CAPÍTULO 4 Análise do desempenho do sistema de drenagem de águas residuais
4.5 Análise e tratamento dos dados de medição
Através da análise e tratamento dos dados de medição que se encontram no Anexo (B), verificou- se a existência de caudais noturnos, caudais estes medidos entre a 1 e as 5 horas da manhã. Estes caudais não são expetáveis, uma vez que a rede em estudo se encontra localizada numa zona predominantemente residencial, pelo que não deveria haver consumo de água nesse período, sendo razoável assumir que se trata de perdas reais.
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Porém, como mencionado anteriormente, existem alguns autores que consideram que os caudais mínimos noturnos traduzem uma boa aproximação das perdas reais nos sistemas de distribuição. Teoricamente seria assim de esperar que quanto maiores as perdas reais, maiores seriam os caudais afluentes à ETAR, acréscimos estes devidos aos caudais de infiltração (água proveniente das roturas ao infiltrar-se no sistema de drenagem).
Na prática tal não aconteceu com a mesma linearidade, como podemos verificar nas figuras 4.13 e 4.14, mas, podem retirar-se algumas ilações do sucedido.
Figura 4.13: Relação entre dados, 1.o
período de estudo Relativamente ao 1.o
período de estudo, do qual não possuímos dados de precipitação, fazendo uma analogia entre a data de ocorrência do pico das perdas (4 de Abril, identificado a verde na figura 4.13) e a consulta dos registos de trabalho do Departamento de Águas da Câmara Municipal de Penacova, observámos que, especificamente, neste dia foi detetada e reparada com prontidão uma rotura no sistema de distribuição de água da vila de Lorvão, não se manifestando este valor com a mesma amplitude em termos de valores de caudais afluentes à ETAR (Qa).
Frisando os picos de caudal afluente à ETAR, nomeadamente nos dias 7 e 14 de Abril (indicados a preto na figura 4.13), estes podem ser explicados por se tratarem de fins de semana, isto é, dias em que a população consome mais água e, consequentemente, produz mais caudal de origem doméstica.
Para o 2.o
período de estudo já se dispõe de dados de precipitação, como se pode verificar na figura 4.14.
Neste período, nem sempre se verificou que quanto maiores as perdas reais, maiores os caudais afluentes à ETAR. Por exemplo, esta relação pode ser verificada nos dias 16 e 17 de Junho, mas não nos dias 20 e 24 de Junho.
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Figura 4.14: Relação entre dados, 2.o
período de estudo um acréscimo relativo de caudais à ETAR (indicado a preto na figura 4.14).
Da figura suprarepresentada, retira-se que os caudais afluentes à ETAR atingem picos quando os valores de precipitação se intensificam. Esta oscilação de valores presume-se resultante das infiltrações com origem direta na precipitação.
Por outro lado, existem eventos de pluviosidade que não originam acréscimos significativos de caudal à ETAR, em virtude da fraca intensidade, pois representam intensidades iguais ou inferiores a 5 mm/dia.
Em suma, os valores máximos de afluência à ETAR não possuem um comportamento padro- nizado, devido à existência de alguns fatores que alteram o seu procedimento, entre os quais podemos destacar as roturas no sistema de distribuição e a ocorrência de precipitação, que pro- vocam infiltrações nos sistemas de drenagem, sendo ambos fatores aleatórios.
Por outras palavras o aumento do volume afluente à ETAR é produzido por precipitação ou por aumento do consumo de água.
Nas páginas que se seguem, apresentam-se os quadros 4.1 e 4.2 e as figuras 4.15 a 4.18, sendo estes os elementos resumo das estimativas obtivas no Anexo (B), para os caudais de origem doméstica e de infiltração para ambos os períodos de estudo.
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1.oPeríodo de estudo
Quadro 4.1: Resumo dos caudais estimados, 1.operíodo de estudo
Σ Caudal afluente à ETAR (Qa) 3.113 m3
Σ Caudal de origem doméstica (Qd) 1.272 m3
Σ Caudal de infiltração (Qi) 1.841 m3
Σ Caudal de infiltração direta (Qi.direta) 493 m3
Σ Caudal de infiltração indireta (Qi.indireta) 1.349 m3
Em termos percentuais, estimou-se que o caudal médio afluente à ETAR se traduz da forma representa na figura 4.15.
Figura 4.15: Caudal médio de origem doméstica (Qd.médio) vs. Caudal médio de infiltração
(Qi.médio), 1.o período de estudo
O caudal médio de infiltração representa cerca de 59% do caudal afluente à ETAR na rede de Lorvão, dividindo-se em caudal médio de infiltração direta e indireta, conforme representado na figura 4.16.
