Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-28Bitstream added on 2014-06-13T19:40:20Z : No. of bitstreams: 1 scucuglia_jw_dr_ilha.pdf: 902506 bytes, checksum: ab60342df40bf64ed9ce634c2bd62115 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema de simulação do escoamento e controle de vazamento para uma rede de distribuição de gás natural. De forma a alcançar os objetivos propostos, foram discutidos vários métodos de abordagem do problema de fluxo de gás em redes de gasodutos e definido um método mais adequado ao presente trabalho para compor as rotinas de simulação. Foram abordadas diversas formas de detecção de vazamentos de gás em tubulações, optando-se pelo balanço de volume para esse fim. Para a localização do vazamento ao longo do duto foi proposto e utilizado um sistema de Redes Neurais Artificiais (RNA). O fluxo no interior da rede de dutos é simulado por um sistema de equações diferenciais não lineares obtido para regime permanente, cuja solução para uma dada topologia de rede, fornece pares de valores de pressão e vazão em pontos específicos. A partir de valores de pressão e vazão de saída, obtidos de simulações em condições de vazamentos, é treinada uma RNA com o objetivo de fornecer a localização de eventuais escapes ao longo do duto. Sensores e medidores instalados em pontos estratégicos na rede, fornecem um conjunto de entrada ao algoritmo neural que tem como saída a posição do vazamento para as respectivas condições de operação. Atuando no controle de válvulas eletro-hidráulicas com controladores proporcionais, integrais e derivativos (PID), instaladas na rede, é possível isolar eventuais trechos com vazamento. Para tanto, foi projetado um controlador PID para otimizar o tempo de resposta das respectivas válvulas. De acordo com o modelo proposto de análise, foi desenvolvido um sistema algébrico computacional com interface gráfica amigável, em linguagem Delphi, que relaciona rotinas de simulação, algoritmos neurais, e mecanismos remotos de supervisão... / A flow simulation and a leaking control computational system has been developed for a gas distribution network pipeline. A discussion of gas flow in pipeline is presented and the lamelar regime of flow has been chosen to be implemented in a simulating routine. Also, a description of gas leaking detection method has been carried out and the balance volume one has been adapted to find out the location of the leaking point in the pipeline a system an artificial neural network (ANN) has been proposed. The flow info the pipeline network is simulated by a system of non-linear deferential equation, obtained in a lamelar regime, which solution for any topology greed specification provide a couple of values of pressure and flow at discrete points into the domain. From this couple of values of pressure and flow at the ending point of the pipeline, obtained by simulating leaking condition, an ANN is trained with the purpose to provide a location of eventual escapes through the pipeline. Sensors to detect flow located in strategical points of the network pipeline may provide information to feed the neural system which output is the position of leaking point under a such operation conditions. Handle the electro-hydraulic through the proportional integral derivative (PID), installed along the network pipeline, is possible to isolate a pipeline interval with eventual leaking. For this purpose a PID controller system has been developed to minimize the time response of the electro-hydraulic valves. According to the proposed model of analysis, an algebric computational system with a friendly graphic interface in a Delphi language has been carried out. In this computer program simulating routine, neural algorithmic and remote mechanism of supervision and control... (Complete abstract click electronic access below)

Vazamentos decorrentes de acidentes envolvendo dutos constituem uma fonte potencial de contaminação das águas subsuperficiais, superficiais e dos componentes dos meios físico e biológico, em geral. Neste trabalho são analisados os problemas ambientais decorrentes de possíveis vazamentos dos produtos transportados no poliduto OSBRA, no trecho situado entre Porto Ferreira e Ribeirão Preto (SP). Este trecho está localizado em uma área de intensa ocupação agrícola, atravessando extensa área de recarga da Formação Botucatu e de basaltos fraturados pertencentes à Formação Serra Geral, além de vários canais de drenagem. Todas estas áreas estão, portanto, sujeitas à contaminação em caso de acidentes envolvendo o duto. Neste trabalho são apontados os principais agentes deflagadores de possíveis acidentes no trecho e analisados os diferentes contextos de contaminação de acordo com as características do meio físico e do produto liberado. / Leakage from pipeline constitute a potential source of groundwater and surface water contamination as well as to geological and biological environment components. In this research the environmental problems due to leaking of petroleum products transported by OSBRA pipeline, which runs between Porto Ferreira and Ribeirão Preto (SP), are analyzed. It is located in an area of intense agricultural management, crossing large and recharge area of Botucatu Formation and fractured basaltic rocks from Serra Geral Formation. All these areas are, therefore, subject to the contamination in case of accidents involving the pipeline. The aim of this research is to analyze the agents responsible by the accidents and to determine the different types of contamination according to the main characteristic of the environment and spill material.

