Visualização da rede existente no bairro Barra da Lagoa - Florianópolis/SC como parte da metodologia de definição da distribuição dos vazamentos a serem simulados.
Por Dhiogo Macedo, mestrando em Tecnologias Ambientais no Laboratório CFD-UFMS
Como parte dos objetivos do projeto TEMARP está sendo desenvolvido um trabalho com enfoque na avaliação e predição da vazão por vazamentos em redes de distribuição de água. Especificamente, quando se trata de modelagem e simulação de redes de abastecimento em softwares como o EPANET, a alternativa utilizada para descrever vazamentos é feita através de um componente físico disponível no programa, os Dispositivos emissores do tipo orifício. Estes dispositivos estão associados aos nós da rede, que modelam o escoamento através de orifícios ou bocais. A vazão através destes emissores varia em função da pressão no nó, de acordo com uma lei de vazão do tipo: q = C.py, onde: q = vazão do dispositivo, p = pressão, C = coeficiente de vazão, e y = expoente do emissor (sendo que para orifícios e bocais, y = 0,5).
Para os pesquisadores da área essa lei também é denominada Equação Geral, mas a consideração de y = 0,5 não confere valores satisfatórios quando comparados as vazões dos vazamentos encontrados nas campanhas de campo (Vazões Mínimas Noturnas). Assim a responsabilidade de definir os valores de C e y recai sobre o projetista, que acaba por recorrer a valores da literatura, tornando os resultados bastante subjetivos. Como consequência, são necessárias series de calibrações buscando ajustar as variáveis C e y, perdendo assim os significados físicos dos valores ajustados.
Pela experiência dos profissionais que atuam na área, os vazamentos presentes nas tubulações de distribuição de água não se comportam exatamente como orifícios ou bocais e sim como fissuras longitudinais, espirais e/ou circunferências. Além disso, neste contexto existe uma abordagem mais específica e consagrada, apresentada por May (1994), denominada FAVAD – Fixed and Variable Discharges – expressa por q = Cd.(2g)0,5.(A0.H0,5 + m.H1,5), onde A0 = área inicial do vazamento, H = a pressão interna e m = inclinação da linha que relaciona pressão x área da ruptura. Essa abordagem afirma duas possibilidades, em que alguns vazamentos mantem as áreas fixas e outros variam com a pressão. No entanto estudos recentes mostraram que as áreas de todos os vazamentos variam com a pressão, sendo que o que difere é o grau dessa deformação entre os diferentes materiais (PVC’s, Cimento amianto, Aço, Ferro Fundido) e as áreas iniciais (A0).
Diante disso, o laboratório CFD-UFMS vem buscando, através da alteração do código fonte do software EPANET, implementar este novo conceito de predição de vazamentos visando aprimorar a elaboração de projetos e simulações de sistemas de abastecimento de água. As primeiras simulações estão utilizando como base os dados de monitoramento da rede existente no bairro Barra da Lagoa – Florianópolis/SC – Brasil, disponibilizados pela CASAN – Companhia Catarinense de Águas e Saneamento que possui parceria com a UNIVALI – Universidade do Vale do Itajaí, instituição componente do Projeto TEMARP, financiado pela FINEP e coordenado pela UFMS.
Como parte dos objetivos do projeto TEMARP está sendo desenvolvido um trabalho com enfoque na avaliação e predição da vazão por vazamentos em redes de distribuição de água. Especificamente, quando se trata de modelagem e simulação de redes de abastecimento em softwares como o EPANET, a alternativa utilizada para descrever vazamentos é feita através de um componente físico disponível no programa, os Dispositivos emissores do tipo orifício. Estes dispositivos estão associados aos nós da rede, que modelam o escoamento através de orifícios ou bocais. A vazão através destes emissores varia em função da pressão no nó, de acordo com uma lei de vazão do tipo: q = C.py, onde: q = vazão do dispositivo, p = pressão, C = coeficiente de vazão, e y = expoente do emissor (sendo que para orifícios e bocais, y = 0,5).
Para os pesquisadores da área essa lei também é denominada Equação Geral, mas a consideração de y = 0,5 não confere valores satisfatórios quando comparados as vazões dos vazamentos encontrados nas campanhas de campo (Vazões Mínimas Noturnas). Assim a responsabilidade de definir os valores de C e y recai sobre o projetista, que acaba por recorrer a valores da literatura, tornando os resultados bastante subjetivos. Como consequência, são necessárias series de calibrações buscando ajustar as variáveis C e y, perdendo assim os significados físicos dos valores ajustados.
Pela experiência dos profissionais que atuam na área, os vazamentos presentes nas tubulações de distribuição de água não se comportam exatamente como orifícios ou bocais e sim como fissuras longitudinais, espirais e/ou circunferências. Além disso, neste contexto existe uma abordagem mais específica e consagrada, apresentada por May (1994), denominada FAVAD – Fixed and Variable Discharges – expressa por q = Cd.(2g)0,5.(A0.H0,5 + m.H1,5), onde A0 = área inicial do vazamento, H = a pressão interna e m = inclinação da linha que relaciona pressão x área da ruptura. Essa abordagem afirma duas possibilidades, em que alguns vazamentos mantem as áreas fixas e outros variam com a pressão. No entanto estudos recentes mostraram que as áreas de todos os vazamentos variam com a pressão, sendo que o que difere é o grau dessa deformação entre os diferentes materiais (PVC’s, Cimento amianto, Aço, Ferro Fundido) e as áreas iniciais (A0).
Diante disso, o laboratório CFD-UFMS vem buscando, através da alteração do código fonte do software EPANET, implementar este novo conceito de predição de vazamentos visando aprimorar a elaboração de projetos e simulações de sistemas de abastecimento de água. As primeiras simulações estão utilizando como base os dados de monitoramento da rede existente no bairro Barra da Lagoa – Florianópolis/SC – Brasil, disponibilizados pela CASAN – Companhia Catarinense de Águas e Saneamento que possui parceria com a UNIVALI – Universidade do Vale do Itajaí, instituição componente do Projeto TEMARP, financiado pela FINEP e coordenado pela UFMS.