Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-24Bitstream added on 2014-06-13T19:29:20Z : No. of bitstreams: 1 martins_pes_me_jabo.pdf: 724580 bytes, checksum: 607174d21f5d018ec5e111b64424e116 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O trabalho teve como objetivo avaliar o perfil radial e a uniformidade de distribuição de água do aspersor fabricado pela empresa NaanDanJain, modelo 427 1/2”M e bocal de 2,8 mm de diâmetro interno, operando com pressões de 150, 200, 300 e 400 kPa em cinco posições do defletor de ajuste (0, 20, 50, 80 e 100%). Para a determinação dos parâmetros avaliados utilizou-se o método da malha, e com o auxílio do aplicativo computacional CATCH 3D calculou-se a sobreposição das lâminas de água com dez espaçamentos. Os resultados obtidos demonstram que o defletor de ajuste influencia o raio de molhamento, o perfil de distribuição e a uniformidade de aplicação de água e mostrou-se como um mecanismo importante, pois permite comportamento diferenciado para o aspersor, garantindo ampla faixa de utilização do equipamento / The study aimed to evaluate the radial profile and the uniformity of water distribution of sprinkler manufactured by the company NaanDanJain, model 427 1/2M and nozzle with 2.8 mm of internal diameter, operating at pressures of 150, 200, 300 and 400 kPa and five positions of the deflector (0, 20, 50, 80 and 100%). For the determination of the parameters rated, we used the method of the grid, and with the aid of computer application CATCH 3D, it was calculated overlapping layers of water with ten spacing. The results show that the deflector adjustment influences the radius of wetness, the distribution profile and the uniformity of water application and showed itself as an important mechanism, since it gave different behavior for the sprinkler, ensuring wide track usage of the equipment

Sistemas hidráulicos com tubulação forçada previamente existente, como a rede pública de distribuição de água, que operam sob pressão, podem ser utilizados para produzir energia elétrica, com impacto ambiental reduzido e baixo custo de implantação e manutenção. Neste contexto, a utilização da água para geração elétrica não reduz a sua disponibilidade e nem altera a sua qualidade. Assim, o presente trabalho analisa o potencial existente na rede hidráulica de abastecimento urbano e sua viabilidade econômica na cidade de Pato Branco, Estado do Paraná, Brasil. Estes sistemas hidráulicos trabalham sob pressão, necessitando de uma válvula reguladora para reduzi-la no ponto final de utilização da água. Esta pressão excedente pode ser utilizada para geração de energia elétrica aproveitando o sistema adutor já existente, com grande economia na implantação. Paralelamente à válvula reguladora pode-se instalar um sistema de geração de energia elétrica, mantendo as características de pressão, vazão e qualidade da água para o consumo humano. A metodologia seguida foi o levantamento da rede de distribuição de água de Pato Branco, com os pontos potenciais de geração, cálculo da energia disponível em cada ponto levantado, escolha do sistema de turbina, gerador e sistemas de controle mais apropriados, estudo da forma de utilização da energia gerada de maneira mais eficiente e com perdas reduzidas, projetando cenários de utilização e comercialização, cálculo de viabilidade econômica, através de análise financeira de investimento e levantamento de custos junto a revendas de equipamentos de geração de energia elétrica. A energia gerada pode ser utilizada no cenário 1, geração de maneira descentralizada e consumo da energia gerada pela própria SANEPAR em sistemas de automação e supervisão em cada VRP ou cenário 2 venda de energia para a concessionária de energia. Os resultados demonstraram que oitos pontos de geração são viáveis e 11 pontos de geração não são viáveis economicamente no cenário 1 num período de 20 anos. Já para o cenário 2 foi demonstrado que a viabilidade foi menor em relação ao cenário 1. Cinco pontos são viáveis economicamente e 11 são inviáveis de exploração do ponto de vista econômico. Como principais contribuições deste trabalho, destaca-se que o estudo pode servir como um roteiro para avaliação de microgeração de localidades com o mesmo perfil da rede de distribuição de água de Pato Branco. Foram constatados vantagens como menor agressão ao meio ambiente, através da geração distribuída de fonte renovável e redução dos gastos com energia elétrica da distribuidora de água através de recursos de geração própria. / Hydraulic systems with forced previously existing pipe, as the public water supply, which operate under pressure, can be used to produce electricity with low environmental impact and low cost of deployment and maintenance. In this context, the use of water for power generation does not reduce its availability and its quality never changes. Thus, this paper analyzes the existing potential in the hydraulic network of urban water supply and its economic viability in the town of Pato Branco, Paraná