23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
X-002 - SOFTWARE DESENVOLVIDO EM DELPHI PARA SELEÇÃO DE
BOMBAS HIDRÁULICAS PARA ADUTORAS MODELADAS COM O
SOFTWARE EPANET 2.0
André Batista Frota(1)
Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Ceará. Especialista em Saneamento Básico e Engenharia
Ambiental pela Faculdade Integrada do Ceará (FIC). Experiência na área de saneamento e recursos hídricos e
programação orientada a objetos.
Marco Aurélio Holanda de Castro
Engenheiro Civil, formado pela Universidade de Brasília, Mestre pela Universidade de New Hampshire
(EUA) e Doutor pela Universidade de Drexel (EUA). Coordenador da Pós-Graduação em Recursos Hídricos e
Saneamento Ambiental na Universidade Federal do Ceará. Atua nas áreas de modelagem de problemas
hidráulicos.
Endereço(1): Rua Júlio César, 1830. Bl. 15/301 - Damas - Fortaleza - CE - CEP: 60425-350 - Brasil - Tel: (85) 34911431 - e-mail: [email protected]
RESUMO
A utilização de softwares específicos para o auxílio em projetos de engenharia é cada vez mais comum e,
desta forma, o tempo de projeto está diminuindo com o passar dos anos. Diferentemente das demais áreas de
engenharia, softwares específicos para seleção de bombas ainda não são muito comuns e um dos poucos
existentes no mercado é o Flyps, da empresa Flygt. Observa-se também a existência do EPANET 2.0, um
software de uso gratuito distribuído no site da Agencia de Proteção Ambiental Norte-Americana (EPA-USA),
usado para a modelagem de redes de água.
Desta forma, o desenvolvimento de um software para a seleção de bombas e que utilize arquivos gerados no
EPANET facilitaria esta etapa em projetos de adutoras de redes de distribuição de água. As adutoras devem
inicialmente ser modeladas no EPANET e exportadas para o formato *.inp. Com este arquivo o software é
capaz de traçar a curva do sistema, que sobreposta às curvas das bombas, torna a seleção de bombas bastante
fácil.
Para as curvas das bombas são utilizados arquivos de texto (*.txt), que podem ser criados em qualquer editor
de texto e cujo conteúdo é o conjunto de pontos das curvas de altura manométrica e eficiência em função da
vazão.
A interface do programa desenvolvido ficou bastante amigável e intuitiva, não sendo necessário qualquer tipo
de treinamento específico para a utilização do mesmo. Vale notar também que o profissional de engenharia
não deixa de ter um papel fundamental na utilização do software referido neste trabalho, pois a decisão final
sobre a melhor escolha sempre é do profissional. O software apenas oferece formas de mostrar como se
comportam certas características das bombas e sistema com a variação da vazão, permitindo uma comparação
mais fácil entre as bombas.
PALAVRAS-CHAVE: Seleção de Bombas, Epanet, Curvas Características, Estação de Bombeamento, Poço
Profundo.
INTRODUÇÃO
A escassez de água e a crescente demanda hidráulica das cidades tem levado ao homem a buscar métodos de
utilização dos recursos naturais cada vez mais desenvolvidos e racionais. Com o passar do tempo, a distância
entre a fonte consumidora e a fonte de captação de água potável, livre de microorganismos patogênicos, é
cada vez maior e com o aumento da distância, a necessidade de instalações que fornecessem água com maior
rapidez e eficiência se tornou maior.
É nesse contexto que a utilização de bombas hidráulicas em projetos de abastecimento de pequenas cidades
(ou irrigação) é de suma importância. Além disso, existe uma necessidade de conhecimento de todas as suas
partes fundamentais, tanto do sistema quanto da bomba utilizada, para um funcionamento esperado.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
1
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Vale notar que a correta seleção de bombas deve também, mesmo que indiretamente, estar ligada a
preocupação com temas ambientais, que têm crescido de forma intensa nas últimas décadas. Na década de 90,
por exemplo, iniciativas de nível internacional tiveram grande repercussão, como a ECO 92, acontecida na
cidade do Rio de Janeiro, com o objetivo de mudar os rumos do planeta para uma melhor qualidade de vida
para as gerações presente e futuras.
O presente trabalho mostra o software desenvolvido em Delphi, com uma interface gráfica simples e
amigável, para seleção de bombas hidráulicas, estejam elas em estações de bombeamento ou em poços
profundos, de acordo com a curva do sistema, a qual deve estar previamente modelada no software EPANET
2.0 e exportada para um arquivo *.inp. Com o software criado, o usuário pode comparar as eficiências e
potências consumidas de até cinco bombas, cujos dados das curvas devem estar contidos em arquivos de texto
que podem ser criados manualmente devido à formatação simplificada.
