Este trabalho teve como objetivo avaliar as características de desempenho do equipamento de irrigação pivô central operando em condições de campo e também analisar o comportamento da agua abaixo da superfície do solo quanto a uniformidade de distribuição. Para tanto utilizaram-se os coeficientes de uniformidade de Christiansen e de distribuição calculados conforme metodologia proposta por MERRIAN e alii (1973) e também com dados de umidades do perfil de solo em três profundidades. O pivô foi ensaiado em três velocidades 20, 40 e 60% com a linha lateral em duas posições sendo uma em nível e a outra em aclive. Os resultados obtidos mostram que em todas as profundidades os coeficientes de uniformidade foram superiores aos obtidos acima da superfície os valores dos coeficientes de uniformidade aumentaram com o tempo em todas as profundidades, os altos valores alcançados pelos coeficientes de uniformidade abaixo da superfície do solo mostraram que a uniformidade subsuperficial pouco depende da uniformidade acima da superfície / The objective of this research was to evaluate the performance characteristics of a center pivot irrigation equipment operating at field conditions and analyze the under the surface of the soil water behavior in regard to its distribution uniformity. The performance of the system was evaluated by Christiansen uniformity coefficient (CUC) and the coefficient of uniform distribution (CUD). Both were calculated from precipitation data collected according to the method of MERRIAN et alii (1973) as well as with moisture data from the layer of the soil at three depths. The experiments were conducted on the campus of Universidade Estadual de Maringá. Paraná, in a Red Earth (Paleudult) type of soil. The center pivot was tested at 20%,40% and 60% velocities with the lateral line at level and 5,78% upward. The equipment of irrigation operated with all emissaries opened and with ten of them clased in order to obtain high and low values of coefficient of uniformity. Those values were compared to those from the under the surface of the soil. The results of this research all owed the following conclusions: the Application Potencial Efficiency reduced with the increase of the ambient temperature and the reduction of the air reIative humidity; - the coefficients of uniformity were always greater for conditions under the surface of the soil than for conditions above it; -the under the surface of the soil coefficients of uniformity increased with time, at all depths investigated; - the high values obtained by the under the surface of the soil coefficients of uniformity in short periods of time, even in those tests where the uniformity of the water supplied to the surface was low, indicate that the uniformity under the surface of the soil is almost independent of the above, the surface of the soil uniformity