State, Brazil. These systems work under hydraulic pressure, necessitating a regulating valve to reduce it at the end point of use of water. This excess pressure can be used to generate electricity leveraging the existing pipeline system, with great savings in deployment. Alongside the regulating valve can be installed a system for generating electricity, maintaining the characteristics of pressure, flow and quality of water for human consumption. The methodology used was a survey of the distribution of water from Pato Branco, with the potential points of generation, calculation of the available energy at each point raised, choose system turbine, generator and control systems most appropriate way to study energy use generated more efficiently and with low losses, designing and marketing usage scenarios, calculation of economic feasibility, financial analysis through investment and raising costs along to resellers of equipment generating electricity. The energy generated can be used in scenario 1, decentralized generation and consumption of energy generated by the SANEPAR in automation systems and supervision in each scenario 2 VRP or sale of energy to the power utility. The results showed that eight points generation are viable and 11 points generation is not economically viable in scenario 1 a period of 20 years. As for scenario 2 was demonstrated that viability was lower compared to scenario 1. Five points are viable economically unviable and 11 are operating from an economic standpoint. As main contributions of this paper, it is emphasized that the study can serve as a roadmap for evaluating microgeneration locations with the same profile of the water distribution network of Pato Branco. Advantages were seen as less harmful to the environment through distributed generation from renewable sources and reducing energy expenses distributor of water resources through own generation.

Sistemas hidráulicos com tubulação forçada previamente existente, como a rede pública de distribuição de água, que operam sob pressão, podem ser utilizados para produzir energia elétrica, com impacto ambiental reduzido e baixo custo de implantação e manutenção. Neste contexto, a utilização da água para geração elétrica não reduz a sua disponibilidade e nem altera a sua qualidade. Assim, o presente trabalho analisa o potencial existente na rede hidráulica de abastecimento urbano e sua viabilidade econômica na cidade de Pato Branco, Estado do Paraná, Brasil. Estes sistemas hidráulicos trabalham sob pressão, necessitando de uma válvula reguladora para reduzi-la no ponto final de utilização da água. Esta pressão excedente pode ser utilizada para geração de energia elétrica aproveitando o sistema adutor já existente, com grande economia na implantação. Paralelamente à válvula reguladora pode-se instalar um sistema de geração de energia elétrica, mantendo as características de pressão, vazão e qualidade da água para o consumo humano. A metodologia seguida foi o levantamento da rede de distribuição de água de Pato Branco, com os pontos potenciais de geração, cálculo da energia disponível em cada ponto levantado, escolha do sistema de turbina, gerador e sistemas de controle mais apropriados, estudo da forma de utilização da energia gerada de maneira mais eficiente e com perdas reduzidas, projetando cenários de utilização e comercialização, cálculo de viabilidade econômica, através de análise financeira de investimento e levantamento de custos junto a revendas de equipamentos de geração de energia elétrica. A energia gerada pode ser utilizada no cenário 1, geração de maneira descentralizada e consumo da energia gerada pela própria SANEPAR em sistemas de automação e supervisão em cada VRP ou cenário 2 venda de energia para a concessionária de energia. Os resultados demonstraram que oitos pontos de geração são viáveis e 11 pontos de geração não são viáveis economicamente no cenário 1 num período de 20 anos. Já para o cenário 2 foi demonstrado que a viabilidade foi menor em relação ao cenário 1. Cinco pontos são viáveis economicamente e 11 são inviáveis de exploração do ponto de vista econômico. Como principais contribuições deste trabalho, destaca-se que o estudo pode servir como um roteiro para avaliação de microgeração de localidades com o mesmo perfil da rede de distribuição de água de Pato Branco. Foram constatados vantagens como menor agressão ao meio ambiente, através da geração distribuída de fonte renovável e redução dos gastos com energia elétrica da distribuidora de água através de recursos de geração própria. / Hydraulic systems with forced previously existing pipe, as the public water supply, which operate under pressure, can be used to produce electricity with low environmental impact and low cost of deployment and maintenance. In this context, the use of water for power generation does not reduce its availability and its quality never changes. Thus, this paper analyzes the existing potential in the hydraulic network of urban water supply and its economic