A ocorrência de elevados índices de perdas por vazamentos em sistemas de abastecimento de água é frequentemente ligada às inúmeras quebras de tubulações originadas em decorrência de elevados níveis de pressão atuantes. O controle efetivo de tais perdas requer a detecção e localização dos vazamentos para uma rápida reparação do sistema. Neste sentido, a consideração de análises hidráulicas no escoamento transitório tem se revelado especialmente útil aos propósitos de calibração e detecção de vazamentos. Tal análise pode revelar substancial quantidade de informações sobre as propriedades físicas e o nível de integridade do sistema, pois as ondas de pressão resultantes são afetadas pelos diversos dispositivos e fenômenos, incluindo os vazamentos. Assim, o presente trabalho visa o estudo dos transitórios hidráulicos para a calibração e detecção de vazamentos em modelos de sistemas de distribuição de água. Para tanto, são utilizados dados de redes hipotéticas e de laboratório, e modelos inversos resolvidos por métodos de busca global e local. Devido o emprego de tubos plásticos no circuito de laboratório, o clássico modelo da coluna elástica demonstrou-se ineficiente na reprodução do comportamento hidráulico de tal sistema. Resultados satisfatórios foram obtidos somente com um modelo hidráulico que considere o comportamento viscoelástico dos materiais dos tubos do circuito experimental. / The occurrence of large leakage losses in water supply systems has been frequently linked with pipe breaks resulting from high pressures levels in pipes. Efficient location of leakages is required in order to effectively control water losses and quickly repair the system. Analysis of hydraulic transients has been particularly useful for calibration and leak detection purposes. System observation for such analysis can reveal a substantial amount of information concerning physical properties and the integrity of the system, since water hammer waves are affected by different features and phenomena, including leaks. Thus, this research focuses on hydraulic transients for leak detection and calibration of water distribution system models. These objectives are achieved using data obtained from experiments performed on an experimental facility and numerical experiments on hypothetical networks. Inverse methods were based on both global and local search methods. Classic water hammer theory proved to be imprecise in describing the observed behavior of the hydraulic system composed of plastic pipes. Satisfactorily results were obtained with a hydraulic transient solver considering viscoelastic behavior of the pipe material.

Considerando a necessidade do controle mais efetivo dos sistemas de distribuição de água para abastecimento, a calibração constitui etapa fundamental a ser trilhada para garantir a reprodução do comportamento dos sistemas sob as mais diversas condições operacionais. Apesar da importância da calibração e da diversidade de modelos construídos com esse propósito no ambiente acadêmico, essa prática não tem sido amplamente utilizada pelas companhias, que demonstram certa relutância em fazer uso de modelos matemáticos. É interessante, portanto, que os modelos existentes sejam intensivamente testados em sistemas reais para que se possam estabelecer diretrizes para a sua utilização, bem como uma maior confiança no seu emprego. O presente trabalho de pesquisa visou o estudo de aplicação de um modelo especialmente construído para a calibração de sistemas, através do qual é possível identificar variáveis de campo tais como rugosidades, diâmetros, parâmetros do modelo de vazamentos, etc. O modelo empregado é abrangente o suficiente para incorporar vazamentos e demandas variáveis com a pressão. Através dele, foram realizados dois estudos de caso e discutidas as razões pelas quais discrepâncias entre os valores simulados e observados foram detectadas, apesar da consistência das respostas produzidas via simulação. Algumas recomendações são feitas também no sentido de viabilizar estudos dessa natureza que possam produzir ferramental diretamente utilizável pelas concessionárias de água para abastecimento. / Considering the need for more effective control of water supply distribution systems, the calibration constitutes fundamental step to guarantee that the system behavior under several operational conditions can be reproduced. Instead of the importance of calibration and the variety of models built by the academy for this purpose, this practice has not been broadly used by the water industry, which demonstrates certain reluctance regards the use of mathematical models. It is interesting, hence, that existing models are intensively tested in real systems to establish guidelines and consequent confidence in their use. The present research focused on the study of a model especially built for the calibration of water supply systems, through which it is possible identify field variables such as roughness, diameters, parameters of leakage model, etc. The model is comprehensive enough to incorporate leakage and pressure driven demands. Two study cases were analyzed supported by the model and discussed the reasons by which disagreement between simulated and observed data were verified, instead of the consistency of results produced by simulation. Some recommendations are made to become practical this kind of study as useful tool for the water industry.

