Melhoria da eficiência hídrica da rede de distribuição de água do campus do ISEC - Coimbra

Por definição, todos os recursos são escassos e limitados. Acontece precisamente isso com a água e com o dinheiro. É neste sentido que urge controlar os consumos de água, sensibilizar para o seu uso racional e encontrar as soluções que permitam reduzir o valor faturado. O GTMI do ISEC, local onde foi realizado este estágio, percebeu que algo teria de ser feito rapidamente de modo a inverter a situação de grandes consumos de água que se verificavam. Procedeu-se ao levantamento da rede e à sua caraterização. Fez-se a monitorização dos consumos, com especial ênfase nas horas noturnas. Introduziram-se elementos na rede de modo a permitir definir zonamentos e mais rapidamente serem encontradas as anomalias existentes. Identificaram-se fugas de água e procedeu-se às respetivas reparações. Criou-se um ramal de abastecimento à “casa do guarda” com um contador independente. Tornou-se operacional o furo existente. Prepararam-se empreitadas para permitir o fornecimento independente de água, diretamente do sistema público de abastecimento, aos bares e cantina do ISEC. Estudou-se a possibilidade de, à exceção das zonas onde será impreterível o fornecimento de água potável, o abastecimento de água ter origem na captação própria e não com origem na rede pública (aguarda-se neste momento a decisão de colocar em prática esta opção). O ISEC já teve consumos de água muito superiores aos atuais, em boa parte explicados pelo crescimento da sua comunidade. Mas, com o trabalho agora desenvolvido percebeu-se que não era essa a razão exclusiva e que poderiam ser concretizadas muitas ações de melhoria. O presente já revela uma grande diminuição do consumo de água e da respetiva fatura. Muitas foram as ações postas em prática, que correspondiam à motivação base para a realização deste estágio, e que, sem dúvida, contribuíram de forma decisiva para aumentar a eficiência hídrica do ISEC. Porém, este é um esforço que carece ser continuado. O trabalho não está concluído e nunca estará. A existência de comportamentos negligentes e o natural envelhecimento dos materiais originarão sempre novas perdas de água. A solução passa por haver sempre alguém e (com) os recursos necessários para identificar e corrigir as anomalias à medida que estas forem ocorrendo.

Gestão de pressões em redes de distribuição de água – caso de Santa Maria da Feira

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia e Gestão da Água

Redes de distribuição de água e de drenagem de águas residuais domésticas e pluviais numa unidade militar

O presente trabalho tem por objetivo a descrição de um estágio realizado na DIE - Direcção de Infra-Estruturas, do Exército Português, com a finalidade de elaborar o Trabalho Final de Mestrado (TFM) de Engenharia Civil na área de especialização de Hidráulica. O objetivo principal do estágio foi conceber, dimensionar e projetar redes de distribuição de água e redes de drenagem de águas residuais domésticas e pluviais em unidades militares. Para além do trabalho de engenharia propriamente dito, o estágio incluiu também os trabalhos de campo (reconhecimento dos locais e levantamentos topográficos) e os trabalhos complementares com vista à adjudicação para execução das obras (medições e preparação de documentação). Este trabalho insere-se no âmbito dos sistemas prediais de abastecimento de água e de drenagem de águas residuais, que são fundamentais para o conforto e bem-estar dos seus utilizadores, tanto em novas construções como em obras de remodelação ou recuperação de edifícios. No decorrer deste trabalho serão descritas as atividades principais e os conhecimentos mais relevantes durante o estágio, assim como todos os pormenores teóricos e práticos considerados de maior importância. A escolha deste tema com recurso a um estágio, para realizar o TFM, deveu-se ao facto de poder simultaneamente desenvolver competências, a nível deste tipo de projetos, e enriquecer a formação profissional através da partilha de conhecimentos na Secção de Projetos da Repartição Técnica de Engenharia (RTE), que elabora projetos para o exército Português há mais de oito décadas.

