Modelagem hidráulica sob escassez de dados para a identificação de setores prioritários para ações de gerenciamento de pressão no controle de perdas de água em redes de abastecimento

Orientadora: Profa. Dra. Regina Tiemy Kishi

Coorientador: Prof. Dr. Bruno Victor Veig

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 12/07/2024

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Resumo: Parcela significativa da água disponibilizada pelas companhias não chega a ser registrada nos medidores dos consumidores. Ou seja, é perdida antes de chegar ao uso (perdas reais), ou não é medida de forma satisfatória (perdas aparentes); gerando, em ambos os casos, prejuízos econômicos, sociais e ambientais. As perdas de água podem ocorrer de variadas formas, exigindo, portanto, diferentes ações corretivas e preventivas, que precisam fazer parte de um programa estruturado. Porém, a escassez de dados dificulta o planejamento para um controle ativo das perdas. O objetivo da presente pesquisa, então, é definir um método para subsidiar o planejamento do controle das perdas de água em redes de distribuição, aplicável a redes em operação com pouca instrumentação e poucos dados de medição. A partir das relações teóricas entre vazão e pressão e das recomendações da literatura a respeito da importância do gerenciamento de pressões no combate às perdas, um índice de potencial de redução de perdas (PRP) é proposto para auxiliar na localização de setores de pressão prioritários para ações de gerenciamento da pressão no controle das perdas de água. Dessa forma, construiu-se um modelo hidráulico computacional com uso dos softwares EPANET e QGIS, para o cálculo estimado das diferentes pressões as quais os pontos de uma rede existente, e em região com topografia acidentada, estão submetidos em função de uma curva com variações do consumo. A classificação das pressões simuladas pelo modelo, através do índice PRP, pode gerar informações qualitativas para subsidiar decisões programas de controle de perdas mesmo em situações com baixa disponibilidade de dados de medição. Assim, a aplicação do método na rede em estudo possibilitou a determinação de um distrito de medição e controle (DMC) prioritário no combate às perdas, com base somente nas estimativas e tendências calculadas pelo modelo hidráulico. Explorou-se também as possibilidades da modelagem para o planejamento de ações a longo prazo, que pode servir de base para ações preventivas, como o planejamento de renovação dos condutos, que pode ser resultado da análise agregada de diferentes tipos de informações presentes no modelo hidráulico

Abstract: A significant proportion of the water made available by the companies is not recorded on consumers' meters. In other words, it is lost before it reaches the point of use (real losses), or is not measured satisfactorily (apparent losses); in both cases generating economic, social and environmental damage. Water losses can occur in a variety of ways and therefore require different corrective and preventive actions, which need to be part of a structured program. However, the scarcity of data makes it difficult to plan for active loss control. The aim of this research, then, is to define a method to support the planning of water loss control in distribution networks, applicable to networks in operation with little instrumentation and little measurement data. Based on the theoretical relationships between flow and pressure and the recommendations in the literature regarding the importance of pressure management in combating losses, a potential loss reduction index (PRP) is proposed to help locate priority pressure sectors for pressure management actions to control water losses. In this way, a computational hydraulic model was built using EPANET and QGIS software to calculate an estimate of the different pressures to which the points of an existing network, in a region with rugged topography, are subjected as a function of a curve with variations in consumption. The classification of pressures simulated by the model, using the PRP index, can generate qualitative information to support decisions on loss control programs, even in situations where measurement data is not readily available. Thus, applying the method to the network under study made it possible to determine a priority measurement and control district (MCD) for combating losses, based solely on the estimates and trends calculated by the hydraulic model. It also explored the possibilities of modeling for long-term action planning, which can serve as a basis for preventive actions, such as planning the renovation of pipelines, which can be the result of aggregate analysis of different types of information present in the hydraulic model