OpenFlows: 11 solucións para enxeñaría hidrolóxica, hidráulica e sanitaria
Ter solucións para resolver problemas relacionados coa auga non é novo. Por suposto, na antiga maneira o enxeñeiro tiña que facelo con métodos iterativos que eran tediosos e non estaban relacionados co ambiente CAD/GIS. Hoxe, o xemelgo dixital conecta a análise, o deseño de infraestruturas e os procesos de análise todos os días, incluíndo non só o modelado para a súa construción, senón tamén o funcionamento.
O ano pasado tiven a oportunidade de sentarme cun compañeiro que sigo dende aquela en Haestad Methods. Refírome a Bob Mankowski, que xunto con Benoit Fredericque me atendeu durante o evento Going Digital Awards en Singapur. E, falando dos avances dos xemelgos dixitais para a monitorización, tocamos o tema das solucións hídricas, facendo unha comparación do que era o modelado antes do CAD/BIM e o que representa agora a xestión integrada.
De aí saíu este resumo, que finalmente representei gráficamente para resumir as ferramentas existentes para o desenvolvemento de proxectos de importante envergadura, como plans directores, plans de ordenación territorial e optimización das operacións dos sistemas de distribución de auga potable, augas residuais e pluviais.
A. Solucións de sumidoiros pluviais (OpenFlows STORM)
STORM é unha solución que permite análises e simulacións para o deseño de sistemas de sumidoiros de pluviais. Conta con métodos de enxeñería hidrolóxica en aspectos como o cálculo de escorrentías de captación, capacidades de entrada e caudais de redes de canalizacións e infraestruturas de canalización. Ofrece funcións que teñen outras plataformas, como HEC-RAS, coa diferenza de que se trata dunha solución máis integral para un profesional, centrada non só na análise senón tamén no deseño e, polo tanto, pode integrarse na enxeñería viaria e urbanística con ferramentas como OpenRoads ou OpenSite.
OpenFlow STORM existe nestas dúas versións:
1. Tempestade Civil
2. StormCAD.
A diferenza entre estas dúas versións é que CivilStorm funciona de forma independente ou en Microstation / OpenRoads, mentres que StormCAD funciona en AutoCAD. Ambos teñen funcionalidades similares, aínda que as que se executan en AutoCAD son unha versión máis limitada e menos completa para interactuar con outras solucións de Bentley Sytstems.
Con STORM, un profesional da Hidroloxía poderá aplicar o método racional para calcular caudais máximos no deseño de sumidoiros pluviais. Podes especificar datos de intensidade-duración-frecuencia mediante ecuacións ou táboas, e logo trazar as isohietas e reutilizar os datos noutros deseños. Soporta un número ilimitado de áreas de subconca e coeficientes C para cada conca de entrada, podendo agrupar áreas contributivas externas, caudais adicionais e caudais remanentes para modelar a escorrentía non local que contribúe ao vertido en calquera entrada. StormCAD ofrece varios métodos para calcular o tempo de fluxo, incluíndo a velocidade total da tubería, a velocidade normal, a velocidade final media e ponderada.
De xeito que un profesional, aplicando o Método Racional, poderá resolver sen problemas unha táboa intensidade-duración-frecuencia (IDF) definida polo usuario, Hydro-35, ecuación da táboa IDF, ecuación da curva IDF, ecuación logarítmica polinómica IDF. Ademais, métodos de tempo de concentración: definido polo usuario, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Axencia Federal de Aviación, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA e TN), lonxitude e velocidade, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated Fluxo, fluxo da canle TR-55, onda cinemática, amigo, Bransby-Williams.
Quizais unha das cousas que máis me impresionou é a cantidade de métodos xa automatizados. Un profesional da hidráulica poderá facer simulacións en estado estacionario, así como análise de capacidade e remanso mediante métodos de perfil. Tamén mediante métodos de perda de presión pode aplicar AASHTO, HEC-22, curva estándar, absoluta, xenérica e de perda de presión-caudal.
Ademais, simulación de desviacións, deseño automático baseado en restricións, métodos de perda por fricción: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach e Hazen-Williams.
En termos de interoperabilidade, STORM ten formas de integrar mapas de fondo, como imaxes de Bing, así como con outras plataformas de CAD, GIS e bases de datos. Pode interactuar con datos LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile e MicroDrainage.
B. Solucións para sistemas hidrosanitarios (GEMS)
A liña GEMS ten estas dúas versións, moi similares a STORM:
3. XOMAS de sumidoiros
4. SewerCAD
En esencia, son ferramentas para modelar sistemas de rede de augas residuais e sumidoiros.
A diferenza do que se podería facer con funcionalidades básicas como as proporcionadas por Civil3D, SewerCAD é unha solución especializada para escenarios completos que inclúen tanto análise, deseño como operación; aplicando métodos de calibración e integración a modelos de regulación como SCADA.
A fortaleza de SewerCAD en termos de xestión de modelos é que pode manexar múltiples escenarios e alternativas. Pódense facer comparacións, xerar informes personalizables, tanto a nivel de datos tabulares como espaciais, incluído o control topolóxico. Estes resultados pódense mostrar de forma gráfica, directamente en ArcMap ou como un i-model de Bentley Map.
Os profesionais da hidráulica poderán atopar todo o conxunto de ecuacións de St. Venant, así como os motores dinámicos implícitos e explícitos EPA-SWMM. É posible xerar simulacións de períodos prolongados e tamén en modo estacionario. Ademais, inclúe funcionalidades integradas para cálculos de Tormenta, Alcantarilla, integración de redes con estanques, bombeo e infraestruturas sanitarias, que normalmente se farían por separado introducindo os datos directamente; xestionando un formato unificado para proxectos SewerCAD, CivilStorm e StormCAD.