O controle de perdas em sistemas de distribuição de água para abastecimento é uma preocupação constante, e uma tarefa fundamental para a solução do problema é a detecção rápida e confiável dos vazamentos que frequentemente iniciam em qualquer ponto da rede. Uma abordagem promissória é a detecção de vazamentos baseada na análise de sinais adquiridos pelo monitoramento das redes durante sua operação, e dentro dela se enquadra este trabalho. É desenvolvido um sistema de reconhecimento de padrões para análise de sinais de pressão e vazão que permite identificar se durante a aquisição do sinal aconteceu um vazamento ou não. Para a conformação desse sistema diversas técnicas são exploradas, incluindo a extração de características no domínio do tempo (energia, entropia, número de cruzamentos por zero) e na decomposição wavelet (distribuição da energia nas componentes). Também é explorado o uso de algoritmos para classificação de diferentes tipos (vizinhos mais próximos, árvore de decisão, regra de decisão, Naive Bayes, máquina de vetor suporte e rede neural artificial com funções de base radial). Sinais são adquiridos junto ao circuito hidráulico experimental, que permitiu a simulação da ocorrência de um vazamento na rede, para constituir uma amplia base de dados com sinais de exemplo. Além da revisão bibliográfica e os conceitos relativos às metodologias exploradas, são apresentadas neste documento as análises que conduzem à criação do sistema de reconhecimento de padrões mais apropriado para o problema. Das análises dos diferentes métodos considerados é definido o sistema de reconhecimento de padrões, em suas etapas de segmentação e padronização, extração de características e classificação. A avaliação do sistema proposto mostra um desempenho totalmente satisfatório, com reconhecimento acertado de sinais vinculados ou não a um vazamento em mais de 95% dos testes. / Control of losses in water supply systems is a constant concern, and a key to the solution of this problem is the rapid and reliable detection of leaks that often begin anywhere on the network. A promising approach to solve the problem is the leak detection based on the analysis of signals acquired by monitoring the network in operation, and this research fits with that approach. Its developed a pattern recognition system for the analysis of pressure and flow signals, which identifies whether a leak happened during signal acquisition. Several techniques are exploited for forming this system, including the feature extraction in the time domain (energy, entropy, zero crossings count) and in the wavelet decomposition (energy distribution in the components). Also, the use of different types of algorithms for classification (nearest neighbors, decision tree, decision rule, Naive Bayes, support vector machine and artificial neural network with radial basis functions) is explored. Signals are acquired from the experimental hydraulic circuit, allowing the simulation of the onset of a leak in the network, to form a big database of example signals. Besides the literature review and the concepts relating to the considered methods, in this document are shown the analyses leading to the creation of the pattern recognition system most appropriate for the problem. The analysis of the methods considered allows defining the pattern recognition system, which is composed by segmentation and standardization, feature extraction and classification. The evaluation of the proposed system shows a completely satisfactory performance, recognizing rightly the signals as linked or not to a leak in more than 95% of the tests.

O trabalho apresenta uma proposta de metodologia para diagnóstico de sistemas de distribuição de água através da elaboração, passo a passo, e de uso de simuladores hidráulicos apoiados por aplicativos de geoprocessamento. Utilizando-se de dados reais como o histórico operacional de vazamentos dentro da região adotada num intervalo de tempo, espera-se fornecer ao analista um instrumento de análise visual do comportamento hidráulico do setor em função de uma escala progressiva de ocorrências, mapeada através de cores, permitindo avaliar a qualidade do modelo hidráulico como um todo, corrigindo desvios para que o mesmo reproduza eficientemente o comportamento real da rede de distribuição. Através deste, esperase avaliar as consequências da variação das pressões e vazões durante o dia, subsidiando tomadas de decisão, permitindo avaliação das opções e a redução de riscos e investimentos desnecessários. / The work presents a proposed methodology for diagnosis of water distribution systems through the development, step-by-step and hydraulic simulators use supported by geoprocessing applications. Using real data and operational history of leaks within the region adopted a time interval, is expected to provide the analyst a tool for visual analysis of the hydraulic behavior of the sector according to a progressive scale of occurrences, mapped through colors, in order to evaluate the quality of hydraulic model as a whole, correcting deviations so that it efficiently reproduces the actual behavior of the distribution network. Through this, it is expected to evaluate the consequences of variation of pressure and flows during the day, supporting decision-making, allowing the evaluation of the options and the reduction of unnecessary risks and investments.

