ANLISE E SIMULAO DE REGIMES TRANSITRIOS EM SISTEMAS

ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO APLICAÇÃO À DETECÇÃO DE FUGAS EM CONDUTAS ADUTORAS Porto, 28 de Outubro de 2010

1. Introdução Componentes do Balanço Hídrico Água entrada no Sistema Consumo Autorizado Perdas de Água Perdas Reais Perdas nas condutas de água bruta e no tratamento Fugas em Reservatórios Perdas Aparentes Fugas nos Ramais Fugas nas Condutas de Adução Fugas de Água em Sistemas Adutores ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

1. Introdução Objectivos do presente Estudo • Desenvolver um modelo matemático que simule o funcionamento de um Sistema Adutor de Abastecimento de Água, incluindo a análise de variação de pressões e de velocidade derivada da ocorrência do fenómeno do Choque Hidráulico • Localização da secção da conduta em que ocorra uma fuga de água ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

1. Introdução Sistemas Elevatórios – Choque Hidráulico Caracteriza-se por: • grande variação de pressões e velocidade no tempo e no espaço; • mobilização das propriedades elásticas da conduta e do líquido; Depende: • do(s) grupo(s) elevatório(s) escolhido(s); • das características de resistência da conduta; • do tipo de manobra (rápida ou lenta); • da inércia das massas girantes. ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

1. Introdução Sistemas Elevatórios – Choque Hidráulico Principais variáveis intervenientes no estudo do Choque Hidráulico: Celeridade Massa volúmica Módulo de elasticidade do líquido e do material constituinte da conduta Diâmetro e espessura da conduta Fase Comprimento da conduta Celeridade ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

1. Introdução Sistemas Elevatórios – Choque Hidráulico Método das Características ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

2. Detecção de Fugas. Estádio Actual Fuga – O que é e do que depende? Num sistema de abastecimento, uma fuga refere-se a toda a água que sai inadvertidamente do sistema, desde o reservatório de montante do sistema até ao consumidor. É, portanto, toda a água que entrando no sistema, não chega a ser utilizada pelo consumidor final. Vperdas = Vsaído Reservatório Montante – Ventrado Reservatório Jusante ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

2. Detecção de Fugas. Estádio Actual Fuga – Como detectar a sua localização? • Técnicas Acústicas: detectam-se as fugas pelas vibrações que estas originam. Menos onerosas. Resultados satisfatórios técnicas mais utilizadas • Técnicas Não-Acústicas: normalmente mais dispendiosas. Implicam intervenções ao nível estrutural. Resultados mais credíveis técnicas menos utilizadas porém mais precisas ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

3. Algoritmo Desenvolvido - TRANSFLOW O programa TRANSFLOW requer a introdução dos seguintes Inputs: • comprimento, diâmetro e rugosidade da conduta; • definição perfil da conduta; • perdas de carga localizadas; • coeficiente de viscosidade cinemática; • nº de rotações por minuto do GE; • CCB, curva de rendimento e inércia do GE; • celeridade; • parâmetros definidores do RAC; • caudal de fuga; • secção de fuga (por tentativas); • tempo de simulação pretendido. ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Águas do Noroeste, SA (empresa concessionária) – Abastecimento de Água Subsistema de Abastecimento de Água de Cavada (rio Coura) ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO Sistema Elevatório de Vilar de Mouros 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Caracterização do Sistema Elevatório • Grupo Electrobomba com 3 bombas, funcionando sempre com, pelo menos, uma bomba de reserva; • Comprimento da conduta: 1872 m; • Desnível geométrico: 87 m; • Caudal Bombeado: 78 l /s (1 bomba) , 148 l/s (2 bombas) • Inclinação média: 4. 6%; ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Secções de medição e secção de simulação da fuga ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Secções de medição e secção de simulação da fuga ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Resultados Obtidos ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Resultados Obtidos – uma bomba em funcionamento (sem fuga) ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Resultados Obtidos – uma bomba em funcionamento (com fuga) ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Localização da fuga de água – transformadas de Fourier Xn = 981 m f = 0. 09677 Hz ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

4. Aplicação Prática à Conduta Elevatória de Vilar de Mouros Análise de resultados Localização Real: Localização obtida por simulação: 1012 m 981 m Erro: 3% RESULTADOS SATISFATÓRIOS ? ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

5. Conclusões e Desenvolvimentos Futuros Conclusões • O modelo desenvolvido carece de uma melhor afinação e calibração de modo a ser aplicável com maior fiabilidade de resultados a outros sistemas elevatórios • A discrepância entre os valores medidos e os valores calculados pelo programa de cálculo pode ser explicada pelo facto de a Lei de Paragem ainda não estar a ser bem reproduzida no modelo • Apesar dos resultados obtidos no presente estudo terem sido animadores, a aplicação de transformadas de Fourier para localização de fugas de água em sistemas elevatórios é uma metodologia cuja utilização suscita muitas interrogações. ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

5. Conclusões e Desenvolvimentos Futuros • Analisar a aplicação do modelo matemático desenvolvido a outros sistemas elevatórios, introduzindo maior número de secções de medição; • Estudar qual a Lei de Paragem mais adequada a cada situação; ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010

FIM Obrigado pela vossa atenção! ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REGIMES TRANSITÓRIOS EM SISTEMAS SOB PRESSÃO 28/10/2010