Manual Técnico Allievi Português

MANUAL TÉCNICO V 1.0.1 03 de Novembro de 2010

ALLIEVI - Todos os direitos direitos reservados reservados Versão 1.0.1 03 de de Novembro de 2010

ITA Universidad Politécnica de Valencia Camino de Vera s/n - Edificio 5C 46022 Valência (Espanha) Ph: (+34) 96 387 98 98 Fax: (+34) 96 387 98 99

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI CONTEÚDO Requisitos do sistema ..................................................................................................... 6 Registro.......................................................................................................................... Registro .......................................................................................................................... 6 1. Introdução.................................................................................................................. Introdução .................................................................................................................. 7 2. Fundamentos de cálculo do ALLIEVI ........................................................................... 9 2.1

Condutos forçados............................................................................................. forçados ............................................................................................. 9

2.2

Condutos Livres – CANAIS .............................................................................. 10

2.3

Cálculo do Regime Permanen Permanente te ....................................................................... 11

3. Elementos do sistema a simular no ALLIEVI ALLIEVI............................................................... ............................................................... 13 3.1

Desenhar elementos ........................................................................................ 14

3.2

Nós................................................................................................................. Nós ................................................................................................................. 15

3.3

Reservatórios................................................................................................... Reservatórios ................................................................................................... 16

3.3.1

Reservatórios de grandes dimensões.......................................................... dimensões. ......................................................... 16

3.3.2

Reservatórios de pequenas dimensões ....................................................... 17

3.3.3

Reservatórios de seção variável ................................................................. 18

3.3.4

Reservatórios com divisão interna e vertedor vertedor............................................. ............................................. 19

3.3.5

Outras características dos Reservatórios..................................................... Reservatórios ..................................................... 21

3.4

Tubulações...................................................................................................... Tubulações ...................................................................................................... 23

3.4.1 3.5

Válvulas de ar (Ventosas) em tubulações ................................................... 27

Estações de bombeamento............................................................................... bombeamento ............................................................................... 32

3.5.1

Bombas com curvas características universais ............................................ 35

3.5.2

Bombas com curvas características por pontos .......................................... 36

3.5.3

Válvulas de grupo: Válvula de retenção retenção..................................................... ..................................................... 37

3.5.4

Válvulas de grupo: Válvula de regulação ................................................... 38

3.5.5

Válvulas de grupo: By-pass na Estação de bombeamento ............ .......................... ................ 39

3.5.6

Estações de Bombeamento com grupos inicialmente em marcha .............. ................ 40 40

3.5.7

Estações de Bombeamento com grupos inicialmente desligados ............ ................ .... 41 41

3.6

Estruturas de controle de vazão........................................................................ vazão ........................................................................ 42

3.6.1

Válvulas de regulação ............................................................................... 42

3.6.2

Válvulas de retenção ................................................................................. 46

3.6.3

Válvulas de alivio ..................................................................................... 47

4

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI 3.6.4

Válvulas de sobrevelocidade ..................................................................... 49

3.6.5

Perda de carga localizada.......................................................................... 54

3.6.6

Válvula composta (ECQ) ........................................................................... 54

3.6.7

Válvulas automáticas................................................................................. 55

3.7

Estruturas de proteção ..................................................................................... 58

3.7.1

Chaminés de equilíbrio ............................................................................. 59

3.7.2

Tanques Alimentadores Unidirecionais (TAUs) .......................................... 60

3.7.3

Reservatórios Hidropneumáticos (RHOs) ou Calderins .............................. 60

3.7.4

Chaminés diferenciais ............................................................................... 64

3.7.5

Outros dados das Estruturas de Proteção ................................................... 68

3.8

Lei de vazão ou de altura................................................................................. 69

3.8.1

Lei de vazão ............................................................................................. 70

3.8.2

Lei de altura.............................................................................................. 74

3.9

Condutos com escoamento livre (canais) ......................................................... 76

3.9.1

Canal de seção retangular ......................................................................... 78

3.9.2

Canal de seção trapezoidal ....................................................................... 78

3.9.3

Canal de seção circular ............................................................................. 79

3.9.4

Canal de seção qualquer ........................................................................... 79

3.9.5

Dados para canal com vazão inicial nula................................................... 80

4. Configuração de um novo projeto no ALLIEVI ........................................................... 81 4.1

Configuração das opções do programa ............................................................ 81

5. Campo de trabalho do ALLIEVI ................................................................................. 83 5.1

Ferramentas de visualização ............................................................................ 83

5.1.1

Ajuste da largura ou da altura da tela......................................................... 83

5.1.2

Ferramentas de Zoom ............................................................................... 84

5.1.3

Ferramentas de Bloqueio........................................................................... 85

5.1.4

Vista Esquemática ..................................................................................... 86

5.1.5

A concepção do Menu .............................................................................. 86

5.2

Etiquetas.......................................................................................................... 88

5.2.1

Introduzir Etiquetas ................................................................................... 88

5.2.2

Posição das Etiquetas ................................................................................ 88

5.2.3

Mostrar ou Ocultar Etiquetas ..................................................................... 89

5

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI 5.3

Ferramentas Avançadas de Desenho ................................................................ 89

5.3.1

Desenho Rápido ....................................................................................... 89

5.3.2

Mudar uma Tubulação para uma Poli tubulação........................................ 90

5.3.3

Edição dos Vértices ................................................................................... 90

5.4

Criação de cenários ......................................................................................... 91

6. Assistente de resultados ............................................................................................ 93 6.1

Resultados do regime permanente ................................................................... 93

6.2

Resultados do regime Transitório ..................................................................... 94

6.2.1

Assistente dos Resultados.......................................................................... 94

6.2.2

Resultados com um “Click Chart”............................................................ 100

6.2.3

SmartCharts ............................................................................................ 101

7. Compatibilidade do ALLIEVI com Epanet e AutoCad ............................................... 103 8.

Atalhos com o teclado ......................................................................................... 106

6


Requisitos do sistema Para a INSTALAÇÃO do ALLIEVI é necessário ter um computador com:

•

Um processador Intel ® Core Duo ou superior (ou processador equivalente da AMD). − Microsoft Windows XP SP3, Windows Vista ou Windows7 − Pelo menos 2 GB de RAM; − Pelo menos 100 MB de espaço livre em disco _ Um monitor com resolução de 1.280 x 1.024, com qualidade de cores de 32 bits (recomendável) − Conexão com a Internet. − Recomendado banda larga (1) − Adobe ® Reader ou compatível − NET − Framework 3.5 −

(1) A instalação do ALLIEVI requer conexão com a Internet. A primeira vez que você executar o ALLIEVI o programa será ativado; não é possível usar o ALLIEVI sem ativá-lo. Para fazer isso você precisa se conectar a Internet para validar sua cópia do ALLIEVI nos nossos servidores e será necessário validar a licença periodicamente

Registro Durante o processo de instalação do ALLIEVI, o sistema necessitará introduzir os dados da sua licença. Sem esta informação, a ser prestada durante a instalação, você não poderá usar o programa

Ativação A primeira vez que executar o programa, ele deve ser ativado. Para isso, você precisa de uma conexão à Internet para validar a sua cópia nos servidores do ITA.

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1. Introdução Este manual técnico do ALLIEVI foi elaborado com o intuito de apresentar ao usuário as ferramentas e conceitos necessários para a correta utilização do programa, e é dirigido especificamente para aqueles com conhecimentos básicos de hidráulica e sem experiência na utilização de softwares de simulação de transientes hidráulicos (golpe de aríete). É recomendável, complementarmente, assistir os tutoriais em vídeo que estão disponíveis no site www.ALLIEVI.es e saber que outros recursos práticos estarão muito em breve disponíveis nesta página. ALLIEVI é um programa que proporciona condições para analisar e verificar os efeitos transitórios de manobras efetuadas nos elementos do sistema hidráulico. O programa permite analisar o escoamento em redes hidráulicas de condutos forçados alimentadas por vários reservatórios, com várias estações de bombeamento, e com o fluxo regulado por estações de válvulas formando redes malhadas, ramificadas ou mistas. O programa dispõe de diferentes tipos de estações de válvulas inseridas nas tubulações da rede ou com descarga para o exterior. Algumas destas válvulas podem operar também como um sistema de proteção para controlar os transitórios hidráulicos. Em um sistema hidráulico operando em regime permanente, os transitórios podem ser gerados pelas ações dos elementos ativos do sistema. Estas ações ou manobras implicam variações das condições operacionais iniciais até se atingir o regime permanente final. As manobras de ligar/desligar bombas, abrir/fechar válvulas poderão ser simultâneas e também poderão ocorrer ações adicionais que provocam transitórios. Estas ações adicionais podem incluir mudanças no nível de liquido num reservatório, a modulação do consumo em uma rede de distribuição e, também a ruptura de uma tubulação em um dado momento. Destas três ações, as duas primeiras são geralmente consideradas manobras lentas ou muito lentas, razão pela qual o transiente gerado é irrelevante. No entanto, a ruptura de um conduto pode causar uma transição rápida, especialmente quando a ruptura é significativa e ocorre em um intervalo de tempo relativamente curto. Durante a transição, e enquanto o sistema se adapta de um estado permanente para outro, há variações e permutações de energia cinética em energia de pressão, e viceversa, provocando flutuações de vazão e pressão no escoamento. As flutuações de velocidade não têm impacto direto sobre o sistema, mas se associam as mudanças de pressão variando entre valores máximos e mínimos. É a pressão máxima que pode provocar rupturas e indicará a necessidade de proteger adequadamente o sistema instalando dispositivos apropriados para limitar os valores das pressões máximas.

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI As pressões mínimas não produzem danos se forem mantidas acima da pressão atmosférica. Mas se ocorrer o vácuo interno as tubulações submetidas a uma depressão transitória poderão colapsar e, em juntas flexíveis ou em pequenas fissuras, poderá ocorrer a entrada de ar ou de líquidos contaminantes o que não é desejável pelos riscos que acarreta na operação. Se a queda de pressão é elevada poderá ocorrer a vaporização do líquido transportado, resultando em macro cavitação com a formação de bolhas de vapor e a separação da coluna líquida. Posteriormente, quando a pressão atinge valores oscilando acima da pressão de vapor, as bolhas de vapor tendem a desaparecer provocando a colisão das duas colunas separadas; são gerados choques hidráulicos e picos de pressão com valores máximos superiores aos que ocorrem se não houver a separação da coluna liquida. O fenômeno poderá provocar a ruptura da instalação. Considerando os efeitos prejudiciais que podem ocorrer durante o desenvolvimento de um transitório hidráulico a solução será proporcionar aos elementos do sistema a resistência mecânica capaz de suportar as variações de pressão, ou instalar elementos de proteção para reduzir a amplitude destas flutuações e mantê-las entre limites aceitáveis. Para proceder de uma forma ou de outra sempre será necessário dispor de um programa de cálculo para simular o transitório e prever, dentre outros resultados, as pressões extremas que ocorrem depois de uma manobra assumida. Este é, como mencionado, o objetivo principal do ALLIEVI. ALLIEVI é um programa de cálculo que pode ser utilizado tanto na fase de concepção de um projeto como na fase de verificação da operação de um sistema hidráulico. Na fase de concepção o programa permite que se incorpore ao sistema vários dispositivos de proteção (vasos de pressão, tanques alimentadores unidirecionais, chaminés de equilíbrio, válvulas de alívio, etc.), de modo que as oscilações de pressão geradas por manobras nos componentes do sistema sejam mantidas entre limites predeterminados. Adicionalmente o ALLIEVI permite diagnosticar e visualizar os efeitos transitórios na operação do sistema ao se simular várias manobras numa instalação previamente projetada.

9


2. Fundamentos de cálculo do ALLIEVI 2.1 Condutos forçados Em um conduto forçado o transiente hidráulico é analisado aplicando as equações de conservação de massa e da quantidade de movimento para um volume de controle que acompanha o deslocamento da onda de pressão ao longo da tubulação. É obtido um sistema de duas equações diferenciais não-lineares nas duas incógnitas (x-espaço e ttempo), para a determinação da carga piezométrica H=H(x, t) e da velocidade V=V(x, t). A forma desse sistema de equações é: ∂ H ∂ H a 2 ∂V + V + =0 g ∂ x ∂t ∂ x V V ∂V ∂V ∂ H + V +g + f =0 2 D ∂t ∂ x ∂ x

(1)

Como este sistema não tem solução analítica, para a integração das equações o procedimento habitual é transformá-lo num sistema de equações de diferenças finitas e admitir que a solução seja alcançada em instantes t sucessivos separados de um intervalo ∆t e em pontos x específicos (separados de uma distância ∆x) obedecendo a condição: ∆ x

=

∆t

(2)

a

sendo "a" a celeridade, isto é, a velocidade de propagação da onda de pressão na tubulação. Esta celeridade, no caso da água, é calculada utilizando a expressão: 9.900

a=

D 47,6 + C e

(3)

onde o coeficiente C depende do material da tubulação. As equações diferenciais acima são transformadas em um sistema de duas equações algébricas, lineares com duas incógnitas, da forma: n +1 i

H

n i −1

− H

+

a g

(V

n +1

i

n

)

− V i −1 +

f i −n1∆ x D

V i n−1 V i n−1 = 0

(4) +1

H in − H in+1 −

a g

(V i

n +1

n

)

− V i +1 −

n

f i +1∆ x D

V i n+1 V i n+1 = 0

Com as quais se pode calcular a carga piezométrica H e a velocidade V, na iésima seção da tubulação e no dado instante n+1, a partir dos valores de H e V conhecidos nos

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI pontos i, i-1, i+1 no instante anterior n. Este procedimento utilizado no Allievi é conhecido como o "MOC - MÉTODO DAS CARACTERÍSTICAS". O sistema (4) pode ser resolvido para todos os pontos interiores de qualquer tubulação , mas não nos extremos , pois, aí, só há uma equação e duas incógnitas. Nesses extremos, onde se supõe que a tubulação está ligada a algum outro elemento da rede hidráulica, a equação que falta deverá representar o comportamento deste elemento; são as “condições de contorno”. Estas condições de contorno representando o comportamento transitório do elemento podem se associar a novas incógnitas e, o ALLIEVI permite resolver o sistema de equações resultantes para considerar: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Reservatórios com seção variável Estações de Bombeamento Estruturas de controle de fluxo, que consiste em válvulas de vários tipos associadas em paralelo ou perda de carga localizada Estruturas de Proteção, composto por vasos de pressão, tanques alimentadores unidirecionais e chaminés de equilíbrio. Válvulas de Ar (ventosas), que podem ser distribuídas ao longo das tubulações. Leis de carga piezométrica ou de vazão impostas nos extremos das tubulações.

