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Title in Portuguese: Modelagem numérica computacional aplicada à calibração através de novas equações para o uso do método iterativo do gradiente hidráulico/concentração alternativo (MIGHA) em redes de distribuição de água
Title: Computational numerical modeling applied to the calibration through new equations for the use of the iterative hydraulic gradient/alternative concentration (MIGHA) method in water distribution networks
Author: Bezerra, Alessandro de Araújo
Advisor(s): Castro, Marco Aurélio Holanda de
Keywords: Recursos hídricos
Medidores de fluxo
Calibration
Friction factor
Flow rate
Issue Date: 6-Mar-2018
Citation: BEZERRA, A. A. Modelagem numérica computacional aplicada à calibração através de novas equações para o uso do método iterativo do gradiente hidráulico/concentração alternativo (MIGHA) em redes de distribuição de água. 2018. 973 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Recursos Hídricos, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de novas equações para o uso do Método Iterativo do Gradiente Hidráulico Alternativo (MIGHA), em redes de distribuição de água, baseadas na proporcionalidade entre os elementos calibrados e o gradiente hidráulico, findando a calibração do coeficiente C de Hazen-Williams, a calibração do fator de atrito de Darcy- Weisbach seguido do cálculo da rugosidade absoluta, a calibração da vazão e cálculo dos consumos nodais, tanto para a perda de energia ao longo do escoamento calculada pela equação de Hazen-Williams quanto pela fórmula universal, ou cálculo de perdas ao longo da rede e, por fim, a calibração da constante de decaimento total do cloro ao longo da tubulação e posterior cálculo do coeficiente de decaimento do cloro nas paredes da tubulação. Um software, denominado UFC10, foi desenvolvido possibilitando a calibração dos parâmetros de uma rede de distribuição através das metodologias propostas neste trabalho usando, como simulador hidráulico e de qualidade de água, o Epanet. Foram realizadas várias calibrações, sendo 348 do C de Hazen-Williams, 348 do fator de atrito, 348 da vazão com a equação de Hazen-Williams e 348 da vazão com a fórmula universal, para cálculo do consumo dos nós, todas as calibrações divididas em 4 redes de distribuição. Também foram realizadas 82 calibrações da vazão para análise das perdas físicas de água na rede e, por fim, 194 calibrações da constante de decaimento total do cloro. Para todos os casos foram testados a influência do número de dados observados, o tipo dos dados observados, pressão ou vazão, a localização dos dados observados e os valores iniciais dos parâmetros a ser encontrados. Para este último teste, uma sub-rotina computacional foi desenvolvida com a finalidade de buscar o melhor valor inicial. Foi encontrado que quanto mais o parâmetro inicial escolhido estiver próximo do real, melhores serão os resultados encontrados, no entanto, valores com certa distância também geram bons resultados, mas, valores incoerentes geram resultados diferentes da realidade. A sub-rotina computacional desenvolvida não chegou ao melhor resultado em nenhum caso, mas se mostrou uma boa ferramenta. Os resultados também mostraram que o uso de vazões como dados de entrada não é adequado no processo MIGHA de calibração do C ou do fator de atrito, em que se deve utilizar pressões, mas funciona bem na calibração da vazão. Quanto à disposição dos nós com dados observados, estes devem estar centralizados e, se possível, distantes uns dos outros. Ao ser comparado a outro método, o MIGHA apresentou bons resultados, mas não os melhores.
Abstract: This work aims at the development of new equations for the use of the Iterative of the Alternative Hydraulic Gradient (MIGHA), in water distribution networks, based on the proportionality between the calibrated elements and the hydraulic gradient, the calibration of the Hazen-Williams coefficient C, the calibration of the friction factor of Darcy- Weisbach followed by the calculation of the absolute roughness, the calibration of the flow and nodal consumptions, both for the loss of energy along the flow calculated by equation of Hazen-Williams as well as the universal formula, or calculation of losses along the network and, for end, the calibration of the total chlorine decay constant along the tubing and posterior calculation of the chlorine decay coefficient on the pipe walls. One software, called UFC10, was developed allowing the calibration of the parameters of a network through the methodologies proposed in this work using as simulator hydraulic and water quality, Epanet. Several calibrations were performed, of which 348 C of Hazen-Williams, 348 of the friction factor, 348 of the flow with the equation of Hazen-Williams and 348 of the flow with the universal formula, to calculate the consumption of the nodes, all calibrations divided into 4 distribution networks. Also, 82 flow calibrations were performed for analysis of the physical losses of water in the network and, finally, 194 calibrations of the decay constant total chlorine. For all cases, the influence of the number of observed data was tested, the type of data observed, pressure or flow, the location of the observed data and the values parameters to be found. For this last test, a computational subroutine was developed with the purpose of seeking the best initial value. It was found that when the initial parameter chosen is close to the real one, the better the results found, however, values ​​with a certain distance also generate good results, but, Incoherent values ​​generate results that are different from reality. The computational subroutine developed did not reach the best result in any case, but it was a good tool. The results also showed that the use of flows as input data did not is suitable in the MIGHA calibration process of the C or the friction factor, where but it works well for flow calibration. Regarding the arrangement of nodes with data should be centralized and, if possible, distant from one another. To be compared to another method, MIGHA showed good results, but not the best ones.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/30770
metadata.dc.type: Tese
Appears in Collections:DEHA - Teses defendidas na UFC

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