Modelagem de vazamento em rede de distribuição de água considerando o comportamento elástico das fissuras

Abstract

Os sistemas de abastecimento de água são essenciais na saúde e desenvolvimento da sociedade, mas também contribuem com um desperdício enorme de água. As perdas em redes de distribuição ocorrem por fatores como redes funcionando com pressões muito elevadas, falhas na detecção de vazamentos, erros de medições, dentre outras causas. Os vazamentos individuais em tubulações pressurizadas têm sido amplamente estudados em laboratório. Assim, através de programação, modelagem computacional e planejamento fatorial este trabalho avaliou se a aplicação da atual interpretação da resposta pressão x vazamento de fissuras individuais (equação FAVAD) é capaz de reproduzir a vazão de vazamento de toda uma rede contendo diversos vazamentos. Foi identificada a influência significativa dos fatores componentes do sistema (área dos vazamentos, pressão na rede, quantidade de vazamento, coeficiente de descarga) sobre os resultados de vazão do conjunto de vazamentos, sobre os expoentes e coeficientes de vazamento do sistema (N e C) encontrados para diferentes condições de rede. De acordo com os resultados, o conjunto de vazamentos sendo descritos por FAVAD é capaz de reproduzir as vazões de vazamentos, como também as porcentagens de perdas observadas em sistemas reais de distribuição de água. Adicionalmente a análise estatística constatou que alterações abruptas e simultâneas nos valores de N e C, sendo o aumento de N e a redução de C, passa a ser um bom indicativo de ocorrência de vazamento de grande dimensão.

ABSTRACT - The water supply is an essential service for health and development of society, but is also the cause of a huge waste volume of water. Losses in distribution networks occur by factors like networks operating at very high pressures, failure to detect leaks, measurement errors, among other causes. The individual leaks in pressurized pipe have been widely studied in the laboratory. Thus, through programming, computer modeling and factorial design this study evaluated if the application of the current interpretation of the pressure x leakage individual cracks response (FAVAD equation) is able to reproduce the leakage flow of a whole network containing several leaks. It was identified the significant influence of system components factors (area of leaks, pressure on the network, amount of leakage, discharge coefficient) on the flow results of leaks set, on the system leakage exponents and coefficients (N and C) found for different network conditions. According to the results, the leaks set described by FAVAD is able to reproduce the leakage flow, as well as the percentages of losses observed in real water distribution systems. In addition, a statistical analysis found that simultaneous abrupt changes in the values of N and C, being the increase of N and the reduction of C, becomes a good indicator of occurrence of large leak.