2.2 Condutos Livres – CANAIS Complementarmente, em redes com canais, poderão ocorrer transitórios nestes elementos como conseqüência de manobras em comportas ou de alterações dos níveis de água nos reservatórios conectados aos extremos dos canais, ou por mudanças nas demandas. O regime transitório nestes canais é governado pelas equações de Saint-Venant, que decorre da aplicação das equações de conservação da massa e da quantidade de movimento para um volume de controle que acompanha a mudança nas condições de fluxo no canal. As equações resultantes são as seguintes: ∂ y ∂t

+ V

∂ y

+

A ∂V

T ∂ x ∂V ∂V ∂ y + V +g ∂t ∂ x ∂ x

=

∂ x

0

−

(

g s0

−

s f

(5)

)= 0

Nestas equações as incógnitas são a profundidade da água y = y (x, t) e a velocidade do escoamento V = V (x, t), funções da posição ao longo do canal e do tempo. Na expressão (5), A é a área da seção de escoamento, T a largura da superfície livre definida pela área A, s0 é a declividade da soleira do canal e s f é o gradiente hidráulico definido pela expressão:

11

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI 2

s f =

n V

2

4/3

Rh

(6)

Onde, n é o coeficiente de Manning e Rh raio hidráulico da seção ocupada pelo escoamento. Aceitando algumas simplificações, o sistema (5) é resolvido de forma semelhante ao apresentado em (1) pelo método das características e, com um desenvolvimento paralelo, se obtém um sistema similar ao das equações apresentadas em (4). Neste caso, a expressão (2) se substitui por: ∆ x = V ± c ∆t

(7)

Onde c é a velocidade da onda de gravidade no canal e apresenta o valor: c =

g

A T

(8)

ALLIEVI permite simular transitórios em redes nas quais há tubulações forçadas e canais, mediante a aplicação do método das características para ambos os tipos de condutos obedecendo, para cada um deles, a formulação apropriada. Como o intervalo de tempo característico para a resolução do transitório no conduto forçado é da ordem de décimos ou centésimos de segundo e, para o conduto livre é da ordem de segundos, resulta que , o incremento de tempo para a resolução do transitório no canal será um múltiplo do intervalo de tempo utilizado na resolução dos condutos forçados. No ALLIEVI os canais somente podem ser conectados a reservatórios ou a outros canais e, nos canais só se admite escoamento subcrítico (ou crítico no extremo final com descarga livre) e, os canais poderão ter seções transversais retangulares, trapezoidais, circulares ou quaisquer outras

2.3 Cálculo do Regime Permanente Em um sistema hidráulico o regime transitório decorre de manobras em seus elementos e começa a partir de um regime permanente inicial. No ALLIEVI, o cálculo do regime permanente inicial é realizado através do método das características sem admitir a ocorrência de manobras. Com os resultados obtidos neste calculo, essas condições são tomadas como CONDIÇÕES INICIAIS para a simulação do regime transitório, para o qual, se especificam as manobras a realizar nos elementos do sistema.

NOTA: É muito importante ressaltar que para o cálculo de qualquer transitório, ALLIEVI realiza primeiramente o cálculo do regime permanente e o usuário poderá ver os resultados em formato de tabelas apresentadas para cada um dos elementos do sistema hidráulico.

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13


3. Elementos do sistema a simular no ALLIEVI O sistema hidráulico a simular é constituído de elementos que se interconectam entre si através de seus nós extremos. Em geral, cada elemento dispõe de dois nós, um inicial ou de entrada e outro final ou de saída, de maneira que o sentido positivo do fluxo em cada elemento se estabelece do nó inicial ao nó final. Os tipos de elementos considerados no programa são os seguintes: Tipos de Elemento

Representação Gráfica no ALLIEVI

1. Nós

Nó 2. Reservatórios

3. Tubulações

4. Estações de bombeamento 5. Estruturas de Proteção

6. Estruturas de controle de vazão

7. Leis de Vazão (Q) ou de carga (H)

8. Condutos livres (canais)

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3.1 Desenhar elementos A interface gráfica do ALLIEVI foi concebida para que o usuário com um só click introduza todos os elementos necessários para criar desde um sistema simples até sistemas complexos como, por exemplo, redes malhadas. Os elementos de desenho estão agrupados em cinco categorias. De um lado se encontram os elementos básicos de uma rede, a saber: as bombas, as tubulações, os nós e os condutos livres ou canais. No segundo grupo estão os diferentes tipos de reservatórios que se poderá simular. No grupo seguinte estão as válvulas, nos outros grupos estão as estruturas de proteção e no último se configuram as leis de vazão e de carga. O modo de Introduzir os elementos no ALLIEVI é o seguinte: •

Ir ao menu Desenho Canal.

Básicos

•

Ir ao menu Desenho forma de conexão

•

Ir ao menu Desenho  Válvulas  Selecionar o tipo de válvula que necessitas entre as possíveis opções proporcionadas no ALLIEVI (Válvula de regulação, retenção, automática, perda de carga, Estrutura composta para a opção de se ter válvulas instaladas em ramais em paralelo, e outras).

•

Ir ao menu Desenho  Proteção  Selecionar entre Reservatório Hidropneumático (RHO), Tanque Alimentador Unidirecional (TAU) ou Chaminé de Equilíbrio (CEQ).

•

Ir ao menu Desenho  Vários  Selecionar Lei ou outra opção indicada.



Selecionar entre Nó, Tubulação, Bomba,



Reservatório



Selecionar o tipo de reservatório e sua



IMPORTANTE: Considerar que certos elementos não podem ser conectados diretamente a outros no ALLIEVI. No caso que se intente conectar dois elementos que são incompatíveis, o cursor avisa com um sinal de proibido e, então, será necessário recorrer ao desenho de um tramo curto de tubulação que una os dois elementos.

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Em continuação se apresentam as características mais importantes de cada um dos elementos, detalhando os seus parâmetros hidráulicos, apresentando as considerações necessárias e indicando a maneira que se deve fornecer os seus dados.

3.2 Nós Ao gerar um nó, ALLIEVI requer que o usuário forneça o valor correspondente a: -

-

Denominação . A denominação (ou Nome) de cada nó é uma variável alfanumérica, com a única condição de não haver dois nós com a mesma denominação. Ao gerar um nó, o programa lhe atribui uma determinada denominação, que poderá ser modificada pelo usuário em qualquer momento. É muito importante ter em conta que, se a denominação proposta já está sendo utilizada em outro nó, será emitido o aviso de advertência e é necessário que o usuário modifique a denominação para poder continuar o desenho.

Cota. É a cota do nó definida a partir de um nível de referência estabelecido pelo usuário.

Nos dados da tabela de nós, ALLIEVI visualizará o tipo de elemento ao qual corresponde cada um dos nós. Desta maneira poderão ser confirmados os valores das cotas que se está atribuindo ao respectivo elemento. .

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NOTA: Quando dois nós pertencem a um mesmo elemento, ALLIEVI atribuirá automaticamente um mesmo valor da cota para ambos extremos do elemento.

3.3 Reservatórios Os Reservatórios são elementos do sistema nos quais se armazena líquido a pressão atmosférica. Os tipos de Reservatórios incluídos no programa são os seguintes: Tipo de Reservatórios

Representação no ALLIEVI

Reservatórios de grandes dimensões ou de nível constante (GD) Reservatórios de pequenas dimensões ou de nível variável (PD) Reservatórios de seção variável (SV)

Reservatórios com divisão e vertedor (DV)

Para facilitar a representação gráfica do sistema, se dispõe de ícones de reservatórios com um só nó (direita ou esquerda) ou com dois nós. Em caso de reservatórios com dois nós, ambos nós deverão ter a mesma cota. A cota de nós de um reservatório corresponde a sua cota de soleira. Em continuação são indicadas as características destes Reservatórios.

3.3.1 Reservatórios de grandes dimensões. -

Cota inicial de água (Z0): É a cota de água utilizada para calcular o regime permanente. Ao se tratar de um reservatório de grandes dimensões esta cota não se altera durante toda a simulação, independentemente das vazões de entrada e de saída que se estabelecem no processamento dos cálculos. Para declarar um reservatório de grandes dimensões e introduzir a cota inicial de água no ALLIEVI, o procedimento é o seguinte: • •

Ir a Dados Básicos  Tipo  GD Ir a Dados Básicos  Z0 (m)

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As unidades e a Cota Inicial de água podem ser modificadas tão somente com um click utilizando o botão direito sobre o campo correspondente, pois, se está operando no modo de edição. •

Com um Click direito em Z0  Cambiar unidade Gestão de Unidades: Este assistente permite modificar a unidade atual para a unidade desejada no campo que se está trabalhando.

NOTA: O procedimento para se modificar as unidades das grandezas é similar para todos os dados de entrada requeridos no cálculo. 3.3.2 Reservatórios de pequenas dimensões -

Seção (S). É a seção transversal do reservatório, cujo valor é constante.

-

Cota inicial de água (Z0) . É a cota de água utilizada para calcular o regime permanente. Ao se tratar de um reservatório de pequenas dimensões esta cota se

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI modificará ao longo da simulação, em função da seção do reservatório e das vazões de entrada e de saída que se estabelecem durante o processamento dos cálculos. A maneira de declarar um reservatório de pequenas dimensões é a seguinte:

Ir a Dados Básicos  Tipo  PD

•

IMPORTANTE: Em caso de desconhecer o significado de algum campo de dados de entrada, é possível obter esclarecimentos com o click direito sobre o campo que deseja conhecer. Com esta ação, ALLIEVI apresentará uma etiqueta com a informação necessária.

3.3.3 Reservatórios de seção variável Nestes Reservatórios se admite que a seção varia em degraus, com tramos de seção constante entre a cota inferior e superior de cada degrau. As características destes Reservatórios são as seguintes: -

Cota inicial de água (Z) : É a cota de água utilizada para calcular o regime permanente. Esta cota pode se modificar ao longo da simulação do transitório.

-

Para cada ponto i que define a seção do reservatório de seção variável: -

-

Cota do ponto (z) . É a cota associada ao ponto i, a partir do nível de referência estabelecido. Volume acumulado (V) . É o volume do reservatório acumulado desde a soleira até o ponto i. Para i = 0, o programa assume diretamente um volume acumulado igual a zero.

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z3

V olumen 3 V olumen 2 V olumen 1

z2 z1 z0

A maneira de introduzir os dados do reservatório de seção variável é a seguinte: •

Ir a Dados Básicos  Seção do Reservatório S (m 2 )  Se apresentará um assistente no qual se deverá introduzir a cota e o correspondente volume acumulado.

3.3.4 Reservatórios com divisão interna e vertedor São os Reservatórios que dispõem de um vertedor retangular de parede delgada, transversal interno, que divide o reservatório em zona de entrada e de saída. Suas características são:

20


-

Seção transversal a montante do vertedor (Si). É a seção do reservatório na zona de entrada.

-

Seção transversal a jusante do vertedor (Sf) . É a seção do reservatório na zona de saida.

-

Cota a montante e jusante do nível de água (Z Si; Z Sf). São as cotas de água nas seções de entrada e de saída do reservatório, com as quais se calcula o regime permanente. Estas cotas podem ser iguais ou diferentes para as duas zonas do reservatório e podem ser alteradas durante a simulação do transitório.

O modo de introduzir estes parâmetros é a seguinte: •

Ir a Divisão e Vertedor

Seção Inicial (Si)  Seção Final (Sf)  Cota Inicial (Z Si)  Cota Final (Z Sf) 

- Comprimento do vertedor (L). É o comprimento transversal do reservatório. -

-

Cota da crista do vertedor (Z Crista) . É a cota da crista do vertedor, a partir do nível de referência estabelecido. Coeficiente de vazão do vertedor (C q ). É o coeficiente C q do vertedor retangular de parede delgada no interior do reservatório, utilizado para o cálculo da vazão de descarga obedecendo a seguinte equação: Q = C q L

2 3

2 g H

3

2

(9)

Sendo, L o comprimento do vertedor e H a altura da lâmina de água sobre a Crista do Vertedor (Z Crista), antes que se inicie o rápido descenso. Valores típicos de C q variam entre 0,60 e 0,80. O modo de introduzir estes dados é o seguinte :

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI •

Ir a Vertedor/vertedor

Comprimento do Vertedor (L)  Crista do vertedor (Z Crista)  Coeficiente de Vazão do Vertedor (Cq) 

3.3.5 Outras características dos Reservatórios Além dos dados anteriores, existem outras características comuns a diferentes tipos de Reservatórios como indicamos em seqüência.

3.3.5.1 Vertedor de Alívio em Reservatórios de pequenas dimensões ou de seção variável Nestes reservatórios pode existir um vertedor retangular de parede delgada, situado em uma de suas paredes laterais, que verta a água para o exterior quando se atinge a cota da crista deste vertedor de alívio. Os dados do vertedor são os seguintes: -

-

-

-

Comprimento do vertedor de alívio : É o comprimento do vertedor. Se este comprimento é nulo se entende que o reservatório correspondente não dispõe de vertedor de alívio. Cota da crista do vertedor de alívio : É a cota da crista, tomada a partir do nível de referência estabelecido para o sistema. Coeficiente de vazão do vertedor de alívio : É o coeficiente C q do vertedor retangular de parede delgada, utilizado no cálculo da vazão vertida de acordo com a equação (9). Reservatório para descarga do vertedor de alivio: A água descarregada no vertedor de alívio pode verter para o leito de um rio receptor ou a um dos Reservatórios de pequenas dimensões ou de seção variável instalados no sistema hidráulico. Indicarse-á com a denominação do reservatório ao qual se verte a água ou, deixar em branco este dado para indicar que se está vertendo a água para o leito de um rio receptor.

Nos casos em que o reservatório tenha vertedor de alívio, este vertedor poderá ser fixo ou ser equipado com uma comporta com movimento vertical que verte água pela aresta superior. Neste último caso, a comporta poderá realizar um único movimento linear de elevação ou descenso durante o desenvolvimento do transitório. As características deste vertedor de alivio com crista móvel através de comporta são as seguintes:

22


-

Crista (Fixa - Móvel). Indica a característica da crista móvel (Si) ou fixa (No). No caso de crista fixa não são requeridos os dados seguintes. •

Ir a vertedor de alívio móvel  Crista (Fixa/ Móvel)

En caso de crista móvel, os dados requeridos são os seguintes: -

Cota final da crista (Zf). É a cota que alcançará a crista do vertedor ao final de seu movimento. A cota da crista no início do movimento é a cota anteriormente indicada.

-

Instante inicial do movimento da crista (Ti) . É o instante em que se inicia o movimento da comporta, isto é, da crista do vertedor.

-

Instante final do movimento da crista (Tf) . É o instante em que finaliza o movimento da comporta. Procedimentos para inserir os dados: •

Ir a vertedor de alívio móvel  Cota final de a crista (Zf)  Instante inicial do movimento da crista (Ti)  Instante final do movimento da crista (Tf)

3.3.5.2 Mudança do nível de água durante o cálculo do regime permanente em Reservatórios de pequenas dimensões, de seção variável com divisão e vertedor Nestes Reservatórios, a diferença com os reservatórios de grandes dimensões, é que o nível de água se altera durante o regime transitório. No entanto, para o cálculo do regime permanente, o nível de água nestes Reservatórios pode permanecer constante ou mudar até que se cumpra a equação da continuidade considerando as vazões de entrada e de saída do reservatório.