Considerando a necessidade do controle mais efetivo dos sistemas de distribuição de água para abastecimento, a calibração constitui etapa fundamental a ser trilhada para garantir a reprodução do comportamento dos sistemas sob as mais diversas condições operacionais. Apesar da importância da calibração e da diversidade de modelos construídos com esse propósito no ambiente acadêmico, essa prática não tem sido amplamente utilizada pelas companhias, que demonstram certa relutância em fazer uso de modelos matemáticos. É interessante, portanto, que os modelos existentes sejam intensivamente testados em sistemas reais para que se possam estabelecer diretrizes para a sua utilização, bem como uma maior confiança no seu emprego. O presente trabalho de pesquisa visou o estudo de aplicação de um modelo especialmente construído para a calibração de sistemas, através do qual é possível identificar variáveis de campo tais como rugosidades, diâmetros, parâmetros do modelo de vazamentos, etc. O modelo empregado é abrangente o suficiente para incorporar vazamentos e demandas variáveis com a pressão. Através dele, foram realizados dois estudos de caso e discutidas as razões pelas quais discrepâncias entre os valores simulados e observados foram detectadas, apesar da consistência das respostas produzidas via simulação. Algumas recomendações são feitas também no sentido de viabilizar estudos dessa natureza que possam produzir ferramental diretamente utilizável pelas concessionárias de água para abastecimento. / Considering the need for more effective control of water supply distribution systems, the calibration constitutes fundamental step to guarantee that the system behavior under several operational conditions can be reproduced. Instead of the importance of calibration and the variety of models built by the academy for this purpose, this practice has not been broadly used by the water industry, which demonstrates certain reluctance regards the use of mathematical models. It is interesting, hence, that existing models are intensively tested in real systems to establish guidelines and consequent confidence in their use. The present research focused on the study of a model especially built for the calibration of water supply systems, through which it is possible identify field variables such as roughness, diameters, parameters of leakage model, etc. The model is comprehensive enough to incorporate leakage and pressure driven demands. Two study cases were analyzed supported by the model and discussed the reasons by which disagreement between simulated and observed data were verified, instead of the consistency of results produced by simulation. Some recommendations are made to become practical this kind of study as useful tool for the water industry.

O trabalho apresenta uma proposta de metodologia para diagnóstico de sistemas de distribuição de água através da elaboração, passo a passo, e de uso de simuladores hidráulicos apoiados por aplicativos de geoprocessamento. Utilizando-se de dados reais como o histórico operacional de vazamentos dentro da região adotada num intervalo de tempo, espera-se fornecer ao analista um instrumento de análise visual do comportamento hidráulico do setor em função de uma escala progressiva de ocorrências, mapeada através de cores, permitindo avaliar a qualidade do modelo hidráulico como um todo, corrigindo desvios para que o mesmo reproduza eficientemente o comportamento real da rede de distribuição. Através deste, esperase avaliar as consequências da variação das pressões e vazões durante o dia, subsidiando tomadas de decisão, permitindo avaliação das opções e a redução de riscos e investimentos desnecessários. / The work presents a proposed methodology for diagnosis of water distribution systems through the development, step-by-step and hydraulic simulators use supported by geoprocessing applications. Using real data and operational history of leaks within the region adopted a time interval, is expected to provide the analyst a tool for visual analysis of the hydraulic behavior of the sector according to a progressive scale of occurrences, mapped through colors, in order to evaluate the quality of hydraulic model as a whole, correcting deviations so that it efficiently reproduces the actual behavior of the distribution network. Through this, it is expected to evaluate the consequences of variation of pressure and flows during the day, supporting decision-making, allowing the evaluation of the options and the reduction of unnecessary risks and investments.