DISTRIBUIÇÃO EM ALTA PRESSÃO vs. DISTRIBUIÇÃO EM BAIXA PRESSÃO NUM BLOCO DE REGA DO E. F. M. ALQUEVA (MONTE NOVO)

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1 DISTRIBUIÇÃO EM ALTA PRESSÃO vs. DISTRIBUIÇÃO EM BAIXA PRESSÃO NUM BLOCO DE REGA DO E. F. M. ALQUEVA (MONTE NOVO) RITA, Carlos; CAPELO, António Engº Agrícola, COBA S.A., Av. 5 de Outubro, 323, Lisboa, ; cjr@coba.pt Engº Agrónomo, COBA S.A., Av. 5 de Outubro, 323, Lisboa, ; ajc@coba.pt Resumo Apresentam-se dados relativos a sistemas de rega dimensionados para modos de distribuição de água distintos - distribuição em alta pressão e distribuição em baixa pressão ao bloco de rega 1.1, associado ao Troço de Ligação entre as albufeiras do Loureiro e de Monte Novo, parte do Empreendimento de Fins Múltiplos de Alqueva. Descrevem-se os pressupostos que estiveram na base da definição de cada modo de distribuição de água, identificam-se as principais diferenças e apresentam-se os resultados obtidos no dimensionamento dos vários componentes da rede de distribuição secundária e das redes terciárias de rega. Estimam-se os custos de investimento, encargos de exploração e valor actualizado líquido dos encargos com as infra-estruturas associadas a cada uma das soluções alternativas para a distribuição de água e listam-se vantagens e inconvenientes principais de cada uma das soluções. Abstract This comunication compares the low and high pressurized irrigation systems designed to beneficiate the area named block 1.1 that is part of the Canal linking the Loureiro and Monte Novo Reservoirs of the Alqueva Project. The assumptions that based the definition of each water distribution method, major differences between them as well as the results achieved in the design of the various components of the secondary and tertiary irrigation networks are presented. An estimation is made of the investment costs in infrastructures, the corresponding exploitation costs and of the updated net value of the infrastructures associated with each one of the alternative solutions for water distribution. Major advantages and disadvantages of each solution are indicated

2 1. Introdução O Bloco do Monte Novo apresenta uma área total equipada de cerca de ha, e localiza-se nos concelhos de Évora (freguesias de N.ª S.ª de Machede, S. Manços, S. Vicente do Pigeiro e Torre dos Coelheiros) e Portel (freguesia de Monte do Trigo). Figura 1 - Bloco de Rega do Monte Novo O Bloco 1.1 localiza-se a sul do perímetro e a nascente do canal de ligação entre as albufeiras do Loureiro e de Monte Novo, beneficiando uma área total de ha. Neste bloco existe um predomínio da grande propriedade (prédios com área superior a 20 ha). A regularização dos caudais para a rega deste sub-bloco, aduzida a partir da albufeira do Loureiro pelo canal de ligação Loureiro-Monte Novo, será efectuada num reservatório com NPA (213,3). À imagem do que tem sido norma em blocos de rega anteriormente projectados para a EDIA, foi preparado o projecto das redes de adução e distribuição assumindo que esta última, constituída por tubagem enterrada, funcionaria em alta pressão (pressões variando entre 4,0 bar e 9,5 bar) com fornecimento de água aos regantes a pedido, com pressão mínima garantida na boca de 4,0 bar. Na sequência da reavaliação das várias componentes do projecto tendo presente a necessidade de fazer o aproveitamento de infra-estruturas e equipamentos já implantados nos prédios beneficiados, foi analisada a viabilidade técnica de substituir o modo de distribuição de água em alta pressão, já projectada, por distribuição de água em baixa pressão, fazendo a entrega de água aos regantes sem carga, em pontos situados nos limites das propriedades (um ponto por prédio). Para esta solução garante-se na rede apenas uma pressão mínima para assegurar o funcionamento dos hidrantes e do restante equipamento de regulação e segurança. Esta alternativa só foi analisada para as áreas com predominância da grande propriedade uma vez que nos casos de minifúndio, manter-se-á obrigatoriamente o fornecimento aos regantes de água em pressão

