Cálculos de tamaño automático

En este tema se describe el enfoque adoptado por el motor de ajuste de tamaño de red y cómo se puede controlar.

El proceso de tamaño automático se completa en función del diseño de red especificado para la fase. Algunos aspectos, como la profundidad de cobertura mínima, las velocidades y los fondos son opcionales y solo se utilizan si están activados. Sin embargo, el objetivo del motor de ajuste automático siempre es garantizar que una tubería o un canal tenga suficiente capacidad para recibir el caudal calculado. De igual forma, se aplicará el nivel de diseño para alinear las O.D.T. de caja o de tuberías entre sí.

El diseño de red comienza en el extremo inicial de la ruta de caudal seleccionada, que actúa como línea principal. El encabezado de una ruta de caudal suele ser un caudal de entrada (área o hidrograma). A continuación, desciende por cada tubería/canal de la red y ajusta el tamaño de la tubería/canal. Nota: No se puede ajustar el tamaño de las conexiones hipotéticas (Sin retardo, Caudal rezagado y Caudal atenuado), por lo que se ignoran. Este ajuste de tamaño se completa de la siguiente manera:

Establecer área total y caudal base: los caudales de entrada que contribuyen a cada conexión se suman (para el método racional y el método racional modificado del Reino Unido) y se combinan en paralelo (para el método de Caquot) a medida que el cálculo descienda por la red para establecer los totales utilizados para el ajuste de tamaño:
1. Área/Área de cubierta: en función del método de escorrentía, el área contribuyente se establecerá de la siguiente manera:
  1. Caudal de entrada de área: Área * VC preliminar
  2. Área de cubierta:
    1. Tiempo de concentración: Área * Proporción desaguada
    2. Diagrama de área-tiempo: diagrama de área-tiempo total
    3. Techo verde: Área * Proporción desaguada
  3. Hidrograma: el caudal máximo del hidrograma se considerará un caudal base.
Nota: Si hay varias ramificaciones aguas arriba, se combinarán los totales de todas las ramificaciones para los totales del canal o la tubería aguas abajo.
Definir cotas iniciales para tuberías/canales: para asegurarse de que se tiene en cuenta el tamaño más pequeño posible, las cotas de la tubería o el canal se establecerán en un mínimo adecuado antes de comenzar:
1. Tubería: el diámetro se establece en el tamaño de tubería más pequeño de la Biblioteca de tamaños de tubería.
2. Canal rectangular/trapezoidal: la anchura base se establece en 600 mm.
3. Canal triangular: la altura se establece en 0,2 m, ya que es la dimensión que se ajusta.
Nota: Estas son las cotas que se incrementan al ajustar el tamaño de la tubería o el canal.
Determinar el tiempo de desplazamiento: el tiempo de desplazamiento se calcula como el tiempo de concentración aguas arriba más largo que se calcula a partir de lo siguiente:
1. El tiempo de concentración preliminar en los flujos de entrada de área entrantes.
2. El tiempo de desplazamiento a través de las conexiones aguas arriba.
3. El tiempo mínimo de concentración desde el diseño de red .
Estos datos se añaden al tiempo de desplazamiento de la conexión especificada, que se calcula utilizando la velocidad del caudal en condiciones de taladro completo y la longitud de la conexión. El tiempo de desplazamiento se limita al tiempo de desplazamiento máximo de las normas de diseño de red, lo que ayuda a evitar que las intensidades se reduzcan a valores demasiado bajos en una red de gran tamaño.
Intensidad de lluvia: la intensidad de lluvia se determina a partir de los datos de IDF especificados en Diseño de red , en función del tiempo de desplazamiento de la conexión especificada.
Determinar el caudal: se usa el método de cálculo seleccionado en las normas de diseño de red para establecer el caudal que la tubería o el canal deben poder asumir.
1. Método racional: Caudal = Intensidad de lluvia x Área total + Caudal base total
2. Método racional: Caudal = Intensidad de Lluvia x Área Total * Cr(1,3) + Caudal base total
3. Método de Caquot: el caudal se calcula mediante las ecuaciones del Método de Caquot, que tienen una implicación mucho mayor que las ecuaciones del método racional. Las entradas del método son los parámetros de Caquot (básicos y avanzados), los parámetros de lluvia Desbordes seleccionados y la longitud de la ruta de escorrentía y el talud de cuenca vertiente de los flujos de entrada aguas arriba de las tuberías pertenecientes a la ruta de caudal de tamaño automático. Puede encontrar más información en la página dedicada al Método de Caquot.
Nota: El caudal de diseño calculado no se puede reducir por debajo del valor del punto aguas arriba más alto.
Rutina de ajuste de tamaño: el cálculo de tamaño automático intenta ajustar el tamaño de cada conexión para obtener la capacidad necesaria para el caudal calculado, así como las opciones de ajuste de tamaño seleccionadas. Este proceso funciona de la siguiente manera:
1. Determinar las elevaciones iniciales aguas arriba y aguas abajo: teniendo en cuenta la profundidad de cobertura mínima (si procede) y las tuberías entrantes, se determina la profundidad mínima en cada extremo de la tubería. De este modo, se garantiza que las tuberías tengan cobertura suficiente y se alineen con la elevación de bombeo/rasante entrante más baja en función del nivel de diseño.
  
  Notas:
  
  Los tipos de sección de canal siempre se alinearán como rasantes de elevación, independientemente del parámetro de nivel de diseño.
  
