Calibração de parâmetros de modelos hidráulicos de redes de distribuição de água para estudos de operação de rede

Abstract

A preocupação com o uso racional da água e com o controle de perdas nas redes de distribuição de água aumentou os esforços para o desenvolvimento de ferramentas que auxiliassem na operação desses sistemas. Por isso, o conhecimento do comportamento da rede em diversas condições tornou-se atraente para as empresas de saneamento. Os modelos de simulação hidráulica permitem que o desempenho da rede seja previsto possibilitando a adoção de medidas de controle mais eficazes. Entretanto, com o passar do tempo, as tubulações que compõem a rede vão alterando suas características originais de resistência hidráulica pelo envelhecimento mudando assim os parâmetros de projeto. Como alguns parâmetros são de difícil medição em campo uma alternativa que tem sido muito usada é a calibração dessas variáveis a partir da comparação de valores de pressão e/ou vazão medidos em campo e aqueles calculadas pelos simuladores, a partir de parâmetros obtidos por alguma técnica de otimização. Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo de calibração utilizando problema inverso, simulador hidráulico de escoamento de água em regime permanente e algoritmos genéticos como técnica de otimização. O programa foi testado utilizando diferentes valores para os parâmetros de entrada com o objetivo de avaliar a interferência desses valores na eficiência do algoritmo proposto. Os resultados obtidos neste trabalho apontaram que o algoritmo proposto conduz a bons valores de vazão, entretanto, não se conseguiu obter uma solução única para as resistências na calibração em regime permanente. A calibração pelo controle simultâneo de pressão e vazão, testado em alguns casos neste trabalho, indicou que é mais eficiente que a calibração por controle apenas da pressão. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The concern on rational water use and on losses control in the water distribution networks increased the efforts for the development of tools to assist the operation of these systems. Therefore, the knowledge of the network behavior in different conditions became attractive for the water industry. Hydraulic simulation models allows prediction of distribution network performance making possible the adoption of more efficient control measures. However, with time, the network pipes have their original resistance characteristics modified by ageing changing the project parameters. Due to the difficulty to measure such parameters in the field, an alternative that has been used is the calibration of these variables from the comparison of pressure or outflow values measured in field and those calculated by the mathematical simulators, from parameters obtained by some optimization technique. In this work a calibration algorithm using inverse problem, a steady-state hydraulic simulator and genetic algorithm optimization technique was developed. The program was tested using different input parameter values aiming to evaluate the interferences of these parameter values in the efficiency of the algorithm. The results obtained in this work show that good flow values can be obtained, however, a unique solution for the values of resistance was not obtained in the calibration process in steady state flow. The calibration using simultaneous control of pressure and flow, tested in a few cases in this work indicated that this procedure is more efficient than the calibration using only pressure control.