viability in the town of Pato Branco, Paraná State, Brazil. These systems work under hydraulic pressure, necessitating a regulating valve to reduce it at the end point of use of water. This excess pressure can be used to generate electricity leveraging the existing pipeline system, with great savings in deployment. Alongside the regulating valve can be installed a system for generating electricity, maintaining the characteristics of pressure, flow and quality of water for human consumption. The methodology used was a survey of the distribution of water from Pato Branco, with the potential points of generation, calculation of the available energy at each point raised, choose system turbine, generator and control systems most appropriate way to study energy use generated more efficiently and with low losses, designing and marketing usage scenarios, calculation of economic feasibility, financial analysis through investment and raising costs along to resellers of equipment generating electricity. The energy generated can be used in scenario 1, decentralized generation and consumption of energy generated by the SANEPAR in automation systems and supervision in each scenario 2 VRP or sale of energy to the power utility. The results showed that eight points generation are viable and 11 points generation is not economically viable in scenario 1 a period of 20 years. As for scenario 2 was demonstrated that viability was lower compared to scenario 1. Five points are viable economically unviable and 11 are operating from an economic standpoint. As main contributions of this paper, it is emphasized that the study can serve as a roadmap for evaluating microgeneration locations with the same profile of the water distribution network of Pato Branco. Advantages were seen as less harmful to the environment through distributed generation from renewable sources and reducing energy expenses distributor of water resources through own generation.

O presente trabalho investiga o efeito da redução de pressão em rede de distribuição de água, provocada pela instalação de válvulas redutoras de pressão (VPRs), no consumo médio total medido em ligações de água, localizadas em áreas sob influência daquele equipamento. Foi feito um levantamento no estado da arte em gestão de sistemas de abastecimento de água, com ênfase no controle de perdas, focado na gestão de pressão. Para se avaliar a possível redução de consumo, foi desenvolvida uma metodologia estatística, baseada em critérios de filtragem de dados de amostra e em testes paramétricos de hipóteses. O estudo de caso foi feito na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), utilizando sistema de informações geográficas (SIG), que permitiu o relacionamento de limites geográficos, com informações de consumo, através da integração com um sistema de informações comerciais, onde foi possível a obtenção de dados de consumos individuais, de ligações de água. Foram comparados os consumos, antes e depois da implementação de VRPs, com a correspondente redução de pressão, em áreas controladas por VRP e em áreas testemunha (sem influência da redução de pressão), através da realização de testes paramétricos de hipóteses. Foram, ainda, comparadas a variação no consumo médio das áreas de VRP, com a variação no consumo médio das áreas testemunha. Os resultados obtidos indicam que, embora tenha ocorrido uma tendência de redução no consumo de algumas áreas pesquisadas, esta redução não pode ser atribuída à implementação das VRPs. / The following study investigates reduction in average costumers\' consumption due to pressure reduction in water distribution systems, trough installation of pressure reducing valves (PRVs). A research on the state of art on water distributions systems management techniques was carried out, emphasizing water-loss control aspects, with focus on pressure management techniques. A statistical methodology based upon data filtering criteria and on statistical tests of hypothesis was developed to assess a possible effect in the water consumption reduction, for sample areas water consumption data. A case study was carried out in the Metropolitan Region of Sao Paulo (MRSP) using a Geographic Information System (GIS). Relationship between the geographical study areas limits and the costumers\' water consumption information was made by through use of GIS tools. Information on individual customers\' water connections were retrieved from a commercial information data base system. Comparisons between average water consumption before and after PRVs initial operation were carried out. Same comparisons were applied in testimony areas (water distribution areas not submitted to water pressure reduction), in similar conditions to PRVs controlled areas. These comparisons were verified trough statistical parametric tests of hypothesis. The results showed that, despite of a tendency of lowering average water consumption in some of the researched areas it was not confirmed the influence of water pressure reduction on it.

