Atualmente a avaliação das perdas de água, nos sistemas de distribuição, é feita com base em equações empíricas, que utilizam informações, agrupadas e totalizadas, de uma área. Isto torna necessária sua subdivisão em frações cada vez menores, na busca da fração mais crítica. Neste trabalho, é apresentada uma avaliação da eficácia do uso de modelos de simulação hidráulica na obtenção das informações necessárias para a elaboração de um diagnóstico de perdas de água, com uma metodologia prática para o uso de modelos com este objetivo. Apresenta uma classificação dos trechos de rede em três categorias A, B e C, que facilita a priorização dos trechos mais críticos facilitando a análise por meio de gráficos de pareto e mapas temáticos. Demonstra que a adoção da simulação hidráulica no estudo das causas de perdas de água, nos sistemas de abastecimento, é uma ferramenta eficaz e permitirá às empresas de saneamento, uma melhoria na gestão operacional, que garante a sustentabilidade da empresa, a economia dos recursos humanos, econômicos, e principalmente, os hídricos. / Currently water losses evaluation in distribution systems, is based on empirical equations using information, grouped and totaled, covering whole area. Thus, becomes necessary to subdivide the area into smaller and smaller fractions, searching for the most critical part. This study presents, the effectiveness evaluation of the hydraulic simulation models, use to obtain the information necessary in elaboration diagnosis of water losses, with a practical methodology for using models for this purpose. Shows a pipe classification in three categories A, B and C, its began possible analyses with pareto graphics and thematic maps. Demonstrates that hydraulic simulation adoption is an effective tool in the study of water loss in supply systems. It will allow companies an operational management improvement, ensuring the sustainability of the business and economics of human, financial, and especially, water resources.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Hidráulica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3666055 bytes, checksum: 7ce2752c773c4c2bbc3c8e1704fee6ed (MD5) Previous issue date: 2011-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The determination of water losses by runoff and soil is essential for understanding and quantifying the runoff-erosion processes. The use of simulated rainfall in order to obtain runoff-erosion data provides simulations under conditions that cannot always be naturally represented in the field. Thus, this study aims to evaluate the water and soil losses on erosion plots in the semiarid region of Paraíba state through simulated rainfall and runoff-erosion modeling techniques under different vegetation covers and soil moisture conditions. Thus, simulated rainfalls were performed with a mean intensity of 53 mm/h on plots installed in São João do Cariri Experimental Basin with surface cover such as native vegetation, deforested, corn and beans, which were. The simulated rainfall was applied under different soil moisture conditions, as follows: (a) dry condition with 60 min duration, (b) wet condition 24 hours after the end of the simulation in the dry condition, with 30 min duration, (c) very wet conditions 30 min after the end of the simulation in wet condition, with 30 min duration. The data of water and soil losses obtained from rainfall simulation on plots under different cover and moisture conditions were modeled using the WESP runoff-erosion model. The collected runoff-erosion data from the erosion plots showed that the runoff in all types of cover was increased according to the increasing of soil moisture. The sediment yield was higher in the dry moisture condition, because they had 60 min of duration. The values of runoff and sediment yield under wet and very wet conditions were similar in all type of surface covers. The native cover showed to be effective in protecting the soil, with very significant reductions in relation to other types of coverage. The corn and beans have showed to be ineffective to protect the soil with greater water and soil losses than those observed for the bare plots. Regarding to the runoff-erosion modeling processes on the erosion plots under different surface cover and moisture conditions, the WESP model presented excellent results when observed and simulated runoff and sediment yield data were compared. / A determinação das perdas de água e solo por escoamento superficial é essencial para o entendimento e quantificação dos processos hidrossedimentológicos. O uso de chuva simulada para a obtenção de dados hidrossedimentológicos proporciona simulações em condições que nem sempre podem ser representadas naturalmente em campo. Desta forma, o presente estudo tem como objetivo avaliar as perdas de água e solo em parcelas de erosão, na região semiárida do Estado da Paraíba, através de chuva simulada e modelagem hidrossedimentológica, sob diferentes coberturas vegetais e condições de umidade do solo. Para tanto, foram realizadas chuvas simuladas com intensidades médias de 53 mm/h em parcelas com cobertura nativa, desmatada, milho e feijão, instaladas na Bacia Experimental de São João do Cariri. As chuvas simuladas foram aplicadas variando as condições de umidade do solo, da seguinte maneira: (a) condição seca com 60 