Calibração de redes de distribuição de água pelo método inverso aplicado a escoamento transiente

Desenvolve-se um método para estimar os parâmetros de uma rede hidráulica a partir de dados observados de cargas hidráulicas transientes. Os parâmetros físicos da rede como fatores de atrito, rugosidades absolutas, diâmetros e a identificação e quantificação de vazamentos são as grandezas desconhecidas. O problema transiente inverso é resolvido utilizando uma abordagem indireta que compara os dados disponíveis de carga hidráulica transiente observados com os calculados através de um método matemático. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético (AG) emprega o Método das Características (MOC) na solução das equações do movimento para escoamento transiente em redes de tubos. As condições de regime permanente são desconhecidas. Para avaliar a confiabilidade do MTI-AG desenvolvido aqui, uma rede-exemplo é usada para os vários problemas de calibração propostos. O comportamento transiente é imposto por duas manobras distintas de uma válvula de controle localizada em um dos nós da rede. Analisam-se, ainda, o desempenho do método proposto mediante a variabilidade do tamanho do registro transiente e de possíveis erros de leitura nas cargas hidráulicas. Ensaios numéricos realizados mostram que o método é viável e aplicável à solução de problema inverso em redes hidráulicas, sobretudo recorrendo-se a poucos dados observados e ao desconhecimento das condições iniciais de estado permanente. Nos diversos problemas de identificação, as informações transientes obtidas da manobra mais brusca produziu estimações mais eficientes.

A method for estimation of parameters of existing hydraulic networks on the basis of observed transients pressures. Such parameters include pipe friction factors or absolute roughness, their diameters and the leakage locations and discharges. The inverse transient problem in terms of unknown parameters is solved through an indirect calibration procedure, which compares the calculated and observed hydraulic heads. The search method for optimal parameters employs the Method of Characteristics for the solution equations of transient motions in pipes and Genetic Algorithms. The initial conditions in the state of equilibrium are supposed unknown and the observed transient behavior of the network is in response to a valve maneuver composed of partial closure and reestablishment of flow in a pipe. In order to validate the transient calibration method, an example network is used to test various proposed calibration problems. The results show that the proposed method can be used with confidence for determination of various kinds of parameters. The transient inverse method is capable of network calibration using transient data collected at few locations in response to a quick valve maneuver.