Parte III: Controlo de perdas de água - Autenticação 12... · medição zonada Gestão de ... Abordagem do problema Avaliação da dimensão do ... perdas e o preço da água perdida

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Gestão Avançada de SistemasGestão Avançada de Sistemasde Abastecimento de Águade Abastecimento de Água

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Tema 5 - Gestão da eficiência dos sistemas

Parte III: Controlo de perdas de água

Dídia [email protected]

[email protected])IST, 16 de Junho de 2008

Gestão Avançada de Sistemas de Abastecimento de Água

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Conteúdo

Vias para a abordagem do problema

Nível económico de perdas

Exemplos de metodologias para o controlo de perdas reais

Simulação matemática de perdas reais

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Controlo de perdas reaisAbordagem do problema (Guia nº3 do IRAR)

Avaliação da dimensão do problema

Definição de uma estratégia de controlo de perdas

Implementação de sistema de medição zonada

Gestão de pressões

Localização

Reparação

Avaliação de resultados


Controlo de perdas reaisAbordagem do problema





Localização

Reparação


Cálculo do balanço hídrico

Cálculo de indicadores de desempenho relativos a perdas e a água não facturada

Levantamento de: Contexto externo global

(reguladores, políticos) Contexto externo dos

intervenientes directos Contexto interno (recursos

disponíveis)

Avaliação: Se vale a pena definir estratégia

de controlo activo de perdas ou, definir uma estratégia de

manutenção do sistema (controlo passivo)

3







Localização

Reparação


Caso se opte por controlo activo

Caracterização do sistema

Definição de objectivos

Cálculo do custo de produção da água e do nível de perdas

Identificação de métodos de controlo activo de perdas e respectivos custos

Cálculo do nível económico de perdas







Localização

Reparação


Planeamento preliminar Simulação do funcionamento Estabelecimento de ZMC Levantamento das condições

locais Selecção de pontos medição Selecção de equipamentos de

medição e dataloggers Realização de obras e

instalação de medidores Verificação

Captação e tratamento

Medidor da água tratada

Condutas principais

Medidor à entrada da rede de distribuição

abastecimento

Medidor à entrada de uma zona com 1000-3000

contadores

Medidor à entrada de uma

zona com 500 contadores

rio AduçãoCondutas principais

4







Localização

Reparação


Avaliação níveis actuais de pressão, perdas e roturas

Identificação alternativas possíveis para controlo de pressões (geral e sectorial)

Avaliação das alternativas e selecção dos esquemas a implementar

Dimensionamento detalhado dos esquemas e definição do programa de implementação

Implementação e estabelecimento dos programas de operação e manutenção







Localização

Reparação


Localização Localização Aproximada

• Sub-zonamento: consiste na divisão temporária da ZMC em zonas mais restritas

• Step-testing: fechamento progressivo de válvulas de, caminhando no sentido de um medidor de caudal existente

Localização exacta• Equipamento acústico

Reparação Reparação pontual Reabilitação de:

• várias condutas• sector • sistema em geral

5







Localização

Reparação


Para o novo cenário (após implementação de controlo activo) Monitorização

Cálculo de balanços hídricos

Cálculo de indicadores de desempenho

Avaliação Comparação com o

cenário inicial Concluir quanto a

eficácia da estratégia Revisão

Eventualmente, rever a estratégia (retomando aos passos iniciais)


10





6



11

Nível económico de perdas (NEP) corresponde à situação em que o custo de redução de

perdas em uma unidade de volume é igual ao custo de produção dessa unidade de volume de água

Ou seja, o custo marginal do controlo activo de perdas equilibra o custo marginal da água perdida

Custo marginal

Corresponde à variação de custo total decorrente da variação da quantidade produzida em uma unidade

Matematicamente, a função de custo marginal (Cm) é expressa como a derivadada função de custo total (Ctotal) sobre a quantidade total produzida (Q)

Num gráfico, a curva que represente a evolução do custo marginal é de uma parábola concava. O ponto mínimo de curva corresponde à quantidade que deve ser produzidos para que os custos sejam mínimos.

dQdC

dQdC

dQdCC perdas_controloproduçãototal

m


Nível económico de perdas (reais)

12(ELL – Economic Level of Leakage)

)m1(C

)m1(C

3perdas_redução

3produção

NEP: quando as derivadas das duas curvas se igualam (em módulo)

7


Nível económico de perdas (reais)