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-05-05Bitstream added on 2014-06-13T19:54:13Z : No. of bitstreams: 1 moscardi_jp_me_rcla.pdf: 2042348 bytes, checksum: 72e8be49768d910bc566b0a9ca641813 (MD5) / Com o crescente desenvolvimento do mercado de gás o Brasil e, conseqüente, mudança da matriz energética do país, iniciou-se a procura por tecnologias as quais atenderiam as novas demandas. A área de Meio Ambiente, cada vez mais, está sendo direcionada como ponto-chave enquanto condicionante na realização ou não de qualquer evento. O trabalho aborda de maneira sucinta, as interações existentes entre empreendimento, tubulações de gás apresentando baixas e médias pressões; e, a área de atuação e apresentou uma proposição para um possível impacto ambiental. Apresenta linha de pesquisa desenvolvida pela agência reguladora competente (COMPANIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL, CETESB) que atua neste campo e tangencia os mais diversos aspectos correlacionados (danos diretos, indiretos e outros). Ao todo, o levantamento ocorreu em 40 locais situados no centro da Cidade de São Paulo e foram constatadas alterações nos três segmentos do ambiental: físico-químico, biótico e antrópico. Em suas conclusões, são propostas as possíveis causas dos danos e medidas mitigadoras a este impacto. / With the increasing development of the market of gas in Brasil, and so, change of the energy matrix of the country, it was initiated looks it for technologies which would take care of the new demands. The area of Environment, each time more, is being directed as point key in the accomplishment or not of any event. The work approached in easy way, the existing interactions between enterprise and area of performance and presented a proposal for a possible Environment impact. It presents line of research developed for the competent regulating agency (CETESB) that it acts in this field and tangent the most diverse correlated aspects (damages right-handers, indirect and others). At all, the research displayed at 40 places on São Paulo's city down town and it was observe alterations at tree environmental spheres: physic-chimistral , biotic and antropic. It considers in its possible conclusions damages and mitigating measures and this impact.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-02-22T21:52:17Z No. of bitstreams: 1 IcaroBezerraQueirozDeAraujo_DISSERT.pdf: 4303113 bytes, checksum: 5b62bbefe395aa81a970303e398aa064 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-02-23T23:56:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IcaroBezerraQueirozDeAraujo_DISSERT.pdf: 4303113 bytes, checksum: 5b62bbefe395aa81a970303e398aa064 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-23T23:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IcaroBezerraQueirozDeAraujo_DISSERT.pdf: 4303113 bytes, checksum: 5b62bbefe395aa81a970303e398aa064 (MD5) Previous issue date: 2015-01-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Instala??es prediais de ?gua fria s?o partes fundamentais em qualquer modelo de habita??o, sejam resid?ncias ou condom?nios. Por?m, tais sistemas est?o sujeitos a falhas, que podem variar desde um vazamento em um aparelho, at? falhas na estrutura dos reservat?rios de ?gua e sistema de distribui??o. Estas falhas s?o respons?veis por altos custos econ?micos e ambientais. Visando reduzir estas perdas, este trabalho prop?e o desenvolvimento de um sistema capaz de detectar a presen?a e identificar alguns tipos de vazamentos de ?gua que venham a ocorrer. Para implementa??o e testes, no simulador desenvolvido, foi utilizado um modelo de consumo capaz de reproduzir o comportamento semelhante ao processo real, assim como suas consequentes falhas. A detec??o dos vazamentos ? feita com base em um modelo semelhante a um sistema especialista que possui dois m?dulos de detec??o, um passivo e outro ativo, os quais utilizam sensores e atuadores (v?lvulas). Para teste e implementa??o, foi desenvolvido um software capaz de acoplar o sistema simulador e o detector. A partir dos resultados obtidos nota-se que o sistema proposto neste trabalho, al?m de funcionar de forma satisfat?ria, pode ser facilmente implementando em microcontroladores ou sistemas embarcados devido a sua simplicidade. / Building installations of cold water are key parts in any model of housing, are homes or condos. However, these systems are subject to failure, which can range from a leak in a device until faults in the structure of water reservoirs and distribution system. These faults are responsible for great economic and environmental costs. In order to reduce these losses, this work proposes the development of a system able to detect the presence and identify some types of water leaks that may occur. For implementation and testing, consumption model was used in a simulator capable of reproducing a similar behavior to a real model and its consequent failures. The detection of leaks is done based on an expert like model having two detection modules, one active and one passive, which use an array of sensors and actuators (valves) to do the sensing. For testing and implementation has been developed a software capable of coupling the system simulator and detector. From the results it can be seen that the system proposed in this work, as well as functioning satisfactorily, can be easily implemented in microcontrollers or embedded systems due to its simplicity.