E.D.A.R. VIRTUAL. PARTE II. OBRA DE LLEGADA Y TAMIZADO DE PLUVIALES.

• Los emplazamientos de este tipo de plantas de depuración suelen encontrarse en las afueras de las poblaciones y junto a puntos de vertido cercanos a ríos/arroyos. Para transportar las aguas "negras" a la instalación se construyen emisarios/colectores (en ocasiones varios km) provenientes de núcleos urbanos y/o polígonos industriales.
• Lo deseable (y mas barato) es que el agua se desplace por estos conductos a favor de pendiente (mínimo aconsejable 0.5%) hasta la planta de tratamiento; aunque en ocasiones han de construirse estaciones de bombeo para llevar el 100% del agua residual a la E.D.A.R. ( emisarios a presión y contrapendiente_ligera). Por este motivo principal; en muchas poblaciones, no se trata la totalidad de la aguas negras y una parte se "conduce" al río sin depurar (ya que la alternativa sería bombearla o construir otra planta).
• La primera etapa en la planta es la obra de llegada/aliviadero y muy cercana a ésta se encuentra el elemento de tamizado de aguas pluviales.

• Estas 2 fases; conjuntamente, discriminan a priori la cantidad de caudal que puede tratar la E.D.A.R (emisario 1). El paso de las aguas residuales al pretratamiento (ubicado en el edificio industrial) se gestiona a través de un canal vertedero (con altura variable - color cyan) en la obra de llegada. Todo el fluido que sobrepasa dicho vertedero se deriva al tamizado de pluviales (conducción 3).

• Para cuantificar el agua que comienza el proceso; se disponen 2 lineas de conducción (5 y 6), disponiendo en una de ellas un caudalímetro (arqueta central de obra llegada). Dichos colectores pueden actuar como bypass en un momento dado (reparación/sustitución contador).

• En épocas de lluvia o durante tormentas, las aguas pluviales de precipitación elevan considerablemente la cantidad de agua que llega a la E.D.A.R. (en las poblaciones españolas no se separa las aguas pluviales de las negras -excepto en nueva urbanización); sería en estos momentos cuando entraría en funcionamiento el tamizado de pluviales (sobrepasando el fluido el vertedero regulable/canal azul y discurriendo por la conducción 3). Tan sólo se realizaría un filtrado a través de tamiz rotatorio dispuesto y recogiendo en container los residuos. Posteriormente se devolvería este agua filtrada a lo "sobrante" al curso del arroyo/río de vertido (4).

• La potencia del modelado 3D nos permite verificar la corrección el proyecto realizado por la ingeniería autora, compartir la información con el resto del equipo de obra, verificar/extraer de manera clara los datos de replanteo y otros detalles importantes. Si fuera implementada la tecnología B.I.M. en el diseño de este tipo de plantas se gestionaría mucho más eficientemente su construcción.
• Un error muy común en este tipo de elementos es "olvidar" que ciertas modelos de compuertas suelen ir empotradas en muros y soleras; no habilitando el hueco de ubicación necesario para posteriormente tener que darle al "martillo neumático". Además suelen existir ciertos tipos de estructuras que son difícilmente visibles a priori solo a partir de un plano en planta/alzado (y es que no todo el mundo en una obra ha estudiado geometría descriptiva_verdad?¿).

• La ubicación tridimensional de los elementos facilita integrarlos con el proyecto de urbanización de la planta que suele ser muy esquemático o bastante escueto (en este tipo de construcciones).
• By Rah.

CAMINO OPTIMO MULTICRITERIO - ANTEPROYECTO DE OBRAS LINEALES.

• El trazado de una determinada obra lineal: carretera, ferrocarril, oleoducto, canal de abastecimiento, obedece a numerosas variables: núcleos urbanos de tránsito, pendiente del terreno, zonas de protección especial (parques naturales y similares), masas de agua, geología zonal, condicionantes específicos de cada proyecto, presupuesto y la más determinante de todas el poderoso factor socio-político (voy de Madrid a Barcelona --> pero estoy obligado a pasar por Murcia¡¡)
• Una herramienta muy atractiva para realizar estudios previos de trazado para este tipo de infraestructuras es la utilización de S.I.G´s. Dicho software te permite considerar todas esas componentes que influyen en nuestro proyecto (incluso asignándoles distinta importancia/pesos) de una forma rápida y efectiva. Lo más ágil sería disponer de una serie de capas raster (variables a considerar) de las cuales y realizando el tratamiento oportuno, podamos obtener un trazado previo/orientativo.
• A partir de esta "solución automática" el proyectista responsable puede estudiar diversas direcciones/alternativas que sean interesantes; siempre contando con la componente humana/experiencia  (la mas importante), ya que al final estamos trabajando con pixeles y/o fórmulas matemáticas.
• Partimos de la necesidad (por ejemplo) de construir una nueva vía de comunicación entre dos puntos del mapa (distantes unos 25 km y no consideramos las infraestructuras existentes).