13(ELL – Economic Level of Leakage)

A operação de um sistema de distribuição de água no nível económico resulta na mais baixa combinação possível entre o custo das acções de controlo de perdas e o preço da água perdida (ponto mínimo)



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Conceito aplica-se tanto às perdas reais como às aparentes

Para ter nível económico de perdas é necessário estar-se simultaneamente perante o nível económico de perdas reais (NEPr) e o de perdas aparentes (NEPa) uma vez que estas perdas têm origens diferentes e os

procedimentos para as minimizar também diferentes e independentes

Em termos técnicos, o controlo de perdas reais é mais complexo que o das perdas aparentes. No caso das perdas aparentes, a estratégia assenta na análise

do balanço custo / benefício entre o investimento necessário para as reduzir e os benefícios financeiros daí decorrentes.

No caso das perdas reais, há quen definir toda uma estratégia de controlo bastante mais complexa (ver Guia nº3 do IRAR)

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Gestão Avançada de Sistemas de Abastecimento de ÁguaEstratégia de controlo de perdas reais





Localização

Reparação


Caracterização do sistema Definição de objectivos estratégicos Cálculo do custo de produção da água

e do nível actual de perdas Identificação de métodos de controlo

activo de perdas (actualmente utilizados e alternativos) e seus custos

Cálculo do nível económico de perdas para o método de controlo de perdas praticado

Análise da possibilidade de proceder a campanhas de redução de pressões

Revisão das alternativas disponíveis em termos de métodos de controlo e identificação da opção que eventualmente seja preferível à actual

Implementação da opção escolhida; Avaliação do desempenho da

metodologia.


Perdas reais correntes, com potencial de recuperação e inevitáveis

Existem as perdas reais correntes correspondentes às existentes num sistema

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Perdas reais inevitáveis

Perdas reais potencial-mente recuperáveis

Perdas reais potencialmente recuperáveis =a diferença entre as Perdas Reais Correntes Médias (PRCM) e as Perdas Reais Inevitáveis Médias (PRIM)

Perdas reais inevitáveis = perdas de água reais que não conseguem ser eliminadas totalmente dos sistemas de abastecimento de água

Perdas reais correntes

9





Nível económico de perdas reais

17

NEPr NEPr situa-se entre o volume de perdas reais correntes e volume de perdas reais inevitáveis, não sendo económico operar os sistemas com perdas ao nível das inevitáveis

Não existe um valor de referência para o NEPr, dependendo de: zona em questão custo da mão-de-obra custo de produção da água Pressão idade e estado de conservação das infra-estruturas tipologia das roturas método(s) utilizado(s) para controlo de fugas



Perdas reais correntes NEPr

Nível base de perdas (reais)

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Nível base de perdas reais (NBPr)É um nível de referência que corresponde ao nível de perdas obtido após reparação de todas as roturas e avarias detectáveis em função da tecnologia e recursos que a entidade decida utilizar.

Perdas efectivamente recuperáveis na prática = à diferença entre o nível-base e o nível real de perdas (perdas reais correntes), ou seja, a poupança de água que seria possível efectuar por detecção, localização e reparação

NBPrPerdas reais inevitáveis

O nível-base não coincide habitualmente com o nível económico de perdas reais (NEPr), definido por critérios essencialmente técnico-económicos (NEPr pode ser mais elevado)

O nível-base é uma quantidade definida de modo empírico.

Depende de rede para rede, e poderá mesmo ser diferente de zona para zona dentro da mesma rede.

10


19






20

Metodologias para o controlo de perdas

Perdas Reais Reparações (Controlo Passivo) Política de Controlo Activo de Fugas Plano de reabilitação da rede Gestão de Pressões

Consumo Autorizado não Facturado Instalação de contadores em zonas de consumo autorizado não

facturado (rega de jardins, lavagem de ruas)

Perdas Aparentes Verificação periódica de ligações ilícitas Programas de substituição de medidores e contadores Telemetria Estimulação de auto-leituras

11


Metodologias para o controlo de perdas reais (de acordo com IWA e Guia n.3 IRAR)

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Gestão deinfra-

estruturas(reabilitação)



Controlo Activo(Campanhas de detecção de fugas)

Velocidade e modo de reparação

Gestão de

Pressões

Mais frequente

Redução da pressãoRápida e

eficiente

Planeada eestratégica


Nível Económico de Perdas Reais

Rep

araç

ão

Reabilitação



22

Exemplos de aplicações

Metodologias para o controlo de perdas reais

Reparação

Controlo Activo de Fugas

Reabilitação da rede

Gestão da Pressão

12


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Controlo Activo de FugasSectorização da rede

Sectorização Consiste na divisão da rede de

distribuição em sectores de fronteiras conhecidas e bem delimitadas, onde se controlam rigorosamente todas as entradas e saídas de caudal. Zonas de Medição e Controlo

(ZMC) Cada zona poderá ter 500 a

5000 ramais.