A simulaÃÃo das condiÃÃes de equilÃbrio hidrÃulico de uma rede de distribuiÃÃo à uma das principais etapas na anÃlise tÃcnica de sistemas de abastecimento de Ãgua. Para que os modelos simuladores reproduzam com fidelidade o escoamento do fluido na rede, à fundamental que os parÃmetros do sistema sejam identificados com precisÃo. Considerando o coeficiente de resistÃncia das tubulaÃÃes como a variÃvel de maior dificuldade de determinaÃÃo devido à sua caracterÃstica dinÃmica, à desenvolvida uma rotina computacional para calibraÃÃo da rugosidade absoluta ou do coeficiente de Hazen-Williams de redes de distribuiÃÃo, utilizando o mÃtodo dos algoritmos genÃticos como tÃcnica de otimizaÃÃo. O modelo de calibraÃÃo proposto permite a escolha de parÃmetros de cÃlculo dos algoritmos genÃticos, possibilitando uma anÃlise comparativa entre mÃtodos de substituiÃÃo de indivÃduos, operadores de seleÃÃo, mutaÃÃo e recombinaÃÃo (crossover), bem como uma avaliaÃÃo da influÃncia da quantidade de indivÃduos da populaÃÃo inicial na qualidade das soluÃÃes encontradas. Os resultados da calibraÃÃo realizada em uma rede hipotÃtica apontam as vantagens e desvantagens dos principais parÃmetros e operadores do mÃtodo dos algoritmos genÃticos, demonstrando que a pesquisa ampliou os conhecimentos sobre a tÃcnica, contribuindo para a sua aplicaÃÃo de forma mais eficiente. / Simulation of hydraulic equilibrium conditions on distribution network is fundamental to technically analyze water supply systems. In order to reproduce reliable results on fluids flow by using simulation models it is very important that the system parameters are precisely evaluated. Considering the resistance coefficient of pipes as the most difficult variable to be determined due to its dynamic characteristics, it was developed a computational routine to calibrate the absolute roughness or Hazen-Williams coefficient of distribution networks, by applying the genetic algorithms method as an optimization technique. The calibration model proposed allows the choice of genetic operators, making possible a comparative study among chromosomes replacement methods, selection, mutation and crossover operators, as well as evaluating the influence of initial population size on the solution quality found. The calibration results achieved in a hypothetical network pointed the advantages and disadvantages of the main parameters and operators of genetic algorithms method, demonstrating that the research made the technical knowledge on the subject broader, thus contributing to a more efficient application of the method.

O presente trabalho apresenta uma avaliação de otimização de um sistema complexo de adução de água tratada, em tempo real, com Algoritmos Genéticos (AG’s), associado a um sistema SCADA e a um modelo de simulação hidráulica de rede (Epanet 2.0). Foram utilizados registros históricos de consumos de água, considerados como previsão perfeita. O estudo de caso foi feito em uma parte do Sistema Adutor Metropolitano (SAM) de São Paulo para minimizar uma função multiobjetivo (custos de energia e restrições operacionais). Foram analisados seis cenários com diversas combinações de pesos, tamanhos da população, número de gerações e probabilidades de cruzamento e mutação. As estratégias de operação obtidas permitiram reduções de até 22% na potência consumida e uma redução expressiva do custo de energia pela redução dos bombeamentos nos horários de tarifas mais elevadas. / This work presentss an evaluation of optimization of real time operation of a complex water supply system. Genetic Algorithm associated with a SCADA system and a network hydraulic simulation model was applied. Observed historic consumptions were used as a perfect water demand forecast model. Case study is the optimization of a multiobjective function (energy cost and operational restrictions) subsystem of Water Mains System of São Paulo Metropolitan Region. Six representative combinations of population size, number of generations , crossover and mutation probabilities were analyzed, Operational schedule of pumping and valve controls led to reductions in power consumptions up to 22% and expressive lower operational costs due to reductions of pumping in eenrgy peak times.

