Tendido Optimo De Redes Cloacales

Tendido óptimo de redes cloacales
Sebastián Santisi
Agua y Saneamientos Argentinos S.A.
E-mail: s@ntisi.com.ar

RESUMEN: Utilizando como datos de entrada la traza urbana, relevamientos topográficos y datos
poblacionales, se busca encontrar la manera más económica de diseñar redes de efluentes cloacales. Para
resolver este problema de grafos incomputable, se aplican técnicas heurísticas deminimización de costos
basadas en Monte Carlo en conjunto con la resolución hidráulica del sistema.

INTRODUCCIÓN
En el contexto del plan de expansión del área servida de AySA se están realizando múltiples proyectos de
redes cloacales. Dada la magnitud de dichos proyectos es necesario contar con una herramienta fiable que
permita encontrar la manera más económica o conveniente de colectar los efluentesen las redes urbanas.
El procedimiento tradicional para realizar los diseños de estas redes es artesanal y depende en gran medida
del criterio y la experiencia del proyectista y, más allá de las capacidades del mismo, la cantidad de
soluciones posibles vuelve improbables las chances de encontrar el tendido óptimo.
En este trabajo se aborda el desarrollo de un modelo computacional para la resoluciónde tendido de redes
óptimas.

PROBLEMA
El problema del tendido cloacal está delimitado por un área urbana a servir, sus datos poblacionales, sus
niveles de terreno, las interferencias en el subsuelo y un punto de vuelco en un colector.
El transporte se realiza a gravedad y con las cañerías funcionando a superficie libre, colectando en ruta los
efluentes domiciliarios. Cada tramo debe respetar unatapada mínima de seguridad y el flujo debe verificar
una velocidad mínima de autolimpieza, lo cual condiciona una pendiente mínima (Tchobanoglous et al. 1981
). Siendo que en muchos casos la distancia entre los puntos más lejanos de la red y la conexión con el
colector es grande, las redes tienden a enterrarse, encareciendo su costo, dificultando su ejecución y, en el
peor de los casos, siendoinviables. Es por esto que es importante conseguir un esquema de recolección que
minimice los costos totales de la obra (Mays et al. 1975).

Desde el punto de vista hidráulico se tienen varias restricciones. Debe haber sólo un camino para conducir
los efluentes, es decir, no se aceptan ramificaciones. Todos los tramos se vinculan entre sí mediante bocas de
registro. La cota de intradós inicial deltramo que sale de una boca de registro no puede ser mayor que la cota
de intradós final de ninguno de los tramos que acometen a la misma. Asimismo, el diámetro no puede ser
menor que el de cada uno de ellos. Todo el tiempo deben verificarse las tapadas mínimas (que dependerán
del tipo de terreno por el cual se colecta, de la distancia a los frentes que colecta, de interferencias en la ruta,
etc.),por lo que el tramo también acompaña los declives del terreno. El cociente entre el tirante y el diámetro
(h/D) no debe superar 0,90, en caso de hacerlo, se incrementa el diámetro hasta garantizar el cumplimiento
de esa relación.

MODELIZACIÓN
La topografía del área a servir puede modelarse como un grafo, en donde los nodos coinciden con las bocas
de registro y las aristas se corresponden concada una de las calles a servir (Figura 1). Son datos conocidos
las coordenadas de cada una de las bocas de registro y la cota de terreno natural en cada una de ellas.
Toda red diseñada sobre esta topografía, deberá conducir el caudal producido en cada uno de los tramos
aguas abajo hacia un sumidero. Siendo que no se permiten ciclos o bifurcaciones en la recolección del
caudal, las característicasprincipales de dicha red pueden esquematizarse según un árbol de tendido sobre el
grafo (Figura 2). Esta representación es sencilla pero tiene dos limitaciones: deja los tramos de arranque de la
red indefinidos por lo que es ambigua y una misma red puede representarse con más de un árbol. Ambas
limitaciones no afectan significativamente el proceso. El objetivo de la optimización es encontrar el...