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SedalPlus un Sistema Experto para Diseño de Alcantarillado

Publicado en la revista Anales de Ingenieria de la Sociedad Colombiana de Ingenieros

Edicion 939 - Noviembre de 2017

El programa SedalPlus es un sistema experto de computador, desarrollado para el diseño de Redes de Alcantarillados de todas las clases: sanitarias, pluviales, combinadas y sistemas mixtos. El programa puede realizar el diseño automático de la topología del sistema (forma como se interconectan los tramos), aunque también permite el diseño topológico manual. Luego se ejecuta automáticamente el diseño hidráulico (selección de diámetros, cotas y pendientes) que satisfagan las especificaciones técnicas, los parámetros de diseño y los de construcción. Además, genera también automáticamente las cantidades de obra y calcula los presupuestos a partir de los precios unitarios que se suministren. También permite la revisión de proyectos.

La primera versión de SedalPlus se desarrolló en la década de los setentas y ha experimentado una evolución permanente hasta convertirse en un sólido sistema experto. Inicialmente el uso del programa se limitaba a la prestación de servicios directos a algunas firmas de ingeniería. Ahora se ha puesto, de manera totalmente gratuita, a través de Internet, al servicio de la Ingeniería Sanitaria de todos los países.

Además de una alternativa de diseño topológico manual (opcional) el programa genera automáticamente hasta 6 alternativas y escoge hasta las 3 mejores y las compara con la diseñada manualmente. Luego permite que el consultor pueda seleccionar la que considere más adecuada.

La versión actual se hizo totalmente compatible con las normas de diseño de alcantarillados conocidas por la sigla RAS 2016 (Normas Colombianas), aunque permite su no utilización (parcial o total) para el caso de otros países donde su aplicación no sea pertinente.

Las últimas versiones integran a SedalPlus con el conocido programa SWMM de la EPA (agencia de protección del ambiente de E.E.U.U) que trabaja con las ecuaciones de Saint Venant, modelo avanzado, que, aunque no es capaz de hacer automáticamente el diseño topológico ni hidráulico, porque exige conocer los datos de un diseño anterior (diámetros, cotas y pendientes), permite revisar con la mayor exactitud posible el funcionamiento hidráulico.

Realizado el diseño por SedalPlus, sin abandonar para nada el programa ni tener que introducir información adicional, se puede ordenar, oprimiendo un botón, la revisión por SWMM y producir el reporte correspondiente. SWMM, opera como una subrutina de SedalPlus. En general la revisión por SWMM confirmará lo acertado del diseño de SedalPlus, de manera que normalmente no se requerirá hacer modificaciones. La revisión por SWMM es realmente un recálculo completo, basado en las más precisas ecuaciones de Saint Venant, con alguno de los modelos avanzados de: Onda Dinámica u Onda Cinemática (Se recomienda usar: Onda Dinámica por ser el modelo más completo y que mejor simula el funcionamiento real de los alcantarillados)

Los modelos de Onda Dinámica y Onda Cinemática se calculan con las ecuaciones de Saint Venant y además utilizan alguno de los modelos de infiltración más avanzados: Horton, Green Ampt, o Número de Curva.

El recálculo basado en las ecuaciones de Saint Venant, conserva el diseño topológico y físico hecho por SedalPlus, así como los caudales estimados, y solo sufren algún cambio los llenados del tubo, y las velocidades reales. En promedio, el diseño de Onda Dinámica genera alturas de lámina un poco menores y velocidades reales algo mayores.

Lo anterior significa que el diseño basado en flujo uniforme resulta un poco más conservativo que el de Onda Dinámica, pero no excesivamente conservativo. Por su sencillez, el flujo uniforme facilita la elaboración de diseños que funcionan adecuadamente, como puede ser verificado por los modelos más avanzados.

En el caso de alcantarillados pluviales o combinados, además del diseño basado en el método racional, SedalPlus permite utilizar los hidrogramas del modelo SWMM, que teóricamente son más precisos. En este caso ambos diseños de un mismo proyecto son muy diferentes, pero cada uno de ellos totalmente correcto dentro de sus propias especificaciones.

SedalPlus adiciona a SWMM, la capacidad que no tiene de diseñar topologías y seleccionar automáticamente, los diámetros, cotas y pendientes del proyecto, que cumplan las especificaciones técnicas. Además, presenta todos los diseños con los cuadros de cálculo tradicionales, que son más comprensibles que el reporte de SWMM (también presenta el reporte original de SWMM, aunque escrito en idioma inglés).

En resumen, SedalPlus, permite hacer diseños duales completos basados en el método de flujo uniforme y también en las avanzadas ecuaciones de Saint Venant (apoyándose en SWMM). El consultor decidirá cuál de los dos modelos presentará en su proyecto final. Como fue anteriormente mencionado, para generar el modelo más avanzado, basta oprimir un botón. Ambos diseños serán correctos dentro de sus propias especificaciones.

