AM2-I-Reddim-v2

Riego familiar en regiones secas de Bolivia
Ministerio de Medio Ambiente y Agua
MICRORIEGOS
APLICACIÓN REDDIM 1.0
INSTRUCTIVO
PRESENTACIÓN
La aplicación REDDIM es una herramienta electrónica desarrollada en Excel VBA que
facilita el dimensionamiento óptimo de una red abierta de tuberías a presión.
El proceso de dimensionamiento se basa en el método Granados1, cuyo principal
criterio es la optimización de los costos de la red. El procedimiento de cálculo es
iterativo, de cola2 a cabeza3, basado en la eliminación gradual de holguras de presión
disponibles en la red. REDDIM emplea el método Granados que no incluye el timbraje
de las tuberías en el proceso de optimización.
REDDIM 1.0 procesa información para el diseño de la red de tuberías de un conjunto
de sistemas de microriego o alternativas y brinda los siguientes resultados:
Diseño
Red de tuberías dimensionada y optimizada
económicamente
Cómputo
métrico
Red de tuberías
Memoria de
cálculo
Proceso iterativo de cálculo para el dimensionamiento y
optimización de la red según cota de cabecera especificada
Longitud de tuberías según diámetros
implementados en la red (m)
Límites:
Número máximo de diámetros: 50 (tabla de diámetros)
Número máximo de tramos:
512 (tabla de tramos)
Estos límites pueden ser ampliados a requerimiento (www.riegobolivia.org)
1
Alfredo Granados, 1986. Redes colectivas de riego a presión.
Punto final de la red, generalmente constituido por hidrantes (tomas parcelarias).
3
Punto inicial de la red, constituido por la obra de toma.
2
1
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USO DE LA APLICACIÓN REDDIM 1.0
Paso 1: Ejecutar la aplicación
Paso 2: Iniciar herramienta
Procedimiento:
(1) Seleccionar opción “Habilitar contenido”.
Nota:
 Proceso requerido al momento de abrir la aplicación. Posteriormente ya
no será necesario repetir este paso.
(2) Seleccionar “Iniciar”, para abrir la aplicación.
2
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Paso 3: Introducir información general del proyecto
Procedimiento:
(0)
(1)
(2)
(3)
(4)
Borrar todo para iniciar un nuevo proyecto
Seleccionar “Crear proyecto”, para crear un nuevo proyecto4.
Seleccionar “SI”, de la ventana “Configuración de creación”.
Ingresar el nombre del nuevo proyecto.
Seleccionar “Aceptar”, para confirmar la creación del nuevo proyecto.
(5)
(6)
(7)
Seleccionar “Crear sistema”, para crear un nuevo sistema5.
Ingresar el nombre del nuevo sistema.
Seleccionar el “Aceptar”, para confirmar la creación del nuevo sistema.
(8)
Seleccionar el método para el cálculo de la pérdida de carga y completar la
información requerida.
(9)
Seleccionar el coeficiente de rugosidad de la tubería en función al material o
ingresar directamente el valor en el campo “Rugosidad tubería CHW”.
(10) Ingresar el porcentaje para el cálculo de la longitud equivalente.
4
Un proyecto puede estar constituido por un conjunto de sistemas.
Un sistema puede ser: un microriego familiar, un sistema colectivo, un subsistema (sector). Este campo
también puede ser como alternativa. Por ejemplo: “Alternativa 1”.
5
3
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Nota:
 La longitud equivalente es una longitud de tubería virtual que se
adiciona a la longitud real de tuberías de la red para facilitar la
cuantificación de las pérdidas localizadas. El porcentaje recomendado
para el cálculo de la longitud equivalente en los sistemas de riego
familiar está entre 5 y 25 %, porque los tramos son extensos con una
densidad media a baja de accesorios.
(11) Seleccionar “Aceptar” para confirmar los valores asignados.
4
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Paso 4: Crear la base de datos de tuberías comerciales
Procedimiento:
(1) Seleccionar “Tabla de diámetros de tuberías”, para ingresar la información de la
base de datos de las tuberías comerciales.
5
Riego familiar en regiones secas de Bolivia
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Nota:
 La aplicación sólo permite el registro de información para una sola base
de datos, la cual se puede preservar para otros proyectos.