O polietileno tem sido muito empregado em transmissão de água potável, particularmente em ramais prediais. Este polímero apresenta vantagens em relação a seus concorrentes, como flexibilidade, baixo preço, facilidade de instalação e resistência à corrosão. Os tubos fabricados com polietileno de alta densidade –PEAD, como o material é genericamente conhecido na indústria de saneamento básico no Brasil - são suscetíveis de apresentar falhas em serviço por fratura em fluência, as quais provocam vazamentos e perdas de água e incorrem em maiores custos de manutenção. Os principais fatores que influenciam a vida dos tubos de polietileno são: material, meio, condições de carga e técnicas de instalação. A busca de melhores materiais tem levado a indústria petroquímica ao contínuo desenvolvimento de novas resinas, com maior resistência às falhas, que ocorrem através do crescimento lento de trincas. Essa resistência à falha em serviço dos tubos geralmente é avaliada através de ensaios de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração, realizados em diferentes temperaturas. Nestes ensaios observa-se que o PEAD apresenta comportamento dúctil (acompanhado de significativa deformação plástica) e falha em menor período de tempo a níveis elevados de tensão, enquanto que em níveis mais baixos de tensão o material apresenta falhas com aparência frágil - sem deformação plástica visível apreciável - após longos períodos de tempo. As falhas em serviço são predominantemente deste último tipo. Esta transição 'dúctil-frágil' no comportamento do material, pelo menos ao nível da falha macroscópica, é muito importante e precisa ser bem compreendida pois pode abreviar a vida útil do tubo através de falhas precoces. Dados de tensão circunferencial versus tempo de ruptura dos tubos podem ser plotados em escala bi-logarítmica, formando o que se conhece na prática industrial por 'curva de regressão', a qual é linear, com inclinação negativa e com maior inclinação (em módulo) na região correspondente às falhas do modo frágil. Dessa forma, a transição 'dúctil-frágil' apresenta-se na 'curva de regressão' como um ponto de inflexão. A tensão de transição dúctil-frágil é característica de uma dada formulação (composto) e não é facilmente determinada em ensaios conduzidos à temperatura ambiente. Apesar de sua ampla aceitação na indústria os testes de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração devem ser criticados pois são muito longos, caros e pouco práticos para efeito de controle de qualidade dos tubos de polietileno. Além disso, a maioria dos dados são coletados a altas pressões internas (ou seja, na região 'dúctil') para economizar tempo, enquanto que os tubos operam na região 'frágil'. A filosofia desses testes, como empregados na indústria, também implica que o tempo de falha é uma propriedade do material, enquanto que fatores extrínsecos, como defeitos introduzidos durante a instalação, podem reduzir o tempo de nucleação da fratura, levando à falha precoce. O crescente emprego de tubos de polietileno em sistemas de distribuição de água, além de outras aplicações, como em sistemas de gás, requer o desenvolvimento de novos métodos de avaliação de desempenho, que levem em conta não apenas o tempo de falha como também os mecanismos de fratura. Busca-se desenvolver métodos de laboratório, de curta duração, para se estabelecer o comportamento dos tubos a longo prazo, principalmente para prevenir falhas precoces, do tipo frágil, dentro do período de vida útil esperado. A mecânica da fratura é justamente a disciplina que estuda o comportamento dos materiais na presença de trincas. Neste sentido duas abordagens são propostas no presente trabalho: 'Ramp Test' e o método do Trabalho Essencial de Fratura. O método do 'ramp test' permite estimar a tensão crítica correspondente à transição dúctil-frágil da 'curva de regressão' a partir de ensaios simples de tração. Por outro lado, o método do Trabalho Essencial de Fratura permite estimar diretamente as partes essencial e não essencial do trabalho específico de fratura. São analisadas cinco resinas provenientes de fornecedores tradicionais de matérias-primas para a produção de tubos de polietileno e duas outras resinas, desenvolvidas para outros fins. Os resultados permitem concluir que os ensaios propostos são viáveis como substitutos ou complementares ao ensaios de resistência à pressão hidrostática na avaliação da tendência de tubos de polietileno apresentarem falhas em serviço. / Polyethylene has been largely used in potable water distribution systems, mainly in service lines. This polymer offers many advantages over its competitors: flexibility, low cost, ease installation and corrosion resistance. Pipes made with high density polyethylene – HDPE, the generic designation of the material in the sanitation industry in Brazil – fail in service by fracture due creep, giving rise to leakage and water losses, resulting in higher maintenance costs. Main factors that affect the service life of polyethylene pipes are: material, environment, load and settlement. The search for improved materials leads the petrochemical industry to the continuous development of new resins, with increased resistance to failure, which occurs via slow crack growth. This resistance to in-service failure is usually measured in long-term hydrostatic strength tests, at different temperatures. In these tests HDPE behaves like ductile material (followed by significant plastic deformation) and fails in lower period of time under high stress levels, whereas under lower stress levels it fails in a brittle-like mode - with no visible permanent plastic deformation - after longer times. Failures in service are mainly brittle-like. This ductile-fragile transition in the behavior of the material at least at macroscopic scale, is very important and must be well understood, because it can abbreviate the service life of the tube, through early failure. Time-stress failure data can be ploted in bi-log scale to form what is known in the industrial praxis as regression curve, which is linear, with negative slopes, and a larger slope in modulus for the brittle-like fracture mode. In this way, the ductile-fragile transition appears as a point of inflection. The 'ductile-to-brittle' transition stress is claracteristic of a given formulation and is not easily determined in tests conducted at room temperatures. In spite of its widespread acceptance in the industry, the long-term hydrostatic strength test must be criticized because it has long duration, is expensive and not practical for pipes’ quality control. Beside that, most of the data are collected at high inner pressures to save time, while the tube is expected to operate in the 'brittle-like' region. The philosophy of these tests, as used in the industry, also implies that the time-to-failure is a material property, while extrinsic factors may shorten the fracture nucleation time, leading to a premature failure. The rising use of polyethylene pipes in water distribution systems, beside other applications as in gas systems, requires the development of new performance evaluation methods, that take into account not the time to failure but also the fracture mechanisms. It is desirable for developing short-term laboratory tests to establish the long-term behavior of pipes, to prevent premature brittle-like failures in the desired service life. Fracture mechanics is just the subject which studies the behavior of materials in the presence of cracks. In this way, two approaches are suggested for the present work : 'ramp test' and the Essential Work of Fracture method. The 'ramp test' method allows to estimate the critical stress that corresponds to the ductile-brittle transition in the regression curve using standard tensile test samples. On the other hand, the Essential Work of Fracture allows a direct estimation of the essential and the non-essential parts of the specific work of fracture. Five different resins for production of polyethylene pipes obtained from traditional raw material suppliers and two other resins designed for other purposes are analysed. The results allow to conclude that the suggested tests are feasible as substitutes or complementaries to the long-term hydrostatic stress tests to evaluate the tendency of the polyethylene pipes to present service failures.

A ocorrência de ventos pode modificar a distribuição da água aplicada por microaspersores, comprometendo a eficiência e a uniformidade de aplicação. Os ensaios para avaliar essa distribuição são, geralmente, demorados sem que se consiga, muitas vezes, realizar as avaliações em todas as condições operacionais e ambientais necessárias. O uso de modelos matemáticos para simulações computacionais possibilita, assim, uma combinação mais diversificada e rápida das análises pretendidas. Apesar de ser considerada, normalmente, como um método de irrigação localizada, a microaspersão apresenta características hidráulicas e de operação mais próximas à aspersão do que ao gotejamento. Os modelos de simulação desenvolvidos para os sistemas de aspersão podem, assim, ser utilizados na microaspersão. O presente trabalho teve como objetivo geral, avaliar o desempenho de um modelo balístico, desenvolvido originariamente para sistemas de aspersão convencional, na simulação da distribuição de água aplicada por microaspersores operando sob condição de vento. As avaliações experimentais foram realizadas em condições de laboratório empregando-se microaspersores da marca Dan 2001, com diâmetros de bocais iguais a 0,84 mm (violeta), 1,00 mm (cinza), 1,10 mm (marrom), 1,25 mm (azul), 1,33 mm (verde), 1,48 mm (laranja) e 1,75 mm (amarelo). Os bocais violeta, cinza e marrom trabalharam com rotor preto e os demais bocais trabalharam com rotor azul. O efeito do vento foi provocado artificialmente empregando-se um conjunto de quatorze ventiladores de 200 W de potência e 0,50 m de diâmetro interno. Para as simulações da distribuição de água foi utilizado o programa computacional SIRIAS (SImulación de RIego por ASpersión), desenvolvido para