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EPANET

por LENHS publicado 12/09/2020 21h24, última modificação 12/09/2020 21h35

O EPANET 2.0 foi desenvolvido pela U. S. Environmental Protection Agency (USEPA). É um simulador de sistemas de abastecimento de água amplamente testado e credível. Obs.: A tradução do EPANET é referente à versão original em inglês 2.00.12.

Donwload do EPANET

Manual do EPANET 2.0 BRASIL (Arquivo PDF)

Programa EPANET 2.0 BRASIL incluindo o LENHSNET (arquivo EXE)

O que é o EPANET BRASIL?

O EPANET é um programa de computador que permite executar simulações estáticas e dinâmicas do comportamento hidráulico e de qualidade da água em redes de distribuição pressurizada. Uma rede é constituída por tubulações, bombas, válvulas, reservatórios de nível fixo e/ou reservatórios de nível variável. O EPANET permite obter os valores da vazão em cada tubulação, da pressão em cada nó, da altura de água em cada reservatório de nível variável e da concentração de espécies químicas através da rede durante o período de simulação, subdividido em múltiplos intervalos de cálculo. Adicionalmente, além de espécies químicas, o modelo simula o cálculo da idade da água e o rastreio da origem de água em qualquer ponto da rede.
O EPANET foi concebido para ser uma ferramenta de apoio à análise de sistemas de distribuição, melhorando o conhecimento sobre o transporte e o destino dos constituintes da água para consumo humano. Pode ser utilizado em diversas situações onde seja necessário efetuar simulações de sistemas pressurizados de distribuição. O estabelecimento de cenários de projeto (p.ex., expansão de uma rede existente), a calibração de modelos hidráulicos, a análise do decaimento do cloro residual e a avaliação dos consumos são alguns exemplos de aplicação do programa.
O EPANET pode ajudar a analisar estratégias alternativas de gestão, de modo a melhorar a qualidade da água do sistema, através de:

  • Alterações na utilização de origens da água num sistema com múltiplas origens
  • Alteração de esquema de funcionamento de grupos elevatórios e enchimento/esvaziamento de reservatórios de nível variável
  • Utilização de tratamento adicional, tal como a recloragem
  • Seleção de tubulações para limpeza e substituição (reabilitação).

Em ambiente Windows, o EPANET fornece uma interface integrada para editar dados de entrada da rede, executar simulações hidráulicas e de qualidade da água e visualizar os resultados em vários formatos. Estes últimos incluem isolinhas.

Capacidades de Modelagem Hidráulica

Uma rede completamente caracterizada (ou seja, incluindo todas as tubulações, sem simplificações) e uma modelagem hidráulica confiável constituem pré-requisitos essenciais para a correta modelagem de qualidade da água. O EPANET contém um conjunto de ferramentas de cálculo para apoio à simulação hidráulica, onde se destacam como principais características:

  • Dimensão ilimitada do número de componentes da rede analisada
  • Cálculo da perda de carga utilizando as fórmulas de Hazen-Williams, Darcy-Weisbach ou Chezy-Manning
  • Consideração das perdas de carga singulares em curvas, alargamentos, estreitamentos, etc
  • Modelagem de bombas de velocidade constante ou variável
  • Cálculo da energia de bombeamento e do respectivo custo
  • Modelagem dos principais tipos de válvulas, incluindo válvulas de seccionamento, de retenção, reguladoras de pressão e de vazão
  • Modelagem de reservatórios de armazenamento de nível variável de formas diversas, através de curvas de volume em função da altura de água
  • Múltiplas categorias de consumo nos nós, cada uma com um padrão próprio de variação no tempo
  • Modelagem da relação entre pressão e vazão efluente de dispositivos emissores (p.ex. aspersores de irrigação, ou consumos dependentes da pressão)
  • Possibilidade de basear as condições de operação do sistema em controles simples, dependentes de uma só condição (p.ex., altura de água num reservatório de nível variável, tempo), ou em controles com condições múltiplas.


Capacidades de Modelagem da Qualidade da Água

Além da modelagem hidráulica, o EPANET fornece as seguintes possibilidades relativas à modelagem da qualidade da água:

  • Modelagem do transporte de um constituinte não-reativo (p.ex., um traçador) através da rede ao longo do tempo
  • Modelagem do transporte, mistura e transformação de um constituinte reativo, à medida que este sofre decaimento (p.ex., cloro residual) ou crescimento (p.ex., um subproduto da desinfecção) com o tempo
  • Modelagem do tempo de percurso da água através da rede
  • Cálculo da porcentagem de vazão que, com origem em determinado nó, atinge qualquer outro nó ao longo do tempo (p.ex., cálculo da importância relativa de duas origens de água diferentes)
  • Modelagem de reações de decaimento do cloro no volume do escoamento e na parede da tubulação
  • Utilização de cinéticas de ordem “n” para modelar reações no volume do escoamento em tubulações e reservatórios
  • Utilização de cinéticas de ordem 0 ou 1 para modelar reações na parede das tubulações
  • Definição de limites para a transferência de massa na modelagem de reações na parede
  • Permitir que as reações de crescimento ou decaimento sejam controladas por um valor de concentração-limite
  • Aplicação à rede de coeficientes de reação globais, que podem ser modificados individualmente para cada tubulação
    Possibilidade de relacionar o coeficiente de reação na parede com a rugosidade da tubulação
  • Definição de variação temporal da concentração ou de entrada de massa em qualquer ponto da rede
  • Modelagem de reservatórios de armazenamento de nível variável como reatores de mistura completa, de escoamento em êmbolo ou ainda de mistura com dois compartimentos.

