Programma ReteGas  

Calcolo del regime stazionario di una rete gas
(bassa, media ed alta pressione)

• reti di distribuzione del metano (bassa e media pressione),
• reti di trasporto del metano (alta pressione),
• reti di distribuzione di gas tecnici (anidride carbonica, azoto, acetilene ..), e vapori

In particolare, definita la rete, vengono calcolate pressioni, portate e composizioni lungo tutta la rete.

Elementi costituenti la rete
Gli elementi costituenti la rete sono:

• nodi,
• immissioni, 
• prelievi (concentrati o distribuiti), 
• tubazioni,
• centrali di compressione, 
• centrali di riduzione e valvole di regolazione della pressione, 
• perdite di carico concentrate (gomiti, giunti a T, brusche variazioni di diametro …),
• valvole di intercettazione (totalmente aperte oppure totalmente chiuse).

Formule utilizzate
Le cadute di pressione nelle tubazioni sono calcolate utilizzando la formula di Fergusson.
Per ragioni di completezza sono state inserite anche:

• la formula di Splitzglass,
• la formula di Renouard per reti di distribuzione del metano a media pressione,
• la formula di Renouard per reti di distribuzione del metano a bassa pressione.

Il coefficiente di comprimibilità z viene calcolato mediante l'equazione di Redlich_Kwong.
Le caratteristiche fisiche del gas (densità, viscosità... ) vengono calcolate in funzione della sua composizione, temperatura e pressione.

Coefficienti di contemporaneità
Probabilmente la difficoltà maggiore nel progettare una rete di distribuzione del gas è quella di definire i consumi delle varie utenze e di tenere conto della loro non contemporaneità.
Il programma prevede la definizione di due tipi di utenze:

• le prime, definite prelievi fissi, sono fissate a priori dal progettista (sono queste, ad esempio, le forniture ad impianti industriali),
• le seconde sono i consumi domestici; essi vengono definiti con il numero di famiglie allacciate, il consumo massimo per famiglia e la curva coefficiente di contemporaneità / numero famiglie.

Come è noto il coefficiente di contemporaneità delle utenze civili (utenze reali / consumo massimo per famiglia) decresce all'aumentare del numero di famiglie servite.
Progettare la rete supponendo che i prelievi siano uguali i valori medi delle forniture significa sottodimensionare la rete (la rete non sarebbe in grado di garantire le forniture durante i picchi di richiesta).
Viceversa progettare la rete in modo tale che soddisfi la richiesta massima contemporanea di tutte le utenze significa sovradimensionarla in modo esagerato
Per progettare correttamente la rete occorre calcolare il numero di famiglie servite da ogni tronco e applicare il relativo coefficiente di contemporaneità AD OGNI TRONCO.
Se non si tiene conto che il coefficiente di contemporaneità varia lungo la rete si i risultati della simulazione possono risultare inattendibili.
.
Per maggiori dettagli riportiamo il cap. 6.8 del libro "Progetto di una rete di trasporto e di distribuzione del gas (alta, media e bassa pressione)" associato al programma.
Download del cap. 6.8  (utgasit.zip)

Algoritmo di calcolo
L'utilizzo della metodologia delle matrici sparse consente di calcolare in modo rapido il regime stazionario di reti anche molto estese.

Verifica della topologia e del funzionamento della rete
Prima di procedere ai calcoli si verifica che la rete sia stata definita in modo topologicamente corretto. 
Il programma calcola il regime stazionario della rete anche se i vincoli imposti comportano situazioni fisicamente impossibili (es. pressioni negative, portate negative nelle valvole ..). Il programma provvede, quindi, ad evidenziare queste condizioni facilitando così il compito del progettista.

• come programma a sé stante,
• collegato ad un sistema cartografico.

In questo secondo caso il programma si limita a calcolare il regime stazionario della rete e passare i risultati al sistema cartografico (secondo la metodologia archi e nodi). 

Segnaliamo le società che utilizzano il programma ReteGas nei sistemi cartografici che commercializzano

Nella versione completa i limiti sono:

• numero massimo nodi      20000,
• numero massimo tronchi  20000,
• numero massimo sorgenti     200,
• numero massimo centrali di compressione         200,
• numero massimo cabine di riduzione                2000,
• numero massimo perdite di carico concentrate 1000,
• numero massimo valvole di intercettazione       1200,
• numero massimo componenti la miscela di gas     12,
• numero massimo tronchi collegati ad un singolo nodo  20.

Nella versione ridotta il numero massimo dei nodi è 400.

Progetto di una rete di trasporto e di distribuzione del gas
(bassa, media ed alta pressione)

• descrive in modo dettagliato le equazioni che descrivono il regime stazionario di una rete gas,
• riporta alcune delle metodologie utilizzate per la previsione dei consumi,
• spiega gli algoritmi di calcolo utilizzati,
• mostra l'utilizzo del programma,
• riporta in appendice la normativa vigente.

Riportiamo qui di seguito l'indice dei capitoli.