O presente trabalho tem por objetivo apresentar o efeito da redução de pressões nas redes de distribuição sob as perdas reais de água. Para desenvolvimento do trabalho foram recolhidos dados de campo que permitiram avaliar as condições dos sistemas de distribuição e montar modelos matemáticos para realização de simulações hidráulicas. A partir dos modelos, se desenvolveram os estudos de caso para o Setor de Abastecimento de Ermelino Matarazzo (no município de São Paulo) e para o Setor Fonte (em Araraquara). No caso do Setor Ermelino, efetivamente implantaram-se subsetores controlados por válvulas redutoras de pressão (VRPs), obtendo-se reduções significativas na vazão fornecida à distribuição. Para o Setor Fonte, foram realizados estudos para reformulação da setorização existente e subdivisão em Distritos de Medição e Controle (DMCs) levando-se em conta todas as obras para melhoria e adequação do sistema de distribuição. A subsetorização proposta para o Setor Fonte não foi efetivamente implantada, mas os modelos desenvolvidos mostraram que apenas com a subdivisão do setor já é possível a redução nas pressões de distribuição e conseqüentemente redução das perdas reais. Para o Setor Ermelino optou-se pela solução com resultados imediatos através da instalação das válvulas: as perdas reais foram reduzidas, embora tenha significado que 80% da extensão de rede da zona alta do setor tenha ficado protegida por VRPs, o que sugere um desperdício de energia. Já no Setor Fonte buscou-se uma solução mais abrangente para otimização do sistema de distribuição e equilíbrio hidráulico do plano piezométrico, que também apresenta resultados satisfatórios na redução das perdas reais de água. Finalmente, concluiu-se, através dos resultados obtidos em ambos os estudos que a redução das pressões na distribuição está intimamente ligada à redução das perdas reais de água. A diferença entre eles é a abrangência dos estudos. É desejável que o imediatismo dos resultados obtidos pela instalação das VRPs seja confrontado com ações de longo prazo e que a utilização de VRPs seja acessória ao sistema de distribuição e não usada indiscriminadamente. / The following study aims to present the effect of pressure reducing in the distribution networks over the water real loss. For development of the studies, were collected field data that allowed to evaluate the distribution systems conditions and build mathematical models for hydraulic simulations. From the hydraulics models, were developed cases for the Water Supply Ermelino Matarazzo District (in São Paulo) and the Fonte District (in Araraquara). In the Ermelino Districts case, in fact were deployed pressure reducing valves (PRVs) sub-districts, resulting in significant reductions in the supplied flow to the distribution system. For the Fonte District, studies were developed to reformulate the existing sectorization and the subdivision into District Meter Areas (DMAs) taking into account all the activities for improvement and adjustment of the distribution system. The proposal to subdivide the Fonte District had not been effectively implemented, but the models developed showed that only the sub-sector division is enough to reduce the pressure distribution and therefore reduce real losses. For Ermelino District was chosen the solution with immediate results through the installation of the valves: the actual losses have been reduced, meaning that although 80% of the network extension of the High Service Area has been protected by PRVs, which suggests an energy waste. In the Fonte District sought an embracing solution for the distribution system optimizing and gain the best hydraulic balance of the piezometric plan, that also provides satisfactory results in the reduction of real losses. Finally, it was concluded through the results obtained in both studies that, the pressure reduction in distribution system is closely linked to the real losses reduction. The difference between them is the scope of the studies. It is desirable that the immediate results achieved by the PRVs installation be compared with long-term actions and, the use of PRVs should be an accessory to the distribution system and not used indiscriminately.

O presente trabalho apresenta um plano de substituição de tubulações do sistema de distribuição de água da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), utilizando um sistema de informações geográficas (SIG), que permitiu o relacionamento de dados do cadastro físico das tubulações com informações de reparos de vazamentos. Foram criados grupos de tubulações de mesmo material e, em alguns casos, de um mesmo período de implantação, para a definição de taxas anuais de substituição a partir da previsão de quebras futuras e da determinação do tempo ótimo de substituição das tubulações. Os resultados obtidos indicam que a vida média das tubulações apresenta um valor inferior ao verificado em países desenvolvidos. Assim, a taxa anual de substituição de tubulações, devendo oscilar entre 1,25 e 2%, será superior à média dos países desenvolvidos, que gira em torno de 0,5 a 1%, considerando que a idade média das tubulações varie entre 100 e 200 anos. / The following study presents a pipes replacement plan for the water distribution system of the Metropolitan Region of Sao Paulo (MRSP), using a geographic information system (GIS), which allowed the relation between the data of the water mains and the information about leakage repairs. Water main groups of the same material were created and, in some cases, of the same installation period, for the definition of yearly replacement rates based on the future breaks forecast and determination of the water mains optimal replacement timing. The results obtained suggest that the water mains average life, show a lower value than the one verified in developed countries. Thus, the water mains year replacement rate, witch should range from 1.25 to 2%, will be higher than the average in developed countries, witch is about 0.5 and 1%, considering that water mains mean age varies between 100 and 200 years.