• Se trata de una zona montañosa de la provincia de Ávila; de la que hemos descargado el MDT05 LIDAR- Hoja 578 M.T.N (paso de malla de 5m. y gran precisión altimétrica - aprox 25-30 cm).

• Nos interesa encontrar la ruta óptima de menor coste atendiendo a la variable pendiente (suele ser la más determinante), para después y "a mano" estudiar otras opciones.
• Para automatizar el proceso nos apoyamos en una herramienta de Arcgis; que nos permite encadenar algoritmos/herramientas de cálculo de manera muy intuitiva, denominada Modelbuilder (hablo para neófitos como yo en esta materia). 

SCRIPT EN PYTHON

• Básicamente se ha creado un proceso escalonado dentro de un toolbox del SIG que realiza los siguientes pasos: 
• 1.- Calcula un raster de pendientes (Slope) a partir del DEM (MDT05-578.asc).

MAPA DE PENDIENTES

• 2.- Con el mapa de pendientes realiza una reclasificación (Reclassify) de las mismas por intervalos (hemos optado por 10). Ejemplo: los intervalos 1 (sobre todo) y 2 (pendientes entre 0%-12% y 12%-29%) son los que nos interesan (les asignaríamos el peso mayor -1), el resto que varían entre el 29% al 627% presentan trayectorias que serían demasiado inclinadas para nuestro trazado (se evitarán en la medida de lo posible - peso 9).
• 3.- Seguidamente se procede a calcular la distancia de menor coste acumulativo (Cost Distance) para cada celda/pixel a la fuente más cercana (inicio) sobre una superficie de fricción (solo hemos considerado la variable pendiente en este caso). También nos proporciona otro raster que define la dirección a la celda siguiente en la ruta de menor coste acumulativo a la fuente más cercana (Cost Back Link).

MAPA COSTO DISTANCIA

• 4.- Por último y a partir de los dos capas anteriores y para obtener la ruta de menor coste utilizamos la herramienta Cost Path; dando lugar a la trayectoria de camino óptimo sobre la superficie de fricción seleccionada (pendientes).
• 5.- Dicha linea raster la transformamos a vectorial, la suavizamos y exportamos a un formato CAD para su posterior tratamiento.

PLANTA DE LA TRAZA OPTIMA RESULTANTE

• Recomiendo este enlace donde se  combinan varias capas de fricción/factores a considerar (mediante la herramienta Weighly Overlay - asignar pesos a capas) ->  es muy descriptivo: https://www.youtube.com/watch?v=5Myb8OZhP5A
• En Arcscene/Google Earth  podemos visualizar nuestra traza y observar como discurre por las zonas de menor pte; vaguadas, carreteras existentes etc.. 

• Suponiendo que se quiera hacer un tratamiento más en detalle de los datos obtenidos; podemos generar un plano de curvas de nivel (*.SHP) y extraer (Buffer) la zona de afección de la traza (500 m a izq y der según PK+). Junto con el eje/traza importado en formato *.dwg y la ortofoto PNOA de fondo podemos empezar a parametrizar nuestro proyecto de trazado (software obras lineales).

TRATAMIENTO DE LA TRAZA EN ISTRAM/ISPOL

• A partir de este punto podemos enlazar con lo que sería el proyecto básico de una obra lineal convencional: ajustando el eje en planta, generando perfiles transversales/longitudinales, encajando rasantes y asignando secciones tipo en base a las especificaciones técnicas/normativa que impere (no es lo mismo proyectar una linea de Alta Velocidad que permite ptes de tan solo hasta un 2,5%, kv´s, radios y clotoides enormes que una conducción de agua potable procedente de un bombeo).

ENCAJE DE RASANTES FINALES

• Creo que el planteamiento de aprovechar la potencia de los S.I.G. para el anteproyecto de este tipo obras de ingeniería es bastante acertado y es un campo de investigación/ensayo muy interesante. 
• Igual este recurso es un poco básico; porque solo se está rozando la superficie de algo que probablemente gente experta (mucho más que yo), tendrá mas que desarrollado e integrado en su quehacer cotidiano; pero lo importante es investigar y seguir aprendiendo (o no?¿?).
• By Rah.

