Priorização de áreas para controle e redução de perdas reais em uma rede de distribuição de água, utilizando os métodos unicritério e multicritério para definição de riscos e mapeamento em GIS

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2021.

O combate às perdas reais de água nas redes de distribuição é um desafio em países em desenvolvimento, tanto do ponto de vista da precariedade das infraestruturas e da falta de profissionais capacitados, quanto pela inexistência de metodologias para auxiliar os tomadores de decisão nas escolhas das áreas que merecem prioridade para intervenções, sejam elas por meio de pesquisas ativas de vazamentos não visíveis, por projetos de controle de pressão, por investimentos em reabilitação de redes ou por programas de melhoria de qualidade de materiais e serviços. Nas redes de distribuição de água são diversos os critérios que interagem para influenciar no índice de perdas reais, como: a qualidade dos materiais e dos serviços de instalação da rede, as frequências de manutenções preventivas nos sistemas de controle de pressão, a qualidade e uso de sistemas de monitoramento, dentre outros. Com essas características, torna-se um típico ambiente complexo com grande quantidade de variáveis interagindo e impactando sobre o problema com pesos e relevâncias distintas. Nesses tipos de ambientes de múltiplas variáveis, a análise de decisão Multicritério pelo método de análise hierárquica de processos (AHP) tem se mostrado uma ferramenta promissora que permite a integração e mensuração de relevância pareada dos critérios disponíveis em processos de avaliação de alternativas em diversas áreas de atuação. O objetivo deste estudo é comparar os resultados dos cálculos dos riscos de vazamentos pelo método multicritério AHP com os resultados de riscos de vazamentos calculados pelo método unicritério Fixed and Variable Area Discharge (FAVAD) com o propósito de verificar se a análise multicritério leva a obtenção de resultados diferentes e mais assertivos na priorização de áreas para controle de perdas reais comparada à análise unicritério. Para tanto, foi realizado o estudo aplicado em quatro regiões de abastecimento da rede de distribuição de água do SAMAE de Jaraguá do Sul, as quais somadas representam cerca de 30% das ligações totais do Sistema de Abastecimento de Água. No estudo foram avaliados seis critérios quantitativos e qualitativos com foco em desenvolver a metodologia AHP para determinar as regiões com maiores riscos de apresentarem vazamentos. Os resultados do método AHP foram comparados com os resultados da avaliação de priorização de área pelo método FAVAD, sendo que ambos os métodos tiveram suas assertividades aferidas tendo como linha de base os registros de vazamentos visíveis georreferenciados ocorridos no ano de 2019. O método Multicritério apresentou uma correlação mais forte com as ocorrências de vazamentos do que o método Unicritério, o que evidenciou que o método Multicritério apresentou maior assertividade. Por fim, foram gerados mapas das quatro regiões estudadas com a indicação das regiões mais susceptíveis aos vazamentos.

Abstract: Combating real water losses in distribution networks is a challenge in developing countries, both from the point of view of the precariousness of infrastructure and the lack of trained professionals, as well as the lack of methodologies to assist decision makers in the choice of areas that deserve priority for interventions, whether through active research into non-visible leaks, through projects of pressure control, through investments in the rehabilitation of networks or through programs to improve the quality of materials and services. In water distribution networks, there are several criteria that interact to influence the rate of actual losses, such as: the quality of materials and network installation services, the frequencies of preventive maintenance in pressure control systems, the quality and use monitoring systems, among others. With this feature, it becomes a typical complex environment with a large number of variables interacting and impacting the problem with different weights and relevance. In these types of multivariable environments, the multicriteria decision analysis by the hierarchical process analysis (AHP) method has been shown to be a promising tool which allows for the integration and measurement of the matched relevance of the criteria available in alternative assessment processes in various areas of activity. The aim of this study is to compare the results of leakage risk calculations by the AHP multicriteria method with the results of leakage risks calculated by the Fixed and Variable Area Discharge (FAVAD) unicriteria method in order to verify whether the multicriteria analysis leads to obtaining different and more assertive results in prioritizing areas to control real losses compared to the unicriteria analysis. For that, the study was carried out applied in four supply regions of the water distribution network of the Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto (SAMAE) of Jaraguá do Sul, which together represent about 30% of the total connections of the water supply system (SAA). In the study, six quantitative and qualitative criteria were evaluated with a focus on developing the AHP methodology to determine the regions with the highest risk of leaking. The results of the AHP method were compared with the results of the evaluation of area prioritization by the FAVAD method, and both methods had their assertiveness measured based on the georeferenced visible leak records that occurred in 2019. The Multicriteria method showed a stronger correlation with the occurrence of leaks than the Unicriteria method, which showed that the Multicriteria method showed greater assertiveness. Finally, maps of the four regions studied were generated, indicating the regions most susceptible to leaks.