Estabelecimento ZMC permanentes ou temporárias

Instalação de um sistema integrado de medição Contínuo ou temporário Medição de pressão e de caudal

Captação e tratamento

Medidor da água tratada

Condutas principais

Medidor à entrada da rede de distribuição

abastecimento

Medidor à entrada de uma zona com 1000-3000 contadores

Medidor à entrada de uma zona com

500 contadores

rio AduçãoCondutas principais


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Controlo Activo de FugasRealização de campanhas de detecção e localização

Campanhas de detecção e localização Realizadas em cada ZMC com uma dada

periodicidade

Diferentes fases da campanha1ª fase (se ZMC temporária) Isolamento da ZMC

Instalação de medidores de caudal e pressão à entrada

Medições de caudal e pressão2ª fase Detecção, localização e reparação de

problemas de perdas de água 3ª fase Repetição das medições de caudal e pressão

Determinação do volume de perdas e do ganho obtido com a campanha

13


25

Controlo Activo de FugasMétodos de Localização aproximada

Sub-zonamentoconsiste na divisão temporária da ZMC em zonas mais restritas

Medidor de caudal da ZMC

Válvula fechada da ZMC

Válvula sequencialmente fechadadurante o teste

4º3º

2º

1º

Ponto de medição do “Step Testing”

V.F.

M.C.

V.F. ou M.C.

ZMCSubzona 1 Subzona 2

Step-testingfechamento progressivo de válvulas de, caminhando no sentido de um medidor de caudal existente


Controlo Activo de FugasMétodos de localização exacta

Técnicas não acústicas Observação directa Inspecção por câmara de vídeo Tecnologia com sensores térmicos Fotografia de infravermelhos Injecção de gás Injecção de água com corantes

Técnicas acústicas Análise contínua de variância de sinal Sensores acústicos Equipamento de escuta Estetoscópio acústico Correlação acústica

Sahara

CCTV

14


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Controlo Activo de FugasMétodos de localização exacta:Técnicas acústicas

Instalação de detectores acústicos de fugasMedições dos Permalogs em 23/10/04

0

10

20

30

40

50

60

70

NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF NF F F F F F F F F F F F F F F

Indicação de fuga (F) e não fuga (NF)

Ruíd

o (dB

)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Disp

ersã

o (dB

)

RuídoRuídoDispersãoDispersão

Equipamento acústico Correlação acústica

Existência de Fugas


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Controlo Activo de FugasCampanha de Detecção de FugasAvaliação de perdas antes/após

ZMC 320ZMC 320

► Zona Norte

►► Zona SulZona Sul

Carnide

N. S. de Fátima

Campo Grande

Campolide Benfica

Lumiar

M3

M2

M1

Zona Sul

Zona Norte

CP

15


29

►► ZMC320 temporária ZMC320 temporária (isolada através do fechamento de 10 válvulas)

• 9.4 km de condutas

• 589 ramais

• Predominantemente residencial(6200 habitantes)

• 1 grande consumidor não residencial(Jardim Zoológico) – um terço do consumo facturado

3

456

78910

111213

14151617

18

1920

21

2223

24

25262728

293031

32

3334

3536

37

3839

40

4142

4344

45

4647

4849

50 51

52

535455

5657 58

59 60

61

62 636465 66

67

6869

70

71

7273

747576

777879

80

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8384

85 8687

8889

90

91

92

9394

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9697

98 99

100

101102103

104105

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107108109

110111

112113114115

116117

118

119120121

122123

124125

126127

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131132

133134

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136137

138

139140141

142143

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150

151152

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155

156

157158

159

160

161

(RNF)

81

Nó de Entradana ZMC

ZOOZOO

ZONAZONANORTENORTE

ZONA ZONA SULSUL



30

Caudal Médio Nocturno Mínimo na ZMC 320

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 1 2 3 4 5 6 7

Tempo (h)

