig. 2
* Para versión 2005 de autocad el cuadro que aparece con el comando menuload es ligeramente diferente
al de 2006, pero el procedimiento es casi el mismo.
3. FUNCIONAMIENTO DEL D.C.R.A
A continuación daremos una breve explicación del funcionamiento del
programa.
3.1.1 INICIO
Para iniciar el programa es preciso que se hayan seguido al pie de la letra cada
uno de los pasos en el item 2, luego debemos abrir el archivo de AutoCAD que contiene
el plano de planta del poblado sobre el cual se quiere diseñar la red de alcantarillado,
este plano deberá tener las calles bien definidas, así también deberá determinarse el
punto final de la red de alcantarillado, el cual podría ser por ejemplo una planta de
tratamiento de aguas servidas.
3.1.2 MENÚ DE COMANDOS DEL D.C.R.A
Para darle un funcionamiento más interactivo al programa es que se ha diseñado
un menú de comandos propios de este, integrado al menú de comandos de AutoCAD
que contiene todas las rutinas creadas para el funcionamiento del D.C.R.A. (ver fig. 2)
Fig. 3 Menú de comandos del D.C.R.A
Cabe señalar que los comandos del DCRA están agrupados en orden correlativo
a su aplicación según se vaya diseñando la red de alcantarillado, seguidamente
pasaremos a explicar cada uno de estos:
3.1.2.1 Cargar DCRA
Este comando carga todos los objetos en AutoCAD creados para la aplicación de
este programa, tales como bloques, bloques con atributos, capas, estilos de texto etc. Es
preciso señalar que para llamar a este comando debe estar abierto el archivo CAD con el
plano del poblado sobre el cuál se va a efectuar el diseño de la red.
Es preciso señalar que al instalar el programa este genera una clave de solicitud
aleatoria, si Ud. desea tener siempre instalado el D.C.R.A 2.0 en su computadora, envíe
esa clave al correo electrónico sandrusmarcio@yahoo.es y se le retornará su respectiva
clave de activación, mientras tanto Ud tiene 45 días para usar el programa escogiendo la
opción correr el programa, ver figura 3 a.
Figura 3a
¡Muy Importante!: Cada vez que se abre un dibujo en AutoCAD
con el diseño de una red de alcantarillado dejado a medias, es preciso
volver a llamar a este comando, también se le debe volver a llamar cuando
hay algo que no funciona bien.
3.1.2.2 Crear Proyecto
Luego de cargar los componentes del D.C.R.A, lo primero que debe hacerse al
iniciar el diseño de una red de alcantarillado es crear un proyecto, esto consiste en
vincular el archivo CAD de la red con un directorio existente o por crear, en este
directorio (C:DcraProyectosdirectorio) se almacenaran todos los archivos que creará
el programa producto del proceso de diseño de la red, y que posteriormente se los
utilizará para que el D.C.R.A dibuje los perfiles longitudinales o efectúe los cálculos
hidráulicos o de movimiento de tierras.
Fig. 4
Al llamar al comando Crear proyecto aparecerá el cuadro de diálogo que se
muestra en la figura 4, este nos brinda la posibilidad de vincular el archivo CAD abierto
a un proyecto existente, o de crear un nuevo proyecto clicqueando en el botón
correspondiente, para ello aparecerá el cuadro de la figura 5 donde podremos ingresar el
nombre del nuevo proyecto a crear que quedará automáticamente vinculado al dibujo
actual.
Fig. 5
Nota: Es necesario vincular el dibujo de la red con un proyecto nuevo o existente, ya
que al momento de diseñar la red el D.C.R.A exigirá que el dibujo esté vinculado a
algún proyecto para poder almacenar los archivos que se crearan en el .directorio
correspondiente.
3.1.2.3 Ubicar Buzones
Al llamar a este comando, en pantalla se despliega un cuadro de diálogo (ver
Fig. 6), que nos pide ingresar la distancia máxima que debe existir entre buzón y buzón
(cámaras de registro), por defecto está la que indica el Reglamento Nacional de
Edificaciones (Ref. 4) pudiendo modificarla, el cual nos permitirá hacer un esbozo de la
red de alcantarillado sobre el plano de planta dibujando la ubicación de los buzones y
mostrando la distancia entre ellos en las calles del poblado con la separación máxima
entre buzón y buzón según la que nosotros le hayamos ingresado. Este comando solo
dibuja la posible ubicación de los buzones según el criterio del proyectista, aquí podrá
borrar y modificar tantas veces quiera.
Fig. 6
3.1.2.4 Numerar y Cota
Una vez definida la ubicación de los buzones con el comando anterior,
necesitamos ahora crear objetos CAD que contengan información sobre cada uno de los
buzones, para ello llamamos al comando Numerar y Cota; este a través de la línea de
comando de AutoCAD nos pedirá sucesivamente los siguientes datos:
Ingrese número del siguiente buzón <1> :
Ingrese Ubicación del buzón: (se selecciona un punto en pantalla)
Ingrese Cota de terreno: (Por ejemplo 1459.30)
Ingresado los datos, sobre el punto seleccionado se insertará un bloque con
atributos en AutoCAD que se aprecia como un número y una circunferencia el cual
gráficamente expresa el buzón proyectado y su número correspondiente, sin embargo es
un objeto en el cual a lo largo del diseño de la red se almacenará información como cota
de tapa, cota de fondo y caudal acumulado, información que se presentará luego en otro
formato.
NOTA: Cuando las cotas de tapa de dos buzones consecutivos tiene una diferencia de
más de 10 metros el D.C.R.A 2.0 lanza un mensaje advirtiendo ello sobre un posible
error en el ingreso de datos (pues no es usual que ello ocurra), sin embargo si no se está
cometiendo ningún error en el ingreso de datos puede ignorarse dicho mensaje.
3.1.2.5 Diseñar Red
Una vez que se hayan insertado bloques con información sobre la cota de tapa de cada
uno de los buzones, llamamos al comando Diseñar Red el cual cada vez que se llama
presenta el cuadro de diálogo de la figura 7, pidiendo toda la información necesaria para
el diseño de una red de alcantarillado (Ref. 1):
Fig. 7
3.1.2.5.1 Características del tramo:
• Ø en mm: Diámetro de la tubería en milímetros.
• Rugosidad: Coeficiente de rugosidad de Manning.
• Q en marcha (lt/seg/m): Viene a ser el caudal de aguas servidas en marcha por
metro para el tramo considerado, este valor es función del caudal máximo
horario, de la densidad media de población por área residencial, y del caudal
promedio de infiltración por agua de lluvias.1
• Velocidad Máxima (m/seg): Según el Reglamento Nacional de Edificaciones
(R.N.E) la velocidad máxima admisible es de 5 m/seg., sin embargo en algunos
textos indican diferentes velocidades máximas de acuerdo al tipo de material de
la tubería. (Ref. 2)
3.1.2.5.2 Tramo de arranque:
Si bien el actual R.N.E (promulgada en junio de 2006), no considera tramos de
arranque, hay ingenieros que prefieren tenerla en cuenta debido al pequeño caudal
evacuado en los primeros 300 metros (o menos) iniciales de un tramo y para ello
consideran una pendiente mínima de 10 o/oo ó 8 o/oo; es debido a ello que el D.C.R.A
2.0 mantiene todavía esa opción, sin embargo para cuando no quiera considerarse o para
tramos que no lo necesiten, en el cuadro de texto correspondiente a la longitud mínima
1
En el apéndice de este manual hay un comentario sobre como hallar el caudal en marcha para un
proyecto de alcantarillado.
de tramos de arranque debe colocarse el valor de cero, o caso contrario ajustar los
parámetros a los valores que se crean convenientes.
