Investigação dos métodos clássicos de calibração de redes hidráulicas

Abstract

A finalidade do processo de calibração de uma rede de distribuição de água é ajustar os dados de entrada do modelo para reduzir o desvio entre os valores observados e prognosticados. Para o prognóstico acurado do comportamento real dos sistemas de distribuição de água, o modelo é calibrado utilizando dados observados na rede. Estas técnicas estão divididas em duas categorias principais: aquelas em que se ajustam apenas os coeficientes de perda de carga e outras em que se ajustam os coeficientes de perda de carga e as demandas nos nós. Os coeficientes de rugosidade das tubulações e as demandas nos nós são inicialmente estimados e são ajustados para que os valores preditos se aproximem dos valores reais. Atualmente, com o desenvolvimento de inúmeras técnicas de calibração, faz-se necessário um reexame dos modelos teóricos comumente utilizados. Neste trabalho, três métodos clássicos de calibração foram investigados, implementados e comparados em modelos de redes teóricas. Os três métodos são: o método analítico, o método analítico modificado e o método explícito. As simulações consideram a rede dividida em diferentes setores, como forma de avaliar a acurácia da solução. O principal objetivo foi avaliar a eficiência destas técnicas de calibração e compará-las entre si. O método analítico e o método analítico modificado apresentaram os menores desvios considerando o somatório das diferenças entre os valores observados e os valores reais para os três setores. Estes dois métodos produziram resultados com ordens de magnitudes idênticas, pois possuem semelhança em relação as suas formulações. O método de calibração explícito possui sua formulação diferenciada dos modelos anteriores e apresentou os maiores desvios, porém sua formulação permite a flexibilidade no sentido de incorporar outras variáveis de decisão de calibração, operação, projeto e componentes hidráulicos.

The purpose of the calibration process in water - distribution systems is to adjust the data the model to reduce the deviation between observed and predicted values. To predict accurately the behavior of real water distribution systems, the model is calibrated using observed data in the network. These techniques are divided in two main categories: techniques that just adjust the pipe resistance coefficients and/or the modal demands. The pipe resistance coefficients and the nodal demands are initially assumed and the model adjust until that predicted values combined with the real values. Nowadays, with the development of calibration techniques, become necessary a investigation of the theoretical models commonly used. In this work, three classic methods of calibration were investigated, implemented and compared in example networks. The twice methods are: the analytic method, the modified analytic method and explicit method. The simulations consider example networks divided in different sections, as from of evaluating the accuracy of the solution. The main objective went evaluate to efficiency of these calibration techniques and compared them to each other. The analytic method and the modified analytic method presented the smallest deviations considering the sum of the differences between the observed values and the real values. These two methods produced results with orders of identical magnitudes because they possess likeness in relationship its formulations. The explicit calibration method possesses its differentiated formulation of the previous models and it presented the largest deviations, even so its formulation allows the flexibility in the sense of incorporating other variables of calibration decision, operation, project and hydraulic components.