Dimensionamento ótimo de dispositivos de proteção contra transientes hidráulicos em adutoras por bombeamento

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santana, Laura Aurora de Melo
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Transiente hidráulico
Água - distribuição
Brasília (DF)
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/50904
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2024.
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spelling Dimensionamento ótimo de dispositivos de proteção contra transientes hidráulicos em adutoras por bombeamentoOptimal design of hydraulic transient protection devices in water pumping systemsTransiente hidráulicoÁgua - distribuiçãoBrasília (DF)Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2024.O transiente hidráulico num sistema de distribuição de água pode provocar rompimento ou colapso das tubulações. Uma das maneiras de amparar sistemas hidráulicos é mediante a utilização de dispositivos de proteção. Assim, deve-se atentar ao dimensionamento adequado deles diante da proteção e de seus custos, já que estes dispositivos influenciam diretamente no custo total do sistema. Neste trabalho, foi desenvolvida uma rotina computacional para a otimização da escolha de dispositivos de proteção através de algoritmo genético multiobjetivo, além de um simulador hidráulico com diferentes dispositivos de proteção contra os regimes transientes gerados por desligamento brusco de bomba. O simulador hidráulico foi acoplado a um método de otimização (algoritmo genético multiobjetivo) a fim de dimensionar os dispositivos considerando mais de uma função objetivo na busca. Os modelos desenvolvidos foram aplicados ao sistema existente da EEAT Mestre D’Armas, localizada em Brasília-DF. Utilizou-se o Método das Características para a simulação hidráulica e diferentes condições de contorno. Para a otimização, dois algoritmos genéticos foram utilizados: NSGA-II e NSGA-III. Além disso, dois cenários com diferentes combinações de dispositivos de proteção, duas e quatro funções objetivo foram considerados. Os resultados indicaram a eficácia de ambos os algoritmos de otimização em busca de soluções ótimas que atendem adequadamente às necessidades das adutoras diante de transientes hidráulicos, pois apresentam soluções que atendem as restrições do problema. No entanto, o algoritmo NSGA III proporcionou soluções mais diversas para as análises deste estudo. Além disso, a pressão mínima é o parâmetro mais influente nas simulações, o Reservatório Hidropneumático (RHO) mostrou-se como o equipamento principal na proteção do sistema combatendo sobrepressões e subpressões, tanto as ventosas quanto o Tanque de Alimentação Unidirecional (TAU) atuam satisfatoriamente junto com o RHO no combate às subpressões, além de possuírem níveis equiparados de atuação neste sistema. Ademais, se garantir a estanqueidade e o funcionamento adequado da adutora de água, pressões ligeiramente negativas não afetarão o desempenho e a segurança do sistema, o que permite a redução significativa do volume do RHO, e consequentemente, soluções menos custosas. O sistema real possui um arranjo de dispositivos que o protege satisfatoriamente.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).A hydraulic transient in a pipeline may cause pipe rupture or collapse. One way to support hydraulic systems and ensure their safety is by using protection devices. Therefore, it is important to consider their appropriate design, considering both protection and costs, as these devices directly impact the system's overall value. This study aims to develop a computational routine for optimizing the selection of protection devices using multiobjective genetic algorithms and to build a hydraulic simulator with different protection devices against transient regimes generated by abrupt pump shutdowns. The hydraulic simulator was coupled with an optimization method (multi-objective genetic algorithm) to size the devices considering more than one objective function in the search. The models were applied to the Mestre D'Armas Water Pumping System in Brasília-DF. The Method of Characteristics was used for hydraulic simulation under different boundary conditions. For optimization, two genetic algorithms were employed: NSGA-II and NSGA-III. Additionally, two scenarios with varying combinations of protection devices and two and four objective functions were considered. The results demonstrated that both optimization algorithms effectively sought optimal solutions that sufficiently met the requirements of water pipelines under hydraulic transients. However, the NSGA III algorithm provided more diverse solutions for the analyses in this study. Furthermore, the minimum pressure is the most influential parameter in the simulations. The air chamber was the main equipment in protecting the system against pressure rise and pressure drop. The air valve and the one-way tank satisfactorily complement the air chamber in addressing pressure drop, demonstrating comparable performance levels within this system. Moreover, suppose the watertightness and proper functioning of the water main are guaranteed. In that case, slightly negative pressures will not affect the performance and safety of the system and it will significantly reduce the volume of the air chamber. Consequently, it will provide less costly solutions. The real-life system is equipped with devices that provide adequate protection.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos HídricosSoares, Alexandre KeplerSantana, Laura Aurora de Melo2024-11-13T19:29:34Z2024-11-13T19:29:34Z2024-11-132024-06-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSANTANA, Laura Aurora de Melo. Dimensionamento ótimo de dispositivos de proteção contra transientes hidráulicos em adutoras por bombeamento. 2024. 111 f., il. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024.http://repositorio.unb.br/handle/10482/50904porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-11-13T19:29:35Zoai:repositorio.unb.br:10482/50904Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-11-13T19:29:35Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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