3.1.2.5.3 Tramo normal:
En esta parte del cuadro de diálogo se colocan las condiciones para un tramo
normal o para aquellas que estén fuera de las condiciones de los tramos de arranque,
aquí el ingeniero dispone de dos métodos de diseño de la red de alcantarillado:
• Pendiente mínima por tensión tractiva: Dentro de lo novedoso del D.C.R.A
2.0 está la posibilidad de diseñar una red de alcantarillado de acuerdo a las
especificaciones del R.N.E (junio de 2006), en él aparece un nuevo criterio que
es el de la Tensión Tractiva Media2
, cada tramo de la red debe ser verificado con
este criterio chequeándose sus pendientes respectivas las cuales por ningún
motivo deben ser menores a los de la siguiente expresión:
Ec. 1
Donde:
S min = Pendiente mínima en (m/m)
Q = Caudal inicial (l/s).
Esta fórmula ha sido deducida para un coeficiente de rugosidad n = 0.013, lo
cual de todos modos da un margen de seguridad para valores menores de “n”
como los que corresponde a tuberías de PVC, nótese también que el valor de la
pendiente mínima es independiente del diámetro de la tubería.
El R.N.E indica que el caudal mínimo a considerar debe ser de 1.5 lt/s, al
reemplazar este valor en la fórmula obtenemos una pendiente mínima de 4.55
o/oo, de modo que cuando se alcancen valores mayores a 1.5 l/s siempre se van
a conseguir pendientes cada vez menores, ello nos lleva a recomendar a aquellos
que quieran diseñar con este método en primer lugar a que tengan sumo cuidado
en el cálculo del caudal de diseño para la red, y en segundo lugar a que en el
Q 47
.
0
0055
.
0
min −
=
S
2
En el apéndice de este manual podrá encontrarse mayores alcances respecto a este nuevo criterio.
momento del diseño de los tramos de la red, en las intersecciones de las calles
cuando se encuentren buzones con un caudal acumulado, tener sumo cuidado al
momento de decidir si dicho caudal se va a incrementar o no al caudal
acumulado del tramo que se viene diseñando.
• Pendiente mínima constante: Para cuando quiera efectuarse el diseño
considerando un pendiente mínima constante está esta otra opción donde le
indicamos al programa la pendiente mínima a considerar, sin embargo dado que
nuestro diseño debe ser verificado por el criterio de la tensión tractiva ya que así
lo indica el R.N.E, el D.C.R.A le avisará al proyectista cuando la pendiente
mínima considerada no está cumpliendo dicho criterio (esto para cuando la
pendiente mínima considerada sea inferior a 5 o/oo).
Una vez ingresado los parámetros de cálculo, al hacer clic sobre el botón “OK” el
programa pide que se ingrese un nombre para el tramo que se ha de diseñar, luego
deben seleccionarse los buzones correspondientes de uno en uno siguiendo la dirección
que debería seguir el flujo del caudal, al hacer ello el programa va calculando
sucesivamente: las cotas de fondo, pendientes, distancias, distancias acumuladas y
caudales para el tramo, guardando estos datos en un archivo texto dentro del directorio
creado con el comando “crear proyecto” al mismo tiempo escribiendo los resultados en
pantalla, resultados que luego pasarán a ser los planos de planta del proyecto. (ver fig.
8).
Nota: Es preciso señalar que el tamaño de los objetos y del texto está determinado por
defecto para que puedan ser visibles imprimiendo el plano de planta a escala 1/1000, el
D.C.R.A 2.0 brinda la posibilidad de cambiar el tamaño de estos de modo que puedan
ser visibles en un plano de planta imprimiéndolo a escala 1/2000, utilidad del cual nos
ocuparemos más adelante.
Fig. 8 Fragmento de un plano de planta de un poblado, sobre el cual se está
diseñando una red de alcantarillado con el D.C.R.A 2.0, se pueden apreciar las cotas de
tapa y de fondo de los buzones, sus alturas, distancias entre buzones, pendientes
en metros por mil, y diámetros de las tuberías.
3.1.2.6 Dibujar Perfil
Con este comando procedemos a dibujar los perfiles longitudinales sobre el
mismo archivo sobre el cual se ha diseñado la red de alcantarillado, al llamarlo se
mostrará en pantalla el cuadro de la figura 9, donde tendremos la opción de elegir 3
juegos diferentes de escalas horizontal y vertical, así mismo podemos indicarle al
programa que luego de dibujar el perfil longitudinal, dibuje también simultáneamente
los cuadros de cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras (sobre el tipo de
resultados que se muestra aquí hablaremos más adelante) para el tramo señalado.
Figura 9
Luego de elegir las condiciones de nuestra preferencia aparecerá en pantalla el
cuadro de la figura 10 donde se mostraran diversos archivos de texto con los nombres
de todos los tramos diseñados, lo único que se debe hacer aquí es seleccionar el archivo
con el nombre del tramo del cual se desea dibujar el perfil longitudinal, al aceptar el
programa nos solicitará un punto de inserción y de forma inmediata se dibujará en
pantalla el perfil longitudinal a la escala seleccionada y los cuadros de cálculos
hidráulicos y de movimiento de tierras si es que así lo decidió, luego podrá hacerse lo
mismo con el resto de los tramos.
Fig. 10 Directorio “C:Dcra/Proyectos/Ejemplo 2” en el que se almacenan los archivos de texto con los
datos de los cálculos realizados en los diferentes tramos de la red de alcantarillado.
Fig. 11 Perfil longitudinal de un tramo de red de alcantarillado diseñado con el D.C.R.A 2.0
3.1.2.7 Edición …
En esta sección desarrollaremos todo el conjunto de utilidades que ofrece el
D.C.R.A 2.0, que se aprecia en la figura 12:
Figura 12
3.1.2.7.1 Cambiar escala: Como se dijo anteriormente todos los objetos y tamaño de
texto que se presentan en el diseño de planta están determinados por defecto
para que puedan ser visibles imprimiéndolos a escala 1/1000; entonces este
comando nos brinda la posibilidad de cambiar el tamaño de los objetos del
plano de planta a un tamaño tal que puedan ser visibles cuando se imprima el
plano a escala 1/2000 seleccionando la opción Planta a 1/2000, se notará
que los objetos duplican su tamaño lo cual hará que sea necesario que el
proyectista mueva o edite algunos de ellos para mejorar la presentación del
plano, así mismo podemos hacer que todos los objetos regresen a su tamaño
original seleccionando la opción Planta a 1/1000.
3.1.2.7.2 Editar buzón: Esta utilidad nos brinda la posibilidad de editar los datos
contenidos en un bloque de buzón, para cuando se haya cometido algún error
al momento de ingresar la cota correspondiente a un buzón, cuando se tenga
el caso de algún buzón ya existente con una altura determinada y que al
mismo tiempo tenga ya un caudal determinado, en suma todos los datos que
presenta el cuadro de la figura 13 pueden ser editados.
Figura 13
3.1.2.7.3 Datos izquierda/derecha: Este comando sirve para cambiar el sentido de
presentación de los datos de los buzones calculados de derecha a izquierda y
viceversa, necesario muchas veces al momento de preparar el plano de planta
para su impresión. Ver figura 14.
Figura 14. Antes y después de aplicar el comando a los datos de un buzón.
3.1.2.8 Cálculos
Aquí también tenemos una gama de rutinas de cálculos hidráulicos y de
movimiento de tierras (ver figura 15), las cuales pasaremos a explicar.
Figura 15.
Para efectuar los cálculos hidráulicos se ha tenido en cuenta lo estipulado en el
Reglamento Nacional de Edificaciones (peruano) promulgado en junio de 2006, y las
especificaciones técnicas para proyectos de redes de alcantarillado que en algunos casos
son más conservadores, estas por lo general exigen que para colectores normales el
caudal máximo debe ser el que correspondería a una altura de flujo del 50% del
diámetro de la tubería, y para el emisor que es el tramo final de la red debe considerarse
una altura de flujo máxima del 75%.
