Análise do desempenho hidráulico do subsistema de abastecimento

abastecimento

Uma rede de distribuição devidamente modelada tem como vantagem imediata o aprofundamento do conhecimento sobre o seu funcionamento, ou seja, o ganho de sensibilidade ao seu comportamento. O modelo reúne, num único suporte, uma diversidade de informação compilada que permite entender o funcionamento do sistema (Alves, 2012).

Posteriormente à etapa de calibração do MSH realizou-se a simulação hidráulica propriamente dita, visando a obtenção dos parâmetros hidráulicos necessários para a aplicação do programa TV-WPN à análise de vulnerabilidade da RAA de São Mamede de Este, em Braga. Os resultados obtidos no modelo desenvolvido no EPANET foram analisados de forma a avaliar o desempenho hidráulico da RAA em estudo.

Na Figura 4.15 é apresentado o mapeamento dos caudais que circulam nas várias tubagens considerando o cenário definido, regime permanente e caudal médio diário, de modo a tornar percetível a distribuição espacial dos fluxos de água nas várias condutas que constituem esta RAA real.

Desde logo, destaca-se o escalonamento de cores (quentes para frias), da zona interior para o exterior da RAA. Ou seja, o caudal desloca-se da zona central (local onde se encontra o reservatório) para a periferia da rede. Os tramos que fazem a ligação do reservatório às sub-redes são os que apresentam, naturalmente, o maior caudal (linhas vermelhas). Existe ainda um tramo fundamental que faz a ligação entre as zonas sul e a norte desta RAA e, que apresenta igualmente um caudal bastante significativo. Este é um tramo essencial, pois em caso de rotura é impossível abastecer a parte Norte da rede, visto que a RAA atual não possui um percurso alternativo (ausência de redundância) para abastecer essa importante zona da rede.

As condutas nas extremidades da rede são as que apresentam os caudais mais baixos (linhas azuis), porque aí apenas circulam os caudais que satisfazem as necessidades de água da área de influência dos nós que constituem esses tramos terminais. Sendo esta uma zona predominantemente rural e com baixa densidade populacional, os caudais que circulam são consideravelmente menores do que os das zonas mais urbanas. Existem mesmo vários tramos que servem unicamente para abastecer uma ou duas habitações unifamiliares.

O caudal e a velocidade são duas variáveis interdependentes. No caso de estudo essa dependência é muito evidente, pois a rede não apresenta uma variação de diâmetros muito significativa pelo que as velocidades mais elevadas ocorrem naquelas onde existe maior caudal. Logo, nos tramos periféricos verifica-se que aos menores caudais, correspondem também as velocidades mais baixas (Figura 4.16).

Na generalidade da RAA as velocidades de escoamento para o caudal de ponta são muito baixas, inferiores mesmo aos valores recomendados pelo Decreto Regulamentar nº 23/95, de 23 Agosto, de 0,3 m.s-1 para o caudal de ponta no ano do início de exploração. Assim, recomenda-se a instalação de dispositivos de descarga periódica, para prevenir possíveis acumulações de sólidos em suspensão e consequentemente agravamento da abrasão das tubagens e da detioração da qualidade da água.

A ocorrência destas baixas velocidades deve-se à conjugação de dois fatores: os baixos consumos/caudais e as imposições legais relativas à adoção de diâmetros mínimos, resultando num sobredimensionamento da rede para este nível de consumos. Na verdade, as imposições de ordem legal que obrigam a rede a possuir um diâmetro mínimo de 80 mm, dado que a mesma deve assegurar combate a incêndios, tendem a sobredimensionar de forma irracional as condutas situadas nas partes periféricas das zonas de mais baixa densidade populacional.

As baixas velocidades de escoamento nas redes de abastecimento podem ainda condicionar a qualidade da água microbiologia distribuída, dado que o decaimento dos teores de cloro ao longo da rede é favorecido em trechos onde a água apresenta maior tempo de residência, como geralmente acontece nos localizados em extremidades da rede e/ou em zonas com baixo consumo (Bastos et al., 2009). Desse modo potenciam o surgimento e desenvolvimento de biofilmes nas paredes das condutas, que podem albergar colónias de organismos patogénicos, alguns cloro-resistentes, sendo quase sempre a origem principal dos microrganismos, que estão eventualmente presentes na água distribuída aos utilizadores do sistema de abastecimento (Menaia et al., 2012). Pelos fatores apontados recomenda-se a recolha e análise de amostras de água em alguns dos pontos mais extremos da zona norte da rede, locais onde a água apresenta maior tempo de residência e as velocidades de escoamento são mais baixas. Dos vários pontos críticos podem ser realçados os nós 177, 185, 231, 268 e 280.

Embora não seja o caso, em condutas metálicas, as velocidades baixas são ainda mais um fator de risco para a saúde pública, pois o elevado tempo de retenção da água associados à libertação de sedimentos que se possam acumular na canalização conduzem à presença de metais (e.g. alumínio) em quantidades indesejáveis na água distribuída.

Um dos fatores primordiais na análise de pressões é a energia potencial ou de posição, isto é, decorrente da diferença de cotas topográficas entre nós. Na Figura 4.17 apresentam-se os mapas de isolinhas das cotas e das pressões, respetivamente. Na imagem da esquerda pode-se visionar claramente duas elevações acima dos 300 m, onde está inserido o reservatório, e uma diminuição progressiva da elevação da zona Sul para a a zona Norte da RAA. A diferença de cotas entre os pontos mais distantes é bastante acentuada. Como tal, é fundamental o efeito das VRP instaladas no controlo das pressões desta RAA, como se pode constatar no mapa da direita. Na zona onde supostamente a pressão seria superior (cota menor), devido à presença das VRP, a altura piezométrica situa-se abaixo dos 90 m.c.a..

Figura 4.17 – Mapa de isolinhas das cotas e das pressões da RAA de São Mamede de Este (Braga). A Figura 4.18 permite a visualização mais elucidativa e pormenorizada da distribuição das pressões na rede em estudo. Muito sucintamente e no encadeamento do que já foi referido, a pressão nos nós iniciais é inferior à registada nos nós mais afastados do reservatório, desde que não estejam sob influência do efeito de VRP.

A pressão mais baixa é registada no ponto de saída a água do reservatório, e que varia com o nível de água nas suas células. Existem contudo outros pontos em que a pressão apresenta valores inferiores a 15 m.c.a., facto que ocorre essencialmente em zonas imediatamente a jusante de VRP. Os locais onde se verificam as maiores pressões na RAA situam-se na zona Sul de São Mamede, na área que abrange Gualtar e, em algumas zonas mais afastadas das freguesias de Santa Lucrécia de Algeriz e de Crespos.

Figura 4.18 – Pressão dos nós da RAA de São Mamede de Este (Braga).