O trabalho apresenta uma descrição da estrutura de um sistema de controle de reservatórios em tempo real e as diversas formas de controle existentes, mostrando a necessidade de otimização e automatização do controle. São descritas as experiências de controle operacional baseado em computador obtidas da bibliografia. É apresentado o estado da arte na modelação da operação, no que diz respeito a simulação, otimização e previsão de demandas. E apresentado o sistema adutor metropolitano de São Paulo e descrito o seu sistema de controle operacional. São discutidos dois modelos alternativos propostos para a previsão de consumos em tempo real, baseados em ajustes polinomiais e harmônicos das séries de dados. Analisam-se os resultados de aplicação prática destes modelos quanto a precisão de resultados e a confiabilidade de operação. / This work describes the structure of a reservoir system control in real time. Several usual types of control are shown, focusing on the need for optimization and automation of real time operations. Experiences on operational control based on computer referred in literature are described. The state-of-art of operation modeling concerning to simulation, optimization and demand forecasting is presented. The Metropolitan System of Water Distribution of São Paulo and its operational control system are described. Two proposed models for water demand forecasting in real time are discussed. The first one is based on the concept of polynomial adjustement to water consumption data. The other one uses an harmonic representation of the observed values. Results of practical application of these models are analyzed, in respect of numerical precision and confidence on operational decisions.

Este trabalho apresenta o dimensionamento otimizado de redes pressurizadas de distribuição de água em regime permanente para áreas de topografia relativamente plana. Além dos critérios tradicionais de dimensionamento hidráulico, o resultado ótimo é aquele com menor custo global, ou seja, onde a soma dos custos de implantação e de operação é mínimo. Para a determinação dos resultados, as equações que envolvem a perda de carga nos circuitos e vazões em cada nó foram solucionadas através da programação não linear com emprego de métodos matriciais. As principais variáveis analisadas foram os diferentes materiais das tubulações (PEAD, PVC e Ferro Fundido), tipos de superfície (terra, concreto, paralelepípedo e asfalto), locação da rede (passeio, viário pavimentado e sem pavimentação), tarifas de energia elétrica para concessionárias de água, vida útil usuais para o sistema de bombeamento e taxa de juros ao longo da operação do sistema. Os resultados obtidos através da metodologia proposta demonstraram que as principais variáveis em relação ao custo referencial unitário foram o custo da pressurização inicial, custo da tubulação, além do custo de remoção e recomposição de viário em pavimento asfáltico. / This work presents the optimal design of pressurized networks of water distribution in steady state flow to areas of relatively flat topography. In addition to the traditional hydraulic criteria for design, the optimal outcome is that with lower overall cost, in other words, where the sum of the costs of implementation and operation is minimal. To obtain the results, the equations that involving headloss in the circuits and flows at each node were solved by nonlinear programming with the use of matrix methods. The main variables studied were the different materials of pipes (HDPE, PVC and Cast Iron), surface types (clay, concrete and asphalt paving), network location (walk, paved and unpaved road), electricity tariffs for water utilities, normal life for the pumping system and interest rates along the system operation. The results obtained by the proposed methodology showed that the main variables in relation to the unit cost were the cost of initial pressurization, cost of the pipe, besides the cost of removal and restoration of roads in asphalt pavement.

O presente trabalho apresenta um plano de substituição de tubulações do sistema de distribuição de água da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), utilizando um sistema de informações geográficas (SIG), que permitiu o relacionamento de dados do cadastro físico das tubulações com informações de reparos de vazamentos. Foram criados grupos de tubulações de mesmo material e, em alguns casos, de um mesmo período de implantação, para a definição de taxas anuais de substituição a partir da previsão de quebras futuras e da determinação do tempo ótimo de substituição das tubulações. Os resultados obtidos indicam que a vida média das tubulações apresenta um valor inferior ao verificado em países desenvolvidos. Assim, a taxa anual de substituição de tubulações, devendo oscilar entre 1,25 e 2%, será superior à média dos países desenvolvidos, que gira em torno de 0,5 a 1%, considerando que a idade média das tubulações varie entre 100 e 200 anos. / The following study presents a pipes replacement plan for the water distribution system of the Metropolitan Region of Sao Paulo (MRSP), using a geographic information system (GIS), which allowed the relation between the data of the water mains and the information about leakage repairs. Water main groups of the same material were created and, in some cases, of the same installation period, for the definition of yearly replacement rates based on the future breaks forecast and determination of the water mains optimal replacement timing. The results obtained suggest that the water mains average life, show a lower value than the one verified in developed countries. Thus, the water mains year replacement rate, witch should range from 1.25 to 2%, will be higher than the average in developed countries, witch is about 0.5 and 1%, considering that water mains mean age varies between 100 and 200 years.