3 Verificada a viabilidade técnica da alternativa proposta, foram preparados os Projectos de Execução das redes o que permitiu reunir um conjunto de dados referentes aos equipamentos e infra-estruturas a instalar e construir em ambas as soluções, nomeadamente os respectivos custos de investimento e exploração. Estes dados estão reunidos nos quadros comparativos que se apresentam seguidamente. 2. Características das redes As características das infra-estruturas para rega com distribuição em alta pressão por um lado, e em baixa pressão por outro, estão reunidas no Quadro 1. Em ambos os casos as necessidades de água para rega foram estimadas para a seguinte ocupação cultura futura, expressa em % da área total: hortícolas, 5%; culturas permanentes (pomares, vinha), 7.5%; olival, 5%; milho, trigo, forragens, girassol, culturas industriais, 80%. Para que as soluções sejam comparáveis, consideraram-se os custos inerentes a instalação das infra-estruturas necessárias para que, em ambos os casos, a água de rega atinja os mesmos locais com caudais e pressões idênticos: Para a solução em alta pressão assumiu-se que ao nível da parcela, e com uma disponibilidade de 4,0 bar na boca de rega, a rede de aproximação instalada, se iniciará no hidrante e terminará no equipamento de rega, sendo o investimento realizado pelo regante limitado a tubagens e acessórios para a rede de aproximação e a sistemas de filtração na rede terciária para o equipamento de mini-aspersão e de rega gota-a-gota; Na filosofia de distribuição de água em baixa pressão cada prédio será beneficiado apenas com um hidrante (carga mínima de 0,8 bar a jusante) localizado na extrema da propriedade ou junto a uma charca. Assim, para que a água atinja, no prédio, os locais servidos pela rede em alta pressão, o regante deverá instalar em cada prédio beneficiado vários equipamentos, a saber - charca, estações elevatórias, postos de transformação, linhas de energia, redes de aproximação ao local de consumo. A manutenção e exploração destes equipamentos é da exclusiva responsabilidade dos regantes

4 N.º de prédios servidos Estação elevatória Quadro 1 Características das Redes de Distribuição Rede de distribuição em ALTA PRESSÃO Área 2311 ha 2311 ha 18 prédios, todos com mais de 20 ha Sim, com filtragem a jusante da estação (filtros em pressão) Rede de distribuição em BAIXA PRESSÃO 18 prédios, todos com mais de 20 ha Não. Alimentação gravítica c/ filtragem à cabeça (tamisadores) Cota piezométrica na origem 266,00 210,45 Caudal máximo na origem 3,096 m 3 /s 3,044 m 3 /s Extensão total da rede secundária de rega m m Densidade média da rede secundária de rega 19,5 m/ha 7,8 m/ha Número de hidrantes / bocas 107 hidrantes / 135 bocas 19 hidrantes / 48 bocas Caudal específico de 1,6 l/s/ha (A 20 ha), 1,3 l/s/ha (A 1,60 l/s/ha dimensionamento > 20 ha) Caudais nos hidrantes de 15 a 400 m 3 /h de 15 a 1570 m 3 /h Classes/caudais das tomadas 21 classes/ caudais de 15 a 310 m 3 /h 21 classes/ caudais de 15 a 310 m 3 /h Pressão mínima garantida na boca 4,0 bar 0,8 bar Unidades de rega Área média de unidade de rega Localização dos pontos de água Tipo de rede secundária de rega Cálculo dos caudais de dimensionamento. Dimensionamento hidráulico Descrição da rede (materiais/diâmetros) 135 unidades, com áreas variando de 1,46 ha a 57,33 ha (várias bocas por prédio) 19 unidades. Um hidrante por prédio, com áreas variando entre 1,1 ha e 334,2 ha. Cerca de 28% da área total do bloco de rega possui uma área superior a 300 ha e cerca de 67% superior a 200 ha 17,1 ha/unidade de rega 121,6 ha/unidade de rega No ponto mais favorável (em termos de cota piezométrica) e da localização da rede terciária Ramificada, c/ 1 conduta principal, 18 ramais secundários, 19 ramais de ordem inferior Método de Clément Optimização c/ programação linear PEAD (Ø<400mm) / FFDuctil (Ø 400mm) No limite de cada prédio (junto de charca caso existam) Ramificada, c/ 1 conduta principal, 7 ramais secundários, 1 ramal de ordem inferior Método de Clément Optimização c/ programação linear PEAD (Ø<600mm) / Betão armado c/ alma de aço (Ø 600mm) Nesta solução há casos em que existe um grande número de bocas por hidrante - 4 -