As outras solucións de GEMS son para o deseño e operación de sistemas de rede de auga potable:
5. XOMAS DE Auga
6. WaterCAD
As funcionalidades son similares a Sewer en relación ao enfoque sistémico de optimización, deseño, calibración e operación de redes completas anexas a indicadores SCADA, coa opción de aplicar parámetros APEX automatizados.
Os profesionais da hidráulica gozarán vendo como os cálculos iterativos que adoitaban facer coas follas logarítmicas e a interpolación gráfica se inclúen aquí de forma automatizada, así como os procedementos de calibración de Darwin tanto para o deseño, rehabilitación e control das redes de auga potable.
A interoperabilidade é moi similar ás outras plataformas, literalmente pódese modelar todo tipo de infraestruturas dun sistema de auga potable, podendo interactuar tanto con AutoCAD como con ArcMap, incluíndo HAMMER.
Similar a STORM, SewerGEMS e WaterGEMS funcionan de forma autónoma ou en plataformas Bentley Systems (Microstation / OpenRoads), mentres que SewerCAD e WaterCAD funcionan en AutoCAD. Ademais, pode funcionar en ArcGIS.
C. Solucións para o modelado de presas (PondPack)
7. Paquete da lagoa
No deseño dos sistemas urbanos modernos, onde a topografía non é tan acusada, é vital a xestión das presas de recollida ou reciclaxe de auga, xa que nun temporal as augas non teñen un caudal natural por gravidade cara a un río como sucede nas topografías irregulares. .
PondPack é unha solución específica para a xestión de sistemas dunha ou varias presas de captación, na que se precisa estimar caudais punta, tempos de recheo e baleirado mediante a aplicación de métodos hidrolóxicos que garantan a redución dos riscos de inundación.
Semellante ás outras aplicacións, pero co mesmo nome, PondPack ten unha versión independente, unha que se executa en Microstation e outra en AutoCAD.
Os profesionais da enxeñaría hidrolóxica ou hidráulica poderán modelar eventos ilimitados mediante métodos como SCS 24 horas tipo I, IA, II e II para sistemas de distribución de augas pluviais para modelos como Midwest U.S., datos de tormentas Gauded e tamén curvas I-D-F. Así mesmo, para os métodos de concentración pódense aplicar Carter, Eagleson, Espey/Winslow, entre outros.
D. Solucións para as inundacións (FLOOD)
8. INUNDACIÓN
Trátase dunha ferramenta de modelización, análise e mitigación dos riscos de inundacións urbanas, bordos fluviais e áreas de influencia costeiras. Os profesionais da ordenación territorial atoparían en FLOOD unha solución tanto para os sistemas de drenaxe urbana como para a análise de infraestruturas críticas aplicadas á hidráulica e á hidroloxía.
Con FLOOD é posible simular fenómenos como tormentas, saturación do solo, rotura de presas, rotura de diques, fallos do sistema de drenaxe, tsunamis, aumento do nivel do mar ou escenarios de mareas atípicos.
FLOOD é unha aplicación independente, pero pode interactuar con modelos traballados en SewerGEMS en relación coas redes de sumidoiros. Pode importar datos de formatos TIN xerados coas ferramentas de Bentley Systems, ContexCapture; Tamén pode xerar saídas para LumenRT e, en termos de formatos ráster, GDAL admite ficheiros ARC, ADF e TIFF. Outros formatos compatibles inclúen WKT, EsriShapefile, NASA DTM e LumenRT 3D.
E. Solucións para transitorios hidráulicos (HAMMER)
9. MARTELO
Trátase dunha ferramenta específica para un dos procesos críticos dos sistemas hidráulicos, chamados transitorios. Cando se trata de conectar sistemas, xa sexan novos ou combinados con sistemas existentes, é necesario estimar situacións críticas nas diferentes infraestruturas interconectadas (depósitos, válvulas, canalizacións, turbinas, etc.)
HAMMER pode modelar escenarios e alternativas ilimitados, con topoloxías conceptuais ou xeográficas. A análise permite validar cada nodo, podendo probar diferentes condicións de presión, velocidade, características gravimétricas dos líquidos, presión de vapor e períodos de estimación.
Un profesional poderá atopar métodos automatizados que antes se facían manualmente con case infinitas iteracións para tarefas como un golpe de ariete con bombeo e velocidade variable, así como métodos de fricción utilizando Hazen Williams, Darcy Weisbach ou Mannings tanto directos como combinados. E en canto aos controis lóxicos ou baseados en regras, pódese aplicar Unsteady - Vitovsky.
F. Solucións para cálculos hidráulicos (MASTER)
10. CurlvertMaster
11.FlowMaster
Trátase de calculadoras hidráulicas para o deseño de infraestruturas para sistemas de auga, que inclúe non só a análise conceptual senón tamén a aplicación de diferentes materiais, seccións e condicións de entrada.
En conclusión, OpenFlows promete ser a mellor solución para a enxeñaría da auga, sobre todo porque a integración en ambientes CAD/GIS supera a outro tipo de solucións que están limitadas na súa exhaustividade e orientación ao ciclo completo da infraestrutura.
Onde atopar cursos de formación OpenFlows
Unha das mellores alternativas de formación para estas plataformas é AulAGEO.
Curso OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD
