Análise de métodos computacionais usados no dimensionamento hidráulico de redes de condutos sob pressão

Abstract

Resumo: A análise do comportamento hidráulico de uma rede de distribuição é muito importante, pois indica quais são os problemas causados por uma eventual falha de operação ou proveniente da operação normal que causam um problema de transiente na rede, permitindo a redução ou a eliminação desses problemas. Existem muitos métodos para fazer esta análise, por exemplo, o método de Hardy-Cross, o método quase-estático e os métodos baseados na solução das equações de Saint-Venant escritas para o caso particular dos condutos. A complexidade dos modelos numéricos baseados nesses métodos variam da simples solução da equação da continuidade associado as condições de pressão nos nós até modelos mais complexos envolvendo solução por método de diferenças finitas. Normalmente os modelos mais simples são mais adequados para análises em períodos longos, enquanto modelos mais complexos são mais adequados a análises um pequeno espaço de tempo, como o caso de uma operação de uma válvula. Esta dissertação envolve três programas computacionais diferentes, denominados EPANET, WATERCAD e WANDA. São apresentados os conceitos básicos considerados nestes programas de computador e quatro exemplos envolvendo escoamentos permanente, quase-estático e não-permanente são resolvidos utilizando esses programas computacionais.

Abstract: The analysis of the hydraulic behavior of distribution pipe networks is very important, since indicates what are the related problems caused by an eventual operation failure or by a normal operation that causes a transient problem in the network, allowing the reduction or even the elimination of these problems. There are many methods that deals with this analysis, such as, the Hardy-Cross method, the quasi-static method and the methods based on the solution of the Saint-Vennant equations applied to conducts. The complexity of the numerical models based on these methods varies from a simple solution of the continuity equation associated to some pressure conditions at the nodes to more sophisticated models involving finite differences solution. Normally, simple models allow for long period analysis and complex models for short period of time, as in the case of a valve operation. This dissertation deals with three different available computer programs, named as EPANET, WATERCAD and WANDA. The basic concepts considered in these softwares are presented and four examples involving steady, quasi-static and unsteady flows are solved. The comparison of the obtained results with those presented by the literature indicates the applicability and the restrictions of the considered models.