5 Rede de Distribuição em Pressão Neste caso, o bloco será servido por uma rede colectiva de distribuição de água de rega pressurizada por uma estação elevatória, localizada no pé de jusante do reservatório de regularização, que garantirá um nível piezométrico mínimo no início do sistema. A rede de rega está dimensionada para fornecimento de água a pedido aos regantes por intermédio de bocas de rega reunidas em hidrantes equipados com reguladores de pressão e limitadores de caudal. Figura 2 Esboço da Rede de Rega em Pressão Serão instalados 107 hidrantes e 135 bocas de rega para áreas que variam entre 1,5 ha e 57 ha. A localização dos hidrantes, tomadas de água e unidades de rega tiveram por base consultas efectuadas junto dos agricultores. Rede de Distribuição em Baixa Pressão Os estudos realizados permitiram concluir que é tecnicamente viável efectuar a substituição do modo de distribuição em alta pressão para baixa pressão mantendo os traçados das condutas principais adoptados para a distribuição em pressão. Assim, esta alternativa é constituída por uma rede de distribuição em baixa pressão alimentada gravíticamente a partir da câmara de filtragem localizada a jusante do reservatório de regularização

6 Figura 3 Esboço da Rede de Rega em Baixa Pressão Serão instalados 19 hidrantes fornecendo água aos regantes a pedido mas num único ponto por prédio, sem carga. Note-se que neste caso há necessidade de reunir várias bocas de rega num só hidrante, uma vez que o caudal a fornecer, função da área dominada, é muito elevado (os limites de cada prédio serviram de critério único para delimitação das unidades de rega; assim, a cada prédio foi associado um único hidrante). 3. Análise Comparativa de custos de investimento e de O&M A análise efectuada refere-se unicamente às infra-estruturas localizadas a jusante do reservatório de regularização. Neste caso, e para a solução em baixa pressão, não foi possível, pelas razões já apontadas no Capítulo 2, optimizar a regularização de caudais feita nas charcas por redução do volume do reservatório e no próprio dimensionamento da rede primária de adução. No Quadro 2 apresentam-se os custos de investimento estimados com base nos projectos para execução preparados para ambas as alternativas de rede de distribuição e para a construção, fornecimento e montagem de equipamentos da estação elevatória e unidades de filtragem. Usaram-se preços fornecidos directamente pelos fabricantes relativos ao ano de Esta estimativa considerou os movimentos de terra, tubagens e acessórios instalados em vala, órgãos de segurança e exploração e sistema de controlo e monitorização da rede de rega. Deste Quadro constam também os custos estimados para a Operação e Manutenção das infra-estruturas colectivas