Este trabalho apresenta o dimensionamento otimizado de redes pressurizadas de distribuição de água em regime permanente para áreas de topografia relativamente plana. Além dos critérios tradicionais de dimensionamento hidráulico, o resultado ótimo é aquele com menor custo global, ou seja, onde a soma dos custos de implantação e de operação é mínimo. Para a determinação dos resultados, as equações que envolvem a perda de carga nos circuitos e vazões em cada nó foram solucionadas através da programação não linear com emprego de métodos matriciais. As principais variáveis analisadas foram os diferentes materiais das tubulações (PEAD, PVC e Ferro Fundido), tipos de superfície (terra, concreto, paralelepípedo e asfalto), locação da rede (passeio, viário pavimentado e sem pavimentação), tarifas de energia elétrica para concessionárias de água, vida útil usuais para o sistema de bombeamento e taxa de juros ao longo da operação do sistema. Os resultados obtidos através da metodologia proposta demonstraram que as principais variáveis em relação ao custo referencial unitário foram o custo da pressurização inicial, custo da tubulação, além do custo de remoção e recomposição de viário em pavimento asfáltico. / This work presents the optimal design of pressurized networks of water distribution in steady state flow to areas of relatively flat topography. In addition to the traditional hydraulic criteria for design, the optimal outcome is that with lower overall cost, in other words, where the sum of the costs of implementation and operation is minimal. To obtain the results, the equations that involving headloss in the circuits and flows at each node were solved by nonlinear programming with the use of matrix methods. The main variables studied were the different materials of pipes (HDPE, PVC and Cast Iron), surface types (clay, concrete and asphalt paving), network location (walk, paved and unpaved road), electricity tariffs for water utilities, normal life for the pumping system and interest rates along the system operation. The results obtained by the proposed methodology showed that the main variables in relation to the unit cost were the cost of initial pressurization, cost of the pipe, besides the cost of removal and restoration of roads in asphalt pavement.

O trabalho apresenta uma descrição da estrutura de um sistema de controle de reservatórios em tempo real e as diversas formas de controle existentes, mostrando a necessidade de otimização e automatização do controle. São descritas as experiências de controle operacional baseado em computador obtidas da bibliografia. É apresentado o estado da arte na modelação da operação, no que diz respeito a simulação, otimização e previsão de demandas. E apresentado o sistema adutor metropolitano de São Paulo e descrito o seu sistema de controle operacional. São discutidos dois modelos alternativos propostos para a previsão de consumos em tempo real, baseados em ajustes polinomiais e harmônicos das séries de dados. Analisam-se os resultados de aplicação prática destes modelos quanto a precisão de resultados e a confiabilidade de operação. / This work describes the structure of a reservoir system control in real time. Several usual types of control are shown, focusing on the need for optimization and automation of real time operations. Experiences on operational control based on computer referred in literature are described. The state-of-art of operation modeling concerning to simulation, optimization and demand forecasting is presented. The Metropolitan System of Water Distribution of São Paulo and its operational control system are described. Two proposed models for water demand forecasting in real time are discussed. The first one is based on the concept of polynomial adjustement to water consumption data. The other one uses an harmonic representation of the observed values. Results of practical application of these models are analyzed, in respect of numerical precision and confidence on operational decisions.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Hidráulica). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Tese de mestrado. Automação, Instrumentação e Controlo. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007