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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
Estimação de rugosidade em sistemas de abastecimento de água utilizando o algoritmo refletiva da região de confiança e gêmeo digital.
Submission Author:
Anne Louise Barão , PB , Brazil
Co-Authors:
Anne Louise Barão, Heber Pimentel Gomes, Juan Villanueva, Robson Pacífico, thommas kevin
Presenter: Anne Louise Barão
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0522
Abstract
A rugosidade em tubos de abastecimento de água é um parâmetro importante no dimensionamento hidráulico e que com o passar do tempo devido ao atrito com o fluido passando pelo seu interior acaba se alterando significativamente. A literatura assume amplas faixas de valores para a rugosidade absoluta, dificultando a tomada de decisão dos projetistas. O dimensionamento hidráulico requer que o projetista saiba qual a perda de carga da tubulação, a mesma depende da rugosidade. Estimativas de perda de cargas incorretas podem acontecer devido à imprecisão do valor de rugosidade. A calibração e modelagem de sistemas de abastecimento de água geralmente é um processo trabalhoso, que muitas vezes se utiliza de métodos de tentativa e erro, porem, existem atualmente programas de otimização, softwares que facilitam este trabalho. Métodos de estimação em campo utilizando microscópio eletrônico de varredura e rugosímetros de bancada são técnicas invasivas que pode comprometer a integridade física da tubulação. O presente artigo consiste na criação de um gêmeo digital aplicado a um sistema piloto de abastecimento de água para estimação da rugosidade em tubulação. O gêmeo digital foi modelado a partir das características do motor elétrico, da bomba e do inversor de frequência, válvula e componentes hidráulicos de conexão do sistema real. Utilizou-se de um estimador de parâmetros, que por meio do algoritmo de otimização Refletiva da Região de Confiança (trust region reflective) altera os valores de rugosidade e perdas locais do encanamento, buscando assim a minimização de erro entre os sensores de pressão e vazão real e virtual. Para alcançar o objetivo deste trabalho, foram realizados experimentos em vinte e quatro cenários possíveis com controle de velocidade e pressão do sistema. Os resultados obtidos mostram o erro de rastreamento máximo de cinco por cento, demonstrando a eficácia da metodologia e sua aplicabilidade em cenários de maiores dimensões.
Keywords
rugosidade, Gêmeo Digital, Otimização, sistemas de abastecimento de água, Estimação de Parâmetros