Así también al momento de presentar los cálculos hidráulicos podrá apreciarse
que para cada tramo de la red (de buzón a buzón) hay un chequeo por tensión tractiva
para verificar si la pendiente considerada para dicho tramo es mayor o igual a la
pendiente mínima requerida, para ello empleamos la fórmula que nos brinda el R.N.E
(Ec. 1 en este manual), para el cálculo de los caudales máximos para tirantes (Y) del
50% y del 75% del diámetro de la tubería empleamos las ecuaciones 2 y 3:
2
/
1
3
/
8
2842
.
0
S
D
n
Q = Ec. 2
Fórmula de Manning para Y = 0.75D
Donde:Q= Caudal, D = Diámetro, S = Gradiente en m/m, n = Coeficiente de Manning
2
/
1
3
/
8
1559
.
0
S
D
n
Q = Ec. 3
Fórmula de Manning para Y = 0.50D
Donde:Q= Caudal, D = Diámetro, S = Gradiente en m/m, n = Coeficiente de Manning
Para el cálculo de las velocidades correspondientes a cada tramo empleamos la
fórmula de la ecuación 4:
)
(
2
2
senx
x
R
Q
V
−
= Ec. 4
Que viene a ser el caudal en marcha dividido entre el área mojada que determina este
caudal en la tubería de Radio “R”, “x” viene a ser la solución de la ecuación 5 por el
método de la bisección para un valor de f(x) menor o igual a 0.000001.
2
/
1
3
/
2
2
2 )
(
2
)
(
2
1
)
( S
xR
senx
x
R
senx
x
R
n
Q
x
F
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
= Ec. 5
Donde:
Q = Caudal acumulado en un tramo.
R = Radio de la tubería.
n = Coeficiente de manning.
S = Pendiente en m/m del tramo.
x = Ángulo central en radianes que determina el área mojada del caudal
acumulado.
3.1.2.8.1 Y=0.75Ø
Al llamar a este comando, AutoCAD mostrará el mismo cuadro de diálogo de la
figura 10, pero esta vez para efectuar los cálculos hidráulicos del tramo seleccionado,
presentando los cálculos del caudal máximo admitido cuando el tirante (Y) sea igual al
75% del diámetro de la tubería e imprimiendo un mensaje de advertencia cuando el
diámetro resulta insuficiente para evacuar el caudal de aguas servidas correspondiente
(ver Fig. 12)
3.1.2.8.2 Y=0.50Ø
Lo mismo que para el comando anterior pero para este caso el cálculo del caudal
máximo admitido será para cuando el tirante (Y) sea igual al 50% del diámetro de la
tubería.
Fig. 12 Cuadro de cálculos hidráulicos para los tramos de red de alcantarillado
diseñados con el D.C.R.A 2.0
3.1.2.8.3 Mov. de tierras
Con este comando podemos hallar el cálculo del movimiento de tierras para un
tramo seleccionado, al llamarlo nos mostrará el cuadro de la figura 9, luego nos pedirá
el ancho de zanja a considerar, y un punto de inserción para el cuadro dibujando en
pantalla un cuadro como se muestra en la figura 13.
Figura 13
3.1.2.9 Reportes
Finalmente se llama a este comando cuando se haya terminado de diseñar una
red de alcantarillado, este comando nos brinda un reporte del resumen total de las
estructuras proyectadas como son: longitud total de la red, y un reporte resumido y
detallado del número de buzones por alturas, como el que se muestra a continuación.
4 EJEMPLO PRÁCTICO
A continuación desarrollaremos un ejemplo práctico de un diseño de una red de
alcantarillado con el D.C.R.A 2.0:
4.1 Como primer paso debemos abrir el archivo Barrio.dwg de autocad que vino dentro
del directorio anexos, se podrá apreciar que es el plano de planta de un sector
urbano sobre el cuál ya se han definido las ubicaciones de los buzones con el
comando Ubicar buzones, así también se encuentran las cotas correspondientes a
cada buzón y sus respectivos números, con cuyos datos pasaremos a diseñar la red
de alcantarillado, nótese también que toda la red confluye en un solo punto
denominado punto de entrega, que podría ser un buzón ya existente de una red
mayor o la disposición final de esta zona donde se ubicaría alguna estructura de
tratamiento de aguas servidas; se sugiere guardar este archivo con otro nombre en
otro directorio y dejar intacto el archivo Barrio.dwg para poder hacer varios
ensayos con el dibujo original.
4.2 Antes de empezar con el diseño y el ingreso de datos, debemos conocer el caudal
en marcha por metro para esta red, para ello debemos conocer el número de
habitantes que integran esta zona, su proyección poblacional de aquí a 15 años (o la
que considere el proyectista), su dotación diaria de agua potable, la longitud total
de toda la red y el número de buzones proyectados, para el ejemplo que estamos
desarrollando tenemos los siguientes datos:
N° habitantes: 500 personas
Tasa de crecimiento: 1.5 % anual
Proyección del diseño: 15 años.
Dotación Lt/Hab/día: 150 lt/Hab/día
Longitud total de red proyectada: 1960 metros.
N° de buzones de la red: 34 Buzones
Dichos datos al ingresarlos en la hoja de cálculo “Q en marcha” que también se
encuentra dentro del directorio anexos nos arroja un valor de 0.00122 lt/seg/m,
cuyo valor ingresaremos en su debido momento.
4.3 A continuación procedemos a cargar todos los comandos del D.C.R.A 2.0,
llamando al comando Cargar Dcra, debe aparecer un mensaje en la línea de
comando de AutoCAD indicando que todos los componentes han sido cargados
correctamente.
4.4 Seguidamente si recién se está empezando a diseñar una red de alcantarillado que
es el caso de este ejemplo, debemos crear un proyecto que esté vinculado con el
dibujo actual de la red, para ello debemos llamar al comando Crear proyecto el
cual nos mostrará el cuadro de la figura 4, donde podemos ver todos los proyectos
existentes dentro del directorio C:/Dcra/Proyectos/, podemos vincular el dibujo
actual a algún proyecto ya existente o crear uno nuevo el cual quedará
automáticamente vinculado al dibujo actual. Para este ejemplo crearemos un nuevo
proyecto llamado Ejemplo 3, el cual después de crearlo el cuadro mencionado debe
verse así:
Figura 14
4.5 A continuación llamamos al comando Numerar y cota con el que crearemos
entidades autocad conteniendo datos de numeraciones y cotas (m.s.n.m) de los
buzones en el dibujo en el cual venimos trabajando, los datos a ingresar deben ser
los mismos que aparecen al lado de los buzones en el dibujo.
Por ejemplo en la figura 15 podemos apreciar un fragmento del dibujo que se
encuentra en el archivo barrio.dwg, para ingresar los datos del buzón 1 a cada
solicitud del comando Numerar y cota debemos hacer lo siguiente:
- Ingrese número del siguiente buzón <1>: Escribimos 1, o presionamos Enter ya
que es el valor por defecto.
- Ingrese ubicación del buzón: Seleccionamos con el cursor la ubicación del
buzón 1.
- Ingrese cota de tapa: Ingresamos 3457.48
Y así sucesivamente para todos los buzones.
Figura 15
4.6 Al buzón signado con el número 28 con el comando Editar buzón asignémosle una
profundidad de 2.50 metros (a veces es necesario profundizar algunos buzones para
salvar obstáculos existentes como por ejemplo canales de riego o pequeños
pontones), vea lo que sucede, y con el mismo comando podemos corregir algún
dato mal ingresado en algún otro buzón o asignar alguna característica especial.