(2) Ingresar en el campo “N° de diámetros” la cantidad de diámetros de tubería que
presumiblemente se requerirán para el cálculo de dimensionamiento y
optimización de las redes de los diferentes sistemas que forman parte del
proyecto.
Nota:
 Los diámetros de tubería de la base de datos serán los únicos que se
tomarán en cuenta en el proceso de cálculo de dimensionamiento y
optimización de la red.
(3)
(4)
(5)
(6)
Seleccionar “Definir” para confirmar el número de diámetros.
Seleccionar el primer registro.
Seleccionar “Editar” para habilitar los campos para la edición de datos.
Ingresar, para cada uno de los diámetros, los siguientes datos:
 Diámetro nominal de la tubería (pulgadas)
 Diámetro interno de la tubería (mm)
 Precio unitario por metro lineal ($/m)
 Velocidad máxima admisible (m/s)
Nota:
(A1)
“Preservar para otros proyectos y concluir”
Guarda la información de la base de datos de diámetros de tuberías actual para poder
utilizarla en el diseño de otros proyectos.
(A2)
“Recuperar diámetros”
Recupera la base de datos de diámetros de tuberías “preservada” para su uso en un
nuevo proyecto.
(7) Seleccionar “Concluir diámetros”, para terminar el registro de datos.
Nota:
 No se requiere modificar la tabla de diámetros cada vez que diseñe un
nuevo sistema.
6
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Paso 5: Diseñar la red de tuberías
7
Riego familiar en regiones secas de Bolivia
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Procedimiento:
(1) Seleccionar “Diseñar red abierta”, para registrar la información de la red.
(2) Seleccionar “Definir tramos de la red” para registrar la información de cada
tramo de la red
(3) Ingresar en el campo “N° de Tramos” la cantidad de tramos de la red.
Nota:
 El número de tramos de la red se determina numerando todos los tramos de
cola a cabeza, siguiendo el procedimiento indicado en el método Granados
(ver documento “Fundamento teórico método Granados”).
(4)
(5)
(6)
(7)
Seleccionar “Definir” para confirmar el número de tramos de la red.
Seleccionar el primer registro.
Seleccionar “Editar” para habilitar los campos.
Ingresar, para cada uno de los tramos, los siguientes datos:
 Tramo precedente
Nota:
 Asignar valor “cero” en el campo “Precedente” de todo tramo cuyo punto
de partida tenga superficie libre: toma, sedimentador, reservorio, cámara
rompepresión.
 Rugosidad del tramo
Nota:
 Este valor sólo se asigna en caso de que el material de la tubería del tramo
sea diferente al material de las tuberías de toda la red, dado que la
rugosidad de las tuberías se estableció en el Paso 2.
 Longitud del tramo (m).
 Caudal de diseño del tramo (l/s).
 Presión mínima requerida al final del tramo (mca)
Nota:
 En hidrantes la presión mínima corresponde al requerimiento de presión
en este punto, según el módulo de riego determinado. En puntos de
distribución (“nudos”) o en puntos de salida con superficie libre se
recomienda asignar un valor mínimo de presión que puede ser 2 mca.
 Cota del terreno del final del tramo (m)
(8)
Seleccionar “Aceptar datos de tramo”.
8
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Opciones para la edición de los tramos de la red
Nota:
(A1)
“Romper presión en la cabecera del tramo”
Asigna valor “cero” al precedente del tramo seleccionado.
(A2)
“Dividir el tramo”
Divide el tramo seleccionado en dos partes. Se deberán ingresar los datos del nuevo
tramo.
(A3)
“Eliminar tramos”
Elimina el tramo seleccionado y todos los tramos aguas abajo relacionados con el
mismo.
(A4)
“Insertar tramos”
Inserta un número especificado de tramos al final del tramo seleccionado. Se deberán
ingresar los datos de los nuevos tramos.
La numeración de los tramos se ajustará automáticamente, NO se requiere volver a
numerar la red.
(9)
Seleccionar “Preservar tramos para otros sistemas”, opción útil para evaluar
alternativas de diseño de una misma red.
(10) Seleccionar el “Si” de la ventana desplegable “Confirmación” para confirmar
los datos de los tramos de la red.
