Validando usando o EPANET 2.0

De acordo com o exposto na metodologia, o sistema em questão é composto por um conjunto de tubos, um reservatório, uma bomba e 5 válvulas que representam os pontos de consumo. A figura 6.1 mostra o sistema descrito já inserido no ambiente do EPANET 2.0.

Figura 6.1 Rede hidráulica analisada na metodologia inserida no ambiente do EPANET 2.0

As tubulações consideradas são de 4 polegadas, compostas de aço carbono. O

consumo considerado para o ponto destacado é uma vazão de 108 (m3/h). Nesta

simulação o sistema considerou o consumo apenas no ponto em destaque. O ponto

mencionado é o mesmo encontrado como o ponto hidraulicamente mais desfavorável, por meio da simulação usando o algoritmo do grafo.

As características do cenário estão disponíveis na íntegra no apêndice B deste trabalho. Nele constam os comprimentos de cada trecho, os valores das constantes utilizadas e todas as características dos elementos presentes no modelo. De posse do cenário mencionado basta apenas importar o arquivo no formato (.txt) para o EPANET 2.0 e ele exibe o cenário conforme mostrado na figura 6.1 (anterior). Deste modo a simulação pode ser replicada a título de conferência por parte do leitor. 6.1.1 Resultados obtidos

Com os resultados provenientes das simulações realizadas pelos dois métodos puderam-se gerar os gráficos apresentados na figura 6.2:

Figura 6.2 Gráfico Comparativo dos resultados das perdas de carga obtidos pelos dois métodos

Neste primeiro caso constam os valores das perdas de carga obtidas para cada trecho que conduz até o ponto hidraulicamente mais desfavorável. Pode-se notar as diferenças existentes nos valores inicial e final. Essas diferenças ocorreram devido ao fato da planilha não considerar a variação da cota geométrica. Desta forma as subidas são encaradas como uma perda maior para o EPANET 2.0 e as descidas tem uma perda maior na planilha. Uma outra forma de análise da perda de carga foi a perda de carga acumulada. O gráfico apresentado na figura 6.3 mostra os valores encontrados nos dois métodos.

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 0 1 2 3 4 5 6 P er d a d e ca rg a (mc a )

Contador dos trechos

Perda de carga (mca) - EPANET

Perda de carga (mca) - PLANILHA

Figura 6.3 Gráfico Comparativo das perdas de carga acumuladas obtidas pelos dois métodos

Pode-se observar que quando considerados os valores acumulados, os efeitos da diferença de nível dos pontos se anularam, no entanto nos casos mais gerais deve- se prestar atenção se a variação total no nível dos pontos inicial e final são muito representativas. Neste caso deve-se adicionar ou retirar do valor da perda de carga considerada na planilha o valor da diferença encontrada. Segue abaixo uma tabela comparativa dos valores encontrados pelos dois métodos.

Tabela 6.1 Comparativo dos métodos

Arestas Trechos Perda de carga (mca) _{acumulada -Planilha acumulada –EPANET 2.0} Perda de carga (mca) Erro(%)

1-2 1 1,406 3,443 144,9

2-5 2 2,996 5,108 70,5

4-5 3 4,586 6,774 47,7

6-7 4 6,360 8,660 36,2

7-12 5 14,036 14,390 2,5

Os resultados obtidos no modelo em questão foram considerados satisfatórios tendo em vista que os resultados obtidos apresentaram uma diferença de aproximadamente 2,5%. Este erro é bastante aceitável tendo em vista que as bombas são fornecidas apenas em alturas manométricas comerciais.

0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 0 1 2 3 4 5 6 P erd a d e ca rg a ac u m u la d a (m ca )

Contador dos trechos

Perda de carga acumulada (mca) - EPANET

Perda de carga acumulada (mca) - PLANILHA

Fonte: O autor

7 Estudo de Caso

A proposta deste estudo de caso é avaliar uma rede hidráulica real, com o intuito de minimizar os erros e o tempo despendido nas análises, por meio do emprego de uma metodologia baseada na modelagem da rede como um grafo ponderado não direcionado.

A rede estudada trata-se de uma rede de combate à incêndio com 53 hidrantes, no entanto a mesma técnica também se aplica a outros tipos de sistemas hidráulicos. O sistema deve ser composto por tubulações de aço carbono, e os caminhos por onde a rede percorrerá bem como o posicionamento das válvulas já foram determinados em conformidade com as exigências legais da NBR 13714. A rede teve a configuração apresentada na figura 7.1.

Figura 7.1 Rede hidráulica do estudo de caso

7.1 Determinação da vazão e pressão de operação

Conforme mencionado no tópico anterior, por se tratar de um sistema de combate a incêndio, existem rígidas exigências legais para que a rede seja aprovada pelo corpo de bombeiros local. A norma na qual os sistemas de combate a incêndio da maioria das indústrias instaladas no Brasil devem seguir é a NBR 13714 (Sistema de hidrantes e de mangotinhos para combate a incêndio), sendo estas complementadas pelas normas da seguradora. Esta norma estabelece os requisitos mínimos de operação e dimensionamento de todos os elementos constituintes de um sistema de hidrantes e mangotinhos. Vale salientar que o foco deste estudo de caso é a implementação de uma nova metodologia de análise de sistemas hidráulicos industriais. Isto explica o fato de não se adentrar nos pormenores legais de dimensionamento de redes de combate a incêndio, utiliza-se apenas os trechos da norma que possibilitaram a definição da pressão e vazão de operação da rede. A pressão e vazão de operação da rede são dimensionadas considerando a operação de dois jatos de água operando simultaneamente nos pontos hidraulicamente mais desfavoráveis. De acordo com a norma da seguradora, os níveis de vazão e pressão nos pontos mais desfavoráveis são definidos de acordo com a classe de ocupação e o risco da atividade, conforme quadro abaixo:

Tabela 7.1 Vazões e pressões requeridas

CLASSES DE PROTEÇÃO VAZÃO EM CADA REQUINTE REQUINTE: _{DIÂMETRO DA} MANGUEIRA PRESSÃO: CLASSE A 12(m3/h) 16(mm) 13(mm) 38(mm) 15(mca) 35(mca) CLASSE B 30(m3/h) 25(mm) 22(mm) 19(mm) 63(mm)

15(mca) 25(mca) 45(mca)

CLASSE C 54(m3/h) 32(mm) 28(mm) 25(mm) 63(mm)

20(mca) 30(mca) 45(mca)

Portanto, de acordo com o quadro acima se extrai a vazão e pressão mínimas de operação, sendo estas:

;

É de suma importância notar que para dois hidrantes abertos simultaneamente a bomba precisa do dobro da vazão para que a relação entre a pressão e a vazão seja pelo menos igual às requeridas no quadro acima.