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Title in Portuguese: Detecção de vazamentos em redes de abastecimento de água através da utilização de séries de pressão e controle estatístico
Author: Ximenes Júnior, Celso Lira
Advisor(s): Lima Neto, Iran Eduardo
Keywords: Recursos hídricos
Abastecimento de água
Sistemas de informação geográfica
Análise de séries temporais
Sistemas de suporte de decisão
Statistical control
Leakage
Issue Date: 29-Aug-2019
Citation: XIMENES JÚNIOR, C. L. Detecção de vazamentos em redes de abastecimento de água através da utilização de séries de pressão e controle estatístico. 2019. 146 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Recursos Hídricos, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: O gerenciamento do abastecimento de água nas zonas urbanas das cidades brasileiras administradas pelas Companhias de Água e Esgoto passa por desafios cotidianos. Aumentar ou mesmo manter a oferta hídrica em níveis satisfatórios e estáveis para infraestruturas cada vez maiores devido ao crescimento desordenado, somado às mudanças climáticas que trazem consigo períodos de estiagem longos e incompatíveis com as séries históricas, imputam aos Sistemas de Abastecimento dificuldades que só podem ser superadas através do incremento de eficiência nos processos de transporte da água. Nesse cenário, a gestão de perdas torna-se uma das principais ações a serem investidas pelas empresas de saneamento, principalmente no que se refere ao controle ativo de vazamentos. Diante do fato, o presente estudo objetiva desenvolver um método base para detecção de vazamentos em tempo real para redes de distribuição de água. Para tal, utilizou-se ferramentas de Sistema de Informação Geográfica (SIG) gratuita (Qgis), atrelado ao processo de controle estatístico aplicado à série de pressões reais na cidade de Fortaleza. A adoção do SIG possibilitou a organização e manipulação de quantidade massiva de dados operacionais e comerciais ao longo do ano de 2018 em uma única plataforma georreferenciada, gerando um banco de dados com informações confiáveis. Com tais dados disponíveis e tratados, aplicou-se método de controle estatístico, em particular o cálculo de Média e Variância móvel Exponencialmente Ponderada (MVMEP), em séries de sinais de pressão obtidos através de monitoramento de rede de abastecimento. Ao longo do desenvolvimento foram abordados dois outros métodos, balanço hídrico e simulações da rede no software Epanet, porém não retornando resultados satisfatórios. Dessa forma, a detecção de vazamentos ficou na ordem de 60%, quando comparado com os reporte de ocorrência operacional. O tempo médio de detecção foi de 2,66 dias após ocorrido o evento de retirada de vazamento. Foi também abordado a aplicação do mesmo método no estabelecimento de grau de afinidade entre dispositivos de monitoramento na escala do macrossistema de abastecimento com dispositivos de registros de pressões na escala do microssistema. As relações máximas chegaram a 40%, apenas, apontando para o fato de que as zonas de abastecimento não estão totalmente isoladas e que há má distribuição dos dispositivos de registro de pressões no microssistema (EPZs). Outras constatações foram possíveis de se determinar, como a relação inversa entre o tempo de detecção e o número de ligações existentes, que por outro lado aquele independe do grau de afinidade entre dispositivos do macrossistema e microssistema. Portanto, o método proposto para detecção de vazamentos mostrou-se satisfatório, em face da complexidade que se há em se trabalhar com sistemas reais robustos que possui limitações de natureza operacional, como erros de leitura nas medições, subjetividade no repasse de informações, incertezas quanto ao isolamento de zonas de abastecimento, falhas e manobras no abastecimento não registradas.
Abstract: The management of the water source in the urban areas of Brazilian cities manages the water and sewage companies faces daily challenges. Increasing or maintaining supply at satisfactory and stable levels for ever-increasing infrastructures to the disorderly growth, coupled with climate change that brings the long drought phases and incompatible with the historical version, impute to the Supply Systems. Exceeded by increased efficiency in water transport processes. In this scenario, stock management becomes one of the main actions to be invested by sanitation companies, especially with regard to active leak control. Given the fact, the present study aims to develop a base method for real-time flow detection for water distribution networks. For this, it is necessary to use the free Geographic Information System (GIS), linked to the process of statistical control of the press series of the city of Fortaleza. The adoption of GIS has enabled a georeferenced platform organization, generating a database with reliable information. The data obtained and treated were applied the statistical control method, in particular the calculation of mean and exponentially weighted moving variance (MVMEP), in series of pressure signals through monitoring of the supply network. The data was related to other methods of the data to the software of Epanet, but did not return satisfactory sitting. Thus, detection values of around 60% were found when compared to the reports of leakage occurrence. The average detection time was 2.66 days after the leak removal event. The same was addressed in applying the method of extending maintenance devices at the macrosystem scale. As the maximums have reached 40%, just pointing to the fact that the supply zones are not totally free and there is no microsystem anymore. Other findings could be determined, such as an inversion of the relationship between detection time and number of existing connections, which are otherwiseindependent of the degree of affinity between macrosystem and microsystem devices. Therefore, the proposed method for the detection of voids proved to be satisfactory, given its own capacity for expression, the robustness features in force, the features of an operational nature, such as reading errors in measurements, subjectivity without passing on information, isolation of paving zones, faults and maneuvers there is no unrecorded margin.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/48023
metadata.dc.type: Dissertação
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