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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/24614| Tipo: | Dissertação |
| Título : | Estudo comparativo da calibração de rugosidades em redes de distribuição de água submetidas a regimes de escoamento transiente rápido e lento |
| Título en inglés: | Comparative study of the calibration of roughness in water distribution networks submitted to fast and slow transient flow regimes. |
| Autor : | Andrade, Paula Nobre de |
| Tutor: | Araújo, John Kenedy de |
| Palabras clave : | Recursos hídricos;Transitórios hidráulicos;Calibração;Água - Distribuição;Algoritmos genéticos;Rugosidade |
| Fecha de publicación : | 2017 |
| Citación : | ANDRADE, P. N. Estudo comparativo da calibração de rugosidades em redes de distribuição de água submetidas a regimes de escoamento transiente rápido e lento. 2017. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. |
| Resumen en portugués brasileño: | A calibração de rugosidades em redes de distribuição de água submetidas a regimes de escoamento transiente foi neglicenciada por algum tempo, mas vem sendo alvo de estudos recentes. Nas redes de distribuição de água, onde o consumo varia com cada usuário, os níveis dos reservatórios são ajustados de acordo com as condições climáticas e as estações de bombeamento são ligadas e desligadas continuamente, o uso dos modelos computacionais desenvolvidos para regime permanente se torna limitado. O uso da simulação do comportamento hidráulico da rede é muito útil, quando bem executado, para a prevenção de acidentes, rompimentos ou até mesmo falta de água em alguns pontos determinados da rede. Para que se possa simular o comportamento da rede com uma boa precisão, é necessário se conhecer todos os parâmetros físicos envolvidos no sistema e isso resulta em valores de pressão e vazão muito aproximados dos reais. O processo de estimativa dos parâmetros físicos da rede hidráulica é chamado de calibração. Buscou-se calibrar a rugosidade, que é a variável de maior dificuldade de determinação, em uma rede de distribuição hipotética formada por 8 nós de demanda variável (sendo um reservatório de cota igual a 60 mca) e 10 tubos. As análises foram feitas utilizando programas que aplicam a técnica de otimização do algoritmo genético para encontrar os valores ótimos da carga hidráulica no nó observado. A tubulação foi submetida a um transiente rápido (5 segundos) e um transiente lento (2 minutos). Os critérios de comparação utilizados foram erro relativo, erro médio relativo, desvio padrão e função objetivo. Aplicou-se três taxas de elitismo à população inicial em cada transiente para se observar a influência do operador nos resultados da calibração. Os resultados apontam o melhor cenário para se obter a calibração da rugosidade de uma rede de distribuição de água e os efeitos do elitismo na calibração. A técnica de otimização dos Algoritmos Genéticos é compatível para a calibração de redes de água. No transiente rápido, quanto maior a taxa de elitismo, menor o erro. No transiente lento, o erro aumenta com o crescimento da taxa de elitismo. O valor da função objetivo no regime transiente lento é menor do que no regime transiente rápido. Os parâmetros do algoritmo genético não devem tender a extremos máximos e nem mínimos. A ocorrência do transiente influencia na definição dos parâmetros do algoritmo genético, e o erro da calibração varia o comportamento de acordo com o escoamento transiente rápido ou lento. |
| Abstract: | The calibration of roughness in water distribution networks submitted to a transient flow was neglected for some time, but has been the object of recent studies. In the water distribution networks, where demand varies with each user, reservoir levels are adjusted according to climatic conditions and pumping stations are continuously turned on and off, the use of computer models developed for steady state becomes limited. The use of simulation for the hydraulic network behavior is very useful, when well executed, for the accidents prevention, breaks or even lack of water in some determined network points. In order to simulate the network behavior with good accuracy, it is necessary to know all the physical parameters involved in the system and this results in values of pressure and flow very close to the real ones. The estimating parameters process of the hydraulic network is called calibration. It was searched to calibrate the roughness, which is the most difficult variable to determine, in a hypothetical distribution network formed by 8 nodes of variable demand (one quota reservoir equal to 60 mca) and 10 tubes. The analyzes were performed using programs that apply the genetic algorithm optimization technique to find the optimal values of the hydraulic load in the observed node. The piping was subjected to a fast transient (5 seconds) and a slow transient (2 minutes). The comparison criteria used were relative error, relative mean error, standard deviation and objective function. Three rates of elitism were applied to the initial population in each transient to observe the influence of the operator on the calibration results. The results indicate the best scenario to obtain the calibration of the roughness of a water distribution network and the effects of elitism on calibration. The Genetic Algorithm optimization technique is compatible for the calibration of water networks. In fast transient, the higher the rate of elitism, smaller the error. In the slow transient, the error increases with the growth of the elitism. The objective function value in the slow transient regime is lower than the fast transient regime one. The parameters of the genetic algorithm should not tend to maximum or minimum extremes. The occurrence of transient influences the definition of the genetic algorithm parameters, and the calibration error varies the behavior according to the fast or slow transient flow. |
| URI : | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/24614 |
| Aparece en las colecciones: | DEHA - Dissertações defendidas na UFC |
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