Che cos'è l'analisi della rete di condotte?
L'analisi della rete di tubazioni è un calcolo dei flussi di fluido e delle cadute di pressione in sistemi di tubazioni complessi. L'analisi dei sistemi di tubazioni è importante per i servizi pubblici che forniscono acqua ai consumatori, la pianificazione della distribuzione del gas naturale o qualsiasi sistema di tubazioni in cui sono importanti pressioni di consegna e portate coerenti. È improbabile che un fornitore conosca richieste e portate specifiche in tutta la rete, quindi l'analisi della rete di condotte fornisce un metodo in cui vengono scelti i loop di sistema e vengono eseguiti i calcoli.
I calcoli necessari per l'analisi della rete di condotte sono disponibili in pacchetti software commerciali, ma le equazioni fondamentali possono anche essere calcolate manualmente. L'analisi utilizza un metodo di rilassamento in cui vengono scelti gli anelli delle tubazioni, le cadute di pressione e i punti di consegna stimati. Viene quindi determinata la quantità di materiale che passa attraverso il sistema e viene eseguita una serie di calcoli.
A questo punto, vengono apportate correzioni alle stime e i calcoli vengono ripetuti quando necessario. Questo è noto come metodo iterativo. Il processo continua con cambiamenti sempre più piccoli nelle ipotesi, fino a quando la conservazione della massa e dell'energia è soddisfatta. Conservazione di massa ed energia significa che le pressioni e i flussi di ingresso nel punto di alimentazione sono uguali alle perdite di pressione del sistema e alle portate e pressioni di flusso richieste dal cliente.
L'analisi della rete di tubazioni utilizza lo stesso metodo iterativo indipendentemente dal fluido erogato. L'importanza e la complessità di questi calcoli aumenta all'aumentare della rete di condotte e i clienti si aspettano consegne ininterrotte. La dinamica dei fluidi e le cadute di pressione possono essere misurate sperimentalmente, ma le misurazioni di laboratorio non sempre si traducono in sistemi reali di circuiti sovrapposti, molti punti di erogazione e una rete di tubi in costante cambiamento.
I pianificatori delle utility possono utilizzare i risultati di un'analisi della rete di condotte per modificare e aggiornare i propri sistemi. Le richieste dei nuovi clienti possono richiedere stazioni di pompaggio o compressore aggiuntive per fornire flussi adeguati. Le suddivisioni o i quartieri in crescita possono richiedere una nuova analisi della rete, poiché l'aggiunta di nuovi circuiti di tubazioni modifica le ipotesi di calcolo.
Le tubature dell'acqua possono sviluppare scala interna o rugosità, con l'invecchiamento. Ciò potrebbe richiedere energia di pompaggio aggiuntiva per il superamento. L'analisi della rete di condotte in genere deve essere un processo dinamico con variabili in costante cambiamento, piuttosto che una singola analisi senza alcuna tolleranza per i cambiamenti nel tempo.
Un metodo computazionale tradizionalmente utilizzato per il calcolo manuale di un'analisi della rete di condotte è il metodo Hardy Cross. Questo metodo presuppone che tutte le dimensioni e le lunghezze dei tubi siano variabili fisse. Il metodo Hardy Cross diventa meno accurato man mano che il sistema di tubazioni diventa più complesso. I risultati di un calcolo di Hardy Cross potrebbero essere meno accurati delle applicazioni software, ma i risultati possono essere utilizzati come ipotesi per calcoli software più complessi.