Calibração de Redes Hidráulicas com Dados Transientes de Precisão Variável

Autores

John Kenedy De Araujo, Fazal Hussain Chaudhry

Resumo

Este trabalho estuda a qualidade da estimação dos fatores de atrito em uma rede de distribuição de água existente a partir de dados observados de carga hidráulica. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético emprega o Método das Características na solução das equações do movimento para escoamento transiente em redes de tubos. Para avaliar a confiabilidade do MTI desenvolvido aqui, uma rede exemplo simples estudada na literatura é usada para vários problemas de calibração relacionados à estimação dos fatores de atrito. A rede exemplo é composta de onze tubos, sete nós, e um reservatório. O comportamento transiente é imposto pela manobra de uma válvula em um dos nós. Vinte segundos de registros de cargas hidráulicas gerados pelo modelo transiente são consideradas como observações sem erro no processo de calibração. Erros seguindo distribuição Gaussiana foram introduzidos nestes registros com diversos coeficientes de variação para representar defeitos nos instrumentos. A qualidade da estimação dos fatores de atrito é melhorada conforme o aumento do número de locais de medição. O desempenho do Algoritmo Genético é analisado utilizando as codificações binária e real para a representação dos parâmetros

Palavras-chave

transientes em redes; método inverso; algoritmo genético

Calibration of Hydraulic Pipe Systems using Transient Data with Variable Precision

Authors

John Kenedy De Araujo, Fazal Hussain Chaudhry

Abstract

This paper studies the quality of estimation of friction factors in an existing water distribution network from transient hydraulic head observation. The Inverse Transient Method (ITM) based on a Genetic Algorithm employs the Method of Characteristics to solve the equations of motion for transient flow in the network pipes. In order to evaluate the reliability of ITM developed here, a simple example network studied in literature is used for various calibration problems related to the estimation of friction factors. The example network is composed of eleven pipes, seven nodes, and one reservoir. The transient behavior is imposed by a valve maneuver at one of the nodes. 20-second records of hydraulic heads generated by the transient model are taken as observations without measurement errors for use in the calibration exercises. Observation errors following Gaussian distribution were introduced into these records for various coefficients of variation to represent measurements by defective instruments. It is found that the quality of estimation of friction factor is improved when transient head is observed at increasing number of locations. The behavior of the Genetic Algorithm is studied using binary and real implementations.

Keywords

transients in pipe-networks; inverse method; genetic algorithm