  Si un caudal de diseño produce una reducción del tamaño de las tuberías entre dos tuberías, estas también se colocan como rasantes de elevación para evitar elevaciones de agua permanentes.
  
  Si existen diferentes elevaciones de cobertura en el extremo aguas arriba de las conexiones entrantes y el extremo aguas arriba de las conexiones salientes, se utiliza el valor más bajo para todas a fin de garantizar la alineación correcta.
  
  Si la conexión es la primera de un tramo (es decir, la primera en la ruta de caudal o en una línea de ramificación), y no se comprueba la profundidad de cobertura mínima en las normas de diseño de red, la elevación inicial aguas arriba permanece en la elevación de rasante aguas arriba de las conexiones, siempre que sea distinta de cero y no rompa la cobertura.
  
  Si se activa la opción Reducir profundidades de canal en las normas de diseño de red, las profundidades de los canales rectangulares o trapezoidales se establecerán para que coincidan con la profundidad aguas abajo más elevada y distinta de cero de las conexiones entrantes. Si no existen profundidades distintas de cero, o si no existen conexiones entrantes, la profundidad del canal permanece igual.
2. Determinar el rango de talud: los taludes mínimo y máximo introducidos en los criterios de ajuste de tamaño se comparan con el talud inicial calculado a partir de las elevaciones iniciales, así como con el rango de taludes mínimo y máximo disponible para los tamaños de tubería.
3. Llevar a cabo el ajuste de tamaño: el cálculo de tamaño automático comienza a partir del talud más plano e intenta encontrar un diámetro que ofrezca suficiente capacidad para recibir el caudal calculado y proporcionar una velocidad válida (si se selecciona).
  1. Cambiar el tamaño de una conexión: si la tubería o el canal no tiene capacidad suficiente, su tamaño se puede ajustar de las siguientes maneras:
    - Tubería: se selecciona el siguiente tamaño de tubería de la Biblioteca de tamaños de tubería introducida. Si la tubería de mayor tamaño del archivo no es lo suficientemente grande para el caudal, el programa continúa basándose en el incremento adicional especificado (75 mm por defecto) hasta que se alcance la capacidad suficiente.
    - Canal rectangular/trapezoidal: la anchura base se incrementa en 100 mm.
    - Canal triangular: la altura aumenta en 20 mm.
  2. Ajustar talud: cuando se ha encontrado una solución para un talud determinado, esta se registra. A su vez, el cálculo hace que la tubería sea ligeramente más empinada y se repite la comprobación.
  3. Selección de la solución: se tienen en cuenta las soluciones para diferentes taludes, y se selecciona y asigna a la tubería la que proporcione la profundidad de cobertura mínima en el extremo aguas abajo, y que a su vez cumpla las comprobaciones de velocidad, si procede.
4. Líneas de ramificación: su tamaño se ajusta de la misma forma que el de la línea principal, es decir, se suman y utilizan el área aguas arriba y los caudales base para ajustar el tamaño de cada conexión como se ha indicado anteriormente. Sin embargo, cuando la línea de ramificación se conecta a la línea principal, debe tenerse en cuenta la elevación aguas abajo, ya que puede estar por encima o por debajo de las tuberías de la línea principal (u otras líneas de ramificación entrantes). Si no están alineadas, el cálculo intenta alinearlas en función del nivel de diseño. Sin embargo, es posible permitir un fondo en los criterios de ajuste de tamaño. De esta manera, se conserva cualquier fondo por encima del mínimo, pero por debajo del máximo. A continuación, se eliminan todos los fondos que quedan por debajo, y se alinean los que quedan por encima del máximo.

Tubería/canales bloqueados

Es posible bloquear una tubería o un canal para evitar que se ajuste su tamaño. Para ello, active o desactive el parámetro Tamaño automático (oculto por defecto) del formulario Conexiones para una o varias conexiones determinadas. De esta manera, cuando el cálculo de tamaño automático llega a esos elementos, no ajusta las cotas de esa conexión. Los totales de área y caudal base se seguirán determinando y transfiriendo aguas abajo, y las conexiones aguas abajo se seguirán alineando con la conexión bloqueada.

Taludes bloqueados

Si se selecciona una opción de talud bloqueado en los criterios de ajuste de tamaño, el motor omite la rutina de ajuste de tamaño estándar. En su lugar, el software intenta ajustar el tamaño de las conexiones de la siguiente manera:

Talud

Esta opción impide que el diseño de red ajuste los taludes de las conexiones en la ruta actual. Solo se ajusta el diámetro o la altura de la sección hasta que la conexión tiene capacidad y, a continuación, las conexiones se alinean en función de las profundidades de cobertura y las opciones de nivel de diseño. Esta opción es restrictiva y quizá haga que las tuberías sean más profundas de lo necesario.

Taludes y elevaciones de rasante

El motor solo puede ajustar el diámetro o la altura de la conexión de la siguiente manera: la elevación de bombeo se ajusta para adaptarse a cualquier cambio de altura. Esta opción impide que se ajuste el tamaño de las secciones triangulares porque el cálculo no puede ajustar la altura, ya que se trata simplemente de la distancia entre la elevación de cobertura y la elevación de rasante.

Taludes y elevaciones de bombeo

El motor solo puede ajustar el diámetro o la altura de la conexión de la siguiente manera: las elevaciones de rasante se ajustan para adaptarse a cualquier cambio de altura.