PROYECTO E.D.A.R. VIRTUAL. PARTE I

• En ocasiones es complicado visualizar a priori ciertos elementos (geométricamente complejos) que se construyen en las obras civiles; esto es debido a que los proyectos de infraestructura suelen estar representados en 2 dimensiones . Esto puede que le importe poco o nada a muchos ingenieros implicados en el desarrollo de dicha obra; sin embargo a las personas directamente implicadas, les interesa saber claramente como medir, despiezar, encofrar y/o replantear dichas estructuras.
• Con la llegada del software B.I.M. esto seguramente cambie; aunque parece muy enfocado (según mi opinión) mas al ámbito arquitectónico (por lo menos todavía).
• Una visualización 3D completa de cualquier elemento ofrece una gran cantidad de información intuitiva; permitiendo detectar, considerar o prever multitud de detalles que se escapan en la interpretación de unos "planos en planta y alzado".
• Un ejemplo de esta problemática son las proyectos de plantas industriales y/o similares donde suele haber equipos de ingenieros enfocados al ámbito civil y otros al de equipamiento mecánico; normalmente mal coordinados, cada uno trabaja "por su lado y a su estilo".
• En mis prácticas con el software de diseño 3D Rhinoceros he dedicado unas semanas (auto...) a modelar una E.D.A.R. completa (no todo va a ser G.I.S). Una gran cantidad de problemáticas durante la construcción de estas obras se evitaría si las ingenierías proporcionaran esta información (debería ser reclamada/solicitada por la propiedad/constructoras).
• Partimos de 3 planos generales de planta: Elementos/Situación, Proceso y Vaciados. Nos enfocaremos mas en el aspecto civil que en el industrial (se tratará algo mas esquemáticamente).

• Al encontrarse la planta en sistema de coordenadas UTM-ED50 hemos de realizar una traslación de todos los elementos para que estén mas cercanos al origen. Esto es debido a que algunos programas de modelado 3D como RHINOCEROS pierden precisión con el formato double extenso (coordenadas muy alejadas del 0,0 origen). A partir de esta planta se empezará a modelar cada elemento por separado (he considerado la Z absoluta).

PLANO DE PLANTA E.D.A.R - ELEMENTOS/SITUACION

PLANO PLANTA LINEA DE PROCESOS.

• Para comprender adecuadamente el funcionamiento de una E.D.A.R. es necesario conocer perfectamente el flujo de agua y su transcurso por toda la planta (es fundamental); esto incluye las lineas de agua, fangos, vaciados, aire y reactivos.

PLANO PLANTA LINEA DE VACIADOS.

• Todavía estamos en "obras" ¡¡¡ ; pero dentro de poco iré publicando los detalles y funcionamiento de cada elemento de nuestra E.D.A.R. virtual. 

• Hasta pronto.. 
• By Rah.

LIDAR. LA NUBE DE DATOS.

• El LIDAR (Light Detection And Ranging) es un sistema que permite obtener una nube de puntos del terreno captándolos mediante un escáner láser aerotransportado (ALS). Para realizar este escaneado se combinan dos movimientos. Uno longitudinal dado por la trayectoria del avión y otro transversal mediante un espejo móvil que desvía el haz de luz láser emitido por el escáner. 
• Para conocer las coordenadas de la nube de puntos se necesita la posición del sensor y el ángulo del espejo en cada momento. Para ello el sistema se apoya en un sistema GPS diferencial y un sensor inercial de navegación (INS). Conocidos estos datos y la distancia sensor terreno obtenemos un levantamiento detallado de la superficie de estudio.

• Los componentes del LIDAR son:
• Escáner Láser Aerotransportado (ALS). Emite pulsos de luz infrarroja que servirán para determinar la distancia entre el sensor y el terreno.
• G.P.S. Diferencial. Mediante el uso de un receptor en el avión y uno o varios en estaciones de control terrestres (en puntos de coordenadas conocidas), se obtiene la posición y altura del avión.
• Sistema Inercial de Navegación (INS). Nos informa de los giros y de la trayectoria del avión.
• Cámara de vídeo digital (opcional), que permite obtener una imagen de la zona de estudio, que servirá para la mejor interpretación de los resultados. 
• Medio aéreo. Puede ser un avión o un helicóptero. 
• Las medidas obtenidas por los tres componentes principales, ALS, GPS y IMU, se toman con una misma etiqueta de tiempos acorde con el GPS. De esta forma después se pueden relacionar fácilmente en el cálculo posterior.
• Por cada pulso emitido puede captar 2 o más ecos (retornos). Esto nos permite recoger información a diferentes alturas. Por ejemplo, si estamos sobrevolando una zona arbolada, el primer eco puede responder a la copa de los árboles y el último a la superficie terrestre.

