UMA INTERFACE GRÁFICA PARA O EPANET E PARA O LINGO

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1 UMA INTERFACE GRÁFICA PARA O EPANET E PARA O LINGO Marco Aurélio Holanda de Castro 1 (Professor), Felipe Fernandes Viana de Araújo 1 (Bolsista); João Mateus da Rocha Furlani 1 (Bolsista) Resumo O objetivo deste trabalho é apresentar um ferramenta gráfica para facilitar o uso do EPANET e do LINGO. Os programas que estão sendo utilizados no processo de otimização de redes são: AutoCAD, AutoLISP, Epanet e Lingo. A entrada de dados é feita a partir de um programa desenvolvido em AutoLISP, dentro do ambiente AutoCAD, onde o usuário deve fornecer as informações básicas do problema (população, índices, consumo per capita, arquivo com as curvas de nível, traçado da tubulação, reservatórios...), a partir das quais é gerado um desenho da rede e dois arquivos com os dados do problema. O primeiro arquivo gerado é usado por um compilador em Visual Basic, que gera um arquivo interpretável pelo LINGO, modelador matemático usado para otimizar o diâmetro das tubulações. O segundo arquivo gerado é usado pelo Epanet, que permite fazer simulações de comportamento hidráulico e qualidade da água em redes pressurizadas. Obtivemos como resultado uma poderosa ferramenta capaz de otimizar o dimensionamento, realizar simulações e automatizar a elaboração de projetos de redes de abastecimento d água. Abstract - The main goal of this work is to present a graphical interface to the Softwares EPANET and LINGO. The programs used in the process of network optimization are: AutoCAD, AutoLISP, Epanet and Lingo. Running under AutoCAD, the AutoLISP. The developed software provides an integrated environment for editing network input data, generating a complete network drawing and two data files. The first data file is used by a VB compiler, that generates another file in the format of LINGO, a mathematical software used to calculate the optimal solution of piping diameters. The second data file runs in Epanet, a software that performs extended period simulation of hydraulic and water quality behavior within pressurized pipe networks. The resualt is a powerful tool able to optimize water distribution networks, perform simulations and automate the elaboration of projects in water supply networks. Palavras-Chave: Interface Gráfica, Redes de Abastecimento d água 1 Universidade Federal do Ceará Campus do Pici Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Fortaleza - CE - Fone: 0xx marco@ufc.br ; afelipe@zipmail.com.br, mateusfurlani@ig.com.br

2 INTRODUÇÃO Otimizar o dimensionamento de redes de abastecimento d'água através do uso de recursos computacionais é o objetivo deste trabalho. Os programas utilizados são o: AutoCAD, AutoLISP, Epanet e Lingo. Cada programa possui tarefas específicas e complementares dentro do processo de otimização, o que proporciona um bom resultado quando eles são utilizados em conjunto. O AutoCAD é utilizado como entrada de dados, com a vantagem de ser uma interface gráfica amplamente difundida e familiarizada no meio da engenharia. Recursos modernos da programação AutoLISP como caixas de diálogo, utilização dos comandos de desenho e acesso ao banco de dados do AutoCAD, possibilitam desenhar o traçado e gerar arquivos (um para o LINGO e um para o Epanet) com os dados da rede. Para otimizar o diâmetro, deve-se lançar o arquivo com os dados da rede em um programa em Visual Basic, que por sua vez gera outro arquivo em formato interpretável pelo LINGO. O LINGO é um software matemático que utiliza um modelo não linear para otimizar o diâmetro da tubulação. O Epanet utiliza o segundo arquivo gerado pelo AutoCAD para realizar simulações, como por exemplo, sobre a qualidade da água. É possível também gerar gráficos e relatórios no Epanet, o que permite fazer uma análise ou estudo detalhado do problema. As etapas descritas para automatizar a elaboração do projeto podem ser melhor visualizadas na figura a seguir: Figura 1 Etapas do processo de dimensionamento da rede. METODOLOGIA O programa em AutoLISP calcula a partir dos dados informados pelo usuário a vazão de contribuição de cada nó. Esta vazão é proporcional ao comprimento dos trechos que partem do nó, ou seja, o produto da vazão por metro pelo comprimento de influência de cada nó. A otimização dos diâmetros é feita através de um programa em VB e do Lingo. O programa em VB, que gera um arquivo representativo do problema, foi desenvolvido por Vitor Ponte em sua tese de Mestrado. A metodologia empregada por ele se dá através de uma análise econômica, de forma a minizar o custo total do sistema, sendo baseada em programação não linear, aplicável em redes malhadas ou ramificadas. O Epanet fornece seus resultados através de simulações hidráulicas.

