OpenFlows – 11 solucions per a enginyeria hidrològica, hidràulica i sanitària
Disposar de solucions per resoldre problemes relacionats amb laigua no és nou. Per descomptat, a l'antiga l'enginyer ho havia de fer amb mètodes iteratius que eren tediosos i deslligats de l'entorn CAD/GIS. Avui el bessó digital cada dia es connecta processos d'anàlisi, i disseny d'infraestructures, inclòs no només el modelatge per a la construcció sinó també l'operació.
L'any passat vaig tenir l'oportunitat d'asseure'm amb un col·lega a qui segueixo des d'aquell temps de Haestad Methods. Em refereixo a Bob Mankowski, que juntament amb Benoit Fredericque em van atendre durant l'esdeveniment Going Digital Awards a Singapur. I, parlant d'avenços de bessons digitals per a monitorització, toquem el tema de les solucions per a aigües, fent una comparació del que era la modelació abans del CAD/BIM i del que ara representa la gestió integrada.
D'allà va sortir aquest resum, que finalment vaig graficar per resumir les eines que hi ha per al desenvolupament de projectes de mida significativa, com ara plans mestres, plans de desenvolupament territorial i optimització d'operacions de sistemes de distribució d'aigua potable, aigües residuals i pluvials.
A. Solucions per a clavegueram pluvial (OpenFlows STORM)
STORM és una solució que permet fer anàlisis i simulacions per al disseny de sistemes de clavegueram d'aigües pluges. Té mètodes per a enginyeria hidrològica en aspectes com el càlcul d'escorriments de captació, capacitats d'entrada i fluxos de xarxes de canonades i infraestructures de canalització. Fa funcions que tenen altres plataformes, com HEC-RAS, amb la diferència que aquesta és una solució més integral per a un professional, enfocada no només a l'anàlisi sinó al disseny i per tant es pot integrar a l'enginyeria de vies i urbanitzacions amb eines com OpenRoads o OpenSite.
OpenFlow STORM existeix en aquestes dues versions:
1. CivilStorm
2. StormCAD.
La diferència entre aquestes dues versions és que CivilStorm s'executa de forma independent o sobre Microstation/OpenRoads, mentre que StormCAD s'executa sobre AutoCAD. Totes dues tenen funcionalitats similars encara que les que s'executen sobre AutoCAD són una versió més limitada i menys integral per interactuar amb altres solucions de Bentley Sytstems.
Un professional d'Hidrologia podrà amb STORM aplicar el mètode racional per calcular els fluxos màxims en el disseny de clavegueram pluvial. Bé es podria especificar dades d'Intensitat-Duració-Freqüència mitjançant equacions o taules, per després traçar les isoietes i reutilitzar les dades en altres dissenys. Suporta un nombre il·limitat d'àrees de subconques i coeficients C per a cada conca d'entrada, podent agrupar àrees contribuents externes, fluxos addicionals i fluxos romanents per modelar l'escorriment no local que contribueix a la descàrrega en qualsevol entrada. StormCAD proporciona diversos mètodes per calcular el temps de flux, inclosa la velocitat de la canonada completa, la velocitat normal, la velocitat final mitjana i ponderada.
De manera que un professional podrà aplicar el Mètode racional resoldre sense inconvenients una taula d'intensitat-durada-freqüència (IDF) definida per l'usuari, Hydro-35, equació de taula IDF, equació de corba IDF, equació logarítmica polinòmica IDF. Addicionalment mètodes de temps de concentració: definit per l'usuari, Carter, Eagleson, Espey/Winslow, Agència Federal d'Aviació, Kerby/Hathaway, Kirpich (PA i TN), longitud i velocitat, SCS Lag, TR-55 Sheet Flow, TR -55 Shallow Concentrated Flux, Flux de canal TR-55, Onda cinemàtica, Friend, Bransby-Williams.
Potser una de les coses que m'han impressionat més és la quantitat de mètodes ja automatitzats. Un professional d'hidràulica podrà fer simulacions d'estat estacionari, així com anàlisi de capacitat i recés per mètodes de perfil. També per mètodes de pèrdua de càrrega podrà aplicar AASHTO, HEC-22, estàndard, absolut, genèric i corba de pèrdua de càrrega-flux.
Addicionalment, simulació de desviament, disseny automàtic basat en restriccions, mètodes de pèrdua per fricció: Manning, Kutter, Darcy-Weisbach i Hazen-Williams.
Pel que fa a interoperabilitat, STORM té maneres d'integrar mapes de fons, tals com imatges de Bing així com amb altres plataformes CAD, GIS i bases de dades. Podeu interactuar amb dades LandXML, MX Drainage, DXF, DWG, Shapefile, MicroDrainage.
B. Solucions per a sistemes hidrosanitaris (GEMS)
La línia GEMS té aquestes dues versions, molt semblants a STORM:
3. SewerGEMS
4. SewerCAD
En essència, són eines per modelar sistemes de xarxes d'aigües residuals i de clavegueram.
A diferència del que es podria fer amb funcionalitats bàsiques com les que porta Civil3D, SewerCAD és una solució especialitzada per a escenaris complets que inclouen tant l'anàlisi, el disseny i l'operació; aplicant mètodes de calibratge i integració al models de regulació com a SCADA.
El fort de SewerCAD quant a maneig de models, és que es pot manejar múltiples escenaris i alternatives. Es poden fer comparacions, generar reports personalitzables, tant a nivell de dades tabulars com espacials, inclòs control topològic. Aquests resultats es poden desplegar de forma gràfica, directament a ArcMap o com a i-model de Bentley Map.