Figura 4.16: Caudal médio de infiltração direta (Qi.médio.direta) vs. Caudal médio de infiltração
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2.oPeríodo de estudo
Quadro 4.2: Resumo dos caudais estimados, 2.o
período de estudo Σ Caudal afluente à ETAR (Qa) 4.090 m3
Σ Caudal de origem doméstica (Qd) 1.953 m3
Σ Caudal de infiltração (Qi) 2.137 m3
Σ Caudal de infiltração direta (Qi.direta) 732 m3
Σ Caudal de infiltração indireta (Qi.indireta) 1.405 m3
Em termos percentuais, estima-se que o caudal médio afluente à ETAR se traduz da forma representada na figura 4.17.
Figura 4.17: Caudal médio de origem doméstica (Qd.médio) vs. Caudal médio de infiltração
(Qi.médio), 2.operíodo de estudo
O caudal médio de infiltração representa cerca de 52% do caudal afluente à ETAR na rede de Lorvão, o qual se divide em caudal médio de infiltração direta e indireta, conforme representado na figura 4.18.
Figura 4.18: Caudal médio de infiltração direta (Qi.médio.direta) vs. Caudal médio de infiltração
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Atendendo aos cálculos apresentados pode afirmar-se que os níveis de infiltração são superiores aos recomendáveis, tanto para o primeiro (59%) como para o segundo (52%) período de estudo, ou seja, ambos superiores a 50%, valor este tido em conta para o dimensionamento das redes de drenagem.
Em forma de conclusão, pode-se afirmar que tanto para o primeiro (73%) como para o segundo período de estudo (66%), os caudais de infiltração indireta são superiores aos caudais de origem direta, valores estes resultantes das anomalias morfológicas desta rede.
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Capítulo 5
Conclusões
O presente relatório de estágio aborda a metodologia utilizada para a caraterização e controlo das afluências indevidas aos sistemas de drenagem de águas residuais e as estratégias que per- mitiram aferir o seu desempenho no que respeita aos caudais de infiltração, de um modo claro, simples e objetivo para que a sua leitura seja facilmente percetível, tanto por especialistas da área como pela comunidade em geral.
Refletindo sobre a sua conduta enquanto estagiário, salienta-se que o autor deste relatório pro- curou empenhar-se e esforçar-se ao máximo nas tarefas que se propôs cumprir, por forma a atingir os objetivos previamente estabelecidos. Também o empenho de todos os elementos com os quais teve a oportunidade de trabalhar, desde o Engenheiro Figueiredo ao Técnico Operacio- nal Miguel, e a forma como o acolheram e integraram foram fatores que contribuíram para que esses mesmos objetivos fossem alcançados.
No que diz respeito aos contributos que, futuramente, este trabalho possa ter na caraterização e controlo das afluências indevidas, salienta-se a construção de um cadastro atualizado da rede de drenagem de águas residuais, bem como de uma base de dados associada a estas redes com a identificação das caraterísticas das câmaras de visita, das caixas de ramal e ramais, das fossas séticas e dos coletores de águas residuais domésticas, que facilitarão o processo de monitoriza- ção das falhas detetadas na rede.
Como fatores preponderantes que possibilitaram o correto levantamento deste cadastro destacam- se a existência do mapa digital em SIG e da cartografia do Município de Penacova, pois sem os mesmos não teria sido possível realizar o levantamento em formato de sistema de informa- ção. De referir que se tentou reportar da melhor forma o que se expôs nesse cadastro, através da elaboração de um mapa que procura traduzir a realidade do sistema de drenagem de águas residuais domésticas desta vila.
Relativamente ao desempenho técnico do sistema de drenagem de águas residuais domésticas em relação à componente média de infiltração verificou-se que a percentagem foi de 59% para o primeiro período, em que não existiam dados relativos à precipitação, e de 52% para o segundo período, com dados de precipitação disponíveis.
Analisando o valor relativo ao volume médio de infiltrações diretas, no 2.o
período, este toma valores de 34% e, no 1.o
período, de 27%. Esta diferença pode ser explicada pelo facto de a origem destes caudais estar intimamente relacionada com os períodos de precipitação, aos quais não se teve acesso no 1.o
período.
Por outro lado, os pressupostos considerados na estimativa do caudal de infiltração indireta, que corresponderia ao valor mínimo dos caudais de infiltração, e das perdas reais, que seriam o valor mínimo de distribuição entre a 1 e as 5 horas da manhã, podem não ser aplicáveis/exequíveis, tendo influência direta nos resultados obtidos.
