O que é análise de rede de tubulação?

A análise de rede de tubulações é um cálculo de fluxos de fluidos e quedas de pressão em sistemas de tubulação complexos. A análise dos sistemas de tubulação é importante para empresas de serviços públicos que fornecem água aos consumidores, planejamento de distribuição de gás natural ou qualquer sistema de tubulação em que sejam importantes pressões consistentes de entrega e taxas de fluxo. É improvável que um fornecedor conheça demandas e taxas de fluxo específicas em toda a rede, portanto, a análise da rede de tubulações fornece um método em que loops do sistema são escolhidos e cálculos são realizados.

Os cálculos necessários para a análise da rede de tubulações estão disponíveis em pacotes de software comerciais, mas as equações fundamentais também podem ser calculadas manualmente. A análise utiliza um método de relaxamento onde são escolhidos os laços da tubulação, são estimadas quedas de pressão e pontos de entrega. A quantidade de material que passa pelo sistema é então determinada e uma série de cálculos é realizada.

Nesse ponto, são feitas correções nas estimativas e os cálculos são repetidos quando necessário. Isso é conhecido como um método iterativo. O processo continua com mudanças cada vez menores nas premissas, até que a conservação de massa e energia seja satisfeita. Conservação de massa e energia significa que as pressões e fluxos de entrada no ponto de suprimento são iguais às perdas de pressão do sistema e às taxas e pressões necessárias de fluxo de entrega do cliente.

A análise da rede de tubulações usa o mesmo método iterativo, independentemente do fluido que está sendo entregue. A importância e a complexidade desses cálculos aumentam à medida que a rede de tubulações cresce e os clientes esperam uma entrega ininterrupta. A dinâmica de fluidos e as quedas de pressão podem ser medidas experimentalmente, mas as medições de laboratório nem sempre se traduzem em sistemas reais de circuitos sobrepostos, muitos pontos de entrega e uma rede de tubulações em constante mudança.

Os planejadores de serviços públicos podem usar os resultados de uma análise de rede de tubulação para modificar e atualizar seus sistemas. As novas demandas dos clientes podem exigir estações adicionais de bomba ou compressor para fornecer fluxos adequados. Subdivisões ou vizinhanças crescentes podem exigir uma nova análise da rede, porque a adição de novos laços de tubulação altera as premissas de cálculo.

A tubulação de água pode desenvolver escala interna ou rugosidade à medida que envelhece. Isso pode exigir energia de bombeamento adicional para superar. A análise de rede de tubulação geralmente precisa ser um processo dinâmico com variáveis ​​em constante mudança, em vez de uma única análise sem permitir alterações ao longo do tempo.

Um método computacional tradicionalmente usado para calcular manualmente uma análise de rede de tubulação é o método Hardy Cross. Este método assume que todos os tamanhos e comprimentos de tubos são variáveis ​​fixas. O método Hardy Cross se torna menos preciso à medida que o sistema de tubulação se torna mais complexo. Os resultados de um cálculo Hardy Cross podem ser menos precisos que os aplicativos de software, mas os resultados podem ser usados ​​como suposições para cálculos de software mais complexos.