aspersores convencionais e que se baseia na teoria balística das trajetórias de gotas. As simulações da distribuição de água na ausência de vento apresentaram desempenhos considerados ótimos para todos os bocais analisados. Por sua vez, o desempenho do modelo para simular a distribuição de água na presença de vento variou conforme o bocal e o rotor utilizado. Para os bocais que empregaram rotor preto, o desempenho foi classificado como péssimo para o de cor violeta e muito bom para os bocais cinza e marrom. Para os demais bocais que operaram com rotor azul o desempenho foi considerado regular. / Wind occurrence can modify water distribution by microsprinklers, reducing application efficiency and uniformity. Experimental tests to evaluate this distribution are, normally, cumbersome and frequently they can not be realized at all the operational and environmental conditions. The use of mathematical models for computational simulations permits, therefore, a more diversified and quickly combination of the intended analyses. Although it can be considered as a localized irrigation method, microsprinklers present operational and hydraulic characteristics closer to sprinkler than to drip irrigation. Simulations models developed for sprinkler systems can, therefore, be employed by microsprinklers. The present work had as a general objective the evaluating of a ballistic model, originally developed for sprinkler systems, on simulating water distribution by microsprinklers under windy condition. Experimental tests were carried out in laboratory using Dan 2001 microsprinklers with nozzle sizes of 0.84 mm (violet), 1.00 mm (gray), 1.10 mm (brown), 1.25 mm (blue), 1.33 mm (green), 1.48 mm (orange) and 1.75 mm (yellow). The violet, gray and brown nozzles operated using black spin and the others used blue spin. The wind effect was artificially simulated using fourteen fans (200 W power). Computational simulations were run employing the software SIRIAS, that is based on a ballistic model originally developed for sprinkler systems. Water distribution simulations in conditions of wind absence presented excellent performance for all the analyzed nozzles. In the other side, the model performance for windy condition varied according the nozzle and the utilized spin. For the black spin nozzles the performance was classified as very bad, for the violet one, and very good, for the gray and brown nozzles. For the others nozzles, that operated with blue spin, the performance was considered as regular.

Esta pesquisa diz respeito à proposta de usar a avaliação e gestão de risco como instrumento para controle da qualidade da água para consumo humano e operação de redes de distribuição. Em 2004 a Organização Mundial da Saúde - OMS - apresentou uma proposta abrangente para controle da qualidade da água denominada PSA, na qual foi indicado um processo sistemático para identificação de perigos e procedimentos de gestão e controle de riscos. Segundo a OMS, o maior benefício em se desenvolver planos desta natureza é a sistematização, avaliação detalhada e a priorização de perigos - além de monitoramento operacional através de múltiplas barreiras de controle. Este trabalho tem como objetivo examinar a pertinência de utilizar a avaliação de risco na operação de redes de distribuição e no controle da qualidade da água para consumo humano. Para tanto foi estudado como os conceitos de avaliação e de gestão de risco podem ser especificamente aplicados em redes de distribuição de água. Este estudo possibilitou a identificação e caracterização de variáveis relevantes, as quais possibilitaram definir critérios e parâmetros, a partir dos quais foi possível elaborar método para a avaliação de risco microbiológico em redes de distribuição de água, baseado nos estudos de Godfrey et. al. (2002) e Tibatemwa (2003). A avaliação e a validação do instrumento proposto foram feitas por meio de estudo de caso desenvolvido no sistema de abastecimento de água de Itatinga, cidade de pequeno porte situada no interior do Estado de São Paulo. O método proposto propiciou conhecer em detalhes como é feita a gestão da rede de distribuição de água, indicou situações de perigo e, principalmente, permitiu quantificar os referidos riscos. A partir da compreensão dos riscos avaliados, através do modelo foi possível observar o efeito sinérgico de determinadas intervenções, tais como a substituição de tubulações com elevada pontuação de risco. O método proposto mostrou ser eficaz na identificação e caracterização dos riscos microbiológicos que envolvem a operação e o controle da qualidade da água em redes de distribuição. / The basis of this study corresponds to using risk management and evaluation as a tool for the control of the quality of water for human consumption and operation of water distribution networks. The need for developing and implementing a new way to control the quality of water intended for human consumption is identified and debated in this research due to evident limitations of the current \"Final Product