23

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI No caso do cálculo do regime permanente, no qual se assume que o nível de água nestes Reservatórios permanece constante, obter-se-a um regime permanente que, em geral, não satisfaz a equação da continuidade entre as vazões de entrada e de saída. Isto se deve ao fato que na maioria das vezes não é possível conhecer a priori os níveis de água nestes Reservatórios quando o sistema opera em regime permanente. Por isto se originará um fluxo não permanente ao iniciar o cálculo do regime transitório, muito embora não se efetuem manobras nos elementos ativos do sistema. Se, ao contrário, se permite que o nível nestes Reservatórios se altere durante o cálculo do regime permanente, ao se finalizar este cálculo o nível de água alcançado será tal que se cumprirá a equação da continuidade entre as vazões de entrada e de saída do reservatório. Em conseqüência, se em todos os Reservatórios do sistema, exceto os de grandes dimensões, se permite que o nível de água se altere durante o cálculo do regime permanente, a situação a que se chegará será tal que os níveis serão mantidos sem alterações durante o cálculo do transitório ao não se efetuarem manobras nos elementos ativos do sistema. Segundo seja o caso, a variável a introduzir será: -

Cota variável em regime permanente (Sim - Não) . Para o cálculo do regime permanente, a água do reservatório pode ter cota variável (Si) ou cota fixa (No), sendo, neste último caso, igual a cota inicial indicada anteriormente. •

Ir a Dados Básicos  Cota de água variável (Zvar) SIM / NÃO

3.4 Tubulações As características das tubulações são as seguintes: -

Comprimento (L): É a extensão da tubulação.

-

Diâmetro (Dint ): É o diâmetro interno da tubulação.

-

Espessura da tubulação (e) : É a espessura da parede da tubulação que se utiliza para calcular a celeridade.

24


A maneira de introduzir estes dados no programa é a seguinte: •

-

Ir a Tubulações – Dados Básicos

Comprimento (L)  Diâmetro (Dint)  Espessura (e) 

Rugosidade absoluta ou (Rug) : As perdas por atrito em tubulações se calculam por meio da equação de Darcy, com o fator de atrito obtido mediante a fórmula de Colebrook. O usuário deve introduzir a rugosidade absoluta das paredes interiores da tubulação.

IMPORTANTE Se o usuário introduz neste campo a rugosidade com um valor negativo • como, por exemplo (-1), o programa realiza o cálculo considerando que nesta tubulação não há perdas por atrito. No caso de se introduzir um valor nulo como rugosidade absoluta, a tubulação será considerada lisa com o fator de atrito correspondente.

•

. -

Coeficiente de perdas singulares (k) : É o coeficiente adimensional de perdas singulares global na tubulação. Com este coeficiente, as perdas singulares se calculam mediante a equação: hm

=

k

V t 2 2g

(10)

sendo V t a velocidade da água na tubulação. •

Ir a Tubulações – Perdas

Rugosidade absoluta (Rug)  Coeficiente de perdas singulares (k) 

25


-

Celeridade: É a velocidade de propagação das ondas de pressão. Este dado se atribui diretamente para a tubulação ou se poderá calcular através do assistente a partir do diâmetro interno, da espessura da parede e do coeficiente do material da tubulação. Se é atribuído o valor zero para a celeridade, o transitório na tubulação será tratado como uma oscilação de massa O assistente se encontra justamente no campo da celeridade na tabela de dados das tubulações.

-

Coeficiente k mt do material da tubulação. É o coeficiente, dependente do material da tubulação, que se utiliza para o cálculo da celeridade, por meio da expressão (válida somente para a água). a=

9900 47,3 + k mt

Dt

(11)

et

No assistente se indicam valores de k mt para diferentes materiais de tubulação. A maneira de introduzir a celeridade em cada uma das tubulações no ALLIEVI é a seguinte: •

Ir a Tubulações – Dados Básicos  Celeridade (a)  se introduz manualmente o valor da celeridade para cada tubulação

•

Ir a Tubulações – Dados Básicos  Celeridade (a)  Calcular. Abrir-se-á a etiqueta do assistente no qual será somente necessário introduzir o coeficiente do material da tubulação; no lado direito do assistente, o usuário dispõe do valor do coeficiente para os materiais usuais utilizados nas tubulações.

26


-

Traçado da tubulação (Perfil) . Corresponde a forma geométrica do perfil da tubulação, definida a partir do traçado de seu eixo. Os dados necessários para definir o traçado de cada tubulação são os seguintes: -

-

Distância da origem. É a distância do ponto i ao inicio da tubulação, medida ao longo do seu eixo. Para o ponto inicial o programa atribui diretamente à distância o valor zero, e para o ponto final o programa atribui à distancia o valor igual ao comprimento da tubulação. Cota. É a cota do ponto i situado sobre o eixo da tubulação. Para os extremos da tubulação o programa atribui as cotas dos nós correspondentes.

O perfil da tubulação se introduz do seguinte modo: •

Ir a Tubulações – Dados Básicos  Perfil  Configuração da Tubulação i. Se abrirá o assistente, no qual se introduzirão as distâncias da origem e as correspondentes cotas.

27


3.4.1 Válvulas de ar (Ventosas) em tubulações As ventosas se instalam para evitar pressões negativas em uma tubulação, admitindo ar quando a pressão interna no ponto em que está instalada tende a ser menor do que a pressão atmosférica e expulsando o ar quando a pressão alcança valores superiores a atmosférica. No entanto, a admissão de ar na tubulação poderá em alguns casos criar mais problemas do que soluções e, a utilização de ventosas como sistema de proteção para controlar os transitórios hidráulicos, se utiliza somente quando não há outro modo para evitar a ocorrência de pressões negativas. ALLIEVI conta internamente com uma base de dados de características de ventosas, assim como permite que o usuário introduza os dados das curvas características de uma ventosa que deseja utilizar na instalação que está analisando. A maneira de introduzir dados de ventosas é a seguinte: •

Ir a Tubulações – Dados Básicos  Perfil  Configuração da Tubulação i  Ventosas. Se especifica a distância em metros desde a origem da tubulação e no botão de tipo de ventosas, se pode optar entre selecionar uma das ventosas disponíveis na base de de dados ou configurar uma nova nova ventosa de de seu arquivo pessoal introduzindo introduzindo a respectiva curva curva característica.

28


IMPORTANTE: É muito importante considerar que para efeitos do cálculo, se a tubulação conecta com um elemento não tubo em um de seus extremos, as ventosas que se instalarão devem situar-se a uma distancia mínima que equivalerá a:  í ≥

0.5(∆) = 0.5 ∗ ( ∗ ∆)

∆ :

Intervalo de tempo a: Celeridade No caso de tubulações cujos extremos se conectam com outras tubulações, somente se admite instalar uma ventosa nos nós associados ao extremo de uma das tubulações. Para as outras tubulações as ventosas deverão ser instaladas a uma distância mínima dos nós obedecendo à condição:  í ≥

1.5(∆) = 1.5 ∗ ( ∗ ∆)

Esta distância mínima também deverá prevalecer entre duas ventosas instaladas na tubulação.

3.4.1.1 Configuração das Ventosas No Allievi as ventosas são configuráveis, ou seja, o usuário pode acessar as curvas de admissão e expulsão de ar das ventosas definidas e configurada configuradass no programa. O modo de acessar estas curvas é a seguinte: • Ir o menu configuração  Opções  Bases de dados Configurar as ventosas definidas no Allievi

29


Neste assistente se apresentarão apresentarão todas as ventosas ventosas definidas; simplesmente simplesmente fazendo click no nome da ventosa, se acessa os valores de∆pre ssão e da vazão de ar que definem as suas curvas de admissão e expulsão de ar. Para criar ou modificar alguma destas curvas, se dispõem de duas opções. Por um lado, o botão Novo permite inserir os valores de uma nova ventosa, enquanto que o botão Duplicar permite modificar os valores de alguma das ventosas já definidas.

30


3.4.1.2 Ruptura de tubulação ALLIEVI permite simular o efeito da ruptura de uma tubulação no sistema. Para isto, no assistente, para introduzir o perfil da tubulação que vai sofrer a ruptura, e selecionando a opção “Tubulação com ruptura” se introduzirão os seguintes dados: -

Distância da origem. É a distância desde a origem da tubulação até o ponto onde se vai produzir a ruptura.

-

Instante da ruptura. É o instante que se inicia a ruptura.

-

Duração da ruptura. É o tempo durante o qual permanece a ruptura.

-

Kv final. É o coeficiente Kv final da ruptura, que relaciona a vazão descarregada por ruptura Qrot com a pressão no interior da tubulação no ponto de ruptura P tub, de acordo com a equação:

(

)

Qrot m 3 h = Kv Ptub (bar )

(11)

Para introduzir estes dados siga o procedimento seguinte:

Ir a Tubulações – Dados Básicos  Perfil  Configuração da Tubulação i  selecionar a tubulação com ruptura.

31


3.4.1.3 Tubulações com vazão inicial nula Para calcular o regime permanente, e a vazão circulante nas tubulações se iniciam os cálculos assumindo a velocidade da ordem de 0,5 m/s (ou outro valor introduzido pelo usuário). Durante o cálculo do regime permanente esta velocidade irá sendo modificada em cada iteração, e para cada tubulação, até se alcançar o valor de regime permanente.

No caso em que a vazão em regime permanente de uma ou de várias tubulações é zero (pelo fato de existirem bombas desligadas e/ou válvulas fechadas), as condições de regime permanente se obtém com um número elevado de iterações, consumindo muito tempo de cálculo. Nestes casos, para o cálculo do regime permanente, poder-se-a admitir diretamente a vazão nula naquelas tubulações para as quais se reconhece a priori que esta será a vazão do regime permanente. Para cada tubulação os dados necessários são: -

Q inicial nulo (Sim – Não) . Indica se imporás, ou não, vazão inicial nula. Extremo para impor H (Inicial – Final) . No caso de impor vazão inicial nula, se indicará se a altura piezométrica da tubulação em condições de regime permanente será a de seu extremo inicial ou a de seu extremo final.

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IMPORTANTE: Há que ter muito cuidado com estes dados, pois quando se indica vazão nula em uma tubulação o programa calcula o regime permanente assumindo esta vazão nesta tubulação, assim como a altura piezométrica no extremo indicado. O regime permanente obtido será errôneo se, na realidade, não se cumprem as hipóteses assumidas. Em caso de dúvida é melhor não assumir este tipo de dados.

O processo para introduzir estes dados é o seguinte: • •

Ir a Tubulações – Vazão Nula  Qin = 0 Ir a Tubulações – Vazão Nula  H Imp Inicial / Final

3.5 Estações de bombeamento As características gerais das estações de bombeamento são as seguintes: -

Número de bombas em paralelo . É o número de grupos instalados em paralelo, todos iguais, formando a Estação de bombeamento. Estes grupos terão exatamente o mesmo comportamento durante o transitório e poderão dispor a jusante de válvulas de regulação e de retenção submetidas a manobras iguais e, também de by-pass. Ir a Estações de bombeamento (Tabela de dados) – Dados gerais

•

-

Num.



Forma das curvas características das bombas. Se indica a forma de apresentação das curvas características das bombas, Hb = Hb (Qb ) e Pacc = Pacc (Qb ), as quais podem ser Universais ou Ajustadas (por pontos). •

Ir a Estação de bombeamento – Dados gerais Universais

CurvaPor Pontos /



33


-

Tipo de válvula de grupo . Indica se existe ou não válvula de retenção e de regulação na saída de cada grupo, assim como by-pass entre a entrada e a saída da Estação de bombeamento. •

-

Ir a Instalação

V Regulação  SIM / NÃO  V Retenção  SIM / NÃO  By-Pass  SIM / NÃO



Inércia de cada grupo . É o momento de in ércia das massas girantes de cada grupo, e inclui o rotor da bomba, o eixo, o acoplamento e o rotor do motor de acionamento. No caso de não dispor destes dados, o programa proporciona uma estimativa do momento de inércia do grupo utilizando a fórmula de Thorley,  P  I = 0,03768 3   N 

0 , 9556

 P  + 0,0043   N 

1, 48

(12)

onde, I é o momento de inércia do grupo em Kg·m 2, P a potencia nominal do grupo em Kw, e N a velocidade de rotação nominal em mil rpm. Na expressão (12), o primeiro termo do segundo membro representa o momento de inércia da bomba e, o segundo termo o momento de inércia do motor elétrico de acionamento. Se for conhecido o valor de PD 2 do grupo, sua relação com o momento de inércia é:

(

I Kg ·m

2

)=

(

PD 2 Nw·m 2 4g

)

;

(

I Kg ·m

2

)=

(

PD 2 Kp·m 2 4

)

(13)

Como se mencionou anteriormente existe duas possibilidades para introduzir o momento de inércia. A maneira direta é: •

Rotação  I (Kg.m2 )

34

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI Em caso de não contar com este dado, ALLIEVI proporciona ao usuário a opção de calculá-lo utilizando o assistente que se busca da seguinte maneira:

Rotação I (Kg.m2 ) Calc. Calcular potência e Inércia

•

-

Velocidade de rotação de regime. É a velocidade de rotação dos grupos quando funcionam nas condições de regime permanente. •

-

Ir a Rotação  Nreg (rpm).

Velocidade de rotação nominal . É a velocidade de rotação das bombas que corresponde às curvas características utilizadas. •

Ir a Rotação  Nnom (rpm).

35


-

Funcionamento inicial das bombas . Nas condições iniciais os grupos podem estar em marcha (com a velocidade de rotação de regime), ou parados. •

Ir a Parada/ligar  Inicial  Em Marcha / desligadas

3.5.1 Bombas com curvas características universais Neste caso as curvas características das bombas se obtêm das curvas universais tabeladas para um total de 14 valores da rotação específica, de acordo com as variáveis propostas por Marchal, Flesch y Suter. Estas curvas permitem caracterizar o comportamento das bombas em quaisquer condições de operação, isto é, para valores positivos, negativos ou nulos de vazão, altura e rotação. Os dados necessários para caracterizar a bomba correspondem aos valores do ponto ótimo de operação (o ponto de rendimento máximo) na rotação nominal, isto é: -

Vazão Qb0. É a vazão da bomba.

- Altura Hb0. É a altura gerada pela bomba. -

Potencia de acionamento P acc0. É a potência de acionamento da bomba no ponto ótimo de operação.