(11) Seleccionar “Concluir tramos”, para terminar el registro de datos.
9
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Paso 6: Calcular la red de tuberías
Procedimiento:
(1) Seleccionar “Calcular la red” para iniciar proceso de cálculo.
(2) Ingresar la cota de cabecera de la red y (3) Aceptar.
Nota:
 La cota de cabecera de una red es la cota del punto donde se inicia la red,
punto con superficie libre: toma, sedimentador, reservorio o cámara
rompepresión. Un sistema puede tener varias redes desde el punto vista de
cálculo hidráulico (ver ejemplos).
 En proyectos por bombeo, la cota de cabecera se determina adicionando la
carga de trabajo de la bomba.
10
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Ejemplos de cota de cabecera de la red
(4) Interpretar resultados de la solución optimizada.
 Tramo: Especifica el número de tramo de la red
 Diámetro (mm): Es el diámetro interno de la tubería en el tramo de la red
Nota:
 Un tramo puede estar constituido por dos diferentes diámetros. Por ejemplo:
70/80 (diámetro 1/diámetro 2).
 L1 (m): Longitud del primer diámetro de tubería del tramo
 L2 (m): Longitud del segundo diámetro de tubería del tramo
Nota:
 Este campo será igual a “cero” si el tramo sólo está constituido por un diámetro.
 Q (l/s): Caudal de diseño en el tramo
 P min (mca): Presión mínima requerida al final del tramo
 HP (mca): Holgura de presión al final del tramo
Nota:
 La holgura de presión es la diferencia entre la presión dinámica y la presión
requerida al fin del tramo. Si la holgura es “cero” significa que la presión dinámica
es igual a la requerida al fin del tramo.
 Cota (m): Cota del final del tramo
 P est (mca): Presión estática al final del tramo
 P (mca): Presión dinámica disponible al final del tramo
Nota:
(A1)
“Imprimir solución”
Imprime la solución calculada (solución óptima) de la red del sistema diseñado.
(5) Seleccionar “Continuar >” para seguir el proceso.
(6) Seleccionar “<< Ir a Sistemas” si se desea hacer algún cambio a los datos de
diseño del sistema.
11
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Paso 7: Recalcular la red de tuberías (opcional)
Nota:
 Algunas veces se requiere “ajustar” la solución calculada (solución óptima) con
fines prácticos. Por ejemplo, en un tramo con diámetros combinados, uno de ellos
con una longitud muy pequeña, puede ser más conveniente asignar un diámetro
único para todo el tramo. En estos casos es posible “Recalcular” la red a partir de
la solución calculada.
Ejemplo:
Red calculada (optimizada):
Tramo 1:
D1/D2: 70/80
L1: 12.2 m
L2: 78.8 m
Recalcular para:
Tramo 1:
L1: 0 m
L2: 88 m
D1/D2: 70/80
12
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Procedimiento:
(1) Ingresar los valores prácticos en los campos habilitados.
Nota:
Revisar que los valores de holgura de presión (HP) sean positivos en todos los casos,
para que los requerimientos de presión mínima sean cubiertos.
(2) Seleccionar “Recalcular” para recalcular la red. Este proceso se puede repetir
cuantas veces sea necesario seleccionando (3) “Editar solución encontrada”.
Nota:
El “recálculo” de la red se realiza de cabeza a cola, por ello el orden de la numeración
de tramos se invierte.
(4) Seleccionar “Acumular resultados” para guardar temporalmente los resultados
de diseño obtenidos.
(5) Seleccionar “Ir a Sistemas” para diseñar la red de un nuevo sistema.
Paso 8: Guardar o imprimir resultados
(A1) Alternativa 1: “Imprimir solución”
Imprime la solución calculada o editada en la impresora instalada por defecto en el
ordenador del usuario.
Nota:
 La impresión también puede hacerse a un archivo PDF si la impresora (virtual) por
defecto es una aplicación PDF.
(A2) Alternativa 2: “Guardar sistema en...”
Almacena la memoria de cálculo del dimensionamiento y optimización de la red de
tuberías del sistema calculado en un archivo Excel independiente.