4.7 Seguidamente procederemos a diseñar la red de alcantarillado con los datos de los
buzones ya definidos llamando al comando Diseñar red, en el cuadro de diálogo
que se nos muestra (ver figura 7) aceptaremos todos los valores que se presentan
por defecto excepto el valor del caudal en marcha, para ello en la respectiva casilla
escribiremos el valor hallado en el item 4.2 que es de 0.00122 lt/seg/m (los valores
ingresados en el cuadro de diálogo deben ser los mismos que se aprecian en la
figura 16); al hacer clic en OK, se nos pedirá que ingresemos un nombre para el
tramo a diseñar, ingresemos el nombre de “Calle 1” y a continuación señalemos de
uno en uno los dos buzones que conforman el tramo, empezando por el que tiene el
número 1, nótese que el programa va calculando las alturas de los buzones y las
pendientes de las tuberías a medida que se van señalando los buzones conformantes
del tramo de diseño, cuando el programa haya calculado la altura del buzón 2
presionar “Esc”, para terminar con el diseño de este tramo.
Figura 16
4.8 Repetir lo anterior para “Calle 2”, luego diseñar el tramo correspondiente a la calle
Los Girasoles, nótese que aquí al momento de señalar cada uno de los dos primeros
buzones (buzón 2 y buzón 4) de este tramo, el D.C.R.A 2.0 lanzará un mensaje
diciéndonos que dichos buzones contienen un caudal acumulado y nos preguntará
si debemos añadir ese caudal al tramo que estamos diseñando, por la configuración
de la red vemos que esos caudales van a la calle Los Girasoles de modo que aquí
debemos incluirlos en ambos casos; seguiremos diseñando el tramo hasta obtener la
altura del buzón de la intersección con la calle Los Claveles (buzón 11), presionar
“Esc” para salir.
4.9 Si Ud. observa que los textos de los resultados del diseño en algunos casos se
sobreponen, puede arreglar la presentación fácilmente pues son entidades autocad
que pueden ser movidos o editados.
4.10Seguidamente diseñaremos el tramo correspondiente a la Calle Los Lírios, nótese
que el primer buzón de este tramo integra la Calle Los Girasoles (buzón 5), si
observamos con el comando Editar buzón los datos almacenados en este veremos
que tiene un caudal acumulado, dicho caudal ya fue incluido como parte del diseño
de la Calle Los Girasoles, por tanto no debe ser incluido en el de la Calle Los
Lirios. Así también debemos tener en cuenta que este tramo es un interceptor por
tanto no es necesario considerar para este una longitud mínima de arranque, por
ello en la casilla correspondiente debemos colocar el valor de cero.
4.11A continuación pasamos a diseñar el tramo correspondiente al Jr. Primavera, aquí si
debe tomarse en cuenta el caudal acumulado en el buzón 14 que pasará a
incrementar el caudal del tramo que se está diseñando con los mismos parámetros
que en el caso anterior, terminando el diseño de este tramo en el buzón 22.
4.12Por último diseñamos el tramo colector de esta red correspondiente a la Calle Los
Claveles, tomando como buzón inicial al número 23 y finalizando en el número 34,
el diseño de este tramo lo haremos tomando en cuenta el criterio de la tensión
tractiva para ello elegiremos dicha opción en el cuadro de diálogo que se nos
muestre (los valores a ingresar deben ser los mismos que se muestran en el cuadro
17), es preciso recordar que para un diseño empleando este criterio no se considera
una longitud mínima de arranque, tampoco una pendiente mínima constante sino
que la pendiente mínima para cada segmento del tramo (de buzón a buzón) está en
función inversa al caudal acumulado en dicho segmento (ver fórmula 1), por tanto
cuanto más caudal acumulado se encuentre, menor será la pendiente mínima
requerida; es preciso señalar también que en todos los casos que el D.C.R.A 2.0 nos
pregunte si se va a incluir en el tramo que se está diseñando los caudales
acumulados en los buzones 11 y 22 debemos elegir la opción afirmativa dado que
el caudal acumulado en estos buzones pasará a formar parte del tramo que se está
diseñando.
4.13Hasta aquí ya tenemos diseñada toda la red de alcantarillado, solo nos falta dibujar
los perfiles longitudinales correspondientes a cada tramo y mostrar los cálculos
hidráulicos y de movimientos de tierras, para ello llamamos al comando Dibujar
perfil, al llamarlo nos mostrará el cuadro de la figura 9 en el podemos seleccionar
diferentes escalas para imprimir los perfiles longitudinales, así mismo podemos
escoger la opción para que junto con el perfil longitudinal del tramo seleccionado
también se dibujen los cuadros de cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras,
al hacer clic en “OK” el programa nos mostrará el cuadro de la figura 18 donde se
muestran los archivos contenidos en el directorio “Ejemplo 3”, podrá apreciarse
que se encuentran archivos de texto con los nombres de todos los tramos diseñados
para este ejemplo, solo tenemos que seleccionar uno de ellos, luego hacer clic en el
botón “abrir” para que el programa nos pida un punto de inserción en pantalla, al
dárselo deben dibujarse el perfil longitudinal más los cálculos hidráulicos y de
movimiento de tierras del tramo seleccionado.
Figura 18
Si no se ha escogido la opción de dibujar los cuadros de cálculos hidráulicos y de
movimiento de tierras, podemos dibujarlos de manera independiente escogiendo la
opción deseada en el submenú de Cálculos...
4.14Por último si queremos saber cuantos buzones son de profundidad de 1.20 metros,
cuantos de 2.00 metros etc, debemos llamar al comando Reportes, este nos pedirá
un punto de inserción y al dárselo dibujará el reporte de la figura 19:
4.15Finalmente podemos usar los comandos Cambiar escala para cambiar el tamaño de
los elementos del planta de planta, como estos están para ser impresos a escala
1/1000 ud. puede escoger la opción Planta a 1/2000 y ver lo que sucede, también
puede cambiar la orientación de los datos de los buzones de derecha pasarlos a
izquierda o viceversa, lo animamos a que explore cada uno de los comandos y
utilidades que presenta el D.C.R.A 2.0 de esa manera Ud. podrá darse cuenta de
todas las bondades y potencialidades que el software tiene a su disposición.
5 BIBLIOGRAFÍA
1. Ministerio de Vivienda y Construcción, Reglamento Nacional de Edificaciones,
Lima – Perú 2006.
2. Vierendel: Abastecimiento de Agua y Alcantarillado, (no hay datos en el libro
sobre el editor), Lima 1993.
3. Tajadura Zapirain, J.A/ López Fernandez, J/ Manso Irurzun, B: Programación
con AutoCAD, McGraw-Hill/Interamericana de España, S.AU 1999
4. Arocha Ravelo, Simón: Alcantarillado, Ediciones Vega, s.r.l, Caracas Venezuela
1983.
