Automatic routing of water supply pipelines

ABSTRACT This paper presents an algorithm capable of calculating the optimal route for pipelines that traverse terrain with or without additional displacement constraints to the difference in ground elevations and head losses to be overcome by pumping. The criterion used to determine the pipeline diameter and calculate feasible routes was minimizing the annual cost, which results from the sum of (i) annualized costs related to the acquisition of the pipeline and (ii) costs of payment for electric power to operate the system throughout its useful life. The geometry of the shortest routes in the multidimensional search space is calculated by the proposed algorithm, called BAGDA (Busca pelo Ajuste Geométrico da Despesa Anual, in Portuguese, or Search for the Annual Cost of Geometric Tuning, in English), thus obtaining the optimal combination of length and manometric head of the pipeline. The performed applications show the efficiency of the algorithm in providing subjectivity-free routes sensitive to the most important variables considered in the design of piping systems. RESUMO É apresentado um algoritmo capaz de calcular a rota ótima para adutoras que atravessam terrenos com ou sem restrições de deslocamento adicionais às diferenças de cota e às perdas de carga a serem vencidas por bombeamento. O critério empregado, tanto na definição do diâmetro da adutora, como no cálculo das rotas viáveis é o da minimização da despesa anual, resultante da soma dos (i) custos anualizados referentes à aquisição da tubulação com os (ii) custos de pagamento pela energia elétrica para funcionamento do sistema ao longo de sua vida útil. A geometria das rotas mais curtas no espaço multidimensional de busca é calculada pelo algoritmo proposto, denominado BAGDA (Busca pelo Ajuste Geométrico da Despesa Anual), obtendo-se assim a combinação ótima entre comprimento e altura manométrica da adutora. As aplicações realizadas evidenciam a eficiência do algoritmo em fornecer traçados isentos de subjetividades e sensíveis às variáveis mais importantes consideradas no projeto de sistemas adutores.