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Já o coeficiente de afluência à rede, 80% do consumo de água, obtido através dos pressupostos utilizados para estimar o caudal de origem doméstica, é um valor que se justifica pelo facto de que nem toda a água consumida aflui aos sistemas de drenagem, estando entre os valores tipificados.
Uma contrapartida que influenciou negativamente os resultados obtidos relacionou-se com a avaria do data logger do reservatório no período de estudo indicado, o que levou a uma seto- rização do mesmo, o que poderá enviesar as conclusões retiradas, pois os períodos de estudo utilizados são parcos para que se possa fazer uma adequada generalização dos resultados. Além disso, importa referir que em algumas ruas as câmaras de visita estavam pavimentadas, pelo que não foi possível averiguar a existência ou não de alguma ligação ilícita.
Com o estudo realizado conclui-se que os caudais de infiltração são provocados por perdas que ocorrem nos sistemas de distribuição de água que, ao se infiltrarem nos terrenos, atingem os lençóis freáticos. Com a variação sazonal dos níveis freáticos, influenciados por eventos pluviométricos, estes caudais têm tendência a afluírem aos sistemas de drenagem através de fa- lhas/roturas existentes nestes sistemas, designados por caudais de infiltração de origem indireta. Pelo exposto, e devido à existência de tampas partidas ou oxidadas, à influência da precipitação, das ligações ilícitas, da idade e estado de conservação dos sistemas de drenagem e ao facto de a rede em estudo ser totalmente gravítica e parte estar localizada abaixo do nível de uma ri- beira, torna-se difícil padronizar os dados obtidos, sendo assim necessária alguma prudência na generalização destas conclusões para outras redes de drenagem de águas residuais domésticas. Com este trabalho tentou-se dar o mote à redução das infiltrações nestes sistemas, incutindo o mesmo espírito na população, para que num futuro próximo se consiga cumprir com o proposto no PEAASAR II.
Em suma, esta foi sem dúvida uma vivência que marcou o autor deste relatório, não só a nível profissional, mas também a nível pessoal, dado que este foi o seu primeiro contacto com o “mundo real” da Engenharia Civil, no qual foi colocado à prova como profissional, o que o fez ter consciência da importância e do peso da responsabilidade de ser Engenheiro.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Almeida, M., Palma, J., e Ribeiro, A. (2013). http://jornadas2012.lnec.pt. Estudo do
LNEC: Medição de caudal volumétrico (escoamentos em superfície livre). Consultado em Fevereiro de 2013.
Almeida, S. e Monteiro, P. (2004). Incidência de caudais de águas pluviais em rede de drena- gem de águas residuais - Dois casos de estudo em municípios do Norte de Portugal. Atas do 7o
Congresso da Água, Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos.
Amorim, H. (2007). Afluências indevidas aos sistemas de drenagem de águas residuais. Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.
Aronoff, S. (1989). Geographic Information Systems, A Management Perspective. Ottawa, Canada, WDL Publications.
Arregui, F., Cabrera, E., e Cobacho, R. (2006). Integrated Water Meter Management. London, IWA Publishing.
Badin Jr, H. (2012).http://www.sabereletronica.com.br. Produtos/Instrumentação. Con-
sultado em Dezembro de 2012.
Colarejo, J. (2011). Contadores de Água. Associação Portuguesa de Distribuição e Drenagem de Águas, Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos.
Concord, M. (2012). http://www.concordma.gov. The status of municipal wastewater treat-
ment in Concord, Ma. Consultado em Outubro de 2012.
ERSAR (2013). http://www.ersar.pt. Consultado em Março de 2013.
ESRI (2013). http://resources.arcgis.com. ArcGIS Resources, Consultado em Fevereiro
de 2013.
Estevan, C. (2005). Aportaciones a la Gestión de los Sistemas de Medición de Caudal en Redes de Distribución de Agua a Presión. Tese de Mestrado, Universidad Politécnica de Valencia, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente, Espanha.
Franz, T. (2007). Spatial classification methods for efficient infiltration measurements and transfer of measuring results. Tese de Mestrado, Institut fur Siedlungs - und Industriewas- serwirtschaft Technische Universitat Dresden, Alemanha.
Gamboa, M., Almeida, M. C., Matos, M. R., e Matos, J. (2000). Controlo da descarga de excedentes no sistema de saneamento da Costa do Estoril. 1.o
Relatório de Progresso - Caracterização e diagnóstico da situação actual, LNEC 324/00-NES, Lisboa.
