Pressão num sistema de distribuição é determinante para: Gestão activa de pressões não é normalmente uma prioridade na gestão técnica de sistemas

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1 Gestão de pressões Maria do Céu Almeida Laboratório Nacional de Engenharia Civil Introdução Pressão num sistema de distribuição é determinante para: caudal total de perdas consumos taxa de roturas em condutas Gestão activa de pressões não é normalmente uma prioridade na gestão técnica de sistemas Gestão de pressões: - medida básica para redução de perdas, que pode ter grande eficácia com uma boa relação de custo - benefício

2 Benefícios potenciais (1/6) Os principais benefícios resultantes da gestão da pressão são: Redução do caudal de perdas Redução do consumo em dispositivos sujeitos à pressão do sistema público Estabilidade da pressão na rede de distribuição Protecção do estado estrutural da rede e redução do número de novas roturas Garantia dos caudais de incêndio Benefícios potenciais (2/6) Redução do caudal de perdas Resultado da relação directa entre a pressão e o caudal de perdas Diferentes tipos de fugas apresentam diferentes respostas à pressão Importante para a diminuição das pequenas fugas indetectáveis (background leakage), e.g. em juntas e ligações (não passíveis de reparação de forma significativa sem renovação da rede)

3 Benefícios potenciais (3/6) Redução do consumo em dispositivos sujeitos à pressão da rede Uso eficiente da água depende de pressões não excessivas (utilização confortável garantia de pressões acima dos mínimos regulamentares evitando valores excessivos e desnecessários) Não afecta o consumo em alguns dispositivos: Existência de reservatórios domiciliários Dispositivos como, por exemplo, autoclismos e máquinas de lavar Contribui para a redução das perdas aparentes por redução de fugas a jusante dos ramais (válvulas de flutuador, fecho deficiente de dispositivos, roturas ) Eficaz em situações de escassez, para redução a níveis compatíveis com as reservas existentes Benefícios potenciais (4/6) Melhoria da estabilidade da pressão na rede Estabilização das pressões por controlo activo de perdas conduz a uma melhor qualidade no serviço prestado: Redução do impacto das flutuações significativas da pressão devidas ao padrão de consumos diário Redução da ocorrência de pressões fora dos limites admissíveis Diminuição do potencial enfraquecimento das infra-estruturas

4 Benefícios potenciais (5/6) Protecção do estado estrutural da rede e Protecção do estado estrutural da rede e redução do número Redução de novas do roturas Pressões elevadas número e flutuações de novas diárias significativas, são causas roturas importantes de: enfraquecimento Frequentemente das infra-estruturas o benefício mais aumento da taxa de roturas directo e evidente Austrália: redução da vida da útil gestão das redes Outros factores determinantes: pressões material ocorrência de transitórios hidráulicos corrosão e danos acidentais Nova Zelândia: pressão média de 71 m para 54 m, valor mais baixo da frequência de roturas em 8 anos - 40% na pressão - 55% frequência de novas roturas Brasil: gestão da pressão em 8 sectores (140 km de condutas) frequência de roturas de 155/mês para 95/mês Benefícios potenciais (6/6) Garantia dos caudais de incêndio Não tem de ser posta em causa pela gestão de pressões: - se não considerada no dimensionamento de um sistema de controlo de pressões, pode ser uma limitação - muitos sistemas sem controlo activo de pressões não garantem os caudais necessários para o combate a incêndios

5 Problemas potenciais (1/5) Se não forem devidamente dimensionados, instalados, operados e mantidos, os SGP podem causar problemas que incluem: Perda de facturação Enchimento deficiente dos reservatórios em período nocturno Funcionamento deficiente das válvulas redutoras de pressão Limitações em edifícios altos e instalações industriais Problemas potenciais (2/5) Perda de facturação balanço entre a redução do caudal de perdas e a redução no consumo afigura-se como potencialmente positivo, em geral, quer em sistemas com perdas reais elevadas quer noutros com perdas reais mais reduzidas perdas ocorrem durante as 24 horas consumo é baixo em período nocturno, quando ocorrem pressões mais elevadas e o potencial de redução das perdas é superior alguns dos consumos mais significativos não estão dependentes da pressão (autoclismos, sistemas de termoacumuladores, )