5. Franco T, Alcides: Técnicas de diseño de sistemas de alcantarillado sanitario y
pluvial, modificaciones a la norma boliviana NB – 688, Ministerio de vivienda
y servicios básicos, La Paz – Bolivia, 2002

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  • 1. Ing. Sandro Renatto Marcelo López MANUAL DE USUARIO DEL PROGRAMA DISEÑO POR COMPUTADORA DE REDES DE ALCANTARILLADO D.C.R.A 2.0 Huancayo – Perú Setiembre 2006
  • 2. 1. INTRODUCCION El presente es el manual del programa Diseño por Computadora de Redes de Alcantarillado (D.C.R.A 2.0) para las versión limitada de 50 buzones y para la versión de número de buzones ilimitado, es fruto de un trabajo de investigación de más de tres años que representó mi tema de tesis para optar el grado de ingeniero civil, que nació luego del afán de buscar formas más cómodas para el dibujo en AutoCAD, pues a mi me representaba un trabajo muy tedioso y aburrido dibujar los perfiles longitudinales de los proyectos de redes de alcantarillado, ya que había que trabajar en dos escalas diferentes en la horizontal y vertical. Luego de ver el programa Asistencia y Integral en el Diseño de Carreteras (A.I.D.C), pensé que podrían crearse rutinas para el dibujo de los perfiles de redes de alcantarillado, luego de enterarme que existía un lenguaje para programar en entorno AutoCAD, el AutoLISP, empecé elaborando pequeñas rutinas para mi ayuda en los dibujos de planos entre ellas los perfiles longitudinales, luego me puse a pensar que si se podía hacer aquello por que no un programa completo que diseñe redes de alcantarillado con los parámetros del reglamento nacional de construcciones o los que uno le indicara, y luego de meses de investigación y trabajo es que puedo presentar a la colectividad en general y mis colegas de ingeniería civil este software que espero contribuya a hacerles más sencillo el diseño de redes de alcantarillado y que también sirva de inspiración a los jóvenes que recién empiezan para que investiguen y se animen a contribuir con un granito de arena al desarrollo de nuestra patria. Finalmente debo decir que lo hice porque nadie me dijo que era imposible hacerlo. Debo señalar también que este software es una herramienta para el ingeniero, no para suplantarlo, de modo que quien lo usa debe asumir sobre la responsabilidad de los resultados, así como tener los conocimientos mínimos sobre el diseño de redes de alcantarillado y de mecánica de fluidos, cualquier consulta o comentario al respecto me pongo a disposición de ustedes a través del correo sandrusmarcio@yahoo.es Ing. Sandro Renatto Marcelo López
  • 3. 2. INSTALACION Y FUNCIONAMIENTO DEL D.C.R.A 2.1 INSTALACION DEL SOFTWARE 2.1.1 Copiar la carpeta Dcra en C: 2.1.2 Iniciar AutoCAD 2006*, en la línea de comando escriba la instrucción: menuload (cargarmenu para la versión en español de autocad), al presionar Enter, aparecerá el siguiente cuadro: Fig. 1 2.1.3 Hacer clic en el botón Browse… (Examinar…), en el cuadro que aparece dirigirse a la carpeta menú que está dentro de la carpeta Dcra, y seleccionar cualquiera de los archivos MenuDcra con extensión .cui, .mns ó .mnu. 2.1.4 Hacer clic en el botón Load (Cargar), al hacer ello usted podrá comprobar que un nuevo menú (DCRA) ha aparecido en la barra de herramientas de autocad. Fig. 2 * Para versión 2005 de autocad el cuadro que aparece con el comando menuload es ligeramente diferente al de 2006, pero el procedimiento es casi el mismo.
  • 4. 3. FUNCIONAMIENTO DEL D.C.R.A A continuación daremos una breve explicación del funcionamiento del programa. 3.1.1 INICIO Para iniciar el programa es preciso que se hayan seguido al pie de la letra cada uno de los pasos en el item 2, luego debemos abrir el archivo de AutoCAD que contiene el plano de planta del poblado sobre el cual se quiere diseñar la red de alcantarillado, este plano deberá tener las calles bien definidas, así también deberá determinarse el punto final de la red de alcantarillado, el cual podría ser por ejemplo una planta de tratamiento de aguas servidas. 3.1.2 MENÚ DE COMANDOS DEL D.C.R.A Para darle un funcionamiento más interactivo al programa es que se ha diseñado un menú de comandos propios de este, integrado al menú de comandos de AutoCAD que contiene todas las rutinas creadas para el funcionamiento del D.C.R.A. (ver fig. 2) Fig. 3 Menú de comandos del D.C.R.A Cabe señalar que los comandos del DCRA están agrupados en orden correlativo a su aplicación según se vaya diseñando la red de alcantarillado, seguidamente pasaremos a explicar cada uno de estos:
  • 5. 3.1.2.1 Cargar DCRA Este comando carga todos los objetos en AutoCAD creados para la aplicación de este programa, tales como bloques, bloques con atributos, capas, estilos de texto etc. Es preciso señalar que para llamar a este comando debe estar abierto el archivo CAD con el plano del poblado sobre el cuál se va a efectuar el diseño de la red. Es preciso señalar que al instalar el programa este genera una clave de solicitud aleatoria, si Ud. desea tener siempre instalado el D.C.R.A 2.0 en su computadora, envíe esa clave al correo electrónico sandrusmarcio@yahoo.es y se le retornará su respectiva clave de activación, mientras tanto Ud tiene 45 días para usar el programa escogiendo la opción correr el programa, ver figura 3 a. Figura 3a ¡Muy Importante!: Cada vez que se abre un dibujo en AutoCAD con el diseño de una red de alcantarillado dejado a medias, es preciso volver a llamar a este comando, también se le debe volver a llamar cuando hay algo que no funciona bien. 3.1.2.2 Crear Proyecto Luego de cargar los componentes del D.C.R.A, lo primero que debe hacerse al iniciar el diseño de una red de alcantarillado es crear un proyecto, esto consiste en vincular el archivo CAD de la red con un directorio existente o por crear, en este directorio (C:DcraProyectosdirectorio) se almacenaran todos los archivos que creará el programa producto del proceso de diseño de la red, y que posteriormente se los utilizará para que el D.C.R.A dibuje los perfiles longitudinales o efectúe los cálculos hidráulicos o de movimiento de tierras.
  • 6. Fig. 4 Al llamar al comando Crear proyecto aparecerá el cuadro de diálogo que se muestra en la figura 4, este nos brinda la posibilidad de vincular el archivo CAD abierto a un proyecto existente, o de crear un nuevo proyecto clicqueando en el botón correspondiente, para ello aparecerá el cuadro de la figura 5 donde podremos ingresar el nombre del nuevo proyecto a crear que quedará automáticamente vinculado al dibujo actual. Fig. 5 Nota: Es necesario vincular el dibujo de la red con un proyecto nuevo o existente, ya que al momento de diseñar la red el D.C.R.A exigirá que el dibujo esté vinculado a algún proyecto para poder almacenar los archivos que se crearan en el .directorio correspondiente. 3.1.2.3 Ubicar Buzones Al llamar a este comando, en pantalla se despliega un cuadro de diálogo (ver Fig. 6), que nos pide ingresar la distancia máxima que debe existir entre buzón y buzón (cámaras de registro), por defecto está la que indica el Reglamento Nacional de Edificaciones (Ref. 4) pudiendo modificarla, el cual nos permitirá hacer un esbozo de la red de alcantarillado sobre el plano de planta dibujando la ubicación de los buzones y mostrando la distancia entre ellos en las calles del poblado con la separación máxima entre buzón y buzón según la que nosotros le hayamos ingresado. Este comando solo
  • 7. dibuja la posible ubicación de los buzones según el criterio del proyectista, aquí podrá borrar y modificar tantas veces quiera. Fig. 6 3.1.2.4 Numerar y Cota Una vez definida la ubicación de los buzones con el comando anterior, necesitamos ahora crear objetos CAD que contengan información sobre cada uno de los buzones, para ello llamamos al comando Numerar y Cota; este a través de la línea de comando de AutoCAD nos pedirá sucesivamente los siguientes datos: Ingrese número del siguiente buzón <1> : Ingrese Ubicación del buzón: (se selecciona un punto en pantalla) Ingrese Cota de terreno: (Por ejemplo 1459.30) Ingresado los datos, sobre el punto seleccionado se insertará un bloque con atributos en AutoCAD que se aprecia como un número y una circunferencia el cual gráficamente expresa el buzón proyectado y su número correspondiente, sin embargo es un objeto en el cual a lo largo del diseño de la red se almacenará información como cota de tapa, cota de fondo y caudal acumulado, información que se presentará luego en otro formato. NOTA: Cuando las cotas de tapa de dos buzones consecutivos tiene una diferencia de más de 10 metros el D.C.R.A 2.0 lanza un mensaje advirtiendo ello sobre un posible error en el ingreso de datos (pues no es usual que ello ocurra), sin embargo si no se está cometiendo ningún error en el ingreso de datos puede ignorarse dicho mensaje. 3.1.2.5 Diseñar Red Una vez que se hayan insertado bloques con información sobre la cota de tapa de cada uno de los buzones, llamamos al comando Diseñar Red el cual cada vez que se llama presenta el cuadro de diálogo de la figura 7, pidiendo toda la información necesaria para el diseño de una red de alcantarillado (Ref. 1):
  • 8. Fig. 7 3.1.2.5.1 Características del tramo: • Ø en mm: Diámetro de la tubería en milímetros. • Rugosidad: Coeficiente de rugosidad de Manning. • Q en marcha (lt/seg/m): Viene a ser el caudal de aguas servidas en marcha por metro para el tramo considerado, este valor es función del caudal máximo horario, de la densidad media de población por área residencial, y del caudal promedio de infiltración por agua de lluvias.1 • Velocidad Máxima (m/seg): Según el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E) la velocidad máxima admisible es de 5 m/seg., sin embargo en algunos textos indican diferentes velocidades máximas de acuerdo al tipo de material de la tubería. (Ref. 2) 3.1.2.5.2 Tramo de arranque: Si bien el actual R.N.E (promulgada en junio de 2006), no considera tramos de arranque, hay ingenieros que prefieren tenerla en cuenta debido al pequeño caudal evacuado en los primeros 300 metros (o menos) iniciales de un tramo y para ello consideran una pendiente mínima de 10 o/oo ó 8 o/oo; es debido a ello que el D.C.R.A 2.0 mantiene todavía esa opción, sin embargo para cuando no quiera considerarse o para tramos que no lo necesiten, en el cuadro de texto correspondiente a la longitud mínima 1 En el apéndice de este manual hay un comentario sobre como hallar el caudal en marcha para un proyecto de alcantarillado.
