Sistema Regional do Carvoeiro

Camacho et al, 2003, e a empresa Águas do Vouga aplicaram o modelo EPANET no sistema regional do Carvoeiro, com o objectivo de optimizar o transporte e o tratamento da água captada na zona do Carvoeiro (rio Vouga). Este modelo tem como finalidade servir de base para a definição de estratégias de operação e de exploração.

Em primeiro lugar, foi feita a recolha de informação, imprescindível para a definição do sistema de abastecimento, tendo como finalidade elaborar o respectivo modelo de rede. Considerando os objectos físicos inerentes ao sistema regional do Carvoeiro e tendo em conta a obrigatoriedade da introdução de alguns parâmetros para a simulação, tornou-se necessário definir alguns aspectos que vigoram no quadro 1.

Quadro 1 – Dados necessários para a simulação do sistema do Carvoeiro

Dispositivos

Dados

fixo (captações) carga hidáulica

Reservatórios de nível variável

Diâmetro cota topográfica

níveis actuais, mínimos e máximos de água

modelo de mistura

Bombas curva de funcionamento

Curva de funcionamento da bomba Caudal altura de elevação Condutas Comprimento Diâmetro coeficiente de rugosidade

estado (aberto, fechado ou contendo uma válvula de retenção)

Válvulas

Diâmetro Tipo

parâmetro de controlo

Após ter definido as condições físicas do sistema no EPANET, procedeu-se, num segundo tempo, à definição das condições de operacionalidade do sistema regional do Carvoeiro. Deste modo, procedeu-se à divisão do sistema em dois subsistemas. O primeiro subsistema corresponde à parte gravítica, a partir do reservatório principal do

sistema. O segundo subsistema corresponde a parte elevatória do sistema até ao reservatório principal.

No primeiro subsistema considerou-se um reservatório de nível fixo e ajustaram- se os consumos e caudais. Os consumos introduzidos foram baseados nos relatórios anuais do sistema regional do Carvoeiro de 2001 e 2002, estabelecendo o caudal médio diário anual. Tendo em conta que o programa não permite atribuir consumos aos reservatórios, foi necessário introduzir uns nós de ligação aos reservatórios de entrega de água para atribuir os consumos, considerando estes últimos constantes durante o período de simulação. Refira-se que foi essencial retratar a forma como é regulada a entrada e saída de água nos reservatórios. Assim sendo, estabeleceram-se controlos simples que permitiram, tendo por base o nível do reservatório (pressão no nó), a variação do estado das tubagens entre aberto/fechado. Num dos reservatórios e tendo em conta que caudal de entrada considerado é constante, introduziu-se uma válvula reguladora de caudal à entrada deste reservatório. Nos outros reservatórios, como o caudal de entrada é regulado por um flutuador e o programa não o representa, simulou- se uma perda de carga variável através de uma válvula para aproximar o caudal de entrada com o caudal real.

No segundo subsistema foi-lhe incrementado um nó, incluindo a variável tempo, com o consumo médio do reservatório principal, pois o consumo varia de acordo com os períodos de enchimento e vazamento dos reservatórios.

A simulação do funcionamento das bombas destacou-se pela sua complexidade, pois o regime de funcionamento das bombas depende de vários parâmetros, tais como:

• “Níveis do reservatório principal; • Níveis das estações elevatórias;

• Variação dos consumos dos reservatórios durante a simulação;

• Aleatoriedade do modo de operação praticado pelos diferentes operadores.” (Camacho et al, 2003).

Sendo assim, e para simular o modo de funcionamento das bombas, foi necessário introduzir controlos simples e controlos com condições múltiplas.

No que diz respeito à calibração, as principais fontes de erro do modelo aplicado ao sistema regional do Carvoeiro foram:

• “Curvas de bombas; • Perdas de carga a jusante;

• Coeficientes de rugosidade das condutas,

• Configuração e modo de funcionamento das células dos reservatórios; • Caudais saídos dos reservatórios;

• Erros de introdução de dados;

• Adequação das hipóteses simplificativas consideradas.” (Camacho et al, 2003).

Para fazer face a estes erros calibrou-se, numa primeira fase, o modelo tendo em consideração os seguintes processos:

• “Auto-verificação de todos os dados introduzidos;

• Verificação visual “in situ” do modo de funcionamento dos reservatórios e consequente ajuste dos controlos de operação, bem como dos grupos elevatórios;

• Verificação com os encarregados dos dados das condutas: materiais, diâmetros, válvulas;

• Verificação do funcionamento das válvulas.” (Camacho et al, 2003). Num segundo tempo, procedeu-se à calibração do sistema com outro método, isto é, a comparação dos valores dados pelo modelo com os valores conhecidos pelo sistema de telegestão.

No que toca às curvas de funcionamento das bombas na instalação, foram introduzidas correcções no sentido de aproximar as curvas de funcionamento das bombas disponibilizadas pelo fabricante, curva teórica introduzida no modelo com as da instalação.

Posteriormente, fez-se um ajuste dos consumos introduzidos na parte gravítica, ou seja, os consumos inseridos inicialmente, caudal médio anual, não eram os mais adequados para os períodos de verão e inverno. Desta forma, optou-se por introduzir os

caudais médios diários do mês de Janeiro de 2003 para representar os consumos de inverno nos reservatórios.

Efectuando uma comparação entre os níveis dos reservatórios e os caudais de entrada do modelo, concluiu-se que estes últimos são demasiado elevados. Isto deve-se fundamentalmente aos coeficientes de rugosidade teóricos e à não contabilização das perdas de carga localizadas. Em consequência disto, foi necessário introduzir as devidas correcções nos coeficientes de rugosidade das tubagens de entrada nos reservatórios para aproximar os caudais de entrada reais e os do modelo. Camacho et al, (2004), salienta que a não existência de medidores de caudal à entrada dos reservatórios e devido ao facto de alguns deles serem de grande volume e/ ou terem consumos reduzidos tornaram esta operação morosa.

Resumindo, a aplicação deste modelo permitiu a exploração do sistema regional do Carvoeiro e constitui uma ferramenta de apoio a definição ou optimização de estratégias de operação, alteração ou ampliação.