Aproveitando as possibilidades antes citadas, o EPANET pode efetuar os seguintes tipos de análise:

  • Mistura de água a partir de diversas origens
  • Determinação do tempo de percurso da água através de um sistema
  • Determinação da perda de cloro residual
  • Determinação do crescimento de subprodutos da desinfecção
  • Rastreio da propagação de contaminantes ao longo da rede.


Prefácio da edição original e brasileira (Manual do Usuário - Epanet 2.0 Brasil)

 1. VERSÃO ORIGINAL

A U.S. Environmental Protection Agency (EPA) é a agência estatal norte-americana encarregada pelo Congresso dos Estados Unidos da América de proteger os seus recursos naturais (terra, ar e recursos hídricos). De acordo com a legislação norte-americana em matéria ambiental, cabe a esta instituição conceber e implementar ações que conduzam a um balanço entre as atividades humanas e a capacidade dos sistemas naturais para suportar e garantir níveis ambientais aceitáveis. Para cumprir este objetivo, o programa de pesquisa da EPA fornece informação de base e suporte técnico para a resolução de problemas ambientais reais, que permitam construir uma base de conhecimento científico necessária a uma adequada gestão dos recursos ecológicos, e que também permitam ajudar a compreender o modo como os poluentes podem afetar a saúde pública, e prevenir ou minimizar futuros riscos ambientais.

O National Risk Management Research Laboratory , um dos laboratórios da EPA, constitui a unidade principal para a pesquisa de técnicas e metodologias de gestão que permita reduzir os riscos para a saúde humana e o ambiente. Os seus principais objetivos são: o desenvolvimento de metodologias de prevenção e controle da poluição do ar, terrase recursos superficiais; a proteção da qualidade da água em sistemas públicos de abastecimento; o melhoramento das condições ambientais de locais contaminados e de aquíferos subterrâneos; e a prevenção e controle da poluição do ar em recintos fechados. As principais funções desta unidade de pesquisa são: desenvolver e implementar tecnologias ambientais inovadoras e economicamente viáveis; desenvolver informação científica e de engenharia, necessárias à EPA para apoio à decisão no âmbito de regulamentos e de políticas; e, ainda, fornecer suporte técnico e proporcionar a transferência de informação que assegure a implementação eficaz de decisões e regulamentações ambientais.

De forma a satisfazer os requisitos regulamentares e as necessidades dos consumidores, as entidades gestoras de sistemas de abastecimento de água sentem a necessidade de compreender melhor os movimentos e transformações que a água destinada ao consumo humano está sujeita através dos sistemas de distribuição. O EPANET é um modelo automatizado de simulação que ajuda a atingir este objetivo. Permite simular o comportamento hidráulico e de qualidade da água de um sistema de distribuição sujeito a diversas condições operacionais, durante um determinado período de funcionamento. Este manual descreve como utilizar esta nova versão do programa, a qual incorpora vários avanços na modelagem alcançados durante os últimos anos.

E. Timothy Oppelt
Diretor do National Risk Management Research Laboratory

2. VERSÃO BRASILEIRA

A versão do programa EPANET para o português, falado e escrito no Brasil, é uma iniciativa do Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento (LENHS), pertencente ao Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, do Centro de Tecnologia, da Universidade Federal da Paraíba (UFPB). Esta iniciativa foi proporcionada pela necessidade de se dispor, no Brasil, de forma acessível a todos os possíveis usuários, de um programa de modelagem hidráulica e de qualidade de água, que possa auxiliar os profissionais e estudiosos que lidam com a necessidade de melhoramento das condições operacionais de sistemas de abastecimento de água.

O EPANET é, indiscutivelmente, o programa de modelagem hidráulica e de qualidade de água mais empregado no mundo; é encontrado em versões nos principais idiomas e seu número de usuários aumenta, exponencialmente, devido a sua facilidade de uso e por ser um programa disponibilizado gratuitamente.

A elaboração da versão brasileira do EPANET somente foi possível graças à louvável política da EPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos) que disponibiliza o programa livremente, com o seu código fonte, de forma que este possa ser adaptado para as diversas versões a serem realizadas no mundo.

A atual versão está embasada, também, nas contribuições proporcionadas pelas versões em espanhol e português (de Portugal) elaboradas, respectivamente, pelo Centro Multidisciplinar de Modelación de Fluidos da Universidad Politécnica de Valencia (GMMF/UPV) e pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC/Portugal).

O arquivo de instalação da versão brasileira do EPANET 2.0 e o seu respectivo Manual estão disponibilizados para download no endereço www.lenhs.ct.ufpb.br.

A presente edição da versão brasileira do EPANET contou com o patrocínio da ELETROBRÁS (Centrais Elétricas Brasileiras S. A.), no âmbito do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica para o Setor de Saneamento (PROCEL SANEAR – Eficiência Energética no Saneamento Ambiental).

Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento da UFPB
Agosto de 2009