  • 9. de tramos de arranque debe colocarse el valor de cero, o caso contrario ajustar los parámetros a los valores que se crean convenientes. 3.1.2.5.3 Tramo normal: En esta parte del cuadro de diálogo se colocan las condiciones para un tramo normal o para aquellas que estén fuera de las condiciones de los tramos de arranque, aquí el ingeniero dispone de dos métodos de diseño de la red de alcantarillado: • Pendiente mínima por tensión tractiva: Dentro de lo novedoso del D.C.R.A 2.0 está la posibilidad de diseñar una red de alcantarillado de acuerdo a las especificaciones del R.N.E (junio de 2006), en él aparece un nuevo criterio que es el de la Tensión Tractiva Media2 , cada tramo de la red debe ser verificado con este criterio chequeándose sus pendientes respectivas las cuales por ningún motivo deben ser menores a los de la siguiente expresión: Ec. 1 Donde: S min = Pendiente mínima en (m/m) Q = Caudal inicial (l/s). Esta fórmula ha sido deducida para un coeficiente de rugosidad n = 0.013, lo cual de todos modos da un margen de seguridad para valores menores de “n” como los que corresponde a tuberías de PVC, nótese también que el valor de la pendiente mínima es independiente del diámetro de la tubería. El R.N.E indica que el caudal mínimo a considerar debe ser de 1.5 lt/s, al reemplazar este valor en la fórmula obtenemos una pendiente mínima de 4.55 o/oo, de modo que cuando se alcancen valores mayores a 1.5 l/s siempre se van a conseguir pendientes cada vez menores, ello nos lleva a recomendar a aquellos que quieran diseñar con este método en primer lugar a que tengan sumo cuidado en el cálculo del caudal de diseño para la red, y en segundo lugar a que en el Q 47 . 0 0055 . 0 min − = S 2 En el apéndice de este manual podrá encontrarse mayores alcances respecto a este nuevo criterio.
  • 10. momento del diseño de los tramos de la red, en las intersecciones de las calles cuando se encuentren buzones con un caudal acumulado, tener sumo cuidado al momento de decidir si dicho caudal se va a incrementar o no al caudal acumulado del tramo que se viene diseñando. • Pendiente mínima constante: Para cuando quiera efectuarse el diseño considerando un pendiente mínima constante está esta otra opción donde le indicamos al programa la pendiente mínima a considerar, sin embargo dado que nuestro diseño debe ser verificado por el criterio de la tensión tractiva ya que así lo indica el R.N.E, el D.C.R.A le avisará al proyectista cuando la pendiente mínima considerada no está cumpliendo dicho criterio (esto para cuando la pendiente mínima considerada sea inferior a 5 o/oo). Una vez ingresado los parámetros de cálculo, al hacer clic sobre el botón “OK” el programa pide que se ingrese un nombre para el tramo que se ha de diseñar, luego deben seleccionarse los buzones correspondientes de uno en uno siguiendo la dirección que debería seguir el flujo del caudal, al hacer ello el programa va calculando sucesivamente: las cotas de fondo, pendientes, distancias, distancias acumuladas y caudales para el tramo, guardando estos datos en un archivo texto dentro del directorio creado con el comando “crear proyecto” al mismo tiempo escribiendo los resultados en pantalla, resultados que luego pasarán a ser los planos de planta del proyecto. (ver fig. 8). Nota: Es preciso señalar que el tamaño de los objetos y del texto está determinado por defecto para que puedan ser visibles imprimiendo el plano de planta a escala 1/1000, el D.C.R.A 2.0 brinda la posibilidad de cambiar el tamaño de estos de modo que puedan ser visibles en un plano de planta imprimiéndolo a escala 1/2000, utilidad del cual nos ocuparemos más adelante.
  • 11. Fig. 8 Fragmento de un plano de planta de un poblado, sobre el cual se está diseñando una red de alcantarillado con el D.C.R.A 2.0, se pueden apreciar las cotas de tapa y de fondo de los buzones, sus alturas, distancias entre buzones, pendientes en metros por mil, y diámetros de las tuberías. 3.1.2.6 Dibujar Perfil Con este comando procedemos a dibujar los perfiles longitudinales sobre el mismo archivo sobre el cual se ha diseñado la red de alcantarillado, al llamarlo se mostrará en pantalla el cuadro de la figura 9, donde tendremos la opción de elegir 3 juegos diferentes de escalas horizontal y vertical, así mismo podemos indicarle al programa que luego de dibujar el perfil longitudinal, dibuje también simultáneamente los cuadros de cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras (sobre el tipo de resultados que se muestra aquí hablaremos más adelante) para el tramo señalado. Figura 9
  • 12. Luego de elegir las condiciones de nuestra preferencia aparecerá en pantalla el cuadro de la figura 10 donde se mostraran diversos archivos de texto con los nombres de todos los tramos diseñados, lo único que se debe hacer aquí es seleccionar el archivo con el nombre del tramo del cual se desea dibujar el perfil longitudinal, al aceptar el programa nos solicitará un punto de inserción y de forma inmediata se dibujará en pantalla el perfil longitudinal a la escala seleccionada y los cuadros de cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras si es que así lo decidió, luego podrá hacerse lo mismo con el resto de los tramos. Fig. 10 Directorio “C:Dcra/Proyectos/Ejemplo 2” en el que se almacenan los archivos de texto con los datos de los cálculos realizados en los diferentes tramos de la red de alcantarillado.
  • 13. Fig. 11 Perfil longitudinal de un tramo de red de alcantarillado diseñado con el D.C.R.A 2.0 3.1.2.7 Edición … En esta sección desarrollaremos todo el conjunto de utilidades que ofrece el D.C.R.A 2.0, que se aprecia en la figura 12: Figura 12 3.1.2.7.1 Cambiar escala: Como se dijo anteriormente todos los objetos y tamaño de texto que se presentan en el diseño de planta están determinados por defecto para que puedan ser visibles imprimiéndolos a escala 1/1000; entonces este comando nos brinda la posibilidad de cambiar el tamaño de los objetos del plano de planta a un tamaño tal que puedan ser visibles cuando se imprima el plano a escala 1/2000 seleccionando la opción Planta a 1/2000, se notará que los objetos duplican su tamaño lo cual hará que sea necesario que el proyectista mueva o edite algunos de ellos para mejorar la presentación del plano, así mismo podemos hacer que todos los objetos regresen a su tamaño original seleccionando la opción Planta a 1/1000.