(A3) Alternativa 3: “Guardar proyecto en…”
Almacena los resultados de diseño de redes de tuberías y cómputos métricos de cada
uno de los sistemas o alternativas del proyecto en un archivo Excel independiente.
13
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Vista de datos y resultados almacenados en archivos Excel independientes
1. Opción “Guardar sistema en …”
RESULTADO DIMENSIONAMIENTO Y OPTIMIZACION
PROYECTO:
SISTEMA
Tramo
proy1
sis1
Precedent Diametro
D1 (mm) D2 (mm) L1 (m) L2 (m)
e
(mm)
Red: 1
Cota_Cabecera:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
175.00
3 200 / 250
4
300.00
10
350.00
10
150.00
8 175 / 200
8
150.00
9
300.00
10
300.00
11 400 / 450
0
450.00
175.00
200.00
300.00
350.00
150.00
175.00
150.00
300.00
300.00
400.00
450.00
0.00
250.00
0.00
0.00
0.00
200.00
0.00
0.00
0.00
450.00
0.00
260.00
48.31
140.00
130.00
560.00
41.85
300.00
220.00
500.00
5.57
400.00
0.00
71.69
0.00
0.00
0.00
318.15
0.00
0.00
0.00
184.43
0.00
Q (l/s) P min (mca) HP (mca) Cota (m) P est (mca) rug H-W V1 (m/s) V2 (m/s)
40.00
56.00
100.00
120.00
28.00
44.00
28.00
104.00
128.00
276.00
324.00
32.00
33.00
30.00
31.00
30.00
30.00
30.00
31.00
31.00
0.00
31.00
2.31
0.00
0.00
0.78
5.58
0.00
0.86
4.52
3.84
36.27
7.26
150.00
106.00
111.00
115.00
114.00
102.00
107.00
105.00
105.00
107.00
110.00
109.00
44.00
39.00
35.00
36.00
48.00
43.00
45.00
45.00
43.00
40.00
41.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
1.66
1.78
1.41
1.25
1.58
1.83
1.58
1.47
1.81
2.20
2.04
0.00
1.14
0.00
0.00
0.00
1.40
0.00
0.00
0.00
1.74
0.00
DH1 (m)
3.69
1.66
0.78
0.48
8.69
6.09
4.65
1.33
4.42
1.72
2.74
DH2 (m) P (mca)
0.00
0.56
0.00
0.00
0.00
3.18
0.00
0.00
0.00
0.97
0.00
34.31
33.00
30.00
31.78
35.58
30.00
30.86
35.52
34.84
36.27
38.26
Resultado de la Iteración
Proyecto :
Sistema :
Iteracion
Red: 1
0
1
2
3
4
proy1
sis1
Tramo
optimo
6
2, 6
4, 6
10
Gradiente
de
Zdisp min
cambio
(m)
optimo
36975.67
105670.56
174686.25
184377.79
2.91
1.10
0.54
0.75
HPmin
(m)
1.38
0.66
1.40
7.98
ih (m)
1.38
0.66
0.54
0.73
Cota
Costo Red
Cabecer
(tuberias)
a
153.30
151.92
151.27
150.73
150.00
8327530.00
8378491.52
8447745.79
8541906.75
8676169.44
14
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2. Opción “Guardar proyecto en …”
RESULTADO DE DIMENSIONAMIENTO Y OPTIMIZACION
PROYECTO :
SISTEMA
Tramo
proy1
sis1
Precedente
Red: 1
Cota_Cabecera:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
SISTEMA
Tramo
2
175.00
3 200 / 250
4
300.00
10
350.00
10
150.00
8 175 / 200
8
150.00
9
300.00
10
300.00
11 400 / 450
0
450.00
Precedente
Red: 3
Cota_Cabecera:
5
Red: 2
Cota_Cabecera:
6
7
8
9
Red: 1
Cota_Cabecera:
1
2
3
4
10
11
Diametro
(mm)
0
Diametro
(mm)
150.00
D1 (mm)
175.00
200.00
300.00
350.00