GIS, B. D. (2013). http://bgis.sanbi.org. Consultado em Fevereiro de 2013.
Versão
Draft
Instituto de Meteorologia, I. P. (2012). http://www.meteo.pt. Consultado em Novembro de
2012.
Malheiro, R. (2011). Controlo de perdas aparentes em sistemas de abastecimento de água com utilização de telecontagem. Tese de Mestrado, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.
Marques, J. e Sousa, J. (2011). Hidráulica Urbana - Sistemas de Abastecimento de Água e de Drenagem de Águas Residuais. 3.a
Edição. Imprensa da Universidade de Coimbra, Coimbra. Meteoyelectronica (2013). http://meteoyelectronica.blogspot.pt. Produtos de medição
de precipitação. Consultado em Junho de 2013.
Mortinho, A. (2011). Avaliação de Caudais de Infiltração em Sistemas de Drenagem de Águas Residuais. Tese de Mestrado, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Coimbra. Portela, M. (2012). http://www.civil.ist.utl.pt. Precipitação (medição - aparelhos tota-
lizador ou udómetro). Consultado em Novembro de 2012.
Ribeiro, A. (2010). Apontamentos da disciplina Sistemas de Informação Geográfica. Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Departamento de Engenharia Civil.
Santo, L. (2008). Sistemas Simplificados de Saneamento de Águas Residuais - Abordagem integrada. Tese de Mestrado, Instituto Superior Técnico - Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa.
Santos, J., Guerreiro, P., e Escanchinas, V. (Ano letivo 2007-2008). Apontamentos de Sistemas de Informação Geográfica. Universidade de Coimbra, FL IEG.
SECIL (2013). http://www.secilprebetao.pt. Consultado em Março de 2013.
Sousa, A. (2011). Avaliação de Erros de Sub-Contagem em Contadores de Água Domésticos. Tese de Mestrado, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Coimbra.
Sousa, E. (2013). Disciplina de Saneamento Ambiental I. Instituto Superior Técnico - Depar- tamento de Engenharia Civil e Arquitetura.
Sousa, E. e Monteiro, A. (2013). Instituto Superior Técnico - Departamento de Engenharia Civil e Arquitetura. Secção de Hidráulica e dos Recursos Hídricos e Ambientais, Licenciatura em Engenharia Civil.
Sousa, J. (2012). Apontamentos de Hidráulica Aplicada II. Instituto Superior de Engenharia de Coimbra.
Trocado, P. (2011). Formação em Sistemas de Informação Geográfica. Instituto Superior Téc- nico Lisboa - Portugal.
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York (2012). http://www.york.ca. York region and municipal inflow and infiltration reduc-
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ANEXO A
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ANEXO
A
Figura A.1: Exemplo de preenchimento de uma folha de levantamento [Câmara de visita]
Ale xandre Correia Mar tins 77
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Tabelas de atributos dos vários objetos recolhidos in situ
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ANEXO
A
Figura A.3: Tabela de atributos em ArcGIS referentes ao objeto Fossa sética
Ale xandre Correia Mar tins 81
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ANEXO
A
Figura A.5: Tabela de atributos em ArcGIS referentes ao objeto Câmara de visita
Ale xandre Correia Mar tins 83
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A
Figura A.7: Tabela de atributos em ArcGIS referentes ao objeto Ramal
Ale xandre Correia Mar tins 85
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ANEXO B
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ANEXO B Quadro B.1: Dados do 1.o período de estudoDados de medição Tratamento de dados
Dia/Mês Qa Dágua CMN Perdas reais Cágua Qd Qi Qi.indireta Qi.direta