3 RESULTADOS Para a entrada dos dados da rede utilizou-se o recurso de caixas de diálogo, possibilitando um fornecimento de dados de uma maneira mais prática e facilitando o uso do programa. Figura 2 Caixas de diálogo. O programa desenvolvido em AutoLISP permite que a entrada de dados seja feita através de curvas de nível (o programa interpola valores e calcula a cota do ponto) ou manualmente digitandose os dados da tubulação. Figura 3 Entrada de dados através do fornecimento das curvas de nível.

4 Após o fornecimento dos dados da rede o programa, como já foi dito, calcula as vazões em cada nó e o tamanho da tubulação, gerando também arquivos a serem estudados pelo Lingo e pelo Epanet. Figura 4 Rede traçada no Autocad em zoom.. Figura 5 Arquivo.txt a ser estudado pelo Lingo. O arquivo a ser estudado pelo Lingo passa primeiro pelo compilador em VB, que gera um arquivo interpretável pelo Lingo.

5 Figura 6 Compilador em VB. Figura 7 Arquivo otimizado pelo Lingo. O Epanet simulará o comportamento hidráulico da rede, gerando tabelas que permitem a comparação das velocidade, vazões, diâmetros, etc. entre o projeto e a rede otimizada.

6 Figura 8 Rede de abastecimento d água no Epanet. O programa redes foi testado com sucesso na rede de abastecimento d água da cidade de Tejussuoca, no Ceará. Quando comparou-se os resultados otimizados com os reais pôde-se notar que os diâmetros foram otimizados, fato este que permitiria uma economia em grande escala. Testou-se também o programa redes em uma rede de abastecimento d água fictícia, obtendo-se uma redução dos diâmetros em alguns casos e aumento em outros, conforme apresentado abaixo:

7 Figura 9 Rede fictícia de abastecimento d água no AutoCAD. Análise de Dados do Epanet Tubo Tamanho Diâmetro (mm) Vazão (l/s) (m) Projeto Otimizado Variação Projeto Otimizado Variação Tubo 1 80, ,0% 6,55 6,55 0,0% Tubo 2 150, ,0% 1,72 1,89 9,0% Tubo 3 120, ,0% 1,32 1,49 11,4% Tubo 4 150, ,0% 0,22 0,22 0,0% Tubo 5 120, ,3% 0,39 0,54 27,8% Tubo 6 150, ,0% - 0,14 100,0% Tubo 7 120, ,0% (0,40) (0,25) -60,0% Tubo 8 150, ,0% 0,09 0,06-50,0% Tubo 9 120, ,0% (2,36) (0,89) -165,2% Tubo , ,0% 1,74 3,04 42,8% Tubo , ,3% 0,60 1,88 68,1% Tubo , ,0% (1,08) 0,22 590,9% Tubo , ,0% 0,62 0,62 0,0% Tubo , ,0% 0,22 0,22 0,0% Tubo , ,0% 0,27 0,25-8,0% Tubo , ,0% (0,13) (0,15) 13,3% Tubo , ,0% (0,53) (0,55) 3,6% Tabela 1 Comparação entre dados do Epanet. Analisando os dados acima pode-se observar que houve aumento e redução do diâmetro da tubulação, refletindo a otimização dos mesmos em função da pressão piezométrica e perda de carga. Foi desenvolvido um manual Passo a passo com figuras e textos explicativos de modo a facilitar o uso do programa, não deixando dúvidas quanto ao seu funcionamento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS V. ROCHA PONTE, Otimização de redes de distribuição de água aplicando programação linear e não linear. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal da Ceará. 179p.