Calibração de redes de distribuição de água pelo método inverso aplicado a escoamento transiente

Desenvolve-se um método para estimar os parâmetros de uma rede hidráulica a partir de dados observados de cargas hidráulicas transientes. Os parâmetros físicos da rede como fatores de atrito, rugosidades absolutas, diâmetros e a identificação e quantificação de vazamentos são as grandezas desconhecidas. O problema transiente inverso é resolvido utilizando uma abordagem indireta que compara os dados disponíveis de carga hidráulica transiente observados com os calculados através de um método matemático. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético (AG) emprega o Método das Características (MOC) na solução das equações do movimento para escoamento transiente em redes de tubos. As condições de regime permanente são desconhecidas. Para avaliar a confiabilidade do MTI-AG desenvolvido aqui, uma rede-exemplo é usada para os vários problemas de calibração propostos. O comportamento transiente é imposto por duas manobras distintas de uma válvula de controle localizada em um dos nós da rede. Analisam-se, ainda, o desempenho do método proposto mediante a variabilidade do tamanho do registro transiente e de possíveis erros de leitura nas cargas hidráulicas. Ensaios numéricos realizados mostram que o método é viável e aplicável à solução de problema inverso em redes hidráulicas, sobretudo recorrendo-se a poucos dados observados e ao desconhecimento das condições iniciais de estado permanente. Nos diversos problemas de identificação, as informações transientes obtidas da manobra mais brusca produziu estimações mais eficientes.

Produção de energia por mini e micro hidrelétricas na rede de distribuição de água.

A geração de energia hidrelétrica enfrenta uma crescente restrição a sua expansão, diretamente relacionada a fatores ambientais e da limitação de terrenos com potencial economicamente aproveitável. A partir deste fato, é relacionada uma possível fonte de energia hidrelétrica, resultante do aproveitamento dos potenciais presentes na rede de distribuição de água das cidades, ainda sem nenhum aproveitamento. O desenvolvimento desta fonte de energia se dá com a instalação de mini e micro centrais hidrelétricas nos condutos da rede distribuidora de água. Este trabalho tem por objetivo avaliar o potencial de aproveitamento hidrelétrico por mini e micro hidrelétricas por meio de técnicas de modelagem e de otimização, para agilizar e facilitar o procedimento de identificação dos potenciais e a instalação na rede de abastecimento. O trabalho leva em conta as diversas peculiaridades das redes de distribuição de água e dos equipamentos eletro-hidráulicos, discorrendo sobre a possível complementariedade da geração de energia durante os picos de consumo. Discorre também sobre a contribuição para a rede de distribuição elétrica, na logística e nos custos de implantação além de discutir a tipologia das turbinas capazes de aproveitar o potencial energético. É avaliado, com o auxilio de modelos hidráulicos e de otimização, o posicionamento das centrais geradoras na rede e os possíveis benefícios, restrições e impedimentos ao seu uso, desenvolvendo uma metodologia para facilitar a tomada de decisão quanto ao aproveitamento para geração, ou não, em redes diversas. A construção deste procedimento e ferramenta são desenvolvidos a partir do estudo de caso do sistema distribuidor de água do Município de Piquete no estado de São Paulo, Brasil.

Perdas em sistemas de abastecimento de água : INOVA - Cantanhede

O presente trabalho tem como base um estágio na entidade gestora INOVA-EM-S.A. a fim de reduzir a água não faturada. O estudo forcar-se-á especificamente nas perdas de água, às quais se dará uma maior importância às perdas reais. Este tema assume grande importância, notando-se cada vez mais, a consciência para este problema que afeta as entidades gestoras de todo o mundo. A nível nacional, a entidade reguladora - ERSAR define como principal alvo o valor de 20% de água não faturada, valor este que se tem revelado bastante inferior ao verificado para a realidade de várias entidades gestoras. Numa primeira fase, por forma a reduzir as perdas de água, será analisado todo o sistema de abastecimento de água do concelho de Cantanhede nomeadamente reservatórios, condutas, consumidores e os respetivos consumos. Posteriormente serão analisados todos os dados dos consumidores, bem como os das ZMCs presentes, resultando na elaboração de indicadores. Estes indicadores serão importantes para a tomada de decisão sobre qual ZMC intervir, e também aqui será essencial a análise dos caudais mínimos noturnos resultante do processo de telemetria. A escolha da zona de medição crítica será consequência dos valores referentes aos indicadores anteriormente referidos, assim como do tempo necessário para o estudo e todo o processo de atuação nesta ZMC. A ZMC (Bolho) escolhida será alvo de campanhas de deteção e intervenção, com a finalidade da redução das perdas reais, entretanto, paralelamente a este processo, será revisto todo o parque de contadores procedendo à verificação e mesmo à substituição de alguns contadores, combatendo assim parte das perdas aparentes. Estes processos serão acompanhados com a monitorização constante permitindo assim a verificação das medidas tomadas. Posteriormente serão abandonadas as intervenções, dando lugar a intervenções pontuais a realizar apenas quando necessário, mantendo a monitorização constante durante este período. Verificou-se que os indicadores, bem como os caudais mínimos noturnos subiram de forma considerável. Mais tarde será realizada uma nova campanha de deteção de fugas, desta vez não tão exaustiva como a anterior. Esta campanha será realizada com vista a analisar o estado da ZMC depois de realizado todo este processo exaustivo de intervenções. Como resultado desta segunda campanha serão identificados novos locais com roturas, locais que anteriormente na primeira campanha não foram destacados como locais a intervir por não apresentarem indícios de rotura ou fuga de água.