• El Plan Nacional de Ortofotografia Aérea (PNOA) ha conformado una serie de productos que se encuentran disponibles para su descarga/explotación en la Web del Centro Nacional de Información Geográfica. Tan sólo es necesario registrarse y accederemos a la siguiente documentación:
• http://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/cambiarMenu.do?destino=presentacion
• LIDAR. Ficheros digitales con información altimétrica de la nube de puntos LiDAR, distribuidos en ficheros de 2x2 km de extensión. El formato de descarga es un archivo LAZ (formato de compresión de ficheros LAS), en la información auxiliar se ofrece una herramienta de descompresión y visualización de ficheros LAZ y LAS. Las nubes de puntos han sido capturadas mediante vuelos con sensor LiDAR con una densidad de 0,5 puntos/m2, y posteriormente clasificadas de manera automática y coloreadas mediante RGB obtenido a partir de ortofotos del PNOA con tamaño de pixel de 25 o 50cm. Sistema geodésico de referencia ETRS89 en la Península, Islas Baleares, Ceuta y Melilla, y REGCAN95 en las Islas Canarias (ambos sistemas compatibles con WGS84) y proyección UTM en el huso correspondiente a cada fichero. Alturas ortométricas. No se dispone de ficheros LIDAR de todo el territorio nacional por el momento (consulte la cobertura LIDAR en http://pnoa.ign.es/coberturalidar).
• Aquí observamos un modelo digital de elevación a partir de nube de puntos LIDAR en una zona urbana en Madrid; Paseo de la Castellana entre el Santiago Bernabéu y la Plaza de Castilla (visualizado con Arcgis_LAS_DATASET- intervalos por alturas).

• La estadística de la cuadricula LIDAR muestra una captura de 2.6 millones de puntos (sin olvidar que es una población).

• La nube de puntos registrada en la zona del estadio de futbol en visión real RGB (Autodesk  Recap).

• Uno de los grandes inconvenientes de uso de los archivos *.LAS (archivo de extensión), es su gran tamaño y las pocas aplicaciones para la explotación de la nube de puntos. Actualmente hay gran cantidad de empresas que aprovechan al máximo la información que este tipo de imágenes nos facilitan para trabajos GIS, de topografía, medio ambiente, etc.
• Recomiendo para la explotación/conversión y análisis de datos LIDAR el uso de LASTools que son una serie de herramientas creadas por Martin Isenburg. Pueden ejecutarse directamente desde windows (por módulos) o integrarse como pluggin o toolbox en ARCGIS/QGIS.

• En zonas no urbanas se puede apreciar la exactitud del modelo de elevaciones comparado con la cartografía disponible (en este caso un MTN 1:25.000).

• Aquí se efectúa un perfil transversal en el modelo; podemos evaluar distancias y desniveles rápidamente.

• Si mantenemos activos tan solo los datos del último retorno (suelo) podemos obtener con facilidad un plano con curvas de nivel.

• Quizás sea mas interesante; sobre todo para proyectos de ingenieria/similares, trabajar con otros productos "semi_lidar" disponibles en el CNIG (por la dificultad de tratamiento/conversiones y pesadez de los datos en bruto/sin clasificar):
• MDT5-MDT05/LIDAR: Modelo digital del terreno con paso de malla de 5m, con la misma distribución de hojas que el MTN50. Formato de archivo ASCII matriz ESRI (asc) Formato RASTER. Sistema geodésico de referencia ETRS89 (en Canarias REGCAN95, compatible con ETRS89) y proyección UTM en el huso correspondiente a cada hoja.Según la hoja de que se trate, el MDT05 se ha obtenido: por estereocorrelación automática de vuelos fotogramétricos del  PNOA, o bien por interpolación a partir la clase terreno de vuelos LIDAR del PNOA.
• MDT25/MDT200. Modelo digital del terreno con paso de malla de 25m y 200m, con la misma distribución de hojas que el MTN50 (MDT200 tiene distribución provincial). El MDT25 se ha obtenido por interpolación de modelos digitales del terreno de 5 m (mismas carácterísticas) de paso de malla procedentes del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA).






• Arriba una imagen MDE RASTER en formato ASC con curvas de nivel cada 10m. Proviene de la composición de cuatro cuadriculas MDT05 correspondientes a las hojas del MTN50 numeros 601-602-626 y 627.
• Con esta información disponible y estando capacitado para transformarla, tratarla y convirtiéndola a formatos reconocibles por otro software de trazado/ obra civil /teledetección etc-> ¿ Se os ocurre algo que no se pueda hacer ?.
• Si alguien está interesado en profundizar en el tema; por aquí estaremos.....
• By Rah.