Diversas cidades no Brasil enfrentam problemas causados por instalações ineficientes de águas pluviais, com segmentos de drenagem sub e superdimensionados, que devido à falta de planejamento e limitações orçamentárias são conectados em qualquer ordem no sistema. Ainda, muitas dessas redes são pouco documentadas por meio de projetos e cadastros, e com sérias carências de manutenção.
Essa situação tem implicações ainda mais sérias quando os sistemas de águas pluviais recebem entradas de fortes tempestades convectivas, causando transientes hidráulicos significativos que podem levar a situações de perigo para as pessoas e propriedades, como os mostrados nos vídeo abaixo. Isso pode ficar ainda mais caótico considerando possíveis mudanças climáticas.
Ecotecnologias desenvolve projetos e pesquisas experimentais e computacionais para compreender a resposta desses sistemas aos transientes para encontrar projetos eficiêntes que minimizem eses problemas.
Para avaliar esses complexos sistemas de águas pluviais urbanas, são necessários modelos hidráulicos precisos e confiáveis. Assim, membros da equipe tem desenvolvido e aplicado o Hydraulic Analysis of Sewers and Tunnels (HAST) model (Vasconcelos and Wright, 2006), que é um modelo hidráulico sofisticado e complexo que, através de uma solução não linear permite a simulação de pequenos valores do número de Courant, típicos de condições de transição de nível. O HAST ainda pode modelar bolsões de ar retidos em condutos e que causam danos significativos às estruturas.
No entanto, devido a limitações de financiamento, muitas vezes no projeto dessas estruturas são utilizados modelos geralmente disponíveis gratuitamente como HEC-RAS ou SWMM, mesmo que esses modelos não tenham sido concebidos para simular transientes hidráulicos em condutos fechados. Nesses casos, as interfaces amigáveis ao usuário e a robustez das versões mais recentes do modelo podem levar a falsa percepção da confiabilidade do modelo e de seus limites de eficácia, particularmente onde estão envolvidos esses complexos fenômenos hidráulicos relacionados ao escoamento misto (ar e água).
Por exemplo, a formulação do SWMM resolve as condições de escoamento em uma rede de trechos e nós através das equações de Saint-Venant (Rossman 2017). Esta solução representa bem as condições típicas das águas pluviais. No entanto, para condições rápidas de entrada associadas a geometrias complexas do sistema, o SWMM normalmente subestima as condições de mudanças repentinas nas condições de escoamento e produz erros significativos de continuidade acompanhados de instabilidades numéricas (Pachaly et al. 2019; Vasconcelos e Wright 2011).
Ecotecnologias desenvolveu a ferramenta ReSWMM (Pachaly et al. 2019; Pachaly et al. 2020) que auxilia o projetista a obter melhores simulações em condições extremas no SWMM utilizando diversas técnicas como a discretização artificial do sistema.
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PACHALY, R.L.; VASCONCELOS, J.G.; ALLASIA, D.G.; TASSI, R; BOCCHI, JP. Comparing SWMM 5.1 Calculation Alternatives to Represent Unsteady Stormwater Sewer Flows. JOURNAL OF HYDRAULIC ENGINEERING. v.146, p.04020046 – , 2020.
PACHALY, R.; VASCONCELOS NETO, J. G.; ALLASIA, D. G.; MINETTO, B. Field Evaluation of Discretized Model Setups for the Storm Water Management Model. JOURNAL OF WATER MANAGEMENT MODELING. , v.27, p.1 – 10, 2019.
ALLASIA, D. G.; PACHALY, R.; TASSI, R.; VASCONCELOS NETO, J. G.; HODGES, B. R.; DICKINSON, R. E. CHALLENGES OF MODELING STORMWATER TRANSIENTS IN DEVELOPING COUNTRIES. Hydrolink. Madrid, p.61 – 63, 2020.[smartvideo src=”https://www.youtube.com/watch?v=15HbdcaE-n8″ width=”1280″ height=”720″ responsive=true controls=true]