Através de testes posteriores e comparações com os resultados do EPANET, concluiu-se que as curvas
geradas e potências calculadas condiziam com a realidade. As vazões dos pontos de trabalho encontradas no
software também foram comparadas com os resultados do EPANET, mostrando sempre valores semelhantes.
MATERIAIS E MÉTODOS
Em função da natureza do trabalho desenvolvido, optou-se unicamente pela pesquisa bibliográfica, utilizando
tanto meios impressos como meios digitais, incluindo a Internet como fonte de pesquisa.
No desenvolvimento do software foi utilizado o Delphi 5 como ferramenta RAD (Rapid Application
Development) por utilizar uma linguagem de programação conhecida como Object Pascal e esta, por ser
orientada a objetos, favoreceu a criação de uma interface gráfica amigável e intuitiva.
As simulações hidráulicas para verificação de erros foram feitas com o software EPANET 2.0, que é
distribuído gratuitamente na Internet no site da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPAUSA). O EPANET tem ainda a vantagem de ter suas funções distribuídas em um kit de programação,
composto, além de outros arquivos, por um de extensão dll, com as funções, e outro de extensão hlp, um
arquivo de ajuda com as explicações sobre as funções.
A utilização do kit de programação do EPANET foi de extrema importância, visto que as funções de
simulações hidráulicas foram todas geradas com suas funções. Sem sua utilização o desenvolvimento poderia
se estender por um período de tempo muito maior, pois as funções necessárias ainda seriam criadas.
Além do toolkit de programação, o componente TeeChart para Delphi 5 também foi utilizado para a geração
de gráficos com certas funcionalidades no Delphi como a possibilidade de movimentação (pan) e mudança na
escala (zoom).
Alguns recursos do TeeChart também foram utilizados para dar uma maior precisão aos gráficos gerados
como a possibilidade de suavização de curvas, exibição de pontos de encontro entre duas curvas (crosspoints)
e possibilidade de customização dos rótulos nos nós (marks).
MODELAGEM DE ADUTORAS NO EPANET 2.0
As adutoras modeladas no EPANET podem ser de dois tipos em relação ao esquema de bombas utilizado:
estações de bombeamento ou poços profundos, sendo cada um deles modelados de formas distintas para um
posterior carregamento no software desenvolvido.
As estações de bombeamento, que podem ter no máximo cinco bombas, devem ter as vazões mínimas e
máximas de exibição descritas (e separadas por um traço simples) no campo tag dos tubos de sução, de acordo
com a figura1.
Para poços profundos as vazões devem estar no campo tag do tubo edutor da bomba, de acordo com a figura
2. É possível também a adição de uma válvula GPV (General Purpose Valve) entre o manancial e a bomba
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
2
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
com a função de fornecer uma curva de rebaixamento para o poço e, neste caso, nada se modifica em relação
ao local de digitação das vazões.
Figura 1: Valores da vazões no campo tag para estações de bombeamento.
Figura 2: Valores da vazões no campo tag para poço profundo.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
3
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
O SOFTWARE DESENVOLVIDO
A interface inicial do programa (figura 3) mostra a área onde o perfil da adutora será exibido quando
carregada, sendo possível também a visualização da área onde as curvas do sistema e das bombas são
desenhadas.
Na área superior do programa, a barra de menus e a barra de ferramentas foram planejados de forma a poder
atender de forma útil e simples as iniciativas do usuário, tanto através de comandos do mouse, como através
de atalhos de teclado.
Os atalhos possíveis são:
•
•
•
•
Ctrl+A: Abre um arquivo *.inp, com os dados da adutora modelada no EPANET;
Ctrl+F: Fecha o arquivo *.inp carregado, limpando a área do perfil e da seleção de bombas;
Ctrl+S: Fecha o programa;
Ctrl+P: Abre o EPANET, caso ele esteja instalado na pasta padrão: C:\Arquivos de programas\Epanet2.
Figura 3: Interface inicial do software.
Existe também, na barra de menus, o menu sobre, com informações sobre os autores do programa, assim
como os respectivos e-mails, podendo dessa forma facilitar a comunicação entre usuários e autores.
Para utilizar o programa o usuário deverá inicialmente carregar uma adutora através da barra de menus, barra
de ferramentas ou atalho de teclado (Ctrl+A), e escolher uma adutora modelada com o EPANET. Ao escolher
o arquivo desejado o programa abrirá o perfil da adutora, de acordo com a figura 4.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
4
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 4: Perfil da adutora carregado.