Com estes três valores, o programa mostrará, para a verificação do usuário, o rendimento da bomba no ponto ótimo de operação com o seguinte procedimento. •

Abrindo (clicar

) a tabela de Dados Gerais  Rendimento Ótimo Q (l/s)  Rendimento Ótimo  H (m)  Rendimento Ótimo  P (Kw)

36


3.5.2 Bombas com curvas características por pontos Os dados das curvas características ajustadas são fornecidos por pontos, para a rotação nominal, a partir das informações do catálogo fornecido pelo fabricante das bombas. Com esta informação o programa não poderá caracterizar o comportamento das bombas para valores negativos de vazão, altura ou rotação. Por isto esta forma de proporcionar as curvas características somente será útil nos casos em que o funcionamento das bombas for limitado ao primeiro quadrante, com rotação positiva. Para este caso, os dados necessários para obter as curvas características ajustadas deverão ser introduzidos de acordo com o seguinte procedimento: - Vazão Qbi. Vazão bombeada no ponto de funcionamento i. - Altura Hbi. Altura associada ao ponto de funcionamento i. - Potencia de acionamento P acci. Potencia de acionamento no ponto de

funcionamento i.

Com estes três valores, para cada ponto de funcionamento i, o programa mostra a curva de rendimento da bomba para a verificação do usuário.

IMPORTANTE: Os pontos de funcionamento da bomba que definem as curvas ajustadas por pontos devem cobrir todo o primeiro quadrante, desde Qb = 0 até Hb = 0, com potencias de acionamento que, em nenhum caso, poderá ser nula ou negativa. Por isto recomenda-se que o usuário proporcione suficientes pontos para definir adequadamente as curvas de funcionamento, extrapolando por sua conta a informação que o fabricante proporciona no catálogo. Este procedimento se justifica, pois, ao longo da simulação do transiente, a bomba poderá operar em qualquer ponto de sua curva característica dentro do primeiro quadrante, com o que, o programa deverá dispor de informações suficientes das características da bomba neste quadrante. Para entrar com os dados que definem as curvas características da bomba, ALLIEVI conta com um assistente que indica o seguinte procedimento:

Abrindo (clicar

) na tabela de Dados Gerais Curvas por pontos Tabela,

37


3.5.3 Válvulas de grupo: Válvula de retenção Os grupos de bombeamento com curvas ajustadas dispõem em todos os casos, de válvula de retenção. Os grupos com curvas universais poderão ou não dispor desta válvula de retenção na descarga. Os dados necessários para a simulação são os seguintes: -

Coeficiente de perdas K VRt da válvula de retenção. É o coeficiente de perdas na válvula de retenção totalmente aberta, com unidades em m/(m 3 /s)2, para o cálculo das perdas em função da vazão da bomba. Neste coeficiente de perdas deverão ser incluídas as perdas nos acessórios instalados na descarga atravessados pela vazão da bomba excluindo-se as perdas na válvula de regulação, se instalada. •

Abrindo (clicar

) na tabela de Dados Gerais  V retenção  K

38


3.5.4 Válvulas de grupo: Válvula de regulação A válvula de regulação se instala na descarga de cada grupo, geralmente após a válvula de retenção, se existe. Sua função é regular a vazão bombeada pelo grupo com o fechamento parcial ou isolar o grupo do sistema ao ser totalmente fechada. As características destas válvulas são: -

Diâmetro nominal. É o diâmetro nominal da válvula de regulação.

-

Tipo de válvula de regulação. É o tipo de válvula de regulação a instalar, selecionada entre os seguintes tipos:

•

Abrindo (clicar

) na tabela de Dados  V Regulação D (mm) V Regulação  Tipo: Borboleta V Regulação  Tipo:Comporta (gaveta) V Regulação  Tipo: Globo VRegulaçãoTipo:Diafragma V Regulação  Tipo: Comercial

Para todos estes tipos, exceto para o caso de válvula comercial, o programa dispõe de curvas características típicas que proporcionam os valores dos coeficientes de perdas adimensionais em função do grau de abertura da válvula. Para o caso da válvula comercial, a curva característica da válvula se obterá da base de dados de válvulas, a partir de informações de catálogo, e poderá ser adicionada ao programa do seguinte modo: -

Válvula comercial a instalar (Modelo). É a denominação da válvula comercial a instalar, com dados obtidos das válvulas comerciais disponíveis.

39


Abrindo (clicar

) na tabela de Dados Gerais  V Regulação Modelo

As válvulas de regulação instaladas nos grupos das Estações de Bombeamento poderão se submeter a manobras de fechamento e/ou abertura durante a simulação do transitório. Para definir estas manobras de forma tabular deverão ser fornecidos os seguintes dados: -

Instante ti. É o instante de tempo correspondente ao ponto i.

-

Grau de abertura A ri. É a abertura relativa da válvula, em % relativa à abertura máxima (100%), no instante t i.

Para introduzir a manobra da válvula, o procedimento é o seguinte: •

Abrindo (clicar

) na tabela de Dados Gerais  V Regulação Manobra

3.5.5 Válvulas de grupo: By-pass na Estação de bombeamento O by-pass se existe, se instala entre os barriletes de entrada e de saída da Estação de Bombeamento e em paralelo com os grupos. O by-pass dispõe de uma válvula de retenção com os seguintes dados:

40


-

•

Coeficiente de perdas K VRbp da válvula de retenção. É o coeficiente de perdas da válvula de retenção aberta, com unidades em m/(m 3 /s)2, para o cálculo das perdas em função da vazão circulante no by-pass. Neste coeficiente de perdas se deverá adicionar as perdas dos outros acessórios que compõem o by-pass. Abrindo (clicar

) na tabela de Dados Gerais  By-Pass  K

3.5.6 Estações de Bombeamento com grupos inicialmente em marcha As Estações de bombeamento que se encontram inicialmente em marcha podem ser desligadas em um momento determinado e, posteriormente, voltar a operar. Nestes casos teremos que completar os seguintes dados: -

Instante de parada (Inst. par.). É o instante em que se desconectam simultaneamente todos os grupos da Estação de Bombeamento.

-

Voltar-se-á a ligar? (Sim – Não). Indica se os grupos serão ligados novamente, ou não, após o desligamento.

-

Instante de religar. Em caso de ser religados, este é o instante que se produzirá o ligar simultâneo dos grupos (instante posterior ao do desligamento).

-

Tempo de aceleração. Em caso de religar é a duração para se atingir, em evolução linear com o tempo, a rotação de regime dos grupos. Deverão ser completados os dados de acordo com o seguinte procedimento:

•

Ir a Parada/Religar  Inicial  Em Marcha  Inst Parada. Novo ligar  Sim / Não  Inst. de religar  Duração

41


3.5.7 Estações de Bombeamento com grupos inicialmente desligados As Estações de bombeamento que se encontram inicialmente desligadas podem ser ligadas em um determinado momento e, posteriormente, voltar a desligar. Nestes casos teremos que completar os seguintes dados: -

Instante no qual se ligam os grupos. É o instante em que se ligam simultaneamente todos os grupos da Estação de Bombeamento.

-

Duração da aceleração. É o intervalo de tempo utilizado em evolução linear para que os grupos atinjam a rotação de regime.

-

Se desligarão os grupos? (Sim – Não). Indica se os grupos irão ser desligados ou não depois de ligados.

-

Instante de parada. Em caso de desligar este é o instante no qual se produzirá o desligamento simultâneo dos grupos (instante posterior ao de ligar). Seguir os procedimentos:

•

Ir a Parada/religar  Inicial  Paradas  Inst. ligar  Duração  Novo desligamento  Sim / Não Inst. Parada.

42


3.6 Estruturas de controle de vazão As Estruturas de controle de vazão são constituídas basicamente por válvulas e outros componentes que intervêm na vazão circulante. Os elementos que se consideram nas Estruturas de controle de vazão são os seguintes: Tipos de Elemento


1. Válvulas de regulação 2. Válvulas de retenção 3. Válvulas de alivio 4. Válvulas de sobrevelocidade 5. Perdas de carga localizadas 6. Válvulas compostas (vários ramais em paralelo)

7. Válvulas automáticas

As características de todos estes elementos são as seguintes:

3.6.1 Válvulas de regulação São válvulas cujo acionamento permite modificar a vazão circulante na instalação. Usualmente estarão inicialmente abertas, mas poderão fechar para isolar uma parte do sistema hidráulico. Suas características são: - Cota (Z). É a cota em que se situa a válvula, é a mesma dos seus nós extremos. - Diâmetro nominal (DN) . É o diâmetro nominal da válvula. - Coeficiente de perdas (k) do ramal . É o coeficiente de perdas adimensional do ramal

no qual a válvula está instalada.

Estes dados se introduzem da seguinte maneira: • •

Ir a Válvula de regulação – Dados básicos  Cota (Z) Ir a Válvula de regulação – Dados básicos  Diâmetro nominal (DN)

43


-

Ir a Válvula de regulação – Dados básicos  Coeficiente de Perdas (k)

Tipo de válvula. É o tipo de válvula a instalar, escolhida entre os seguintes tipos: Borboleta Esférica Comporta (Gaveta) Globo Diafragma Comercial Para definir o tipo de válvula se deve: •

Ir a Válvula de regulação – Dados básicos  Tipo  Borboleta Esférica Comporta Globo Diafragma Comercial

Para todos estes tipos, exceto no caso de válvula comercial, o programa dispõe de curvas características típicas que proporcionam os coeficientes de perdas adimensionais em função do grau de abertura da válvula. Para o caso de válvula comercial, a curva característica da válvula se obtém da base de dados de válvulas à partir de informações de catálogos. Para estas válvulas se deve dispor do coeficiente de perdas adimensional em função do grau de abertura, entre 0 % e 100 % em intervalos de 5 % do grau de abertura.

44

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI Ao introduzir uma válvula comercial, o usuário deverá decidir que tipo de válvula deseja introduzir. A maneira de preencher os dados é a seguinte: •

Ir a Válvula de regulação – Dados básicos  Tipo  Comercial Modelo: Se apresentará uma tabela com todas as válvulas comerciais disponíveis.

As válvulas de regulação poderão se submeter a manobras de fechamento e/ou de abertura durante a simulação do transitório. Estas manobras poderão ser definidas como:  Tabeladas  Senoidais Para definir as manobras de forma tabelada deverão ser introduzidos os seguintes dados: -


-

Grau de abertura A ri. É a abertura reativa da válvula, em % relativa à abertura máxima (100%), no instante t i.

O usuário deve introduzir os dados da manobra da válvula da seguinte maneira: •

Ir a Manobra  Tipo  Tabelada

45


Ir a Tabelada  Tabela

•

A manobra senoidal é periódica e obedece a seguinte expressão Ap(t ) = Ap0 + A ⋅ sen(

2π T

t + B)

(21)

Donde a abertura relativa, em % da abertura máxima, depende dos seguintes parâmetros: -

Abertura inicial Ap0. É a abertura da válvula no instante inicial, em % da abertura máxima.

-

Amplitude A. É a amplitude da oscilação em % da abertura máxima.

-

Período T . É o período de oscilação da abertura da válvula, em s.

-

Fase B. É o angulo de fase da oscilação da abertura da válvula, em graus.

A manobra senoidal se introduz da seguinte forma: • •

Ir a Manobra  Tipo  Senoidal Ir a Senoidal  Abertura inicial Apo (%)

46

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI • • •

Ir a Senoidal  Amplitude A (%) Ir a Senoidal  Período T (s) Ir a Senoidal  Angulo de fase B (s)

3.6.2 Válvulas de retenção Estas válvulas abrem quando a vazão circula no sentido direto, e fecham quando a vazão se estabelece no sentido inverso. São consideradas elementos ideais, fechando instantaneamente no mesmo momento que a vazão na saída da válvula se inverte. Suas características são: - Cota. É a cota que se instala a válvula, a mesma dos nós extremos. - Diâmetro nominal. É o diâmetro nominal da válvula. • •

Ir a Válvula de retenção – Dados básicos Ir a Válvula de retenção – Dados básicos

Cota (Z)  Diâmetro Nominal (DN) 

- Coeficiente de perdas k do ramal . É o coeficiente adimensional de perdas do ramal

onde a válvula está instalada.

- Coeficiente de perdas k da válvula fechada. É o coeficiente de perdas adimensional

da válvula fechada. Se com a válvula fechada o fluxo inverso é impedido este coeficiente é assumido com um valor da ordem de 1·10 32.

- Coeficiente de perdas k de a válvula aberta . É o coeficiente adimensional de perdas

da válvula totalmente aberta. • • •

Ir a Perdas de carga  Coeficiente de perda do ramal (k Ramal) Ir a Perdas de carga  Coeficiente de perda na válvula fechada (k 0%) Ir a Perdas de carga  Coeficiente de perda na válvula aberta (k 100%)

47


3.6.3 Válvulas de alivio São válvulas que se abrem quando a pressão em seu ponto de conexão supera um determinado valor, descarregando ao exterior toda ou parte da vazão circulante enquanto a pressão se mantém acima deste valor. Uma vez abertas, o grau de abertura é função da pressão de entrada até a abertura completa. E com a pressão mais baixa a válvula permanecerá fechada. Suas características são: - Cota. É a cota na qual se instala a válvula, é a mesma de seus nós extremos. - Número de ramais em paralelo . É o número de válvulas de alivio, instaladas em

paralelo, que constituem a “estrutura de alívio”. O programa admite um determinado número de válvulas em paralelo, não necessariamente iguais.

• •

Ir a Válvula de Alivio – Dados básicos Ir a Válvula de Alivio – Dados básicos

Cota (Z)  Número de ramais (NR) 

Para cada uma de as válvulas de alivio instaladas em paralelo, os dados necessários são: - Diâmetro nominal. É o diâmetro nominal da válvula. - Coeficiente de perdas k do ramal . É o coeficiente adimensional de perdas do ramal

no qual se instala a válvula.

- Tipo de válvula. É o tipo de válvula de alívio a instalar no ramal, selecionada entre os

seguintes tipos: Borboleta Esférica Comporta (Gaveta) Globo Diafragma Comercial

Uma vez definido o número de ramais, se apresenta a tabela na qual deverão ser introduzidos os dados correspondentes a cada um dos ramais. •

Abrindo (clicar

) na tabela de Dados básicosDiâmetro Nominal (DN) Coeficiente Perda (k) Tipo

48


Para todos estes tipos, exceto para o caso da válvula comercial, o programa dispõe de uma curva característica típica que proporciona o coeficiente adimensional de perdas em função do grau de abertura da válvula de alívio. No caso da válvula comercial, a curva característica da válvula se obtém da base de dados de válvulas apresentadas nos catálogos dos fabricantes. Para estas válvulas deverse-a dispor do coeficiente adimensional de perdas em função do grau de abertura, entre os valores de 0 % e 100 % em intervalos de 5 % do grau de abertura. O processo proposto é igual ao mostrado para a válvula de regulação de tipo comercial. - Manobra da válvula . Relaciona o grau de abertura da válvula com a pressão nos nós

de entrada. Para definir esta manobra de forma tabelada são necessários os seguintes dados: -

Pressão pi. É a pressão na entrada da válvula correspondente ao ponto i. Grau de abertura Ari. É a abertura relativa da válvula, em % da abertura máxima, para a pressão pi. Evidentemente a pressão mínima da tabela corresponderá o grau de abertura zero, para a pressão que provocará o início da abertura. Obviamente a pressão inicial da tabela deverá ser maior do que a pressão do ponto de conexão no regime permanente. •

Abrindo (clicar

) na tabela de Dados básicos ( ) Tabela

49


3.6.4 Válvulas de sobrevelocidade São válvulas que se fecham automaticamente quando se detecta uma variação considerável da vazão circulante, como pode ser o caso de uma ruptura. Sua função é evitar a ocorrência de inundações quando ocorrem rupturas. As características destas válvulas são: - Cota. É a cota de instalação da válvula, é a mesma de seus nós extremos. - Diâmetro nominal. É o diâmetro nominal da válvula. - Coeficiente de perdas k do ramal . É o coeficiente adimensional de perdas do ramal

da válvula.

