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Tipo: Dissertação
Título: Avaliação da codificação real e binária na identificação das rugosidades de tubulações aplicando algoritmo genético com o método transiente inverso
Autor(es): Ponte Neto, Raimundo Evaldo
Orientador: Araújo, John Kenedy de
Palavras-chave: Transiente hidráulico;Calibração;Redes de distribuição de água;Algoritmo genético;Rugosidade
Data do documento: 2021
Citação: PONTE NETO, Raimundo Evaldo. Avaliação da codificação real e binária na identificação das rugosidades de tubulações aplicando algoritmo genético com o método transiente inverso. 2021. 89f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Recursos Hídricos, Fortaleza, 2021.
Resumo: Desprezada por anos, seja porque antigamente as redes de distribuição de água eram mais simples ou porque o estudo era muito complexo, o estudo do transiente hidráulico se tornou de grande importância devido ao risco que causava a seus consumidores com o efeito do golpe de aríete. Com a população cada vez maior e sempre necessitando de água para seu consumo, as redes de distribuição de água estão em constante crescimento, e com isso o incremento de bombas e válvulas se torna necessário para atingir os valores mínimos e máximos de pressão, além da quantidade e qualidade de água. Para analisar um sistema hidráulico transiente, é preciso obter um modelo que represente a descrição matemática das características dele. A análise do escoamento transiente incorpora uma melhoria no modelo, uma operação economicamente mais viável e possivelmente um custo de operação mais baixo nas redes de distribuição. Porém para que se possa simular com boa precisão o comportamento da rede, os parâmetros físicos que envolvem o sistema devem ser conhecidos, resultando em valores de pressão e vazões bem próximos ao real. O processo de estimativa dos parâmetros físicos da rede hidráulica é chamado de calibração. Entre os parâmetros da rede, o de maior dificuldade de especificação é a rugosidade absoluta devido aos processos industriais e grau de acabamento da superfície, idade da tubulação, etc. Prever sua modificação com o tempo, devido à alteração da superfície da parede, muitas vezes causada pela própria qualidade da água, coloca o projetista diante do problema difícil de determinar os fatores de atrito das tubulações, exigindo experiência e bom senso. Utilizando o algoritmo genético, com operadores de elitismo, mutação e cruzamento em sua representação real e binária, no método transiente inverso, em que os parâmetros são considerados como variáveis, obteve-se um comparativo entre as funções objetivos do algoritmo genético e os erros médios relativos de ambas representações. Duas redes foram analisadas e em ambos os casos, obteve-se valores próximos da rugosidade procurada, mas com a representação real obtendo valores melhores.
Abstract: Scorned for years, either because in the past water distribution networks were simpler or because the study was too complex, the study of the hydraulic transient became of great importance due to the risk it caused to its consumers with the effect of the water hammer. With the population increasing and always needing water for their consumption, the water distribution networks are constantly growing, and with this the increase of pumps and valves is necessary to reach the minimum and maximum pressure values, in addition to the quantity and quality of water. To analyze a transient hydraulic system, it is necessary to obtain a model that represents the mathematical description of its characteristics. The analysis of the transient flow incorporates an improvement in the model, an economically more viable operation and possibly a lower operating cost in the distribution networks. However, in order to simulate the network behavior with good precision, the physical parameters that involve the system must be known, resulting in pressure values and flow rates very close to the real one. The process of estimating the physical parameters of the hydraulic network is called calibration. Among the network parameters, the most difficult to specify is the absolute roughness due to industrial processes and the degree of surface finish, age of the pipe, etc. Predicting its modification over time, due to the alteration of the wall surface, often caused by the water quality itself, poses the designer before the difficult problem of determining the friction factors of the pipes, requiring experience and common sense. Using the genetic algorithm, with elitism, mutation and crossing operators in their real and binary representation, in the inverse transient method, in which the parameters are considered as variables, a comparison was obtained between the objective functions of the genetic algorithm and the average errors of both representations. Two networks were analyzed and in both cases, values close to the desired roughness were obtained, but with the real representation obtaining better values.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/58450
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