150.00
175.00
150.00
300.00
300.00
400.00
450.00
D1 (mm)
D2 (mm)
0.00
250.00
0.00
0.00
0.00
200.00
0.00
0.00
0.00
450.00
0.00
D2 (mm)
150.00
0.00
L1 (m)
260.00
48.31
140.00
130.00
560.00
41.85
300.00
220.00
500.00
5.57
400.00
L1 (m)
560.00
L2 (m)
0.00
71.69
0.00
0.00
0.00
318.15
0.00
0.00
0.00
184.43
0.00
L2 (m)
0.00
Q (l/s)
40.00
56.00
100.00
120.00
28.00
44.00
28.00
104.00
128.00
276.00
324.00
Q (l/s)
28.00
P min (mca)
32.00
33.00
30.00
31.00
30.00
30.00
30.00
31.00
31.00
0.00
31.00
P min (mca)
30.00
HP (mca)
2.31
0.00
0.00
0.78
5.58
0.00
0.86
4.52
3.84
36.27
7.26
sis2
HP (mca)
Cota (m)
150.00
106.00
111.00
115.00
114.00
102.00
107.00
105.00
105.00
107.00
110.00
109.00
Cota (m)
44.00
39.00
35.00
36.00
48.00
43.00
45.00
45.00
43.00
40.00
41.00
P est (mca)
rug H-W
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
rug H-W
V1 (m/s)
1.66
1.78
1.41
1.25
1.58
1.83
1.58
1.47
1.81
2.20
2.04
V1 (m/s)
V2 (m/s)
0.00
1.14
0.00
0.00
0.00
1.40
0.00
0.00
0.00
1.74
0.00
V2 (m/s)
DH1 (m)
3.69
1.66
0.78
0.48
8.69
6.09
4.65
1.33
4.42
1.72
2.74
DH1 (m)
DH2 (m)
0.00
0.56
0.00
0.00
0.00
3.18
0.00
0.00
0.00
0.97
0.00
DH2 (m)
P (mca)
34.31
33.00
30.00
31.78
35.58
30.00
30.86
35.52
34.84
36.27
38.26
P (mca)
9.31
150.00
102.00
48.00
140.00
1.58
0.00
8.69
0.00
39.31
43.00
45.00
45.00
43.00
140.00
140.00
140.00
140.00
1.83
1.58
1.47
1.81
0.00
0.00
0.00
0.00
6.09
4.65
1.33
4.42
0.00
0.00
0.00
0.00
31.16
34.60
39.25
38.58
44.00
39.00
35.00
36.00
40.00
41.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
140.00
1.66
1.78
1.41
1.25
2.20
2.04
0.00
1.14
0.00
0.00
1.74
0.00
3.69
1.66
0.78
0.48
1.72
2.74
0.00
0.56
0.00
0.00
0.97
0.00
34.31
33.00
30.00
31.78
36.27
38.26
175.00
150.00
300.00
300.00
175.00
150.00
300.00
300.00
0.00
0.00
0.00
0.00
360.00
300.00
220.00
500.00
0.00
0.00
0.00
0.00
44.00
28.00
104.00
128.00
30.00
30.00
31.00
31.00
1.16
4.60
8.25
7.58
150.00
107.00
105.00
105.00
107.00
2
175.00
3 200 / 250
4
300.00
10
350.00
11 400 / 450
0
450.00
175.00
200.00
300.00
350.00
400.00
450.00
0.00
250.00
0.00
0.00
450.00
0.00
260.00
48.31
140.00
130.00
5.57
400.00
0.00
71.69
0.00
0.00
184.43
0.00
40.00
56.00
100.00
120.00
276.00
324.00
32.00
33.00
30.00
31.00
0.00
31.00
2.31
0.00
0.00
0.78
36.27
7.26
150.00
106.00
111.00
115.00
114.00
110.00
109.00
8
8
9
0
P est (mca)
Computo Métrico Detallado
Diametro
nominal
(pulg)
N°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Diametro
interno
(mm)
100
125
150
175
200
250
300
350
400
450
500
600
sis1
sis2
860.00
301.85
366.46
71.69
860.00
130.00
5.57
584.43
860.00
620.00
48.31
71.69
860.00
130.00
5.57
584.43
3180.00
3180.00
Total
Longitud
0.00
0.00
1720.00
921.85
414.77
143.38
1720.00
260.00
11.15
1168.85
0.00
0.00
6360.00
15