Interface gráfica y no gráfica

SedalPlus utiliza una interface no gráfica para la entrada de los datos de los tramos que no exige que estos sean introducidos en un orden especial, cuando se escoge la opción de diseño automático de la topología. Para diseños con topología manual (diseñada por el consultor), exige que los datos se capturen en un orden especial, muy sencillo, que los consultores han denominado "según sentido de flujo" (En el manual del programa, se explica cómo hacerlo.).

El consultor puede capturar también gráficamente los datos, usando el programa SWMM de la EPA, que puede descargar gratuitamente de Internet. Posteriormente desde SedalPlus, se deben cargar los archivos de SWMM, anteriormente producidos que contienen la información topológica del sistema.

Con interface gráfica o sin ella, desde el programa SWMM, se podrán observar los perfiles, sus caudales y la demás información que maneja este programa, con el simple expediente de cargar el archivo con extensión ". inp" que genera SedalPlus para cada diseño.

Algunas Funciones que realiza SedalPlus

Entre las funciones que realiza SedalPlus se destacan las siguientes:

Revisión exhaustiva de los datos de entrada.

Diseño del proyecto (topológico e hidráulico) después de proponer varias alternativas.

Verificación de los cálculos realizados, con una rutina diferente a la que diseña (Interventoría del proyecto).

Generación automática de las cantidades de obras totales y por etapas de construcción.

Elaboración de los presupuestos de las obras nuevas a partir de los precios unitarios que se le suministren.

Recalculo del proyecto con las ecuaciones de Saint Venant (SWMM).

Además, permite manejar las más recientes recomendaciones de diseño de la Sociedad de Ingenieros Civiles de EE. UU. (ASCE).

El programa permite realizar el diseño integrado de un proyecto que aproveche las redes existentes, las cuales conformarán con las tuberías nuevas un conjunto hidráulico único. El programa cuenta con poderosos algoritmos para realizar el empalme de las tuberías nuevas con los existentes. Cuando el acople falle en el primer intento, el programa hará nuevos reintentos empleando las especificaciones mínimas-minimorum y reajustando los tramos aguas arriba previamente calculados hasta donde sea necesario. Se recomienda que las especificaciones mínimas-minimorum se ajusten a las del proyecto original donde se definieron los tramos existentes.

El programa diseña correctamente cualquiera sea la conformación topográfica del terreno: plano, ondulado, quebrado o mixto. Cuenta con poderosos algoritmos que lo dotan de una "visión amplia" del conjunto topográfico y que le permiten adoptar en cada caso las mejores combinaciones de diámetros y pendientes que se ajusten a la topología del sistema.

El programa es sumamente flexible, pues permite al proyectista decidir las especificaciones técnicas que considere más adecuadas dentro de una amplia gama de posibilidades. Para cualquier tramo individual, es posible cambiar algunas especificaciones generales por otras de carácter particular.

Para el cálculo de los caudales sanitarios, permite definir varias zonas (hasta 15), cada una de ellas con diferentes caudales unitarios de aguas negras e infiltración más conexiones erradas, así como con distintas densidades de población.

El programa garantiza la adecuada autolimpieza del sistema, usando los parámetros de control que se hayan seleccionado (Velocidad real, fuerza tractiva, pendiente mínima para cada diámetro, etc.).

El programa cuenta con una capacidad prácticamente ilimitada. Permite subdividir el proyecto en sectores, así como incluir dentro de un mismo sector distintos subsistemas que tengan vertimientos independientes.

SedalPlus es un programa ciertamente muy eficiente, amigable y sencillo de manejar, basado en menús, pantallas de manejo intuitivo, y dotado de captura inteligente de datos. Produce listados impresos que reproducen la información suministrada, con la relación de inconsistencias halladas, a fin de facilitar las correcciones del caso.

El programa produce listados impresos bien diagramados, en tamaño carta, de muy fácil lectura y comprensión, muy similares en presentación y contenido a los tradicionalmente producidos en los diseños manuales. Los listados incluyen todos los detalles mecanográficos que permiten su incorporación directa a la memoria técnica, sin que se requiera trabajo dactilográfico adicional.

Desde hace meses el programa está siendo utilizado por la reconocida firma multinacional WSP – Parsons Brinckerhoff en varios diseños de alcantarillado que está realizando en los departamentos de Norte de Santander y Nariño.

Programa para la elaboración de presupuestos de obra

Adicionalmente se ofrece también gratuitamente el programa PresW que permite elaborar de modo sencillo y eficiente los presupuestos de las obras, incluidos los cronogramas de las actividades a realizar (GANTT) y el cálculo automático de los flujos de inversión.

PresW es ideal para elaborar las propuestas de licitaciones y los presupuestos de los proyectos. Este programa también ha sido el resultado acumulado de experiencias de muchos años y siguió una senda de desarrollo bastante similar a la de SedalPlus.

Manuales de SedalPlus

Además de un manual muy completo que incluye algunos anexos sobre tópicos del mayor interés, sobre las más recientes tecnologías, se incluye una guía rápida muy sencilla. El programa incluye varios ejemplos ilustrativos.

 

 

 

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