-

Tipo de válvula. É o tipo de válvula a instalar, dentre os seguintes tipos: Borboleta Esférica Comporta (Gaveta) Globo Diafragma

50

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI Comercial • • •

•

Ir a Válvula de Sobrevelocidade – Dados básicos  Cota (Z) Ir a Válvula de Sobrevelocidade – Dados básicos  Diâmetro Nominal (DN) Ir a Válvula de Sobrevelocidade – Dados básicos  Coeficiente de perdas do ramal (k) Ir a Válvula de Sobrevelocidade – Dados básicos  Tipo

Para todos estes tipos, exceto no caso de válvula comercial, o programa dispõe de curvas características típicas que proporcionam os coeficientes de perdas adimensionais em função do grau de abertura da válvula. Para o caso de válvula comercial, a curva característica da válvula se obtém da base de dados de válvulas a partir de informações de catálogos. Para estas válvulas dever-se-a dispor do coeficiente de perdas adimensional em função do grau de abertura, entre 0 % e 100 % em intervalos de 5 % do grau de abertura. As válvulas de sobrevelocidade se fecham mediante uma manobra tabelada definida por pontos. Assim, para o ponto i teremos: -

-

Instante ti. É o instante de tempo correspondente ao ponto i. Este instante se contará a partir do instante de disparo (abertura) da válvula, é o instante em que se inicia o processo de fechamento. Grau de abertura Ari. É a abertura relativa da válvula, em % da abertura máxima, no instante ti. Para o instante inicial o grau de abertura da válvula será o máximo (100 %). •

Ir a Válvula de Sobrevelocidade – Dados básicos  Tabela

51


Em uma válvula de sobrevelocidade, o disparo (abertura plena) poderá ocorrer: -

Por velocidade mínima. A válvula dispara quando a velocidade na mesma é menor do que um valor determinado.

-

Por velocidade máxima. A válvula dispara quando a velocidade na mesma é maior do que um valor determinado.

-

Por diferencia de vazões . A válvula dispara quando a diferença de vazões entre dois valores definidos em tubulações do sistema é maior do que um valor determinado. •

Ir a Válvula de Sobrevelocidade – Dados básicos  Disparo

Para as válvulas que disparam por velocidade mínima ou máxima, a velocidade de disparo será: -

Velocidade de disparo (V). É a velocidade, mínima ou máxima, que provoca o disparo da válvula. •

Ir a Válvula de Sobrevelocidade – Dados básicos

Velocidade de disparo (V)



52


Para as válvulas que disparam por diferença de vazões com o objetivo de detecção de fugas nas tubulações, deverão ser instalados medidores de vazão no inicio e no final da tubulação para detectar a diferença de vazões que provocará o disparo da válvula. Os dados necessários são: - Tubulação onde se instalam os medidores de vazão (caudalimetros) . Denominação

das tubulações onde se encontram instalados o medidor inicial e final. Em geral ambos os medidores estão instalados numa mesma tubulação, muito embora possam ser instalados em tubulações diferentes. - Distancia da origem na tubulação . Distância da origem, na correspondente

tubulação, onde se encontram instalados cada um dos medidores. - Coeficiente de vazão do medidor (+1, -1) . É o parâmetro que indica o sentido da

vazão para o cálculo da diferença de vazões que provocará o disparo. Se o coeficiente vale +1, a vazão se considera positiva no sentido da tubulação, e se o coeficiente vale -1 a vazão se considerará positiva no sentido contrário ao da tubulação. Se os dois medidores estão na mesma tubulação, os dois coeficientes de vazão deveriam ser iguais. - O procedimento para entrada dos dados é o seguinte: •

Ir a Disparo por diferença de vazão  Caudalimetros  Acionar a janela no campo Caudalimetros se mostrará uma tabela para que o usuário introduza os dados dos caudalimetros.

53


NOTA: No caso de não constarem as tubulações indicadas o programa emite o seguinte aviso:

Em cada instante de cálculo, o programa calculará a diferença entre as vazões obtidas nos pontos de instalação dos medidores inicial e final, ambas afetadas pelo correspondente coeficiente de vazão. O valor absoluto desta diferença se compara com um valor de referência para decidir ou não pelo disparo da válvula de sobrevelocidade. O dado necessário será: - Diferencia de vazões . Valor de referência da diferença de vazões para o disparo da

válvula de sobrevelocidade.

54


•

Ir a Disparo por diferencial de vazão  Caudalimetros

3.6.5 Perda de carga localizada Corresponde a uma perda de carga localizada em uma posição determinada do sistema. Por exemplo, um acessório que provoca uma perda localizada entre dois tramos de uma tubulação. Os dados necessários são: - Cota. É a cota que se situa a perda localizada, e a mesma dos nós extremos. - Diâmetro nominal . É o diâmetro nominal do acessório que provoca a perda

localizada.

- Coeficiente de perdas k . É o coeficiente adimensional de perdas do acessório. • • •

Ir a Válvula de Perda localizada – Dados básicos  Cota (Z) Ir a Válvula de Perda localizada – Dados básicos  Diâmetro Nominal (DN) Ir a Válvula de Perda localizada – Dados básicos  Coeficiente de perdas (k).

3.6.6 Válvula composta (ECQ) É um elemento composto de um determinado número de válvulas instaladas em paralelo, as quais podem ser de regulação, de retenção, e acessórios que provoquem perdas localizadas. Para as válvulas compostas, os dados necessários são: - Cota. É a cota na qual se situa a (ECQ), é a mesma de seus nós extremos. •

Ir a Válvula composta (ECQ) – Dados básicos  Cota (Z)

- Número de válvulas de regulação . É o número de ramais com válvulas de regulação

que formam parte da (ECQ).

55


- Número de válvulas de retenção . É o número de ramais com válvulas de retenção

que formam parte da (ECQ).

- Número de perdas localizadas. É o número de ramais com acessórios, que provocam

perdas localizadas, e formam parte da (ECQ). •

•

•

Ir a Válvulas  Regulação: Se deve indicar o número de ramais com válvula de regulação. Ir a Válvulas  Retenção: Se deve indicar o número de ramais com válvulas de retenção. Ir a Válvulas Perda: Se deve indicar o número de ramais com acessórios que provocam perda de carga localizada.

Os dados de cada um dos componentes que formam parte da válvula composta são os mesmos que se apresentam em 3.6.1 (válvulas de regulação), em 3.6.2 (válvulas de retenção) e em 3.6.5 (perdas localizadas).

Abrindo (clicar ) na tabela de Dados básicos de Válvula composta- ECQ ( se deve introduzir os dados de cada uma das válvulas(ramais) declaradas. •

)

3.6.7 Válvulas automáticas Estas válvulas têm funcionamento automático, modificando seu grau de abertura para manter constante o valor de um determinado parâmetro de operação. Os dados destas válvulas são: - Cota. É a cota na qual se instala a válvula automática, é a mesma dos seus nós

extremos.

- Diâmetro nominal. É o diâmetro nominal da válvula.

56

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI - Coeficiente de perdas k do ramal . É o coeficiente adimensional de perdas no ramal

de conexão da válvula.

Para introduzir estes dados da válvula automática observar o seguinte procedimento: • • •

Ir a Válvula automática – Dados básicos  Cota (Z) Ir a Válvula automática – Dados básicos  Diâmetro Nominal (DN) Ir a Válvula automática – Dados básicos  Coeficiente perdas (k Ramal)

- Classe de válvula. É a classe da válvula a instalar, segundo a seguinte classificação:

Redutora de pressão Sustentadora de pressão Limitadora de vazão Para declarar o tipo de válvula automática, o procedimento é o seguinte: • • •

-

Ir a Válvula automática – Dados básicos  Classe  Redutora de pressão Ir a Válvula automática – Dados básicos  Classe Sustentadora de pressão Ir a Válvula automática – Dados básicos  Classe Limitadora de Vazão

Tipo de válvula. É o tipo de válvula a instalar, dentre os seguintes tipos: Borboleta Esférica Comporta (Gaveta) Globo Diafragma Comercial •

Ir a Válvula automática – Dados básicos  Tipo

57


Para todos estes tipos, exceto no caso de válvula comercial, o programa dispõe de curvas características típicas que proporcionam os coeficientes de perdas adimensionais em função do grau de abertura da válvula. Para o caso de válvula comercial, a curva característica da válvula se obtém da base de dados de válvulas a partir de informações de catálogos. Para estas válvulas dever-se-a dispor do coeficiente de perdas adimensional em função do grau de abertura, entre 0 % e 100 % em intervalos de 5 % do grau de abertura. O funcionamento das válvulas automáticas está concebido como um controlador proporcional que, atuando sobre o grau de abertura da válvula, objetiva manter constante o valor da variável a ser controlada (set-point). Em geral, a expressão que define o funcionamento do controlador é dada pela seguinte equação: u (t ) = ± K p e(t )

(22)

Sendo em cada caso:

e = Erro entre o valor desejado e o valor instantâneo obtido na operação u = Resposta da válvula para a correção do erro detectado. Na expressão (22) se toma o sinal positivo para as válvulas sustentadoras de pressão, enquanto que se toma o sinal negativo para as redutoras de pressão e para as reguladoras de vazão. Os dados correspondentes para a regulação das válvulas automáticas são: - Pressão de controle: É a pressão assumida (set-point) na entrada das válvulas

sustentadoras de pressão, ou de saída nas válvulas redutoras de pressão. Esta opção se habilita somente quando se declaram os parâmetros do regulador das válvulas sustentadoras e redutoras de pressão •

Ir a Regulação PID  Pressão de controle (P)

58


- Vazão de controle. É a vazão assumida (set-point) nas válvulas reguladoras de vazão.

Esta opção se habilita somente quando se declaram os parâmetros do regulador para as válvulas limitadoras de vazão.

- Coeficiente K p. É o coeficiente proporcional do regulador PID.

A maneira de introduzir os parâmetros do regulador é a seguinte: •

Ir a Regulação PID  Coeficiente de proporcionalidade (Kp)

IMPORTANTE: Em cada caso o coeficiente K p deverá ser obtido por tentativas até que as variáveis a serem reguladas se adaptem ao valor desejado sem oscilações apreciáveis. Para que os resultados da simulação representem adequadamente o comportamento do sistema real, as válvulas automáticas a instalar deveriam ter como dado o valor do coeficiente proporcional obtido mediante este procedimento.

3.7 ESTRUTURAS DE PROTEÇÃO As Estruturas de proteção são utilizadas para reduzir as oscilações de pressão no escoamento transitório. Em geral elas armazenam um determinado volume de água, e funcionam contribuindo com vazão para o sistema, no momento em que se reduz a vazão circulante. Posteriormente, ao se alterar o sentido do fluxo, vazão é introduzida na Estrutura de proteção provocando a desaceleração lenta do fluxo. Desta maneira as mudanças de vazão na tubulação são amortecidas, reduzindo a amplitude das oscilações de pressão.

59

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI Os elementos no ramal de interligação da tubulação principal com a estrutura de proteção deverão apresentar em seu conjunto um coeficiente de perdas de carga reduzido para o fluxo de saída da estrutura, e um coeficiente de perdas elevado para o fluxo contrário, de entrada na estrutura de proteção. Desta maneira facilita-se o fluxo de saí da da estrutura de proteção para a tubulação principal, com o que se reduz os riscos de depressões nesta tubulação e se evitam as ocorrências de pressões negativas (vácuo) no sistema hidráulico. Além disto, ao se criar perda de carga elevada no fluxo de entrada para a estrutura de proteção, provoca-se a dissipação de energia e o amortecimento rápido do transitório. Os tipos de Estruturas de proteção incluídos no programa são: Tipos de Elemento


1. Chaminé de Equilíbrio (CEQ)

2. Tanque Unidirecional (TAU) 3. Reservatório Hidropneumático ou

Calderín (RHO) 4. Chaminé Diferencial

5. Chaminé de Seção Variável

Na relação de dados necessários distinguiremos entre os dados da própria Estrutura e os dados do ramal de conexão.. Como estes últimos dados são comuns a todas as Estruturas, sua consideração se realizará uma vez que se definam as suas particularidades.

3.7.1 Chaminés de equilíbrio - Diâmetro. É o diâmetro interior da Chaminé de seção circular constante. - Rugosidade absoluta . É a rugosidade absoluta das paredes interiores da Chaminé. - Cota de a base . É a cota da base ou soleira da Chaminé.

A maneira de introduzir estes dados é a seguinte: •

Ir a Chaminé - Dados básicos  Diâmetro (D)  Rugosidade Absoluta (Rug)

60


Cota da base (Zb)



NOTA: Admite-se que a altura desta Chaminé seja suficiente para que não transborde. Se for necessário simular o caso de uma Chaminé com risco de transbordamento, esta Chaminé poderá ser substituída por um reservatório de pequenas dimensões com vertedor de alívio lateral. . 3.7.2 Tanques Alimentadores Unidirecionais (TAUs) - Diâmetro. É o diâmetro interior do tanque unidirecional de seção circular constante - Cota da base. É a cota da base ou soleira do tanque unidirecional. - Rugosidade absoluta . É a rugosidade absoluta das paredes interiores do tanque

unidirecional.

- Altura máxima da água no tanque unidirecional. É a altura máxima de água

permitida no interior do tanque, referida à base ou soleira do tanque.

A maneira de introduzir estes dados é a seguinte: •

Ir a Tanque Unidirecional - Dados básicos  Diâmetro (D)  Rugosidade absoluta (Rug)  Cota de a base (Zb)  Altura máxima de água (Niv.max)

3.7.3 Reservatórios Hidropneumáticos (RHOs) ou Calderins - Número de calderins . É o número de calderins iguais, instalados em paralelo, que

constituem a Estrutura de Proteção.

- Diâmetro. É o diâmetro interno do calderín. - Comprimento. É o comprimento do corpo paralelo do calderín, suposto cilíndrico.

61

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI - Volume. É o volume total do calderín, calculado pelo programa ao se dispor do

diâmetro e do comprimento do calderín.

