L’analisi della rete di tubazioni è un calcolo dei flussi di fluido e delle perdite di carico in sistemi di tubazioni complessi. L’analisi dei sistemi di tubazioni è importante per i servizi pubblici che forniscono acqua ai consumatori, per la pianificazione della distribuzione del gas naturale o per qualsiasi sistema di tubazioni in cui sono importanti pressioni di erogazione e portate costanti. È improbabile che un fornitore conosca richieste e portate specifiche in tutta la rete, quindi l’analisi della rete di tubazioni fornisce un metodo in cui vengono scelti i circuiti del sistema e vengono eseguiti i calcoli.
I calcoli necessari per l’analisi della rete di tubazioni sono disponibili in pacchetti software commerciali, ma le equazioni fondamentali possono anche essere calcolate manualmente. L’analisi utilizza un metodo di rilassamento in cui vengono scelti i circuiti delle tubazioni, vengono stimate le perdite di carico e i punti di consegna. Viene quindi determinata la quantità di materiale che passa attraverso il sistema e vengono eseguiti una serie di calcoli.
A questo punto si apportano correzioni alle stime e si ripetono i calcoli quando necessario. Questo è noto come metodo iterativo. Il processo continua con cambiamenti sempre più piccoli nelle ipotesi, fino a quando la conservazione della massa e dell’energia è soddisfatta. Conservazione della massa e dell’energia significa che le pressioni e le portate in ingresso nel punto di alimentazione sono uguali alle perdite di pressione del sistema e alle portate e pressioni di consegna richieste dal cliente.
L’analisi della rete di tubazioni utilizza lo stesso metodo iterativo indipendentemente dal fluido erogato. L’importanza e la complessità di questi calcoli aumentano con la crescita di una rete di tubazioni e i clienti si aspettano una consegna ininterrotta. La fluidodinamica e le perdite di carico possono essere misurate sperimentalmente, ma le misurazioni di laboratorio non sempre si traducono bene in sistemi reali di circuiti sovrapposti, molti punti di consegna e una rete di tubazioni in continua evoluzione.
I pianificatori delle utenze possono utilizzare i risultati di un’analisi della rete di tubazioni per modificare e aggiornare i propri sistemi. Le nuove richieste dei clienti possono richiedere ulteriori stazioni di pompaggio o compressore per fornire flussi adeguati. Le suddivisioni o quartieri in crescita possono richiedere una nuova analisi della rete, poiché l’aggiunta di nuovi circuiti di tubazioni modifica le ipotesi di calcolo.
Le tubazioni dell’acqua possono sviluppare incrostazioni interne, o rugosità, con l’invecchiamento. Ciò potrebbe richiedere ulteriore energia di pompaggio per essere superato. L’analisi della rete di condotte in genere deve essere un processo dinamico con variabili in continua evoluzione, piuttosto che un’analisi singola senza possibilità di modifiche nel tempo.
Un metodo di calcolo tradizionalmente utilizzato per calcolare manualmente un’analisi della rete di tubazioni è il metodo Hardy Cross. Questo metodo presuppone che tutte le dimensioni e le lunghezze dei tubi siano variabili fisse. Il metodo Hardy Cross diventa meno accurato man mano che il sistema di tubazioni diventa più complesso. I risultati di un calcolo Hardy Cross possono essere meno accurati rispetto alle applicazioni software, ma i risultati possono essere utilizzati come ipotesi per calcoli software più complessi.