Analysis\" in assuring reliability of the water distributed to the population. In 2004, the World Health Organization - WHO presented a comprehensive proposal for water quality control denominated WSP, Water Safety Plan, in which a systematic process for identifying hazards, management procedures, and risk control is indicated. According to WHO, the greatest benefits of developing plans such as this one are systematization, detailed evaluation, and prioritizing hazards, besides the operational monitoring through the multi-barrier control. The objective of this research is to discuss the use of risk evaluation in water distribution networks and in the control of the quality of water for human consumption. The application of risk management and evaluation concepts in water distribution networks was investigated. Therefore, it was possible to identify and characterize relevant variables, which enabled to define criteria and parameters in order to develop a methodology to evaluate the microbiological risk in water distribution networks based on the studies of Godfrey et al. (2004) and Tibatemwa (2003). The assessment and validation of the measures proposed were done through the analysis of a case study conducted in a water supply station in Itatinga, a small town located in the province of São Paulo state. The methodology proposed allowed a thorough investigation of the management of water distribution networks, identified risks, and mainly it made possible to quantify those risks. Having evaluated the risks, the synergistic effect of some operations, such as the substitution of pipes associated with high risk, could be observed using the model. The methodology proved efficient at identifying and characterizing the microbiological risks involved in the operation and control of water quality in water distribution networks.

As mudanças físicas ocorridas ao longo do tempo requerem que os modelos hidráulicos de previsão de comportamento das redes de distribuição de água para abastecimento tenham seus parâmetros reavaliados periodicamente via calibração. Diversas são as dificuldades inerentes ao processo de calibração de redes reais, dentre as quais aquelas resultantes da precariedade dos cadastros, como a incerteza quanto à localização e condição de abertura de válvulas na rede. Muitos métodos de calibração foram propostos na literatura, geralmente com base em equações analíticas e técnicas de otimização diversas. Reconhece-se, entretanto, a necessidade de estimativas dos parâmetros da rede em termos das rugosidades e dos parâmetros locais da relação entre pressão e vazamento, para sistemas sujeitos a vazamentos expressivos. Propõe-se aqui um método de calibração em duas etapas em que os AGs (algoritmos genéticos) são empregados como ferramenta na resolução dos problemas inversos correspondentes, sendo os estudos realizados para setores de rede da cidade de São Carlos, SP, sobre os quais extensivos trabalhos de campo foram realizados. Foram desenvolvidos também estudos de investigação da melhor representação do problema via AGs e de localização de pontos ótimos de monitoramento. Os resultados demonstraram-se robustos em identificar rugosidades e trechos dotados de válvulas, bem como os parâmetros do modelo de vazamentos, além de indicar possibilidades de melhorias na eficiência dos AGs. Resultados obtidos a partir de considerações sobre técnicas de localização de pontos ótimos de monitoramento também foram considerados bons. / Continuous physical changes that occur in water supply networks along the years require their calibration in order to guarantee realistic forecasts through hydraulic models. There are many difficulties involved in water supply network calibration in terms of their parameters as results of many factors, amongst which the lack or uncertainty on data like location and status of valve openings in the network. Several calibration methods have been proposed in the literature, usually based on many analytical equations and optimization techniques. However, it was known the need of estimative of network parameters in proper form of roughnesses and local parameters of relation between pressure and leakage, for systems submitted to expressive leakages. This work proposes a method of calibration in two phases in which the GAs (genetic algorithms) are used as tools in the resolution of corresponding inverse problems, being the studies performed for sectors of the network of the city of São Carlos, SP, about which extensive field work had been done. It was developed, also, studies investigating of the best representation of problem through GAs and the localization of optimal points for monitoring. The results have showed themselves robust in the identification of roughnesses and sections having valves, as well as the parameters of leakage model, besides to indicate possibilities of improvements in GA\'s efficiency. The results that have been obtained from considerations aboutlocalization techniques of optimal points for monitoring were considered good as well.