- Cota da base. É a cota da base ou da aresta inferior do calderín. - Rugosidade absoluta . É a rugosidade absoluta das paredes internas do calderín.

A maneira de introduzir estes dados é a seguinte: • •

Ir a Calderíns - Dados básicos  Número de Calderíns (Num) Ir a Características físicas do Calderín  Diâmetro (D)  Comprimento(L)  Volume (V)  Cota de a base (Zb)  Rugosidade Absoluta (Rug)

- Pressão de Inchado do gás . No caso do calderín com bexiga é a pressão que se

deve inflar a bexiga antes de se instalar o calderín no sistema hidráulico. Para o calderín sem bexiga, o inflado se realizará fechando a válvula no ramal de conexão do calderín com o sistema hidráulico (posteriormente esta válvula permanecerá sempre aberta com as bombas funcionando). Para o cálculo da pressão de inchado, admite-se que o gás sofre uma evolução isotérmica entre a condição de inchado e de funcionamento da instalação nas condições de regime, a expressão a utilizar é a seguinte: Ph*∀TC = P0*C ∀ 0 g (19) Siendo:

*

Ph

= Pressão de inchado, em valor absoluto. Para determinar a pressão de inchado em valor relativo deverá ser subtraído o valor da pressão atmosférica.

∀TC

= Volume total do calderín.

P0*C =

Pressão do gás em valor absoluto nas condições de operação. Em calderíns conectados ao barrilete de descarga da Estação de

62

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI bombeamento, esta pressão se estima aproximadamente como a altura gerada pelas bombas nas condições operacionais, descontando a diferença de cotas entre as bombas e o nível médio do água nos calderíns, e somando a pressão atmosférica. ∀ 0 g = Volume do gás no interior do calderín em condições de operação

da estação de bombeamento. No ALLIEVI o usuário pode introduzir o valor da pressão de inchado ou utilizar o assistente introduzindo o valor do volume inicial de gás em metros cúbicos e a pressão inicial do gás em metros; o assistente calculará automaticamente a pressão de inchado do Calderín. •

Ir a Características físicas do Calderín  Pressão de inchado (P)  Calc.

63


-

Expoente politrópico. É o expoente n que caracteriza a evolução termodinâmica do gás no interior do calderín durante o funcionamento do sistema em regime transitório, obedecendo à equação: n

PC *∀ g

=

cte

(19)

Para evolução isotérmica n = 1, para evolução adiabática n = 1,4 e, para evolução politrópica n = 1,2. Este último valor é o habitualmente adotado, posto que a evolução do gás se considera intermediária entre a isotérmica e a adiabática. •

Ir a Características físicas do Calderín  Expoente Politrópico.

-

Posição do calderín (V – H) . O calderín poderá ser instalado em posição vertical ( V ) ou horizontal ( H).

•

-

Ir a Características físicas do Calderín Posição  Horizontal (H).  Vertical (V)

É um calderín com bexiga? (Sim – Não) . O calderín pode ser com bexiga ( Sim) ou sem bexiga (Não). Em princípio o comportamento de ambos os tipos de calderíns é o mesmo enquanto não se esvaziem de água durante o funcionamento em regime transitório. Para o caso de ocorrer o esvaziamento num calderín com bexiga, no momento do esvaziamento a bexiga fechará o orifício no ramal de conexão do calderín com a tubulação do sistema. Neste momento o calderín estará sem água e a alimentação da tubulação principal se interrompe bruscamente criando-se uma onda de depressão que poderá submeter a tubulação a pressões negativas e provocar o seu colapso. Posteriormente, na fase sobrepressiva do transitório, a água pode voltar a entrar no calderín e este ciclo se repete de acordo com a evolução do transitório. No entanto, se o calderín é sem bexiga no caso de esvaziamento de água, o gás (ar no caso) continua sua expansão ocupando todo o calderín e será introduzido no ramal de conexão e eventualmente na tubulação principal. Neste caso, na

64

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI alimentação desta tubulação não se gera a onda de depressão do caso anterior, mas parte do gás ao se deslocar para o interior da tubulação principal pode não regressar posteriormente ao calderín na fase sobrepressiva. E um determinado volume de gás deslocando-se sem controle no interior da tubulação principal pode criar riscos de rupturas ao se religar a instalação. Na simulação se admite que no caso de esvaziamento todo o gás fica confinado entre o calderín e o ramal de conexão, sem passar para a tubulação principal. Em conseqüência, toda a massa de gás poderá voltar ao interior do calderín na fase sobrepressiva seguinte do transitório. •

Ir a Características físicas do Calderín  Bexiga  Sim  Não

3.7.4 Chaminés diferenciais A Chaminé diferencial é constituída por uma Chaminé principal, exterior, dispondo no seu interior de um tubo concêntrico que pode transbordar a água para a Chaminé principal. Ambos componentes estão conectados na sua parte inferior ao ramal de conexão com seus correspondentes coeficientes de perdas para fluxos de entrada e de saída. Para as Chaminés diferenciais os dados necessários são os seguintes:

3.7.4.1 Chaminé principal - Tipo: No ALLIEVI, a representação gráfica para todas as Chaminés é igual, por tal

motivo é indispensável que neste campo se introduza o nome da Chaminé diferencial, ou seja: DF •

Chaminé – Dados básicos  Tipo  DF

- Diâmetro. É o diâmetro interno da Chaminé de seção circular constante.

65


- Rugosidade absoluta . É a rugosidade absoluta das paredes internas da Chaminé. - Cota de a base . É a cota da base ou soleira da Chaminé.

Estes dados se introduzem da seguinte maneira: •

Chaminé – Dados básicos  Diâmetro (D)  Rugosidade absoluta (Rug)  Cota de a base (Zb)

3.7.4.2 Tubo Interior - Diâmetro. É o diâmetro interior do tubo que transborda, de seção circular constante. - Altura. É a altura do tubo que transborda e medida a partir da soleira da Chaminé. - Rugosidade absoluta . É a rugosidade absoluta das paredes interiores do tubo que

transborda.

Tubo interior em Chaminé diferencial  Diâmetro (D)  Altura (H)  Rugosidade Absoluta (Rug)

•

-

Coeficiente de vazão da seção que transborda . É o coeficiente C d do vertedor formado pelo contorno superior do tubo, utilizado para o cálculo da vazão descarregada segundo a expressão (9). Para a aplicação desta expressão, o comprimento L do vertedor retangular se substitui pelo comprimento da circunferência do contorno superior do tubo. Valores típicos de C d variam entre 0,60 e 0,80. •

Tubo interior na Chaminé diferencial  Coeficiente de vazão (Cd)

66


- Coeficiente de perdas singulares para o fluxo de entrada ao tubo que transborda . É

o coeficiente de perdas K e para o fluxo desde o ramal de conexão até o tubo que transborda; calculam-se estas perdas pela expressão: (20) he = K e Qe2 onde Qe é a vazão de entrada no tubo que transborda. A unidade de K e é m/(m3 /s)2 •

Tubo interior na Chaminé diferencial  K ent

- Coeficiente de perdas singulares para o fluxo de saída do tubo que transborda . É o

coeficiente de perdas K s para o fluxo desde o tubo que transborda até o ramal de conexão; calculam-se estas perdas mediante a expressão (21) hs = K s Qs2 Onde, Qs é a vazão de saída do tubo que transborda. A unidade de K s é m/(m3 /s)2. •

Tubo interior na Chaminé diferencial  K sal

3.7.4.3 Chaminés de seção variável Nestas Chaminés se admite que a seção varia escalonadamente, com tramos de seção constante entre as cotas inferior e superior de cada tramo. Define-se um número de tramos Ntr de seção constante que constituem a Chaminé. Resultam Ntr + 1 pontos de maneira que o ponto 0 corresponde a soleira da Chaminé, e o ponto Ntr corresponde ao nivel superior da Chaminé, e os Ntr – 1 pontos restantes correspondem as diferentes mudanças de seção, ordenados de baixo para cima. Para cada ponto i, desde i = 0 até i = Ntr , os dados necessários são:

67

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI - Tipo: No ALLIEVI, a representação gráfica para todas as Chaminés é igual, por tal

motivo é indispensável que neste campo se introduza o nome de Chaminé de seção variável (SV) •

-

-

Chaminé – Dados básicos  Tipo  SV

Cota do ponto. É a cota que se encontra este ponto, a partir do nível de referência estabelecido. Volume acumulado. É o volume da Chaminé acumulado desde a soleira até o ponto i. Para i = 0, o programa assume diretamente o volume acumulado nulo e o usuário deverá introduzir os volumes acumulados para cada uma das cotas da Chaminé.

O volume da Chaminé de seção variável se introduz da seguinte maneira: •

Chaminé – Dados básicos  Volume Acumulado (SV)

68


3.7.5 Outros dados das Estruturas de Proteção 3.7.5.1 Dados do ramal de conexão Os dados do ramal de conexão entre a tubulação principal e a Estrutura de Proteção são: - Comprimento. É o comprimento do ramal de conexão. - Rugosidade absoluta. É a rugosidade absoluta das paredes interiores do ramal de

conexão.

- Coeficiente de perdas singulares para o fluxo de entrada na Estrutura . É o

coeficiente de perdas K e para o fluxo no ramal desde a tubulação até a Estrutura de proteção; as perdas se calculam mediante a expressão (20) onde Qe é a vazão de entrada na Estrutura. A unidade de K e é m/(m3 /s)2. Este coeficiente de perdas não é requerido no caso de tanque unidirecional (TAU), pois o fluxo de entrada para o tanque é impedido com o fechamento da válvula de retenção. - Coeficiente de perdas singulares para o fluxo de saída da Estrutura . É o coeficiente

de perdas K s para o fluxo no ramal de conexão desde a Estrutura de proteção até a tubulação principal; as perdas se calculam mediante a expressão (21), onde Qs é a vazão de saída da Estrutura. A unidade de K s é m/(m3 /s)2. Estes dados se introduzem no ALLIEVI da seguinte maneira: •

Ramal de conexão  Comprimento (L)  Rugosidade Absoluta (Rug)  Coeficiente de perdas singulares (K ent )  Coeficiente de perdas singulares (K sal )

Se forem definidas várias Estruturas de Proteção instaladas em paralelo, como pode ser o caso dos Reservatórios Hidropneumáticos (RHOs), cada uma destas Estruturas terá o seu próprio ramal de conexão com as características que acabamos de apresentar. Nestes casos as perdas singulares são calculadas mediante as expressões (19) e (20) com a vazão apropriada para cada Estrutura

69


3.7.5.2 Ativação ou desativação de Estruturas de Proteção Uma Estrutura de proteção pode estar ativada ou desativada. No caso em que a Estrutura está ativada sua existência será considerada na simulação do transitório, enquanto que se estiver desativada não será considerada, isto é, é como se não existisse. - Estrutura de proteção ativa. A Estrutura de proteção pode estar ativada ( Sim) ou

desativada (Não). Na simulação esta Estrutura de Proteção somente será considerada se estiver ativada. • • •

Ir a Chaminé – Dados básicos  Ativar / Desativar Ir a Calderín – Dados básicos  Ativar / Desativar Ir a Tanque Unidirecional – Dados básicos  Ativar / Desativar

IMPORTANTE: Deve ser considerado que, se a Estrutura de proteção se conecta ao extremo final de uma tubulação que não tem outras conexões, ao se desativar a Estrutura de Proteção a tubulação de conexão será considerada como um conduto com o extremo fechado. Isto originará reflexões de ondas de pressão no extremo fechado, com o que, ao desativar a Estrutura de proteção será necessário eliminar a tubulação de conexão..

3.8 Lei de vazão ou de altura Corresponde a imposição de uma lei de comportamento determinada em nós onde confluem tubulações. Esta lei pode ser: Lei de vazão Lei de altura

70


3.8.1 Lei de vazão Com esta lei se impõem uma vazão determinada associada aos nós correspondentes. Cabem as seguintes possibilidades:   

Por lei de Q Por pressão Por tabela

Em todos os casos se introduzirá como dados a cota da lei, - Cota. É a cota na qual se impõe a lei, é a mesma dos nós de conexão.

A maneira de impor o tipo de lei é a seguinte: • •

Ir a Lei – Dados básicos Ir a Lei – Dados básicos

Cota (Z)  Tipo Q 

3.8.1.1 Lei de vazão (lei de Q) A imposição da vazão por lei força que a vazão que se vincula ao nó siga uma lei da forma:  2π  t + E  (23)  T 

Q(t ) = A ⋅ t + B ⋅ t + C + D ⋅ sen 2

Ao forçar a lei de vazão o programa calcula no nó a altura piezométrica requerida considerando esta vazão. Para este caso os dados necessários são: - Coeficiente A. É o coeficiente de t2 na lei de Q. - Coeficiente B. É o coeficiente de t na lei de Q. - Termo independente C. É o termo independente na lei de Q. - Coeficiente D. É o coeficiente da lei senoidal de Q. - Periodo T . É o período da lei senoidal de Q. - Ángulo de fase E. É o ângulo de fase da lei senoidal de Q.

71

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI Estes dados são introduzidos da seguinte maneira: •

Ir a Lei – Dados básicos

•

Ir a Lei Q ou H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (A) Ir a Lei Q ou H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (B) Ir a Lei Q ou H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (C) Ir a Lei Q ou H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (D) Ir a Lei Q ou H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Período (T) Ir a Lei Q ou H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Ángulo de fase (E)

• • • • •

Imposição de vazão (Imp Q)  Por lei de Q



- Limitação. Permite limitar os valores extremos de vazão proporcionados na lei de

Q. As possibilidades são as seguintes:    

Sem limitações Corta por baixo Corta por cima Corta acima e abaixo

Em caso de corte abaixo e/ou acima, deverão ser introduzidos os correspondentes valores de corte como valor mínimo e/ou máximo. • • • •

Ir a Comportamento da lei Limitação: Selecionar o tipo de limitação requerida Ir a Comportamento da lei Limitação Corta por baixo  Mínimo Ir a Comportamento da lei Limitação  Corta por cima Máximo Ir a Comportamento da lei  Limitação  Corta por cima e por baixo  Máximo Mínimo

72


3.8.1.2 Lei de vazão por pressão Neste caso se admite que no nó exista um elemento que causa perdas de carga, de maneira que se descarrega uma vazão para atmosfera obedecendo a lei : P N (t ) = KQ N (t ) Q N (t )

(24)

Onde PN(t) é a pressão no nó, K é o coeficiente de perdas no elemento que controla a vazão, e QN(t) é a vazão no nó. O coeficiente K será constante durante toda a simulação, e se avalia a partir da vazão inicial imposta e da pressão no nó nas condições de regime permanente. O dado requerido será obtido com o seguinte procedimento: •

Ir a Lei – Dados gerais  Imposição de vazão (Imp Q)  Por pressão no nó

- Valor de Q. É a vazão no nó nas condições iniciais. •

Ir a Lei – Dados gerais  Valores Q

IMPORTANTE: Nos instantes nos quais a pressão PN resulta negativa, a vazão também será negativa, indicando que nestas condições entrará vazão no sistema. 3.8.1.3 Lei de vazão por tabela Se impõe uma lei de vazão tabelada. Para cada ponto i os dados a introduzir são:

73


-


-

Vazão de saída Q i. É a vazão imposta ao nó no instante ti. Em caso de vazão que entra o seu valor será negativo.