O perfil possui duas linhas com cores diferentes, sendo a de cor preta a referente à tubulação e a azul referente
à linha piezométrica. Os reservatórios e nós são desenhados de acordo com representação gráfica do EPANET
e possuem a numeração correspondente exibida no programa, sendo possível ocultá-las pela desmarcação do
checkbox na parte superior da interface inicial.
O usuário também é capaz de salvar as telas visíveis do programa no formato JPG de imagem. Este formato
possui uma série de vantagens sobre o formato BMP, entre eles a redução no tamanho do arquivo gerado sem
perda significativa da qualidade. Como exemplo, um arquivo *.jpg gerado pelo programa com um tamanho
aproximado de 130Kb ao ser transformado no formato BMP, com o mesmo padrão de qualidade, gera um
arquivo *.bmp com 1.739Kb, representando um aumento de aproximadamente 1.240%.
Na tela de seleção de bombas, caso a adutora tenha bombas definidas, a curva da bomba, na cor vermelha, e a
do sistema, na cor cinza, são exibidas (figura 5).
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
5
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 5: Curvas da bomba e sistema carregadas.
Caso a adutora não possua bombas definidas, o software carrega a curva do sistema e deixa o usuário livre
para escolher as curvas das bombas através dos botões de ação na própria tela (área 1 da figura 6).
Figura 6: Área superior da tela de seleção das bombas.
Através do programa o usuário pode escolher dentre cinco curvas de bombas para exibi-las sobre a curva do
sistema que deve ser previamente carregada.
Na área 2, é possível modificar as vazões mínima e máxima para a curva do sistema. Dessa forma o usuário
pode facilmente diminuir ou aumentar a curva do sistema quando a mesma está demasiadamente grande ou
pequena respectivamente, sem a necessidade de abrir o EPANET para a edição das vazões.
A área 3 fornece informações sobre a adutora e o arquivo *.inp modelado no Epanet 2: Altura geométrica em
metros, número de bombas em paralelo, o tipo do sistema de recalque (bomba em poço profundo ou estação
de bombeamento) e o nome do arquivo *.inp aberto.
A área 4 permite o usuário salvar a tela no formato *.jpg de imagem, como explicado anteriormente, e
imprimir a tela.
CONCLUSÕES
Com base no desenvolvimento do software, concluiu-se que:
A importância principal é o fato de contribuir de forma positiva ao projeto de adutoras que utilizam bombas.
A interface final se mostrou bastante simplificada e intuitiva e, devido a este fato, não gera uma necessidade
de treinamento para a utilização do programa.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
6
23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
A utilização de bombas em série não é possível por motivo de simplificação do algoritmo adotado, enquanto
bombas em paralelo podem ser adotadas até um número de cinco unidades, sendo todas iguais (também por
motivos de simplificação).
Para um futuro aperfeiçoamento do programa, propõe-se o melhoramento do algoritmo de forma que seja
possível tanto a utilização de sistemas de bombas em série quanto em paralelo com bombas diferentes. Nesse
caso um estudo mais detalhado das curvas características de sistemas e bombas é necessário.
A utilização de versões mais modernas dos softwares de desenvolvimento adotados pode também ser de
grande importância visto que alguns problemas (bugs) nesses programas podem gerar falhas nos programas
desenvolvidos.
A integração com a Internet também é um ponto de extrema importância pois já é uma tendência atualmente
com a evolução da plataforma .net e softwares de desenvolvimentos já voltados para este tipo de integração. A
partir de sistemas integrados, é possível a geração de páginas na Internet com acesso a dados fornecidos por
clientes, geração de relatórios, gráficos e muitos outros benefícios.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ROSSMAN, Lewis A. EPANET 2 Users Manual. Cincinnati, EUA, 2000.
EPA. EPANET 2 Programmers Toolkit Help file. Disponível em: <http://www.epa.gov/ORD/NRMRL
/wswrd/EN2toolkit.zip>.
MELLO, Carlos Rogério de; YANAGI JR., Tadayuki. Escolha de Bombas Centrífugas. Disponível em:
<http://www.editora.ufla.br/Boletim/pdf/bol_29.pdf>.
MACINTYRE, Archibald Joseph. Bombas e Instalações de Bombeamento. Rio de Janeiro: Guanabara
Dois, 1980.
PORTO, Rodrigo de Melo. Hidráulica Básica. São Carlos: EESC-USP, 1999.
Projeto de uma estação elevatória. Disponível em: <http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/
agua4.htm>
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
7