Els professionals d´hidràulica podran trobar tot el set d´equacions de St. Venant, així com motors dinàmics implícits i explícits EPA-SWMM. És possible generar simulacions de períodes estesos i també en mode steady-state. Addicionalment inclou funcionalitats integrades de càlculs Storm, Culvert, integració de xarxes amb estanys, bombament i infraestructures sanitàries, que normalment es farien de manera separada ingressant les dades directament; manejant un format unificat per a projectes de SewerCAD, CivilStorm i StormCAD.
Les altres solucions de GEMS són per dissenyar i operar sistemes de xarxes d'aigua potable:
5. WaterGEMS
6. WaterCAD
Les funcionalitats són similars amb Sewer quant a l'enfocament sistèmic d'optimitzar, dissenyar, calibrar i operar xarxes completes aferrats a indicadors SCADA, amb opció d'aplicar paràmetres automatitzats APEX.
Els professionals d'Hidràulica gaudiran veient com els càlculs iteratius que feien amb fulls logarítmics i interpolació de gràfics, aquí estan inclosos de manera automatitzada, tal com els procediments de calibratge Darwin tant per disseny, com per rehabilitació i control de xarxes d'aigua potable.
La interoperabilitat és molt similar a les altres plataformes, literalment es poden modelar tots els tipus d'infraestructures d'un sistema d'aigua potable, i poden interactuar tant amb AutoCAD com amb ArcMap, inclòs HAMMER.
De forma similar a STORM, SewerGEMS i WaterGEMS funcionen stand alone o sobre plataformes de Bentley Systems (Microstation/OpenRoads), mentre que SewerCAD i WaterCAD treballen sobre AutoCAD. Addicionalment pot funcionar sobre ArcGIS.
C. Solucions per a modelació de preses (PondPack)
7. PondPack
En el disseny de sistemes urbans moderns, on la topografia no és tan pronunciada, la gestió de preses de captació o reciclatge d‟aigua són vitals, ja que en una tempesta les aigües no tenen un fluid natural per gravetat cap a un riu com succeeix en topografies irregulars.
PondPack és una solució específica per a la gestió de sistemes d'una o diverses preses de captació, en què cal estimar pics fluxos, temps d'ompliment i buidatge aplicant mètodes hidrològics que garanteixen la reducció de riscos d'inundació.
Similar a les altres aplicacions, però amb el mateix nom, PondPack té una versió independent, una que s'executa sobre Microstation i una altra sobre AutoCAD.
Professionals d'enginyeria hidrològica o hidràulica podran modelar il·limitats esdeveniments usant mètodes com SCS 24-hores tipus I, IA, II i II per a sistemes de distribució d'aigües pluges per a models com Midwest U.S, dades de pluvials Gauded i també corbes I-D-F. De la mateixa manera, per a mètodes de concentració es poden aplicar els Carter, Eagleson, Espey/Winslow, entre d'altres.
D. Solucions per a inundacions (FLOOD)
8. FLOOD
Aquesta és una eina per modelar, analitzar i mitigar riscos d'inundació urbana, vores de riveres i àrees d'influència costaneres. Els professionals de planificació territorial trobarien a FLOOD una solució tant per a sistemes de drenatge urbà com per a l'anàlisi d'infraestructures crítiques aplicades a la hidràulica i hidrologia.
És possible amb FLOOD simular fenòmens com tempestes, saturació del sòl, ruptura de preses, falla de dics, falles de sistemes de drenatge, tsunamis, elevació del nivell del mar o escenaris atípics de marees.
FLOOD és una aplicació independent, però pot interactuar amb models treballats a SewerGEMS quant a xarxes de clavegueram. Podeu importar dades a partir de formats TIN generats amb eines de Bentley Systems, ContexCapture; també pot generar sortides per a LumenRT i quant a formats raster GDAL suporta fitxers tipus ARC, ADF, TIFF. Altres formats suportats inclou WKT, EsriShapefile, NASA DTM i LumenRT 3D.
E. Solucions per a transients hidràulics (HAMMER)
9. HAMMER
Aquesta és una eina específica per a un dels processos crítics dels sistemes hidràulics, anomenat transients. Quan es tracta de connectar sistemes, siguin nous o combinació amb sistemes existents, cal estimar situacions crítiques en les diferents infraestructures interconnectades (tancs, vàlvules, canonades, turbines, etc.)
HAMMER pot modelar il·limitats escenaris i alternatives, amb topologies conceptuals o geogràfiques. L'anàlisi pot validar cada node i pot provar diferents condicions de pressió, velocitat, característiques gravimètriques de líquids, pressió de vapor i períodes d'estimació.
Un professional podrà trobar mètodes automatitzats que abans es feien manualment amb iteracions gairebé interminables per a tasques com un cop d'ariet amb bombament i velocitat variable, així com mètodes de fricció usant Hazen Williams, Darcy Weisbach o Mannings tant directes com a combinats. I quant a controls lògics o basats en regles es pot aplicar Unsteady – Vitovsky.
F. Solucions per a càlculs hidràulics (MASTER)
10. CurlvertMaester
11. FlowMaster
Aquestes són calculadores hidràuliques per dissenyar infraestructures per a sistemes d'aigües, que inclou no només l'anàlisi conceptual sinó també aplicant diferents materials, seccions i condicions d'entrada.
En conclusió, OpenFlows promet ser la millor solució per a enginyeria d'aigües, especialment perquè la integració a entorns CAD/GIS supera un altre tipus de solucions que són limitades a la seva integralitat i orientació al cicle complet de les infraestructures.
On trobar cursos de capacitació per a OpenFlows
Una de les millors alternatives de capacitació per a aquestes plataformes és AulaGEO.
Curs de OpenFlows SewerGEMS / SewerCAD