Cau

dal (

m3 /h

)

Caudal mínimo nocturno absoluto - CMNA (83.2 m³/h)Consumo facturado (21 m³/h)

Consumo autorizado não facturado (23.9 m³/h)

Perdas reais (58.1 m³/h)

Perdas aparentes (4 m³/h)

Caudal médio nocturno mínimo - CMNM (107 m³/h)

3

456

78

91 0

11

1 2131 4

151 6

1 7

1 8

1920

21

2 2

23

24

2 5

2 62 72 8

2 93 03 1

3 2

3 33 4

353 6

3 7

3 83 9

4 0

4 14 2

4 34 4

4 5

464 7

4 84 9

5 0 5 1

5 2

535 4

5 5

565 75 85 9 60

6 1

6 2 6 3 64

6 5 6 66 7

6 8

6 97 0

7 1

7 27 3

7 47 57 6

7 77 87 9

8081

8 2

83

8 4

85 8 687

8 88 9

90

9 1

9 2

9 3

9 49 5

9 6

9 7

9 8 9 9

10 0

1 01

1 0 21 0 3

10 410 5

1 06

1 0 710 8

1 0 911 0

1 1 111 21 1 3

1 141 15

11 6

1 17

11 8

11 9

1 2 01 211 22

1 2 3

12 41 2 5

12 61 27

1 28

1 2 9

1 3 01 311 3 2

1 3 3

1 341 35

1 361 3 7

13 8

1 39

1 401 41

1 42 1 4 3

1 4 4

1 4 5

1 4 6

1 4 71 48

1 49

1 5 0

1 5 1

1 5 2

1 5 3

1 54

1 55

15 6

15 715 8

15 9

16 0

1 6 1

1 (RN F)

0.81

0.45

0.34 0.36

0.35 0.

52

0.76

1.14

1.70

1.55

1.37

1.23 1.

32 1.39

1.27

1.15

0.91

0.93 1.

00 1.05

0.99

0.89 0.91

1.60

0.0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

0 - 1

1 - 2

2 -

3

3 -

4

4 -

5

5 - 6

6 -

7

7 -

8

8 - 9

9 - 1

0

10 -

11

11 -

12

12 -

13

13 -

14

14 -

15

15 -

16

16 -

17

17 -

18

18 -

19

19 -

20

20 -

21

21 -

22

22 -

23

23 -

24

Intervalo de Tempo (h)

Coe

ficie

nte

de C

onsu

mo

(-)

Avaliação de perdas

► Abordagem Top-down• Balanço Hídrico Anual

metodologia proposta pela IWA

► Abordagem Bottom-up• Análise do caudal mínimo nocturno

metodologia Report F (WRC, 1994)

• Simulações hidráulicas dinâmicas do sistema (EPANET)

0306090

120150180210240270300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Tempo (h)

Cau

dal (

m3 /h

)

Água Entrada Sistema

Consumo Facturado

Perdas Aparentes + CANF

Perdas Reais

0306090

120150180210240270300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Tempo (h)

Cau

dal (

m3 /h

)

Água Entrada SistemaÁgua Entrada Sistema

Consumo FacturadoConsumo Facturado

Perdas Aparentes + CANFPerdas Aparentes + CANF

Perdas ReaisPerdas Reais

EPANET

Curvas diárias de consumoCurvas diárias de consumo


16


31

Controlo Activo de FugasCampanha de Detecção de FugasAvaliação do ganho com a campanha

Comparação dos resultados da abordagem bottom-up – antes e depois das reparações

► Água Entrada no Sistema• Ganho da campanha e

sazonalidade (8 semanas)

► Consumo Facturado• Sazonalidade• Incertezas associadas ao

processo de facturação► Perdas Aparentes

• Sazonalidade (uso ilegal e erros de medição)

• Campanha (verificação de ligações ilegais)

► Perdas Reais• Campanha

(detecção localização e reparação de fugas)