min de duração; (b) condição úmida após 24 h do término da simulação na condição seca, com 30 min de duração; (c) condição muito úmida 30 min após o término da simulação na condição úmida, com 30 min de duração. Os dados de perda de água e solo obtidos a partir de chuva simulada nas parcelas com diferentes tipos de cobertura do solo e condições de umidade foram modelados pelo modelo hidrossedimentológico WESP. Os resultados do monitoramento hidrossedimentológico nas parcelas de erosão mostraram que o escoamento superficial em todos os tipos de cobertura do solo foi maior de acordo com o aumento da umidade do solo. Já a produção de sedimentos foi maior na condição de umidade seca, por suas simulações possuírem uma duração de 60 min. Os valores dos escoamentos superficiais e produções de sedimentos das condições úmida e muito úmida foram semelhantes em todos os tipos de cobertura do solo. A cobertura nativa se mostrou eficiente na proteção do solo, apresentando reduções bastante significativas em relação aos outros tipos de cobertura. As culturas de milho e feijão se mostraram ineficientes para a proteção do solo, apresentando perdas de água e solo superiores aos observados para o solo desmatado. Em relação à modelagem dos processos hidrossedimentológicos nas parcelas de erosão com diferentes tipos de cobertura do solo e condições de umidade, o modelo WESP apresentou resultados excelentes quando comparados os valores de escoamento e produção de sedimentos observados com os calculados.

O presente trabalho aborda os conceitos que envolvem as perdas no sistema de distribuição de água e os diferentes indicadores de perdas existentes, utilizados como um dos principais instrumentos de apoio à gestão nos sistemas de abastecimentos de água. A revisão bibliográfica apresenta histórico dos trabalhos referentes ao controle e redução de perdas que tem sido desenvolvidos no Brasil e em outros países. Mostra a diversidade de indicadores de perdas existentes e os estudos e discussões incessantes na busca de sua padronização, coordenados pela International Water Association (IWA). Também trata de importantes questões relativas ao tema da dissertação, tais como: a elaboração do Balanço Hídrico e os limites de incertezas de suas variáveis; e as iniciativas existentes ao redor do mundo relacionadas ao uso eficiente de energia e sua interface entre a redução de perdas em sistemas de abastecimento de água. Na segunda etapa do trabalho, foram elaborados passo a passo os Balanços Hídricos de três setores de abastecimento da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) com características distintas entre si. Em razão da dificuldade de medições de alguns volumes de entrada dos Balanços Hídricos, recorreu-se à alternativa de calculá-los através de estimativas, cujos valores padrões foram pesquisados na bibliografia existente. Devido a isso, os fluxos dos Balanços Hídricos estudados apresentaram faixas de valores, retratando os limites de incertezas a que eles estão submetidos. Compararam-se os Balanços Hídricos dos três setores de abastecimento, avaliando-se suas incertezas, analisando-se seus resultados e recomendando-se onde podem ser direcionadas as ações para o controle e redução, sejam para as perdas reais, sejam para as perdas aparentes. Por fim, ressalta-se que por se tratar de tema correlacionado às dissertações desenvolvidas por Galvão (2007), Melato (2010), Oliveira (2011) e Palo (2010), este estudo serve, portanto, como uma continuidade desses trabalhos. / This project has the purpose of treat the conceptions involving losses in water distribution systems and different performance indicators, used as a major instrument of management support systems in water supplies. Bibliographic review presents a historic of the works on the control and reduction of water losses that have been developed in Brazil and other countries. It shows the diversity of existing indicators of water losses and incessant studies and discussions in the search for its standardization, coordinated by the International Water Association (IWA). It also deals with important issues related to the subject of the dissertation, such as the elaboration of the water balance and the limits of uncertainty of its variables, and the existing initiatives around the world related to the energy efficiency and its interface with the reduction of losses in water supply systems. In the second stage of the work, the Water Balances of three different supply sectors of the Metropolitan Region of São Paulo were developed step by step. Because of the difficulty of measurements of some volumes of incoming Water Balance, one resorted to the alternative of calculating them through estimates, whose default values were researched in existing literature. Due to this, the flow of Water Balance study showed ranges of values, depicting the limits of uncertainty to which they are submitted. The Water Balance of three supply sectors were compared, evaluating their uncertainties, analyzing their results and recommending where actions should be directed to the control and reduction whether they are real or apparent losses. It is important to say that since it is correlated themes to dissertations developed by Galvão (2007), Melato (2010), Oliveira (2011) and Palo (2010), will represent, therefore, as continuity to their works.