  • 14. 3.1.2.7.2 Editar buzón: Esta utilidad nos brinda la posibilidad de editar los datos contenidos en un bloque de buzón, para cuando se haya cometido algún error al momento de ingresar la cota correspondiente a un buzón, cuando se tenga el caso de algún buzón ya existente con una altura determinada y que al mismo tiempo tenga ya un caudal determinado, en suma todos los datos que presenta el cuadro de la figura 13 pueden ser editados. Figura 13 3.1.2.7.3 Datos izquierda/derecha: Este comando sirve para cambiar el sentido de presentación de los datos de los buzones calculados de derecha a izquierda y viceversa, necesario muchas veces al momento de preparar el plano de planta para su impresión. Ver figura 14. Figura 14. Antes y después de aplicar el comando a los datos de un buzón.
  • 15. 3.1.2.8 Cálculos Aquí también tenemos una gama de rutinas de cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras (ver figura 15), las cuales pasaremos a explicar. Figura 15. Para efectuar los cálculos hidráulicos se ha tenido en cuenta lo estipulado en el Reglamento Nacional de Edificaciones (peruano) promulgado en junio de 2006, y las especificaciones técnicas para proyectos de redes de alcantarillado que en algunos casos son más conservadores, estas por lo general exigen que para colectores normales el caudal máximo debe ser el que correspondería a una altura de flujo del 50% del diámetro de la tubería, y para el emisor que es el tramo final de la red debe considerarse una altura de flujo máxima del 75%. Así también al momento de presentar los cálculos hidráulicos podrá apreciarse que para cada tramo de la red (de buzón a buzón) hay un chequeo por tensión tractiva para verificar si la pendiente considerada para dicho tramo es mayor o igual a la pendiente mínima requerida, para ello empleamos la fórmula que nos brinda el R.N.E (Ec. 1 en este manual), para el cálculo de los caudales máximos para tirantes (Y) del 50% y del 75% del diámetro de la tubería empleamos las ecuaciones 2 y 3: 2 / 1 3 / 8 2842 . 0 S D n Q = Ec. 2 Fórmula de Manning para Y = 0.75D Donde:Q= Caudal, D = Diámetro, S = Gradiente en m/m, n = Coeficiente de Manning 2 / 1 3 / 8 1559 . 0 S D n Q = Ec. 3 Fórmula de Manning para Y = 0.50D Donde:Q= Caudal, D = Diámetro, S = Gradiente en m/m, n = Coeficiente de Manning Para el cálculo de las velocidades correspondientes a cada tramo empleamos la fórmula de la ecuación 4:
  • 16. ) ( 2 2 senx x R Q V − = Ec. 4 Que viene a ser el caudal en marcha dividido entre el área mojada que determina este caudal en la tubería de Radio “R”, “x” viene a ser la solución de la ecuación 5 por el método de la bisección para un valor de f(x) menor o igual a 0.000001. 2 / 1 3 / 2 2 2 ) ( 2 ) ( 2 1 ) ( S xR senx x R senx x R n Q x F ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = Ec. 5 Donde: Q = Caudal acumulado en un tramo. R = Radio de la tubería. n = Coeficiente de manning. S = Pendiente en m/m del tramo. x = Ángulo central en radianes que determina el área mojada del caudal acumulado. 3.1.2.8.1 Y=0.75Ø Al llamar a este comando, AutoCAD mostrará el mismo cuadro de diálogo de la figura 10, pero esta vez para efectuar los cálculos hidráulicos del tramo seleccionado, presentando los cálculos del caudal máximo admitido cuando el tirante (Y) sea igual al 75% del diámetro de la tubería e imprimiendo un mensaje de advertencia cuando el diámetro resulta insuficiente para evacuar el caudal de aguas servidas correspondiente (ver Fig. 12) 3.1.2.8.2 Y=0.50Ø Lo mismo que para el comando anterior pero para este caso el cálculo del caudal máximo admitido será para cuando el tirante (Y) sea igual al 50% del diámetro de la tubería.
  • 17. Fig. 12 Cuadro de cálculos hidráulicos para los tramos de red de alcantarillado diseñados con el D.C.R.A 2.0 3.1.2.8.3 Mov. de tierras Con este comando podemos hallar el cálculo del movimiento de tierras para un tramo seleccionado, al llamarlo nos mostrará el cuadro de la figura 9, luego nos pedirá el ancho de zanja a considerar, y un punto de inserción para el cuadro dibujando en pantalla un cuadro como se muestra en la figura 13. Figura 13
  • 18. 3.1.2.9 Reportes Finalmente se llama a este comando cuando se haya terminado de diseñar una red de alcantarillado, este comando nos brinda un reporte del resumen total de las estructuras proyectadas como son: longitud total de la red, y un reporte resumido y detallado del número de buzones por alturas, como el que se muestra a continuación.
  • 19. 4 EJEMPLO PRÁCTICO A continuación desarrollaremos un ejemplo práctico de un diseño de una red de alcantarillado con el D.C.R.A 2.0: 4.1 Como primer paso debemos abrir el archivo Barrio.dwg de autocad que vino dentro del directorio anexos, se podrá apreciar que es el plano de planta de un sector urbano sobre el cuál ya se han definido las ubicaciones de los buzones con el comando Ubicar buzones, así también se encuentran las cotas correspondientes a cada buzón y sus respectivos números, con cuyos datos pasaremos a diseñar la red de alcantarillado, nótese también que toda la red confluye en un solo punto denominado punto de entrega, que podría ser un buzón ya existente de una red mayor o la disposición final de esta zona donde se ubicaría alguna estructura de tratamiento de aguas servidas; se sugiere guardar este archivo con otro nombre en otro directorio y dejar intacto el archivo Barrio.dwg para poder hacer varios ensayos con el dibujo original. 4.2 Antes de empezar con el diseño y el ingreso de datos, debemos conocer el caudal en marcha por metro para esta red, para ello debemos conocer el número de habitantes que integran esta zona, su proyección poblacional de aquí a 15 años (o la que considere el proyectista), su dotación diaria de agua potable, la longitud total de toda la red y el número de buzones proyectados, para el ejemplo que estamos desarrollando tenemos los siguientes datos: N° habitantes: 500 personas Tasa de crecimiento: 1.5 % anual Proyección del diseño: 15 años. Dotación Lt/Hab/día: 150 lt/Hab/día Longitud total de red proyectada: 1960 metros. N° de buzones de la red: 34 Buzones Dichos datos al ingresarlos en la hoja de cálculo “Q en marcha” que también se encuentra dentro del directorio anexos nos arroja un valor de 0.00122 lt/seg/m, cuyo valor ingresaremos en su debido momento.
  • 20. 4.3 A continuación procedemos a cargar todos los comandos del D.C.R.A 2.0, llamando al comando Cargar Dcra, debe aparecer un mensaje en la línea de comando de AutoCAD indicando que todos los componentes han sido cargados correctamente. 4.4 Seguidamente si recién se está empezando a diseñar una red de alcantarillado que es el caso de este ejemplo, debemos crear un proyecto que esté vinculado con el dibujo actual de la red, para ello debemos llamar al comando Crear proyecto el cual nos mostrará el cuadro de la figura 4, donde podemos ver todos los proyectos existentes dentro del directorio C:/Dcra/Proyectos/, podemos vincular el dibujo actual a algún proyecto ya existente o crear uno nuevo el cual quedará automáticamente vinculado al dibujo actual. Para este ejemplo crearemos un nuevo proyecto llamado Ejemplo 3, el cual después de crearlo el cuadro mencionado debe verse así: Figura 14 4.5 A continuación llamamos al comando Numerar y cota con el que crearemos entidades autocad conteniendo datos de numeraciones y cotas (m.s.n.m) de los buzones en el dibujo en el cual venimos trabajando, los datos a ingresar deben ser los mismos que aparecen al lado de los buzones en el dibujo. Por ejemplo en la figura 15 podemos apreciar un fragmento del dibujo que se encuentra en el archivo barrio.dwg, para ingresar los datos del buzón 1 a cada solicitud del comando Numerar y cota debemos hacer lo siguiente: - Ingrese número del siguiente buzón <1>: Escribimos 1, o presionamos Enter ya que es el valor por defecto.