• Pressões 15% superiores depois das reparações

- Variação linear p-Q- Redução 40%


32

Exemplos de aplicações

Metodologias para o controlo de perdas reais

Reparação

Controlo Activo de Fugas

Reabilitação da rede

Gestão da Pressão

17


33

Gestão da Pressão

O efeito da redução de pressão sobre as perdas reais

Qfinal caudal de perdas após redução da pressão (m3/s)Qinicial caudal de perdas antes da redução da pressão (m3/s)Pfinal pressão final após redução (m)Pinicial pressão inicial anterior à redução (m)n expoente (-)

n

inicial

final

inicial

final

pp

QQ


34

Gestão da Pressão


O expoente n varia com: o material da conduta o tipo de fugas

Pode ser determinado experimentalmente através: Isolamento de sectores e suspendendo o abastecimento aos

consumidores servidos Testes nocturnos em sectores, incluindo o consumo nocturno

os sector devem ser homogéneos em termos de materiais/idade); deve medir-se o caudal para diferentes valores de pressão estimativa de n para esse sector (se existir consumo nocturno este

deve ser deduzido ao caudal mínimo nocturno)

n

inicial

final

inicial

final

pp

QQ

18


35

Gestão da Pressão


n = 0.5

n = 1n = 1.15 n = 1.5

n = 2.5

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1Pfinal / Pinicial

Qfin

al /

Qin

icia

l

Valor de n Descrição

0,5*Fugas significativas, detectáveiscondutas de materiais metálicos (fugas em orifícios de área fixa)

1,0 Em caso de desconhecimento do material ou nível de perdas reais

1,5

Pequenas fugas, indetectáveis, em juntas e ligações (background leakage) independentemente do tipo de material

1,5Fugas significativas, detectáveiscondutas de materiais plásticos(fugas em orifícios de área variável)

Lambert (2001)

n= 0,5Lei de vazão dos pequenos orifícios

n=1,18Muito usado para redes reais (Alonso et al., 2000)

n

inicial

final

inicial

final

pp

QQ


36

Gestão da Pressão

Benefícios da redução de pressões:

Redução do caudal de perdas reais• Reduz o caudal perdido (variação crescente com a pressão)• Reduz a frequência de ocorrência de fugas e roturas

Redução do consumo em dispositivos domiciliários • uso eficiente da água

Aumento do nível de serviço aos consumidores • com uma pressão mais estável ao longo do dia

Protecção do estado estrutural da rede• Redução do número de novas roturas

Redução as interrupções do abastecimento • Redução do número de novas roturas

19


37

Gestão da Pressão

Potenciais problemas:

Se não forem devidamente dimensionados, instalados, operados e mantidos, a gestão da pressão pode causar problemas:

Perda de facturação

Enchimento deficiente dos reservatórios em período nocturno

Funcionamento deficiente das válvulas redutoras de pressão

Limitações em edifícios altos


38

Gestão da Pressão

Alternativas para a gestão de pressões

SectorizaçãoVálvulas redutoras de pressãoSobrepressorasReservatórios e instalações elevatórias

A decisão depende: Número de pontos de abastecimento ao sector Topografia Topologia do sistema

20


39

Gestão da Pressão


Sectorização Estabelecimento de zonas com pressão diferenciada

(Zonas de Gestão da Pressão, ZGP) com recurso a operação de válvulas

Limites das ZGP compatíveis com as ZMC (minimização do fecho de válvulas, tirando partido de fronteiras existentes)

Zonas homogéneas em termos das características hidráulicas, estado de conservação da rede e tipologia dos padrões de consumo


40

Gestão da Pressão


Válvulas redutoras de pressão

Composição (duas componentes) Corpo da válvula Circuito(s) piloto de controlo

Muitas vezes a mesma válvula (corpo mecânico) é usada comdiferentes circuitos pilotos consoante a função pretendida

21


41

Gestão da Pressão


Válvulas redutoras de pressão Modo de funcionamento

1. Estado activo - sempre que a pressão a jusante for demasiado elevada é accionado o dispositivo de obturação da válvula, reduzindo o valor da pressão a jusante até ao HVRP (carga de definição da válvula redutora de pressão), caso contrário abre;

2. Estado passivo - se a pressão a montante for insuficiente e inferior à carga de definição da VRP, a válvula abre totalmente, mantendo a mesma pressão;

3. Válvula fechada – se a pressão a jusante for superior à pressão a montante, a válvula fecha totalmente funcionando como uma válvula de retenção


Gestão da Pressão


Válvulas redutoras de pressão Tipos de funcionamento pressão constante a jusante perda de carga constante pressão a jusante definida em função do tempo:

análoga à VRP com pressão constante a jusante, mas variando no tempo;

pressão a jusante definida em função do caudal

42

Hji+1

Hmi+1

Hmi

L.E.

L.E.Hj

iH

H

VRP

L.E.