Perdas em redes de abastecimento de água – Sistemas de detecção, controlo e gestão. Aplicação do conceito Smart Cities na óptica de sustentabilidade do ciclo da água

O desenvolvimento da Sociedade obrigou à gestão integrada dos recursos hídricos. A gestão do ciclo de água é executada de forma a optimizar este recurso ao máximo, tendo em consideração os aspectos económicos, ambientais, normativos e sociais, de forma coordenada com os restantes recursos naturais e com os planos intersectoriais e geracionais. No entanto, continua a constatar-se a ocorrência de elevados níveis de perdas e fugas de água, nos sistemas urbanos de abastecimento e distribuição de água, constituindo um prejuízo para as entidades gestoras, o qual se reflecte, economicamente no cliente final, e no equilíbrio do meio-ambiente. Impera, assim, a necessidade de garantir a utilização da água, de forma consciente, eficiente e sustentável. No âmbito desta temática, surgem, actualmente, termos, como, “água inteligente” ou “smart water”, aplicados especialmente ao conceito “Smart Cities”. Pressupõe-se com este, a aplicação das novas tecnologias de informação, em prol das políticas urbanas que gerem uma cidade, por forma a garantir o controlo em tempo real, da informação inerente à exploração das infra-estruturas existentes na cidade. Estuda-se, neste trabalho, o estado normativo Português e os objectivos governamentais relacionados com o combate às perdas de água, no sentido de obter maiores níveis de eficiência e sustentabilidade do recurso água. Pretende-se analisar, também, a importância da implementação de parcerias (ao nível nacional e internacional), entre empresas de tecnologias de informação (detentoras de métodos inovadores de gestão de dados) e as entidades gestoras dos sistemas de abastecimento de água (conhecedoras dos reais problemas operacionais, inerentes à exploração dos sistemas). Neste trabalho, enumeram-se ainda, exemplos de aplicações inovadoras na gestão de sistemas de abastecimento de água, assim como onde está a ser aplicado o conceito Smart Cities, e quais os meios utilizados para obter apoio para o financiamento das soluções preconizadas.

Um método para detecção e classificação de curtos-circuitos em redes de distribuição de energia elétrica baseado na transformada de Fourier e em redes neurais artificiais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Novos recursos tecnológicos aplicados às redes de abastecimento de água e de drenagem de águas residuais: tecnologias sem abertura de vala

A presente dissertação tem como objectivo a pesquisa sobre as tecnologias actuais e em desenvolvimento de detecção, inspecção e reabilitação de tubagens existentes e de instalação de novas tubagens, sem recorrer à abertura de vala. Na perspectiva do dono de obra, esta representa uma ferramenta para auxílio na ponderação e análise de métodos propostos e na tomada de decisão da sua adequação quer em termos técnicos e funcionais quer em termos económicos. Esta serve também para auxiliar a actividade de fiscalização de obras nomeadamente na inspecção, reabilitação e instalação de tubagens. Os temas, alvo de pesquisa são os quatro capítulos principais que compõem esta dissertação. O primeiro capítulo incide numa pesquisa sobre os métodos desenvolvidos para a inspecção do estado de conservação dos diversos tipos de tubagens enterradas. A pesquisa avançou conforme surgia a necessidade de alcançar novas tecnologias que permitissem transpor os novos obstáculos encontrados. O segundo capítulo aborda a complexidade da reabilitação de tubagens enterradas e o desenvolvimento das diversas técnicas que têm vindo a aumentar o "leque" de possibilidades e a facilitar a resolução dos diversos problemas. Ao analisar cada situação o método escolhido tem de assentar em quatro bases principais e manter o equilíbrio entre elas: a eficácia, o custo, a rapidez e o impacto à superfície. A detecção e localização de tubagens enterradas, tema desenvolvido no terceiro capítulo, é uma ferramenta fundamental na eliminação de problemas e custos desnecessários na fase de execução da obra. O seu domínio é fundamental e a sua problemática está na existência de interferências que prejudicam o desempenho dos equipamentos. O último capítulo descreve as principais tecnologias de perfuração para instalação de novas tubagens atendendo ao tipo de solo envolvente, diâmetro, material, extensão da tubagem a instalar ou do obstáculo a transpor e o impacto provocado à superfície.