7 Trabalhos Quadro 2 s de Investimento e O&M para as duas alternativas Investimento / ha ( /ha) REDE EM ALTA PRESSÃO Encargos anuais de exploração / ha ( /ha) Encargos anuais de manutenção e conservação / ha ( /ha/ano) Investimento / ha ( /ha) REDE EM BAIXA PRESSÃO Encargos anuais de exploração / ha ( /ha) Encargos anuais de manutenção e conservação / ha ( /ha/ano) Rede secundária de rega (equipamento colectivo) Redes de rega , ,88 120,20 52, , ,45 69,20 29,94 Estação elevatória e/ou filtragem, PT e Electrificação 3.550, ,10 449,50 194,50 60,90 26,35 800,00 346,16 13,20 5,71 Sub-total , ,98 449,50 194,50 181,10 78, , ,62 0,00 0,00 82,40 35,65 Rede terciária de rega (equipamento do regante) Tubagens e acessórios 3.890, ,22 59,90 25, , ,92 113,30 49,03 Estações elevatórias, PT e Automatismos 2.704, ,04 474,30 205,23 64,40 27,87 Electrificação 950,00 411,07 Charcas 2.627, ,72 33,40 14,45 Sub-total 3.890, ,22 0,00 0,00 59,90 25, , ,75 474,30 205,23 211,10 91,34 Total , ,21 449,50 194,50 241,00 104, , ,37 474,30 205,23 293,50 127,00 Valor Actualizado Líquido a 2% ( ) a 4% ( ) a 6% ( ) , , , , , ,00 Valor Actualizado Líquido (VAL) - Taxas de retorno de capital de 2%, 4% e 6% - Período de 40 anos - 7 -

8 Ao nível da parcela consideraram-se os investimentos realizados em redes de aproximação e respectivos acessórios, em estações de bombagem, linhas de média tensão, postos de transformação e em órgãos de armazenamento de água, infraestruturas a implantar dentro dos prédios para se atingir qualidade de serviço idêntica em ambas as soluções. No Quadro 2 também se apresentam os encargos de exploração e manutenção destas infra-estruturas. Todos os custos apresentados - investimentos na rede colectiva e nas parcelas, encargos de manutenção e exploração não consideram eventuais subsídios, e assumese que todos os investimentos estão por fazer (situação teórica só usada para efeitos de extrapolação dos resultados comparativos, uma vez que, na situação real, já existem alguns equipamentos instalados nos prédios do Bloco 1.1). O quadro apresenta também o calculo do Valor Acrescentado Liquido para um período de vida do projecto de 40 anos. Os Quadros 3 e 4 apresentam uma estimativa indicativa do custo unitário da água e dos encargos por hectare regado com e sem amortização. Quadro 3 Preço da Água (valor pago à EDIA pelo regante) Encargos REDE EM ALTA PRESSÃO ( /m 3 ) ( /ha.ano) REDE EM BAIXA PRESSÃO ( /m 3 ) ( /ha.ano) Valor do m3 de água À entrada do Bloco 1.1 (ver nota) 0, ,81 0, ,12 Encargos de manutenção e conservação Redes de rega 0, ,01 0, ,52 Estação elevatória e/ou filtragem 0, ,35 0,0007 6,01 Encargos de exploração Energia 0, , Total (1) 0, ,67 0, ,65 Amortização do investimento (2) 0, ,85 0, ,24 Total (1+2) 0, ,52 0, ,89 Nota: Valor indicativo, a fixar posteriormente pela EDIA em fase de exploração da obra Quadro 4 Valor Total da Água Encargos REDE EM ALTA PRESSÃO ( /m 3 ) ( /ha.ano) REDE EM BAIXA PRESSÃO ( /m 3 ) ( /ha.ano) Pago à EDIA 0, ,67 0, ,65 Encargos de manutenção e conservação 0, ,92 0, ,15 Encargos de exploração - - 0, ,03 Total (1) 0, ,59 0, ,83 Amortização do investimento (2) 0, ,08 0, ,84 Total (1+2) 0, ,67 0, ,68-8 -