HVRP

Hmi

Hmi+1

VRPVRP

Hmi+1

Hji+1(ti+1)

Hmi

L.E.

Hmi+1

L.E. Hji(ti)

VRP

Hji+1(Qi+1)

Hmi

L.E.Hm

i+1L.E.

Hji(Qi))

VRP

Hji+2(Qi+2)

Hmi+2

L.E.

00:0 0 0 2:0 0 04 :00 06 :00 08: 00 1 0:0 0 1 2:00 14 :00 16: 00 18:0 0 2 0:0 0 22 :00 00 :00

Tempo (horas)

Pre

ssão

Pinf

Psup

22


Instalação de válvula redutora de pressão com circuito de by-pass

Ramal de descarga

Válvula de secciona-

mento

Filtro

Junta de montagem

Válvula redutora

de pressãoVálvula

de secciona-

mento

Válvula de

secciona-mento

Gestão da Pressão


44

Gestão da Pressão


SobrepressorasReservatórios e instalações elevatórias permitem elevar a pressão localmente sem aumentar

noutros sectores da rede

para zonas da rede de distribuição em que se verifiquem pressões deficientes (e.g. durante picos de consumo)

devem ser usadas bombas de velocidade variável para esta finalidade - maior flexibilidade na gestão de pressões e na resposta às variações de consumo

23


45

Gestão da Pressão


Reservatórios e instalações elevatórias potencial para controlo da pressão a um custo baixo

níveis operacionais dos reservatórios estabelecido para evitar extravasamentos

escolha de períodos de bombeamento que não impliquem um aumento significativo das pressões nas redes

controlo dos níveis nos reservatórios de modo a minimizar as pressões elevadas


Gestão da PressãoEfeito a pressão na redução das perdasCaso de estudo

Zona A

Zona B

Objectivos Mostrar o efeito da pressão na redução de perdas através de um

caso de estudo Duas zonas altimétricas Zona A Cotas elevadas

45 -100m Abastecida por

torre de pressão (RNV1)

Zone B Cotas baixas

5 - 45 m Abastecida por

adutoraentre reservatório e umapequena câmara (RNV2)

24


47


Simulações com um período de 24 horas EPANET Padrão de consumos

Objectivos Comparar o volumes de perdas em diferentes cenários alternativos

Cenários analisados sem válvula redutora de pressão (VRP) com três tipos de VRP

Perda de Carga Constante Pressão a Jusante Constante Pressão Variável no Tempo

0.61

1

0.60

1

0.46

6

0.37

8

0.40

9 0.52

4

0.57

9

1.04

0

1.44

1

1.51

4

1.75

0

1.58

6

1.27

3

1.29

2

1.34

0

1.16

2

1.35

3

1.08

9

1.09

5

1.03

9

1.05

1

0.97

8

0.77

3

0.65

4

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Tempo (h)

Fact

or d

e C

onsu

mo

.


48


Isolinhas de pressão no sistema de distribuição

Sem VRP, 50% do sistema é abastecido com pressões superiores a 45 m

25


49


As perdas de água

Perdas de Água do Sistema

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Tempo (h)

Cau

dal (

l/s)

.

0

20

40

60

80

Caudal Total Caudal Consumido Perdas de Água Percentagem de Perdas

Perdas de Água do Sistema

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Tempo (h)

0

15

30

45

60

% P

erda

s

Caudal Total Caudal Consumido Perdas de Água Percentagem de Perdas


50


Analisados três tipos de válvulas redutoras de pressão

Qualquer tipo de VRP reduz as perdas em cerca de 29%

VRP mais eficiente: com Perda de pressão variável no tempo

29.1%

20.9%

28.2%

21.7%

25.4%

20.7%

28.9%-30.0%

-20.0%

-10.0%

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

Sist

ema

Sem

VR

P

VRP

Car

gaJu

sant

eC

onst

ante

VRP

Perd

aC

arga

Con

stan

te

VRP

Perd

aC

arga

Variá

vel

Nível de Perdasde ÁguaVariaçãoRelativa

29 %

26


51







52

Matematicamente, as fugas podem ser descritas pela lei de vazão dos orifícios (Alonso et al., 2000):

q : caudal através do orifício (l/s);C : coeficiente do orifício dependente da forma e dimensões do

orifício e das características do meio envolvente (l/s/mβ);p1 : pressão à entrada do orifício (m);p0 : pressão à saída do orifício (m), tipicamente assumida igual à

pressão atmosférica (em termos de pressões relativas é nula);β : expoente da pressão (-).