Proposta de Algoritmos Inteligentes para Localizar Faltas e Monitorar a Qualidade da Energia em Redes de Distribuição de Energia Elétrica

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Adequação de engates rápidos de aspersores como conectores de mangueira para distribuição de água em sulcos de irrigação

As a way to reduce water losses in furrow irrigation systems, used in fresh market tomato production, farmers are improperly distributing water into the field using plastic hose. The objective of this work was to study the suitability of using quick coupler sprinkler as hose connectors for water distribution in tomato plantation. The first step of the study was to assess the current hose field operation for tomato growers. Subsequently, four models of quick couplers sprinklers available in the market were tested in laboratory to determine the coefficient of resistance, the equivalent tube length, the head loss curve and the linking efficiency. As result, a structural design for hose connectors was presented using the model of coupling with the best hydraulic performance. Additionally, some technical recommendations on its use in irrigation water distribution are highlighted. Despite the requirement for additional field trials, the proposed system has potential to optimize the water use efficiency, to improve workers ergonomic conditions, and ensure good profitability to the producer.

Redes de abastecimento de água e drenagem de águas residuais no concelho de Sintra

O concelho de Sintra é um dos concelhos da Área Metropolitana de Lisboa (AML) onde se verificou maior incremento populacional nos últimos 30 anos. A intervenção realizada pelos Serviços Municipalizados de Água e Saneamento de Sintra (SMAS – Sintra), nas redes de abastecimento de água e drenagem de águas residuais, assentou em opções estratégicas determinadas pelas características dos sistemas existentes, pelas suas limitações face às solicitações e à necessidade de, num curto período de tempo, dar resposta ao incremento de consumo, de modo a possibilitar um desenvolvimento sustentado no futuro. Considerando que no Concelho de Sintra existem realidades muito distintas, sendo necessário satisfazer cada uma delas no que diz respeito ao abastecimento de água, drenagem e tratamento de águas residuais, nesta dissertação é feito o enquadramento da realidade económica e social do concelho. A presente dissertação apresenta um estudo sobre as redes de abastecimento de água e drenagem de águas residuais do concelho de Sintra, fazendo a sua caracterização e apresentando estratégias para o seu desenvolvimento no que se refere à sua manutenção e remodelação. Paralelamente, apresenta-se a evolução da rede de abastecimento de água no concelho, desde que há registos, até aos dias de hoje. O trabalho desenvolvido tem por base o registo histórico referente à gestão e à manutenção das redes de abastecimento de água e de drenagem de águas residuais dos SMAS – Sintra e a sua evolução ao longo do tempo, sendo também realizado o levantamento dos investimentos mais significativos, com base em registos dos Planos de Actividade e Investimento dos SMAS – Sintra. Dado que a fase de maior necessidade de expansão das redes permitiu atingir níveis elevados da taxa de cobertura, superiores aos níveis de atendimento previstos no PEAASAR II, quer ao nível do abastecimento de água, quer ao nível da drenagem e tratamento de águas residuais, a necessidade de remodelação de ambas as redes e respectivos equipamentos é actualmente a grande prioridade para garantir a fiabilidade e qualidade do serviço prestado.

Metodologia para redução de perdas e aumento de fiabilidade em redes de distribuição