O polietileno surgiu em 1898 e logo já começou a ser utilizado como conduíte e isolante. Desde então este material vem ganhando muito espaço no mercado de tubulações, seja no saneamento, mineração, indústrias ou no segmento de petróleo e gás. Seu tipo mais usado é o Polietileno de Alta Densidade (PEAD), que apesar de já ser comumente encontrado em adutoras, emissários e ramais prediais, somente nos últimos anos passou a ser utilizado de maneira mais abrangente nas redes de distribuição de água, se tornando um aliado importante no combate aos altos índices de perdas reais. No Brasil, somente nos últimos anos que a presença de tubulações de PEAD em redes de distribuição de água potável se tornou mais comum. Contudo, é possível identificar cenários de aplicação do PEAD em sistemas de abastecimento de água já relativamente consolidados, como é o caso do Departamento Municipal de Água e Esgotos (DMAE) de Porto Alegre, que utiliza o material há 25 anos, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp), onde desde 2009 a Diretoria Metropolitana vem utilizando o PEAD em novas aplicações em redes e a Odebrecht Ambiental da cidade de Limeira, que utiliza tubos deste material desde 2007. Através de análises de custos de implantação, operação e manutenção, de amostragens da condição de tubulações em operação, da evolução de índice de perdas e de entrevistas com as equipes de operação e planejamento, é possível verificar que realmente as tubulações de PEAD auxiliam no combate às perdas reais e na otimização da operação e eficiência das prestadoras de serviços de distribuição de água potável, no sentido de diminuir o tempo de intervenção de redes, os custos de manutenção e a frequência de arrebentamento e vazamentos nas redes de abastecimento. / Polyethylene appeared in 1898 and soon started been used as conduit and insulating material. Since then, the material has been gaining a lot of space in the pipes market in sanitation, mining, industries and oil & gas production. The most used type is High Density Polyethylene (HDPE), which despite being commonly found in water mains, emissaries and communication pipes, only in recent years began to be used more widely in water distribution networks, becoming an important ally in the fight against high rates of real water losses. In Brazil, only in recent years the use of HDPE pipes has become more common in public water distribution networks. However, it is possible to identify HDPE application cases in relatively consolidated water supply distribution networks, such as the Departamento Municipal de Água e Esgotos (DMAE) of Porto Alegre, which have used the material for 25 years; the Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp), where since 2009 the Metropolitan Unit has been using HDPE in new applications in network pipes and Odebrecht Ambiental, in Limeira city, which uses this material in water pipelines since 2007. Through research of implementation, operation and maintenance costs, sampling the condition of pipes in operation, analysis the real losses indicators and interviews with the operations and planning teams, it is possible to conclude HDPE pipes contribute to reduction of real losses and optimization of the operation and efficiency of the providers of drinking water distribution services, decreasing maintenance time and costs.

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.

Perdas de água em redes de distribuição acontecem por diversas razões, uma delas, o excesso de pressão, pode ser prevenido através da divisão das redes em Distritos de Medição e Controle. Este método vem sendo utilizado há algum tempo como modo de prevenir sobrepressão na rede, aumentando a confiabilidade e vida útil das tubulações e dispositivos do sistema. Atualmente, alguns autores propõem diferentes tipos de metodologias para uma eficiente definição de Distritos de Medição e Controle. Neste trabalho foi criada e aplicada uma metodologia baseada no estudo de uma área (Setor Aracy) na cidade de São Carlos - SP guiado por análise topográfica. A rede de distribuição do setor de abastecimento foi analisada indicando um subdimensionamento em alguns trechos, assim como, foi concluído que já existe uma setorização na área que não foi guiada por análise topográfica e sim por implantação dos loteamentos. Um estudo de setorização que tem como objetivo o gerenciamento de pressões deve ser norteado por análise da topografia do local juntamente com dispositivos gerenciadores de pressão (válvulas, boosters etc). / Water losses in network distribution systems may happen due to many reasons, one of them, the overpressure, can be prevented through the partitioning of these networks in District Metered Areas. This method has been used for some time as a way of preventing network overpressure, enhancing the reliability and lifespan of pipes and system devices. Currently, some authors propose different methodologies to an efficient delimitation of the District Metered Areas. In this work, a methodology was conceived and applied based on the study of an area (Aracy Sector) in the city of São Carlos - SP guided by topographic analysis. The distribution network of the supply sector was analyzed indicating an undersize in some pipes, as well as, it was concluded that a sectorization already exists in the area that is not guided by topographic analysis, but by the implementation of the allotments. A sectorization study that aims to manage pressures should be guided by topographic analysis of the site, together with pressure management devices (valves, boosters etc).