A lei se introduz da seguinte maneira: •

Ir a Lei – Dados gerais  Imposição de vazão (Imp Q)  Por tabela

•

Ir a Lei – Dados gerais  Valores de Q: acionando este campo será possível introduzir a lei tabelada

74


3.8.2 Lei de altura Com esta lei se impõe uma altura piezométrica determinada em um nó onde confluem tubulações. Ao impor a altura piezométrica, o programa calcula a vazão que sai do nó nestas condições. Impõe-se uma lei de altura no campo Tipo: •

Ir a Lei – Dados gerais  Tipo  Altura (H)

Para as leis de altura se dispõem de duas possibilidades, Sem reservatório associado Com reservatório associado Para associar a cada lei um reservatório se deve: •

Ir à vertedor  Reservatório  Selecionar o reservatório para o qual se deseja verter.

NOTA: A maneira de introduzir uma lei que não verta a nenhum reservatório é selecionar a linha ontilhada. 3.8.2.1 Lei de altura sem reservatório associado No caso em que não há reservatório associado, a função que impõe a altura piezométrica no nó é do tipo  2π  t + E   T 

2 H (t ) = A ⋅ t + B ⋅ t + C + D ⋅ sen

Para a qual são requeridos os seguintes dados: - Coeficiente A. É o coeficiente de t2 na lei de H. - Coeficiente B. É o coeficiente de t na lei de H.

(25)

75


- Termo independente C. É o termo independente na lei de H. - Coeficiente D. É o coeficiente da lei senoidal de H. - Periodo T . É o período da lei senoidal de H. - Ángulo de fase E. É o ângulo de fase da lei senoidal de H.

Estes dados se introduzem da seguinte maneira: • • • • • •

Ir a Lei Q o H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (A) Ir a Lei Q o H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (B) Ir a Lei Q o H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (C) Ir a Lei Q o H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Coeficiente (D) Ir a Lei Q o H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Periodo (T) Ir a Lei Q o H = A*t^2+B*t+C+D*sen(2*Pi*t/T+E)  Ángulo de fase (E)

- Limitação.

Permite limitar os valores extremos de altura piezométrica proporcionados pela lei de H. As possibilidades são as seguintes:    

Sem limitações Corta por baixo Corta por cima Corta acima e abaixo

Em caso de corte abaixo e/ou acima, se introduzirão os valores de corte correspondentes como valor mínimo e/ou máximo. Estes dados se introduzem da mesma maneira como se mostrou nas leis de vazão.

IMPORTANTE: Ao fixar a lei de alturas o programa calcula a vazão correspondente no nó, que pode ser positiva (vazão saindo do sistema) ou negativa (vazão entrando no sistema). O fato deverá ser interpretado como a ação de um subsistema, que não se considera na simulação, mas que impõe a lei de altura piezométrica representada pela expressão (25). Esta parte do sistema seria a que recebe ou fornece a vazão ao nó.

76


3.8.2.2 Lei de altura com reservatório associado No caso em que a lei de altura esteja conectada a um nó extremo de uma única tubulação, esta lei pode dispor de um reservatório associado e submetido à pressão atmosférica, ao qual se verterá a vazão transportada pela tubulação. O programa calcula a vazão de saída, mantendo a altura piezométrica do nó igual a sua cota geométrica, e considerando esta vazão entrando no reservatório pelo seu bordo superior. Se durante a simulação do transitório a vazão por lei de altura resulta negativa, significa que vazão retrocede e entra na tubulação que está conectada com a lei. A partir deste momento o retrocesso da vazão gera uma coluna de ar no extremo da tubulação, que aumentará ou diminuirá a sua extensão dependendo do movimento da água na mesma. Em todos os pontos de tubulação onde exista coluna de ar se admitirá vazão nula e pressão atmosférica, com o ar entrando e saindo sem restrições obedecendo à lei de altura. No momento em que termina a expulsão de toda a coluna de ar, se restabelecerá a vazão de saída obedecendo à lei de altura. Se a coluna de ar chega, em algum momento, a ocupar toda a tubulação o programa interromperá a simulação, pois, não se poderá avaliar o movimento do ar nos elementos conectados ao outro nó da tubulação a qual se vincula a lei. Para este caso os dados necessários são: - Reservatório. É o reservatório associado à lei de altura. Como reservatório associado

se pode considerar qualquer dos reservatórios do sistema. O programa proporciona, a título informativo, a cota a que se verterá ao reservatório, a qual é a mesma do nó de conexão da lei. - Zona. Para um reservatório com divisão e vertedor associado à lei, se indicará se a

zona à qual se verte é a inicial ou a final do reservatório. •

Ir a vertedor  Zona  Inicial  Final

3.9 Condutos com escoamento livre (canais) O programa ALLIEVI permite simular num mesmo sistema a operação em regime transitório de condutos forçados e condutos livres, interconectados através de reservatórios.

77


IMPORTANTE: Em toda a simulação o regime de operação nos condutos livres será subcrítico, exceto no caso de queda livre a um reservatório no extremo do conduto onde se estabelecerá o re ime crítico. Os condutos livres, ou canais, somente se conectarão a nós de reservatórios ou a nós que se conectam a outros canais. Em caso de se conectar a reservatório, no nó de conexão somente haverá o reservatório e o canal. Em caso de conexões de canais entre si, nos nós de conexão, somente se interligam canais. Para os condutos livres, os dados necessários são: - Cota dos nós. É a cota dos nós inicial e final do canal. Em conexões com

reservatórios, esta cota coincidirá com a cota da soleira do reservatório. - Comprimento.

É o comprimento do canal, suposto reto e com declividade

uniforme.

- Coeficiente de Manning. É o coeficiente de Manning que representa a rugosidade

das paredes internas do canal. Valores orientativos oscilam entre 0,014 e 0,016. • • • •

Ir a Canais – Dados gerais  Cota inicial (Zi) Ir a Canais – Dados gerais  Cota final (Zf) Ir a Canais – Dados gerais  Comprimento (L) Ir a Canais – Dados gerais  Coeficiente de Manning (n)

- Cotas de soleira. São as cotas da soleira nos extremos inicial y final do canal. Em

caso de conexão com reservatório, a cota da soleira do canal será igual ou maior do que a cota do nó de conexão. Em caso de ser maior, a cota da soleira do canal estará acima da cota da soleira do reservatório. Em caso de nós de conexão de canais, neste extremo todos os canais terão a mesma cota da soleira, que será igual à cota do nó. • •

Cota de soleira  Cota inicial (Zi) Cota de soleira  Cota final (Zf)

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- Tipo de seção. Se poderá optar por quatro tipos de seções transversais:

Retangular Trapezoidal Circular Qualquer

3.9.1 Canal de seção retangular - Largura do canal . É a largura do canal, constante em toda a seção transversal. - Calado máximo. É o calado máximo do canal, a partir do qual ocorre o

transbordamento e se interrompe a simulação. • • •

Ir a Canais – Seção  Tipo  Retangular Ir a Seção  Largura do canal (b) Ir a Seção  Calado máximo (Y max)

3.9.2 Canal de seção trapezoidal - Largura da soleira do canal . É a largura da soleira do canal. - Calado máximo. É o calado máximo do canal, a partir do qual se produz o

transbordamento e se interrompe a simulação. - Inclinação das paredes laterais . É o ângulo de inclinação das paredes laterais do

canal com relação à direção horizontal e medida na parte exterior do canal. • • • •

Ir a Seção  Tipo  Trapezoidal Ir a Seção  Largura do canal (b) Ir a Seção  Calado máximo (Y max) Ir a Seção  Inclinação

79


3.9.3 Canal de seção circular - Diâmetro do canal . É o diâmetro interior do conduto circular. Indica-se o calado

máximo que será igual ao diâmetro do conduto, a partir do qual o conduto entra em carga e se interrompe a simulação. • •

Ir a Seção  Tipo  Circular Ir a Seção  Diâmetro do canal (D)

3.9.4 Canal de seção qualquer Os dados da seção do canal se introduzem por tabelas de calados (pontos i crescentes): - Calado y i. É o calado correspondente ao ponto i. - Perímetro pi. É o perímetro molhado da seção transversal do conduto abaixo do

calado y i.

- Seção Ai. É a área da seção transversal do conduto abaixo do calado y i. • •

Ir a Seção  Tipo  Qualquer Ir a Seção  Seção: Aqui o usuário introduz a área da seção e o perímetro para cada um dos calados.

80


3.9.5 Dados para canal com vazão inicial nula Da mesma forma que ocorre nos condutos forçados, pode se dar o caso no qual a vazão no canal seja nula no regime permanente inicial. Neste caso para evitar a necessidade de um grande número de iterações para calcular o regime permanente, se assume diretamente a vazão inicial nula naqueles canais em que ocorrem estas condições iniciais. Assim, para cada canal com vazão inicial nula os dados necessários são: -

-

Q inicial nulo (Sim – Não). Indica se vai ou não ser imposta a vazão inicial nula no canal. H imposta. No caso de impor vazão inicial nula, este dado corresponde à cota inicial da água em todo o canal. Em canais interconectados com vazão inicial nula esta cota deverá ser a mesma em todos eles. E, também, se for o caso, esta mesma cota se imporá ao nível inicial de água nos reservatórios conectados a estes canais. Poderá ser imposta, também, uma cota inicial de água no canal de valor intermediário entre as cotas de soleira de ambos extremos do canal. Neste caso o nível inicial de água no reservatório superior deverá estar abaixo da cota de soleira da seção inicial do canal, e em condições do regime permanente inicial, a parte superior do canal estará vazia. •

Ir a Vazão nula  Qin=0  Ativar/ Desativar

81


Ir a Vazão nula  H Imp

IMPORTANTE: Deverá haver muito cuidado com a entrada destes dados, pois que, ao se indicar a vazão nula num canal o programa calcula o regime permanente assumindo esta vazão nula no canal, assim como o calado correspondente e a cota de água que se introduziu como dado. O regime permanente obtido será errôneo se em realidade estas condições não se verificam como seria, por exemplo, o caso em que a cota inicial de água dos Reservatórios conectados a estes canais seja incompatível com a cota de água nos canais para a vazão nula. Em caso de dúvida é melhor não assumir este tipo de dados.

4. Configuração de um novo projeto no ALLIEVI Ao deflagrar um novo projeto, ALLIEVI possibilitará ao usuário definir e guardar as informações que considere úteis, como é o caso do título do projeto, do nome do Engenheiro responsável, a data de criação, o tamanho do papel, dentre outros, com o objetivo de organizar adequadamente os projetos criados.

4.1 Configuração das opções do programa ALLIEVI permite ao usuário estabelecer várias opções do programa. Estas opções podem ser alteradas tanto para o projeto atual como para todos os projetos desenvolvidos com o ALLIEVI. A maneira de acessar estas opções é a seguinte:

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•

Vá a Projeto  Opções Projeto  Opções de ALLIEVI  Cálculo  Configuração do cálculo, se desejar realizar alguma alteração dos parâmetros de projeto (intervalo de cálculo em condutos forçados e canais, pressão atmosférica, equação de perdas de carga, entre outros) necessários para a simulação do transitório. Vá a Projeto  Opções Projeto  Opções de ALLIEVI Unidades: O poderá selecionar o sistema de unidades com o qual deseja trabalhar.

usuário

•

Vaya a Proyecto  Opciones Proyecto  Opciones de ALLIEVI 1- Click Charts: O usuário pode configurar “por defeito” os gráficos que mais utilize e tê-los sempre disponíveis em todas as ferramentas que o Allievi dispõem para a apresentação de resultados.

•

Vá a Projeto  Opções Projeto  Opções de ALLIEVI Elementos: O usuário pode configurar a maneira que deseja visualizar os elementos.

83


5. Campo de trabalho do ALLIEVI 5.1 Ferramentas de visualização ALLIEVI conta com múltiplas ferramentas que permitem ao usuário ajustar a área de trabalho às suas necessidades e/ou preferências. Em continuação apresentamos a maneira de acessar a cada uma delas. Em primeiro lugar, a ferramenta normal do ALLIEVI e que permite introduzir e editar os elementos, ativar ou desativar ferramentas e compor os dados da rede hidráulica é a ferramenta Seleção. •

Ir ao menu Desenho Ferramentas  Seleção.

5.1.1 Ajuste da largura ou da altura da tela. Para alterar o modo de apresentar a tela, ALLIEVI contempla duas possibilidades:

-

De um lado, a partir do menu “VISTA” no ícone de zoom, se encontram os dois botões: “largura” e “Altura” •

-

Ir ao menu Vista  Largura  Altura

Os botões de ajuste da tela “largura” “Altura” se encontram também na barra de estado, apresentada na parte inferior da área de trabalho.

5.1.2 Ferramentas de Zoom - A lupa: É a ferramenta que permite aproximar e/ou afastar um setor da rede

desenhada. Para acessar a ela se deve: •

•

-

Ir ao menu Desenho  Ferramentas  Zoom In : no caso que se deseje aproximar o desenho. Ir ao menu Desenho  Ferramentas  Zoom Out : no caso que se deseje afastar.

Deslizador : É a maneira mais direta de aproximar ou afastar o desenho. Encontra-se na barra de estado e indica em porcentagem o nível de zoom que se está utilizando.

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI - Ampliar/ Reduzir : Outra maneira de utilizar o zoom é com os botões (+) e (-)

do menu vista. À direita se indica, também, em porcentagem o nível de zoom que se está utilizando. • •

-

Ir ao menu Vista  Zoom  Ampliar: no caso que se deseje ampliar. Ir ao menu Vista  Zoom  Reduzir: no caso que se deseje reduzir.

Mover : Esta ferramenta é o complemento do zoom posto que em muitas ocasiões a zona ampliada não corresponde a zona de interesse. Por tal motivo, ativando a mão é possível ajustar e colocar o papel do projeto no local lugar desejado sem alterar o nível de zoom e tampouco o desenho da rede. •

Ir ao menu Desenho  Ferramentas  Mover

5.1.3 Ferramentas de Bloqueio -

Bloqueio de elementos : Esta ferramenta permite ao usuário introduzir um elemento várias vezes seguidas, sendo especialmente útil quando se necessita introduzir o mesmo elemento muitas vezes como, por exemplo, os nós de uma rede. •

Ir ao menu Desenho  Ferramentas  Bloqueio de elementos

86


-

Bloqueio do desenho : Se encontra na barra de estado e a sua função é evitar que por algum erro, se realizem modificações involuntárias no desenho já definido.