Esta dissertação incide na aplicação de uma metodologia para a localização e dimensionamento de dispositivos, que permitem reconfigurações de redes de distribuição (órgãos de corte de rede), tendo por objectivo a minimização de perdas e aumento da fiabilidade incorporando não só aspectos técnicos como também económicos. Para efectuar a avaliação técnica foram utilizados métodos de redução de perdas e de aumento da fiabilidade. Para elaborar a avaliação económica, foram utilizados os rácios B/C, VAL e a TIR para cada reconfiguração de rede identificada. Na redução de perdas, foi aplicado um algoritmo que para diferentes níveis de carga identificada a melhor configuração da rede que minimiza as perdas. Para cada configuração da rede identificada anteriormente foi avaliada a correspondente fiabilidade, tendo por base os indicadores da qualidade de serviço aprovados e definidos por entidades reguladoras. As configurações escolhidas foram avaliadas com base nos ganhos obtidos na redução de perdas e no aumento de fiabilidade. Estes métodos foram aplicados a uma rede de distribuição real, e a escolha incidiu na rede eléctrica de São Vicente em Cabo Verde. No final foi elaborada uma avaliação económica que serviu de suporte à decisão técnica. A aplicação dos métodos permitiu evidenciar que com a colocação de órgãos de telecomando da rede em 6 locais, obtém-se uma redução de perdas de cerca 5,3% e energia não distribuída de 41,1% em cada ano. Analisando o investimento para o período de vida útil dos órgãos de corte de rede (15 anos), apresenta um rácio B / C = 3,50, VAL = 511k€ e uma TIR = 69,4%.

Impacto da integração dos veículos eléctricos nos edifícios multi-habitacionais, nas redes de distribuição de baixa tensão e no diagrama de carga nacional

Associado à escassez dos combustíveis fósseis e ao desejado controlo de emissões nocivas para a atmosfera, assistimos no mundo ao desenvolvimento do um novo paradigma — a mobilidade eléctrica. Apesar das variações de maior ou menor arbítrio político dos governos, do excelente ou débil desenvolvimento tecnológico, relacionados com os veículos eléctricos, estamos perante um caminho, no que diz respeito à mobilidade eléctrica, que já não deve ser encarado como uma moda mas como uma orientação para o futuro da mobilidade. Portugal tendo dado mostras que pretende estar na dianteira deste desafio, necessita equacionar e compreender em que condições existirá uma infra-estrutura nacional capaz de fazer o veículo eléctrico vingar. Assim, neste trabalho, analisa-se o impacto da mobilidade eléctrica em algumas dessas infra-estruturas, nomeadamente nos edifícios multi-habitacionais e redes de distribuição em baixa tensão. São criados neste âmbito, quatro perfis de carregamento dos EVs nomeadamente: nas horas de chegada a casa; nas horas de vazio com início programado pelo condutor; nas horas de vazio controlado por operador de rede (“Smart Grid”); e um cenário que contempla a utilização do V2G. Com a obrigação legal de nos novos edifícios serem instaladas tomadas para veículos eléctricos, é estudado, com os cenários anteriores a possibilidade de continuar a conceber as instalações eléctricas, sem alterar algumas das disposições legais, ao abrigo dos regulamentos existentes. É também estudado, com os cenários criados e com a previsão da venda de veículos eléctricos até 2020, o impacto deste novo consumo no diagrama de carga do Sistema Eléctrico Nacional. Mostra-se assim que a introdução de sistemas inteligentes de distribuição de energia [Smartgrid e vehicle to grid” (V2G)] deverá ser encarada como a solução que por excelência contribuirá para um aproveitamento das infra-estruturas existentes e simultaneamente um uso acessível para os veículos eléctricos.

Desenvolvimento de um plano de manutenção preventiva na rede de distribuição de água de Lisboa

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do trabalho final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, área de especialização em Hidráulica, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, e incide na temática dos sistemas de distribuição de água. O estágio decorreu na empresa EPAL – Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A., e teve como objecto o desenvolvimento de um plano de manutenção preventiva para a rede de distribuição de água de Lisboa. Devido à crescente complexidade dos sistemas de abastecimento de água e à grande dispersão territorial dos diversos órgãos integrados na rede, surge a necessidade de desenvolver um sistema que permita simplificar o planeamento e a gestão das intervenções de inspecção e manutenção preventiva dos órgãos. Para esse efeito, recorreu-se a um software SIG (Sistema de Informação Geográfica) para proceder à sectorização da rede de distribuição de água em pequenos grupos (Polígonos), constituídos por um número determinado de órgãos de manobra e segurança. Esta metodologia permite organizar as intervenções em pequenos grupos e optimizar as rotinas de Inspecção diárias. No decorrer do estágio efectuou-se ainda um levantamento dos procedimentos de inspecção e manutenção dos diversos órgãos integrados na rede de distribuição de água de Lisboa, quer por acompanhamento de actividades com as equipas de inspecção, quer por recolha de recomendações junto dos fabricantes dos órgãos. Este levantamento permitiu elaborar fichas de procedimento para as actividades de inspecção e manutenção preventiva dos diversos órgãos, afim de serem usadas como referência pelos trabalhadores.