)pp(Cq 01 pCq p0 = patm = 0; p = p1

Vários investigadores modificaram esta equação, propondo diversos valores e fórmulas para C e β: Jowitt e Xu (1990), Vairavamoorthy e Lumbers (1998), Martinez et al. (1999) e Alonso et al. (2000).

27



53

O simulador do modelo EPANET 2.0:

Dispõe de dispositivos emissores associados aos nós

Os emissores descrevem as fugas através de orifícios com descarga directa para atmosfera

Estes dispositivos são indicados para modelar consumos que dependam da pressão: sistemas com aspersores ou redes de rega

o caudal de combate a incêndio;

o caudal através de fugas em tubagens

Os coeficientes K e β devem ser convenientemente estimados.



54

Os caudais de perdas em cada nó i para cada hora (Alonso et al., 2000; Rossman, 2000):

Qfi : caudal de fuga no nó i (l/s);

Kfi : coeficiente de fuga no nó i, específico de cada nó (l/s/m);

pi : pressão no nó i (m);

: expoente da pressão (igual para toda a rede).

ififi pKq

28



55

Mi

1j

jifi 2

LcK Nó i

Conduta j=1

Conduta j=3

Conduta j=2

O coeficiente de fuga associado a cada nó (Kfi) é determinado pelo produto do coeficiente fixo de fuga (c), igual para toda a rede, pela semi-soma do comprimento de todas as condutas ligadas ao referido nó (Araujo et al., 2004):

Kfi : coeficiente de fuga do nó i (l/s/m);

c : coeficiente de vazão fixo de fuga que depende das características do sistema de distribuição, por exemplo, idade e estado de conservação das condutas, e propriedades do solo; valor da ordem de 10-5 l/s/m/m

(Jowitt e Xu, 1990; Araujo et al., 2004a).

Mi : número de condutas ligadas ao nó i (-);

Lji : comprimento de cada conduta j ligada ao troço i (m).



56

Expoente da pressão (β) Lambert et al. (1998) e Thornton (2003) recomendam uma

relação linear (β = 1.0) para sistemas de distribuição de água relativamente grandes

National Water Council (1980) apresentou uma curva que relaciona um índice de fuga com a pressão média na zona

Germanopoulos (1985) aproximou uma função exponencial à referida curva empírica e propôs β = 1,18.

Desde então, este valor de β=1,18 tem sido adoptado por diversos autores: Jowitt e Xu (1990), Vaiaravamoortht e Lumbers (1998), Alonso et al. (2000) e Araujo et al. (2004a).

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Referências

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Alonso, J.M., Fernando, A., Guerrero, D., Hernández, V., Ruiz, P. A., Vidal, A. M., Martinez, F., Vercher, J., e Ulanicki, B. (2000). Parallel Computing in Water Network Analysisand Leakage Minimization. In Jounal of Water Resources Planning and Management, ASCE, July/August.

Araújo, L. S., Coelho, S. T., e Ramos, H. (2004). Estimativa de Fugas e Consumos nas Redes de Distribuição de Água em Função da Pressão. In XI Silubesa, Brasil 29 a 2 Abril.

Jowitt, P. W. e Xu, C. (1990). Optimal Valve Control in Water-Distribution Networks. In Journal of Water Resources Planning and Management, Vol. 116, Nº 4, Julho/Agosto, pp. 455-472, ISSN 0733-9496.

Germanopoulos, G. (1995). A technical note on the inclusion of pressure dependent demand and leakage terms in water supply network models. Civil Engineering Systems, Vol. 2, Setembro, pp. 171-179.

National Water Council Department of the Environment (1980) – Standing Technical Committee Report 26: Leakage Control Policy and Practice.

Rossman, L. A. (2000). EPANET 2.0 Users Manual. Water Supply and Water Resources Division, National Risk Management Research Laboratory, Cincinnati.

Vairavamoorthy, K. e Lumbers, J. (1998). Leakage Reduction in Water Distribution Systems: Optimal Valve Control. In Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 124, Nº 11, pp. 1146-1154, ISSN 0733-9429.

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Parte III: Controlo de perdas de água - Autenticação 12... · medição zonada Gestão de ... Abordagem do problema Avaliação da dimensão do ... perdas e o preço da água perdida