  • 21. - Ingrese ubicación del buzón: Seleccionamos con el cursor la ubicación del buzón 1. - Ingrese cota de tapa: Ingresamos 3457.48 Y así sucesivamente para todos los buzones. Figura 15 4.6 Al buzón signado con el número 28 con el comando Editar buzón asignémosle una profundidad de 2.50 metros (a veces es necesario profundizar algunos buzones para salvar obstáculos existentes como por ejemplo canales de riego o pequeños pontones), vea lo que sucede, y con el mismo comando podemos corregir algún dato mal ingresado en algún otro buzón o asignar alguna característica especial. 4.7 Seguidamente procederemos a diseñar la red de alcantarillado con los datos de los buzones ya definidos llamando al comando Diseñar red, en el cuadro de diálogo que se nos muestra (ver figura 7) aceptaremos todos los valores que se presentan por defecto excepto el valor del caudal en marcha, para ello en la respectiva casilla escribiremos el valor hallado en el item 4.2 que es de 0.00122 lt/seg/m (los valores ingresados en el cuadro de diálogo deben ser los mismos que se aprecian en la figura 16); al hacer clic en OK, se nos pedirá que ingresemos un nombre para el tramo a diseñar, ingresemos el nombre de “Calle 1” y a continuación señalemos de uno en uno los dos buzones que conforman el tramo, empezando por el que tiene el
  • 22. número 1, nótese que el programa va calculando las alturas de los buzones y las pendientes de las tuberías a medida que se van señalando los buzones conformantes del tramo de diseño, cuando el programa haya calculado la altura del buzón 2 presionar “Esc”, para terminar con el diseño de este tramo. Figura 16 4.8 Repetir lo anterior para “Calle 2”, luego diseñar el tramo correspondiente a la calle Los Girasoles, nótese que aquí al momento de señalar cada uno de los dos primeros buzones (buzón 2 y buzón 4) de este tramo, el D.C.R.A 2.0 lanzará un mensaje diciéndonos que dichos buzones contienen un caudal acumulado y nos preguntará si debemos añadir ese caudal al tramo que estamos diseñando, por la configuración de la red vemos que esos caudales van a la calle Los Girasoles de modo que aquí debemos incluirlos en ambos casos; seguiremos diseñando el tramo hasta obtener la altura del buzón de la intersección con la calle Los Claveles (buzón 11), presionar “Esc” para salir. 4.9 Si Ud. observa que los textos de los resultados del diseño en algunos casos se sobreponen, puede arreglar la presentación fácilmente pues son entidades autocad que pueden ser movidos o editados. 4.10Seguidamente diseñaremos el tramo correspondiente a la Calle Los Lírios, nótese que el primer buzón de este tramo integra la Calle Los Girasoles (buzón 5), si observamos con el comando Editar buzón los datos almacenados en este veremos que tiene un caudal acumulado, dicho caudal ya fue incluido como parte del diseño de la Calle Los Girasoles, por tanto no debe ser incluido en el de la Calle Los
  • 23. Lirios. Así también debemos tener en cuenta que este tramo es un interceptor por tanto no es necesario considerar para este una longitud mínima de arranque, por ello en la casilla correspondiente debemos colocar el valor de cero. 4.11A continuación pasamos a diseñar el tramo correspondiente al Jr. Primavera, aquí si debe tomarse en cuenta el caudal acumulado en el buzón 14 que pasará a incrementar el caudal del tramo que se está diseñando con los mismos parámetros que en el caso anterior, terminando el diseño de este tramo en el buzón 22. 4.12Por último diseñamos el tramo colector de esta red correspondiente a la Calle Los Claveles, tomando como buzón inicial al número 23 y finalizando en el número 34, el diseño de este tramo lo haremos tomando en cuenta el criterio de la tensión tractiva para ello elegiremos dicha opción en el cuadro de diálogo que se nos muestre (los valores a ingresar deben ser los mismos que se muestran en el cuadro 17), es preciso recordar que para un diseño empleando este criterio no se considera una longitud mínima de arranque, tampoco una pendiente mínima constante sino que la pendiente mínima para cada segmento del tramo (de buzón a buzón) está en función inversa al caudal acumulado en dicho segmento (ver fórmula 1), por tanto cuanto más caudal acumulado se encuentre, menor será la pendiente mínima requerida; es preciso señalar también que en todos los casos que el D.C.R.A 2.0 nos pregunte si se va a incluir en el tramo que se está diseñando los caudales acumulados en los buzones 11 y 22 debemos elegir la opción afirmativa dado que el caudal acumulado en estos buzones pasará a formar parte del tramo que se está diseñando.
  • 24. 4.13Hasta aquí ya tenemos diseñada toda la red de alcantarillado, solo nos falta dibujar los perfiles longitudinales correspondientes a cada tramo y mostrar los cálculos hidráulicos y de movimientos de tierras, para ello llamamos al comando Dibujar perfil, al llamarlo nos mostrará el cuadro de la figura 9 en el podemos seleccionar diferentes escalas para imprimir los perfiles longitudinales, así mismo podemos escoger la opción para que junto con el perfil longitudinal del tramo seleccionado también se dibujen los cuadros de cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras, al hacer clic en “OK” el programa nos mostrará el cuadro de la figura 18 donde se muestran los archivos contenidos en el directorio “Ejemplo 3”, podrá apreciarse que se encuentran archivos de texto con los nombres de todos los tramos diseñados para este ejemplo, solo tenemos que seleccionar uno de ellos, luego hacer clic en el botón “abrir” para que el programa nos pida un punto de inserción en pantalla, al dárselo deben dibujarse el perfil longitudinal más los cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras del tramo seleccionado. Figura 18 Si no se ha escogido la opción de dibujar los cuadros de cálculos hidráulicos y de movimiento de tierras, podemos dibujarlos de manera independiente escogiendo la opción deseada en el submenú de Cálculos...
  • 25. 4.14Por último si queremos saber cuantos buzones son de profundidad de 1.20 metros, cuantos de 2.00 metros etc, debemos llamar al comando Reportes, este nos pedirá un punto de inserción y al dárselo dibujará el reporte de la figura 19:
  • 26. 4.15Finalmente podemos usar los comandos Cambiar escala para cambiar el tamaño de los elementos del planta de planta, como estos están para ser impresos a escala 1/1000 ud. puede escoger la opción Planta a 1/2000 y ver lo que sucede, también puede cambiar la orientación de los datos de los buzones de derecha pasarlos a izquierda o viceversa, lo animamos a que explore cada uno de los comandos y utilidades que presenta el D.C.R.A 2.0 de esa manera Ud. podrá darse cuenta de todas las bondades y potencialidades que el software tiene a su disposición.
  • 27. 5 BIBLIOGRAFÍA 1. Ministerio de Vivienda y Construcción, Reglamento Nacional de Edificaciones, Lima – Perú 2006. 2. Vierendel: Abastecimiento de Agua y Alcantarillado, (no hay datos en el libro sobre el editor), Lima 1993. 3. Tajadura Zapirain, J.A/ López Fernandez, J/ Manso Irurzun, B: Programación con AutoCAD, McGraw-Hill/Interamericana de España, S.AU 1999 4. Arocha Ravelo, Simón: Alcantarillado, Ediciones Vega, s.r.l, Caracas Venezuela 1983. 5. Franco T, Alcides: Técnicas de diseño de sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial, modificaciones a la norma boliviana NB – 688, Ministerio de vivienda y servicios básicos, La Paz – Bolivia, 2002