5.1.4 Vista Esquemática A vista esquemática permite visualizar a rede de um modo muito mais simples que se poderá exportar facilmente tanto para apresentar um parecer ou relatório como para imprimi-la num formato desejado.

O usuário dispõe de duas maneiras de acessar a esta opção de vista esquemática: •

Ir ao menu Vista  Etiquetas  Alterar vista

•

Ir à barra de estado  Vista esquemática

5.1.5 A concepção do Menu No menu Desenho, como anteriormente exposto, se encontram todos os elementos disponíveis para desenhar a rede. Cada conjunto de elementos está organizado em uma pestana projetada de modo que, do lado esquerdo aparece o último elemento

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI selecionado pelo usuário e à direita são apresentados em miniatura o restante dos elementos daquela pestana. Cada uma delas está desdobrada para conter todos os elementos afins.

Todo o menu é completamente configurável, permitido ao usuário guardar à sua disposição os botões que mais utilize, tendo sempre disponível os outros elementos afins.

Os passos para guardar e/ou carregar a configuração do menu preferido são os seguintes: • •

Ir a Desenho de menu  Guardar: Se especifica o nome e a rota desejada. Ir a Desenho de menu  Carregar

Si se deseja restaurar a barra de botões que vem como padrão no ALLIEVI basta clicar em Restabelecer. •

Ir a Desenho de menu  Restabelecer

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5.2 Etiquetas 5.2.1 Introduzir Etiquetas ALLIEVI outorga a todos os elementos um nome “por defeito”, que se mostra na etiqueta. Para mudar o nome de um elemento, basta selecioná-lo, ou na ferramenta seleção ou diretamente na janela de dados e aí mesmo se introduz o novo nome.

NOTA: Não se recomenda em re ar acentos ou símbolos ara os nomes! 5.2.2 Posição das Etiquetas Selecionando um ou vários elementos e clicando com o botão direito do Mouse se desdobra um menu com a opção “Etiquetas”, na qual se permite ao usuário mudar a posição das etiquetas segundo as suas preferências. Esta ação também pode ser realizada utilizando o teclado numérico do computador.

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5.2.3 Mostrar ou Ocultar Etiquetas ALLIEVI proporciona ao usuário a possibilidade de mostrar ou ocultar as etiquetas dos elementos empregando as seguintes ações: •

Ir ao menu Vista  Etiquetas Mostrar Todas / Ocultar Todas

•

Selecionar elemento Ocultar Etiqueta

Clicar com botão direito



Mostrar Etiqueta /



5.3 Ferramentas Avançadas de Desenho 5.3.1 Desenho Rápido A ferramenta de desenho rápido permite introduzir elementos conectados poupando muitos cliques e tempo, pois, será possível criar toda uma rede sem parar de desenhar. Esta ferramenta se encontra no menu desenho e para ativá-la se deve proceder da seguinte maneira: •

Ir ao menu Desenho  Ferramentas  Rápido

Una vez ativada a ferramenta de Desenho Rápido, se seleciona o primeiro elemento da rede que se deseja introduzir no desenho. Automaticamente o cursor se põe no modo tubulação e clicando o botão direito do mouse se pode alterar o elemento e continuar o desenho.

90


A maneira de sair do desenho rápido é obtida ativando de novo a ferramenta seleção ou, desde o próprio menu desdobrado, ao clicar o botão direito. Também poderá ser usado o atalho, pulsando duas vezes a tecla ESC.

5.3.2 Mudar uma Tubulação para uma Poli tubulação Uma vez desenhada a instalação é bem possível que se queira modificá-la. Por exemplo, colocar vértices em uma tubulação e a converter numa poli tubulação. A maneira de fazê-lo é: • •

•

Selecionar a tubulação com a ferramenta seleção Pulsar as teclas Control (Ctrl) e Shift (Maiúscula) ao mesmo tempo; assim aparecerá a ferramenta que permite inserir vértices Com o cursor no modo clique sobre a tubulação e agregue os vértices desejados.

5.3.3 Edição dos Vértices A posição dos vértices se define da seguinte maneira:

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Pulsando as teclas Control (Ctrl) aparece a ferramenta de edição de vértices.

•

Ao pulsar sobre qualquer deles se altera o cursor vértices para o lugar desejado.

e se poderá arrastar os

Para eliminar vértices: • •

Dê um clique sobre o vértice que se quer eliminar. Pulse a tecla Ctrl e aguarde que o cursor se altere para um X

5.4 Criação de cenários ALLIEVI permite comparar distintas alternativas para resolver um mesmo problema. Para isto conta com uma ferramenta que permite criar distintos cenários de operação da rede a partir de uma rede básica ou principal. Para cada um dos cenários é possível alterar diferentes elementos de proteção, alterar dados, calcular e comparar entre si todos os resultados das simulações para os vários cenários assumidos. É importante ressaltar que o cenário principal é aquele que se apresenta quando se inicia o ALLIEVI. Os passos para criar um novo cenário são os seguintes: •

Ir a Projeto CenáriosNovo: Se abrirá uma janela na qual se deverá introduzir o nome do cenário, a etiqueta ou abreviatura, uma descrição do fenômeno que deseja modelar e, selecionar o cenário a partir do qual se deseja criar o novo cenário.

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IMPORTANTE: Quando se cria um novo cenário, ALLIEVI bloqueia o desenho e o usuário não pode alterar a topologia básica da rede e não poderá inserir novos elementos. Por tal motivo, se recomenda que no cenário principal se desenhem todos os elementos necessários, sem esquecer que poderá ativar e desativar elementos, assim como, alterar as características de um elemento de proteção por outro utilizando os atalhos do teclado Os cenários se diferenciam entre si tanto pelo nome como pela cor de fundo que o ALLIEVI aplica ao criar um novo cenário, o que é configurável ao critério do usuário da seguinte maneira:

•

Ir a Projeto Cenários Ver detalhesCor

93


6. Assistente de resultados 6.1 Resultados do regime permanente Para acessar os resultados do regime permanente inicial se deve: •

Ir a Projeto Regime permanente Calcular : Acionando este botão o usuário seleciona o cenário que deseja calcular. Ao contrário ALLIEVI calculará todos os cenários do projeto.

•

Ir a Projeto Regime permanente Mostrar resultados. Pulsando em cada uma das figuras se poderão ver todos os resultados do respectivo elemento.

94


Para exportar estes resultados, se selecionam os dados e pulsando Ctrl + C, será possível levar-los a programas comerciais como, por exemplo, a Microsoft Excel.

6.2 Resultados do regime Transitório Para acessar os resultados do regime transitório se deve: •

Ir a menu Projeto Regime transitório Calcular : Acionando este botão o usuário seleciona o cenário que deseja calcular. Caso contrário ALLIEVI calcula todos os cenários do projeto.

Existem varias maneiras de acessar os resultados.

6.2.1 Assistente dos Resultados •

Ir a Projeto Regime transitório  Assistente de Resultados: Se mostra o assistente que permite configurar cada um dos gráficos dos resultados da simulação. No primeiro passo do assistente, o usuário seleciona os

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elementos que deseja analisar e a sua direita tem um resumo de todos aqueles que selecionou.

NOTA: Os elementos como canais e tubulações dispõem de gráficos que são incompatíveis com gráficos de outros elementos. O ALLIEVI não permite selecionar estes elementos em uma mesma apresentação gráfica dos resultados e mostrará uma mensa em de erro.

•

Ir a Projeto  Regime transitório  Assistente de Resultados Passos 2 e 3: Pulsando seguinte, no passo 2 do assistente se seleciona o tipo de gráfico que se deseja gerar. No passo 3, se apresenta a lista de seleção de elementos que se deseja visualizar e canais e tubulações não são mostrados, se no passo 2 se selecionou gráficos próprios destes elementos. Ao contrario, o assistente passa diretamente a selecionar as séries de resultados para cada um dos elementos

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IMPORTANTE: Se o usuário considera que as séries selecionadas são as que mais utilizarão para estes elementos, poderá ativar a opção para estabelecer gráficos “ por defeito”. De tal maneira que se guardem e se mostrem à posteriori sem a necessidade de voltar ao assistente.

•

Ir a Projeto  Regime transitório  Assistente de Resultados Passo 3: Para o caso de canais e tubulações no passo 3 do assistente, se deve dar a ordem correta utilizando os botões localizados do lado direito da lista dos

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elementos. Na parte inferior, se mostra uma visualização prévia do perfil que serve como orientação ao usuário. Na parte esquerda, se seleciona o tipo de série que o usuário deseja representar.

•

Ir a Projeto  Regime transitório  Assistente de Resultados Passo 4: No passo quatro do assistente, se seleciona os cenários que se deseja representar; à esquerda o usuário pode ver as características de cada cenário com a finalidade de evitar confusões.

•

Ir a Projeto  Regime transitório  Assistente de Resultados Passo 5: Aqui o usuário configura a aparência do gráfico, estabelecendo o título de

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cada um dos eixos e selecionando entre os vários estilos aquele que melhor se ajusta às suas preferências.

Pulsando Finalizar, ALLIEVI mostra o resultado gráfico e numérico.

NOTA: Em cada um dos passos do assistente, o usuário conta com a opção “Finalizar”, que lhe permite sair do assistente e mostrar o gráfico sem a necessidade de com letar todos os assos. Uma vez que se geram os gráficos, é possível modificá-los sem a necessidade de voltar ao assistente:

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Na pestana Séries, aparecem aquelas séries que estão graficamente representadas:

Selecionando Mais opções de séries , se poderá configurar as cores de cada série, mudar o nome e decidir, entre outros, se deseja projetar ou não uma outra série.

Na pestana Configuração é possível mudar o titulo do gráfico, dos eixos, configurarem a escala, definir o tipo de letra que melhor se adapte a suas preferências, a cor, o tamanho, entre outros. Para isto, se deve selecionar a opção “Mais opções de titulo e legenda”

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IMPORTANTE: Tenha presente que para mudar a escala que se mostra por defeito, deverá estar desabilitada a opção “ Autoescalado”. Caso contrário, será mantida a escala inicial. Finalmente, na pestana de Dados do usuário se encontram os valores de cada uma das séries que estão representadas no gráfico. Estes valores também poderão ser copiados e exportados para programas como Microsoft Excel.

6.2.2 Resultados com um “Click Chart” ALLIEVI conta com uma ferramenta que permite acessar os resultados do Regime transitório selecionando somente os elementos que se deseja analisar e clicando sobre eles com o botão direito aparecerá o menu com a opção

101

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI Segundo os elementos selecionados, se poderão acessar os seguintes gráficos: Elementos Em um ponto Envolvente Animações

Por defeito se mostra o gráfico mais representativo que o usuário configurou e guardou por defeito a partir do assistente de resultados.

6.2.3 SmartCharts Esta ferramenta permite guardar um gráfico e tê-lo sempre disponível, de tal maneira que se o usuário volta a simular o Projeto, SmartCharts o atualiza e o apresenta com os novos dados. A maneira de guardar um gráfico em SmartCharts é a seguinte: •

Pulsar o botão direito Acrescentar a “Meus SmartChart”: Ingressar o nome com o qual se deseja guardar o gráfico.

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Para acessar o gráfico se deve: •

Ir ao menu Projeto  Meus SmartChart: Selecionar o gráfico

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7. Compatibilidade do ALLIEVI com Epanet e AutoCad EPANET e AutoCAD são os softwares de maior uso comercial na engenharia hidráulica. Por esta razão o Allievi permite importar redes hidráulicas do EPANET (.inp) e do AutoCad (.dxf) O modo de importar um arquivo do EPANET é a seguinte: •

Botão de Inicio  Abrir Abrir  Abrir Abrir Arquivo do Epanet

Ao se abrir o ficheiro com extensão (.inp), o Allievi pergunta pelo valor do fator de escala através do qual se visualizará o esquema da rede.

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IMPORTANTE: Allievi não somente importa o esquema da rede, mas também os seus dados. No entanto é recomendável o especial cuidado ao se lidar com elementos incompatíveis entre os dois programas como, por exemplo, é o caso de válvulas compostas, entre outros. •

Botão de Inicio  Abrir  importar rede do Autocad  S e apresentará um Se assistente que possibilitará ao usuário a seleção do que deseja importar, do modo de conversão desejado (mediante vértices ou nós) e a tolerância para estabelecer a conectividade.

.

105

MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI Ao acionar o botão “seguinte” se poderá obter uma pré visualização do plano que se está importando. É muito importante ter presente o tempo que o Allievi gastará na conversão: é diretamente proporcional ao número de planos do projeto desenvolvido no AutoCad.

Uma vez realiza realizada da a conversão, quer seja do Epanet ou do AutoCad, você poderá visualizar o projeto no Allievi com todos os seus seus elementos e seus respectivos dados. dados.

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8. Atalhos com o teclado Atalhos de Zoom

Ctrl _ “+” Ctrl _ “-“ + Barra espaçadora Ctrl _ “E” Atalhos Variados

F12 Ctrl _ “Shift” Shift F1 F2 F3 Ctrl _ “c” Ctrl _ “V” Atalhos para a Edição de vértices

Ctrl Ctrl _ “Shift” Ctrl _ Click Atalhos para Etiquetas

“1” “2” “3” “4” “6” “7” “8” “9” Atalhos do Desenho rápido

“A” “B” “C” “D” “E” “I” “L” “M” “N” “O” “Q”

Ação

Aumenta o nível do zoom Diminui o nível do zoom Aumenta o zoom de um elemento Diminui o zoom de um elemento Ativa a Ferramenta Mão Seleciona todo o desenho Ação

Bloqueia o Desenho Mostra/oculta os dados dos elementos Desconecta de uma tubulação uma estrutura de proteção Muda para um RHO “calderín” Muda para una CEQ – Chaminé de equilíbrio Muda para um TAU - Tanque Unidirecional Copiar elementos e dados Colar elementos e dados Ação

Edita una Tubulação Insere vértices na Tubulação Elimina vértices Ação

Posição da etiqueta “Abaixo Esquerda” Posição de la etiqueta “Abaixo Centro” Posição da etiqueta “Inferior Direita” Posição da etiqueta “Esquerda” Posição da etiqueta “Direita” Posição da etiqueta “Superior Esquerda” Posição da etiqueta “Superior Centrada” Posição da etiqueta “superior Direita” Ação

Insere uma Válvula de regulação Insere uma Bomba Insere uma Chaminé de equilíbrio Insere um Reservatório com nó à direita Insere uma Válvula de perda de carga Insere um Injetor Insere uma Ley Insere uma Turbina Insere um Nó Insere um Canal Insere umaVálvula de alivio

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MANUAL TÉCNICO DO ALLIEVI “R” “T” “U” “V” “W” “Y”

Insere uma Válvula redutora Insere um TAU - Tanque Unidirecional Insere uma Válvula de Sobrevelocidade Insere um RHO – “Calderín” Insere uma estrutura de controle de vazão: “CEQ” Válvula composta. Insere uma Válvula de retenção

Manual Técnico Allievi Português

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