2012 (m3/dia) (m3/dia) (m3/h) (m3/dia) (m3/dia) (m3/dia) (m3/dia) (m3/dia) (m3/dia)
1 Abr 170 140 2,5 60,0 80 64 106 75 31 2 Abr 169 143 3,1 74,4 69 55 114 75 39 3 Abr 175 181 2,6 62,4 118 95 80 75 5 4 Abr 170 237 5,5 132,0 105 84 87 75 12 5 Abr 172 177 4,5 108,0 69 55 117 75 42 6 Abr 173 168 2,4 57,6 110 88 85 75 10 7 Abr 176 187 2,5 60,0 127 101 mín 75 75 0 8 Abr 165 133 2,5 60,0 73 58 107 75 32 9 Abr 170 169 2,6 62,4 106 85 86 75 11 10 Abr 170 133 2,5 60,0 73 58 112 75 37 11 Abr 172 133 2,5 60,0 73 58 114 75 39 12 Abr 172 137 2,5 60,0 77 61 110 75 36 13 Abr 172 140 2,5 60,0 80 64 108 75 33 14 Abr 189 151 2,6 62,4 89 71 118 75 43 15 Abr 175 125 2,5 60,0 65 52 máx 123 75 48 16 Abr 170 137 2,4 57,6 80 64 107 75 32 17 Abr 177 160 2,6 62,4 98 78 99 75 24 18 Abr 176 193 3,9 93,6 100 80 96 75 22 Quadro B.2: Resultados do 1.o período de estudo Σ Qa = 3.113 (m3) [1] Σ Qd= 1.272 (m3) [2] Σ Qi = 1.841 (m3) [3] Σ Qi.indireta= 1.349 (m3) [4] Σ Qi.direta= 493 (m3) [5]
Qd.médio= [2]/[1] = 41% Qi.médio= [3]/[1] = 59% Qi.médio.indireta= [4]/[3] = 73% Qi.médio.direta = [5]/[3] = 27%
Ale xandre Correia Mar tins 89
Versão
Draft
Quadro B.3: Dados do 2.o
período de estudo
Dados de medição Tratamento de dados
Dia/Mês Precipitação Qa Dágua CMN Perdas reais Cágua Qd Qi Qi.indireta Qi.direta
2012 (mm/dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /h) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) 6 Jun 3 159 136 2,1 50,4 86 69 90 56 34 7 Jun 11 166 125 2,2 52,8 72 58 108 56 52 8 Jun 0 158 130 2,1 50,4 79 63 94 56 38 9 Jun 4 168 150 2,1 50,4 99 79 89 56 33 10 Jun 7 167 121 2,0 48,0 73 58 109 56 52 11 Jun 4 172 129 2,6 62,4 66 53 máx 119 56 63 12 Jun 1 165 121 2,1 50,4 71 57 108 56 52 13 Jun 0 163 127 2,1 50,4 77 61 102 56 45 14 Jun 0 160 128 2,0 48,0 80 64 96 56 40 15 Jun 0 158 160 2,1 50,4 110 88 70 56 14 16 Jun 1 177 206 3,7 88,8 118 94 83 56 27 17 Jun 1 160 185 4,1 98,4 86 69 91 56 35 18 Jun 0 159 185 3,8 91,2 94 75 84 56 28 19 Jun 0 157 193 3,5 84,0 109 87 70 56 14 20 Jun 1 160 217 4,4 108,0 109 87 73 56 17 21 Jun 1 160 189 3,9 93,6 95 76 84 56 28 22 Jun 0 162 179 3,4 81,6 97 78 85 56 28 23 Jun 0 173 186 2,1 50,4 136 108 63 56 7 24 Jun 0 166 161 2,5 60,0 101 81 85 56 29 25 Jun 0 167 162 2,1 50,4 112 89 78 56 22
Versão
Draft
ANEXO
B
Quadro B.4: Continuação dos dados do 2.o
período de estudo
Dados de medição Tratamento de dados
Dia/Mês Precipitação Qa Dágua CMN Perdas reais Cágua Qd Qi Qi.indireta Qi.direta
2012 (mm/dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /h) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) (m3 /dia) 26 Jun 0 163 162 2,0 48,0 114 91 72 56 16 27 Jun 0 162 160 2,0 48,0 112 89 73 56 17 28 Jun 0 159 181 2,2 52,8 128 102 mín 56 56 0 29 Jun 0 164 206 3,7 88,8 117 94 70 56 14 30 Jun 0 166 198 4,0 96,0 102 82 84 56 28 Quadro B.5: Resultados do 2.o período de estudo Σ Qa = 4.090 (m3) [1] Σ Qd= 1.953 (m3) [2] Σ Qi = 2.137 (m3) [3] Σ Qi.indireta= 1.405 (m3) [4] Σ Qi.direta= 732 (m3) [5]
Qd.médio= [2]/[1] = 48% Qi.médio= [3]/[1] = 52% Qi.médio.indireta= [4]/[3] = 66% Qi.médio.direta = [5]/[3] = 34%
Ale xandre Correia Mar tins 91
Versão
Versão
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Representação gráfica dos resultados
Versão
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Draft
ANEXO
B
Figura B.1: Gráfico dos caudais de origem doméstica (Qd) vs. caudais de infiltração (Qi), 1.o período de estudo
Ale xandre Correia Mar tins 95
Versão
Draft
Versão
Draft
ANEXO
B
Figura B.3: Gráfico dos caudais de origem doméstica (Qd) vs. caudais de infiltração (Qi), 2.o período de estudo
Ale xandre Correia Mar tins 97