The accelerated degradation of natural hydric resources, along with the increasing demand for drinking water, urge for programs which deal with the losses of this essential good, and that are essential for environmental managers. This work is inserted in this context, with the objective of evaluating the magnitude of the measurement error of the hydrometers installed in Uberlândia-MG, when subjected to consumption variations. There have been comparisons of the equipment commonly used with systems that are more sensible to the measurement of low flows, in order to verify the reliability of the micro-measurement accomplished and serve as subsidy for the calculation of the indicators of losses. The evaluation showed that the equipment with larger sensibility totaled, on average, a volume 13.56% higher than the more commonly used hydrometer. / A acelerada degradação dos recursos hídricos naturais, juntamente com a crescente demanda por água potável, faz com que programas de combate às perdas desse bem essencial se tornem cada vez mais indispensáveis aos gestores ambientais. Este trabalho está inserido nesse contexto, com o objetivo de avaliar a magnitude do erro de medição do parque de hidrômetros instalados na cidade de Uberlândia-MG, quando sujeitos às variações de demanda. Nesse sentido, buscou-se comparar o equipamento comumente utilizado com sistemas mais sensíveis à medição de baixas vazões, para verificar a confiabilidade da micromedição realizada e servir como subsídio para o cálculo dos indicadores de perdas. A avaliação mostrou que o aparelho com maior sensibilidade totalizou, em média, um volume 13,56% superior ao do hidrômetro normalmente utilizado. / Mestre em Engenharia Civil

The search for information and technology that can contribute for an adequate management of soil and water utilization has been in an increasing need, as their conservation is of great matter for a sustainable agriculture. The goal of the present work was determining and modelling the water losses through surface runoff, of a soil with different levels of crop residue and declivity, using simulated rainfall. The work was conducted inside an area for experiments of the Departamento de Engenharia Rural da UFSM, in four locations, which had slope of zero, 2.5, 5 e 8%, respectively. The design of the experiment was completely randomized, with three levels of crop residue of oat in the surface (0, 2.5 e 5 Mg ha-1) in three replicates. The parcels of the experiment of 0.5 m2 were delimited using galvanized metal sheets implanted in the soil with a gutter at the bottom, to collect the water of the surface runoff (measuring in 5 minutes intervals). The rainfall intensities of 30, 80 and 120 mm h-1 were applied using a rainfall simulator of multiple and oscillating nozzles, doing two simulations (Rainfall 1 and 2, applied alternately each day) in each slope for each intensity. For each simulated rainfall it was determined the starting time and the runoff rate, besides rain (amount, duration and intensity), initial humidity and soil saturation. For estimating the surface runoff, it was used the modified Smith model. The model parameters were adjusted through multivariate equations. In the Rainfall 1, with intensity of 30 mm h-1 there was no runoff for the zero slope, and for the remaining slopes, the runoff represented 1.0, 8.8 e 11.5% of the amount of rain applied. In the rainfalls with intensity of 80 and 120 mm h-1, the water losses through surface runoff represented about 59 and 53% of the amount of rain applied, respectively. In Rainfall 2, the water losses through surface runoff represented 33, 45 e 73%, of the amount applied, respectively, for the intensities of 30, 80 and 120 mm h-1. The presence of crop residue delays the start of surface runoff and reduces the surface runoff rate, for different rain intensities (30, 80 e 120 mm h-1) and slope steepness (zero, 2.5, 5 and 8%). The multivariate equations generated from the rain characteristics and soil humidity showed good precision in estimating the surface runoff rate and the starting time of the runoff. / A conservação da água e do solo constitui um aspecto de grande relevância para uma produção agrícola mais sustentável, assim, a busca de tecnologias e informações que contribuam para um adequado manejo do solo e o uso da água se faz cada vez mais necessária. O objetivo desse trabalho foi determinar e modelar as perdas de água por escoamento superficial, de um solo com diferentes níveis de resíduos vegetais na superfície e declividades do terreno, a partir de chuvas simuladas. O trabalho foi desenvolvido em área experimental do Departamento de Engenharia Rural da UFSM, em quatro locais, os quais possuíam declividades de zero, 2,5, 5 e 8%, respectivamente. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com três níveis de resíduos vegetais de aveia na superfície do solo (0, 2,5 e 5 Mg ha-1) em três repetições. As parcelas experimentais de 0,5m2 foram delimitadas por chapas metálicas galvanizadas cravadas no solo contendo na parte inferior uma calha coletora, para coletar a água do escoamento superficial (mensurado em intervalos de cinco minutos). A intensidade de precipitação de 30, 80 e 120 mm h-1 foram aplicadas utilizando um simulador de chuvas de bicos múltiplos e oscilantes, fazendo duas simulações (chuva 1 e 2, aplicados alternadamente, a cada dia) em cada declividade para cada intensidade. . Em cada intensidade de chuva simulada simulação foi determinado o tempo de início e a taxa de escoamento superficial, além da chuva (quantidade, duração e intensidade), umidade inicial e de saturação do solo. Utilizou-se o modelo modificado de Smith para estimativa do escoamento superficial. Os parâmetros do modelo foram ajustados através de equações multivariadas. Na chuva 1, intensidade de 30 mm h-1 não houve escoamento superficial na declividade zero, nas demais declividades, o escoamento superficial representou 1,0, 8,8 e 11,5%, da quantidade de chuva aplicada. Nas chuvas de intensidades de 80 e 120 mm h-1, as perdas de água por escoamento superficial representaram em média 59 e 53% da quantidade de chuva aplicada, respectivamente. Na chuva 2, as perdas de água por escoamento superficial representaram 33, 45 e 73%, da quantidade aplicada, respectivamente, para as intensidades de 30, 80 e 120 mm h-1. A presença de resíduo vegetal na superfície retarda o início do escoamento superficial e reduz a taxa de escoamento superficial constante, para diferentes intensidades de chuva (30, 80 e 120 mm h-1) e declividades do terreno (zero, 2,5, 5 e 8%). As equações multivariadas geradas a partir das características da chuva e do teor de umidade no solo apresentaram boa precisão na estimativa da taxa de escoamento superficial constante e o tempo de início do escoamento superficial.

O presente trabalho apresenta uma discussão de metodologia para o diagnóstico e ações para redução de perdas de água, auxiliando na determinação do perfil das perdas, permitindo uma melhor priorização das ações de combate e redução de perdas reais (físicas) e perdas aparentes (comerciais). Para o desenvolvimento desta metodologia, foi realizada uma ampla revisão bibliográfica, onde é apresentada a conceituação geral sobre perdas de água, suas causas e ocorrências, indicadores, ações para redução, e uma abordagem detalhada quanto às metodologias existentes para avaliação de perdas e ferramentas disponíveis para isto. A metodologia aqui aplicada desenvolve a avaliação das perdas através do balanço hídrico, utilizando o software gratuito desenvolvido pelo Banco Mundial (W-B Easy Calc - v1.17), e foi aplicada no sistema de abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). Foram levantados os dados básicos de controle do sistema e realizados ensaios de campo, com medições de pressão e ensaios para determinação das perdas aparentes. Como estudo de caso, a metodologia foi aplicada em três setores de abastecimento da área central da RMSP, com características distintas. Os resultados do diagnóstico das perdas foram coerentes com as expectativas. Em função dos resultados, em cada setor deverá ser desenvolvida uma estratégia específica para a redução de perdas. / This study presents a discussion of a methodology for diagnosis and actions to reduce water losses, to assist in determining the profile of water losses, allowing a better prioritization of actions to combat and reduce real (physical) losses and apparent (commercial) losses. For developing the methodology, it was conducted an extensive bibliography review, where is presented the general concepts on water losses, its causes and events, indicators, actions to reduce, and a detailed discussion about the existing methodologies to assess losses and tools available for this. The applied methodology consists of an assessment of losses through the water balance, using free software developed by the World Bank (WB Easy Calc - v1.17) and it was applied in the water supply system in metropolitan region of Sao Paulo. To do this, it was necessary to collect basic data of system control and field tests, with pressure measurements and tests to determine apparent losses. As case study, the methodology was applied in three supply zones at the central area of metropolitan region of Sao Paulo, with different characteristics. The results of water losses diagnosis were consistent with expectations. With these results, a specific strategy should be developed in each sector for reducing losses.