    1.   SOMMARIO

    2.   GRANDEZZE FISICHE E LORO UNITA’ DI MISURA
       2.1   Densità
       2.2   Peso specifico
       2.3   Densità relativa e peso specifico relativo
       2.4   Energia interna
       2.5   Entalpia
       2.6   Calore specifico
       2.7   Pressione
       2.8   Portate
       2.9   Viscosità 
     2.10   Comprimibilità

    3.   STRUTTURA DELLE RETI
       3.1   Tipi di rete
       3.2   Stoccaggi

    4.   PROPRIETA' FISICHE DEI GAS
       4.1   Densità
       4.2   Peso specifico
       4.3   Peso molecolare
       4.4   Gas e vapori
       4.5   Equazione di stato
       4.6   Equazione del viriale
       4.7   Fattore acentrico
       4.8   Correlazione di Pitzer
       4.9   Funzioni residue
     4.10   Entalpia di un gas reale

    5.   IL MOTO DEL GAS
       5.1   Pressione idrostatica
       5.2   Moto permanente
       5.3   Moto laminare e moto turbolento
       5.4   Equazioni fondamentali del moto
       5.5   Perdita di carico dovuta all'attrito
       5.6   Equazione di Fergusson
       5.7   Tubazioni con utenze uniformemente distribuite
       5.8   Equazione di Spitzglass
       5.9   Equazione di Renouard per reti di distribuzione a media pressione
     5.10   Equazione di Renouard per reti di distribuzione a bassa pressione
     5.11   Temperatura del gas nelle tubazioni
     5.12   Centrali di compressione
     5.13   Cabine di riduzione
     5.14   Perdite di carico concentrate
     5.15   Valvole di intercettazione
     5.16   Cenni sulla dinamica del gas nelle tubazioni

    6.   DESCRIZIONE DEL PROGRAMMA
       6.1    Sorgenti
       6.2    Tronchi
       6.3    Velocità del gas
       6.4    Cabine di riduzione della pressione
       6.5    Centrali di compressione
       6.6    Valvole di intercettazione
       6.7    Nodi
       6.8    Utenze
         6.8.1    Utenze concentrate ai nodi
         6.8.2    Utenze distribuite lungo le tubazioni
         6.8.3    Prelievi fissi
         6.8.4    Coefficiente di contemporaneità
         6.8.5    Interazione fra utenze civili
         6.8.6    Portate di compensazione ai tronchi
         6.8.7    Portate di compensazione ai nodi
         6.8.8     Portate di compensazione alle sorgenti
         6.8.9    Calcolo delle famiglie servite dagli elementi
         6.8.10  Un esempio concreto
     6.9      Calcolo della composizione
     6.10    Gas contenuto nella rete

    7.   PREVISIONE DEI CONSUMI E PROGRAMMAZIONE DEL TRASPORTO
       7.1   Reti di distribuzione: previsione dei consumi
         7.1.1   Utenze termoelettriche
         7.1.2   Utenze industriali
         7.1.3   Utenze civili
       7.2   Reti di trasporto: programmazione del trasporto del gas  
         7.2.1   La programmazione
         7.2.2   Algoritmo di previsione per la tipologia industriale e civile
         7.2.3   Modello industriale
         7.2.4   Modello civile
         7.2.5   Modello ARIMA

    8.   ALGORITMI DI CALCOLO
       8.1   Metodo di risoluzione Newton-Rampson
       8.2   Solutore del sistema linearizzato
       8.3  Schema di flusso
       8.4   Sistema di equazioni
         8.4.1   Calcolo delle pressioni e delle portate
         8.4.2  Calcolo delle composizioni
         8.4.3  Calcolo delle famiglie servite e delle portate di compensazione
       8.5   Matrici sparse

    9.   MANUALE UTENTE
       9.1   Caricamento del programma
       9.2   Dimensioni massime della rete
       9.3   Utilizzo del programma
       9.4   Considerazioni sulla progettazione della rete
       9.5   Impostazione dei numeri
       9.6   Test
       9.7   Elenco delle videate
         9.7.1   Menù principale
         9.7.2   Impostazioni
         9.7.3   File
         9.7.4   Parametri e formule
         9.7.5   Definizione delle utenze civili
         9.7.6   Visualizzazione delle formule adottate
         9.7.7   Composizione della miscela
         9.7.8   Descrizione della rete
         9.7.9   Calcolo
       9.7.10   Risultati
       9.7.11 Stampe
       9.8 Esempio di calcolo

    10.   COLLEGAMENTO AD UN SISTEMA CARTOGRAFICO
        10.1   Chiamata del programma
        10.2   Struttura dei dati in ingresso ed in uscita
          10.2.1   Memorizzazione dei dati tramite data base
          10.2.2   Memorizzazione dei dati tramite foglio Excel
          10.2.2   Memorizzazione dei dati tramite file

    11.   APPENDICE
        11.1   Normativa
        11.2   Richiami di statistica
        11.3   Caratteristiche fisico chimiche
        11.4   Fattori di conversione fra unità di misura

     12.   SIMBOLI UTILIZZATI

     13.   BIBLIOGRAFIA

Versione ridotta (N.1 licenza).
Prezzo del programma + libro -  euro 400 + IVA e 7 euro per spese postali (tot. 487 euro)

Solo libro
Prezzo del  volume -  euro 50 + IVA e 7 euro per spese postali (tot. 67 euro).
Prezzo del  libro in formato elettronico (word )-  euro 30 + IVA  (tot. 36 euro)

Manuale di utilizzo del programma ReteGas
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