6 Problemas potenciais (3/5) Enchimento deficiente dos reservatórios em período nocturno, quando a adução não está separada da distribuição redução da pressão pode causar problemas em certos sistemas. zonamento deverá ter em consideração a manutenção da pressão nas condutas principais que abastecem estes reservatórios com potenciais limitações no enchimento existência de condutas com baixa perda de carga unitária para o abastecimento de reservatórios reduz potenciais problemas Problemas potenciais (4/5) Funcionamento deficiente das válvulas redutoras de pressão (VRP) implementação de um sistema de gestão activa de pressões implica que sejam cumpridos os requisitos de operação e de manutenção, por exemplo, das válvulas redutoras de pressão se estas tarefas forem deficientes podem ser colocados em risco os benefícios pretendidos e até criar situações de funcionamento deficiente Em casos extremos, o mau funcionamento das VRP pode Em casos extremos, o mau funcionamento das VRP pode resultar em: instabilidade das pressões aumento de roturas abastecimento insuficiente aos consumidores

7 Problemas potenciais (5/5) Edifícios altos e instalações industriais garantia de caudais e pressões suficientes em edifícios de maior altura (sem sobrepressora) ou instalações industriais pode ser uma condicionante à aplicação da redução de pressão, dependendo da configuração do abastecimento as diferentes situações devem ser identificadas e analisadas no âmbito da definição do sistema de gestão de pressões Alternativas para controlo de pressões (1/10) Diferentes alternativas disponíveis, com diferentes níveis de controlo: Sectorização Válvulas redutoras de pressão (diversos níveis de controlo e complexidade) Sobrepressoras Reservatórios e instalações elevatórias Os níveis e estratégias de controlo dependem de: Número de pontos de abastecimento ao sector Número e tipo de variáveis usadas na definição das estratégias de controlo O controlo pode ser estático/dinâmico, local/global,

8 Alternativas para controlo de pressões (2/10) Sectorização >Estabelecimento de zonas com pressão diferenciada Zonas de Gestão da Pressão ZGP: topografia localização dos reservatórios limites das ZGP compatíveis com as ZMC Alternativas para controlo de pressões (3/10) >Sectorização Zona A Zona B Duas zonas altimétricas Zona A Cotas elevadas m Abastecida por torre de pressão (RNV1) Zone B Cotas baixas 5-45 m Abastecida por adutora entre reservatório e uma pequena câmara (RNV2)

9 Alternativas para controlo de pressões (4/10) Válvulas redutoras de pressão (VRP) pressão de saída fixa (sem controlador) pressão de saída modulada por tempo pressão de saída modulada por caudal Alternativas para controlo de pressões (5/10) Controlo de pressão: VRP com pressão de saída fixa (McKenzie e Wegelin, 2002)

10 Alternativas para controlo de pressões (6/10) Controlo de pressão: VRP com pressão de saída modulada por tempo (McKenzie e Wegelin, 2002) Alternativas para controlo de pressões (7/10) Controlo de pressão usando uma VRP com pressão de saída modulada por caudal (McKenzie e Wegelin, 2002)

11 Alternativas para controlo de pressões (8/10) Isolinhas de pressão no sistema de distribuição Sem VRP, 50% do sistema é abastecido com pressões superiores a 45 m 21 Alternativas para controlo de pressões (9/10) Sobrepressoras permitem elevar a pressão localmente sem aumentar noutros sectores da rede para zonas da rede de distribuição em que se verifiquem pressões deficientes (e.g. durante picos de consumo) devem ser usadas bombas de velocidade variável para esta finalidade - maior flexibilidade na gestão de pressões e na resposta às variações de consumo

12 Alternativas para controlo de pressões (10/10) Reservatórios e instalações elevatórias potencial para controlo da pressão a um custo baixo níveis operacionais dos reservatórios estabelecido para evitar extravasamentos escolha de períodos de bombeamento que não impliquem um aumento significativo das pressões nas redes controlo dos níveis nos reservatórios de modo a minimizar as pressões elevadas Vias para a abordagem do problema Avaliação da dimensão do problema Avaliação dos níveis actuais de pressão, perdas e roturas Definição de uma estratégia de controlo de perdas Identificação de alternativas possíveis para controlo de pressões (geral e sectorial) Medição zonada Gestão de pressões Localização de fugas Avaliação das alternativas e selecção dos esquemas a implementar Dimensionamento detalhado dos esquemas e definição do programa de implementação Reparação Avaliação de resultados Implementação e estabelecimento dos programas de operação e manutenção

13 Gestão de pressões em SDA Manual Alegre, H., Coelho, S.T., Almeida, M.C., Vieira, P. (2005). Controlo de perdas de água em sistemas de adução e distribuição. Série Guias técnicos IRAR n.º3, Lisboa, ISBN Gestão de pressões Maria do Céu Almeida Laboratório Nacional de Engenharia Civil mcalmeida@lnec.pt