9 Quadro 5 Análise Comparativa Entre os Dois Métodos de Distribuição de Água (Desvantagens, Vantagens) Equipamento colectivo Equipamento do regante Outros Extensão e tipo da rede de tubagem enterrada Estação elevatória Hidrantes/bocas Charcas Rede de aproximação Estação de bombagem na parcela Posto de transformação Linha eléctrica Unidade de filtragem Rede de distribuição em ALTA PRESSÃO Maior extensão e classes de serviço mais elevadas. Maiores custos de investimento e de manutenção. Maiores perdas de água inerentes à maior extensão da rede e pressão de funcionamento mais elevada. Maiores impactes ambientais Maior investimento, maiores encargos de manutenção e de exploração (energia) Maiores custos de investimento e de manutenção. Maior acessibilidade aos pontos de água pelo regante. Desnecessária Desnecessária Desnecessária Desnecessário Desnecessária Só para rega localizada Mais meios humanos e técnicos para a exploração e manutenção das infra-estruturas. Gestão integrada do sistema, que permite entre outros mais rapidez e eficiência na implementação de todas as componentes Rede de distribuição em BAIXA PRESSÃO Menores custos de investimento e operação, maior facilidade e rapidez de construção. Menores impactes Desnecessária. A bombagem feita apenas nas parcelas de rega minimiza desperdícios de energia ao permitir melhor adaptação ao terreno e aos equipamentos de rega. Maiores custos de investimento e de manutenção. Maiores perdas, por evaporação e infiltração de água e na operação. Impactes negativos. Utilização de investimento já realizado Maior investimento maiores encargos de manutenção Maiores custos de investimento, de manutenção e de exploração (energia). Impactes ambientais negativos. Utilização de investimento já realizado Maior investimento maiores encargos de manutenção Utilização de investimento já realizado Maior investimento Utilização de investimento já realizado Só para rega localizada Desenvolvimento de capacidades locais para instalação, assistência técnica e manutenção de equipamentos Menor uniformidade de equipamentos - 9 -

10 4. Conclusões O Quadro 5 sintetiza as vantagens e inconvenientes de cada uma das alternativas, em termos do funcionamento global do sistema e não na óptica exclusiva de uma (estado) ou outra (regante) entidade envolvida na implantação e exploração do regadio. Ficou demonstrada nos estudos realizados a viabilidade técnica de ambas as Alternativas, mesmo com as limitações impostas neste caso à alternativa baixa pressão. Pelas composições de equipamento ao nível da parcela, não é viável a opção por baixa pressão em zonas de pequena propriedade. Em termos globais os custos de investimento são muito semelhantes (1,8% superiores na baixa pressão ). No caso da distribuição em baixa pressão transferem-se investimentos que eram da responsabilidade do estado para o regante (passa de 81,9% na alta pressão a 34,4% na baixa pressão). No que respeita à estimativa do custo da água refira-se que, se não se considerarem as amortizações de investimento, os custos totais do m 3 de água não sofre alteração de uma alternativa para outra, sendo que o custo a pagar à EDIA é naturalmente mais elevado no caso da alta pressão (43,5% para o custo/m 3 e 40,6% para o custo/ha.ano). A opção pela baixa pressão revelar-se-á aliciante quando já existam investimentos importantes ao nível das parcelas de rega (caso de pivots, pequenas estações de bombagem, charcas, por exemplo). 5. Bibliografia BONNAL. C. (1963). Manuel d irrigation collective par aspersion. Collection Problémes de Development. O.C.D.E. París. CLÉMENT, R. (1966). Calcul des debits dans les réseaux d irrigation fonctionnant à la demande. La Houille Blanche Nº5. CLÉMENT, R. e GALAND, A. (1979). Irrigation par Aspersion et Réseaux Collectifs de Distribuition Sous Pression. Éditions Eyrolles. París. COBA/HIDROPROJECTO/PROSISTEMAS ( ). Troço de Ligação Loureiro Monte-Novo e Respectivo Bloco de Rega. Estudo Prévio, Proposta, Projecto de Execução e Reformulação do Projecto de Execução. EDIA. LABYE, Y. et AL (1988). Design and optimization of irrigation distribution networks. Irrigation and Drainage Paper Nº 44. FAO. Rome