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Importância dos sistemas inteligentes de água nas cidades para a eficiência do serviço Ana Teresa Zawerthal da Silveira Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Orientador: Professora Doutora Helena Margarida Machado da Silva Ramos Júri Presidente: Professor Doutor António Alexandre Trigo Teixeira Orientador: Professora Doutora Helena Margarida Machado da Silva Ramos Vogal: Professora Doutora Dídia Isabel Cameira Covas Outubro 2015
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Importância dos sistemas inteligentes de água nas cidades
para a eficiência do serviço
Ana Teresa Zawerthal da Silveira
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil
Orientador: Professora Doutora Helena Margarida Machado da Silva Ramos
Júri
Presidente: Professor Doutor António Alexandre Trigo Teixeira
Orientador: Professora Doutora Helena Margarida Machado da Silva Ramos
Vogal: Professora Doutora Dídia Isabel Cameira Covas
Outubro 2015
AGRADECIMENTOS
A realização do presente trabalho só foi possível graças à colaboração de diversas pessoas e
entidades, às quais gostaria de expressar o meu sincero agradecimento e valorização.
À Professora Doutora Helena Ramos, orientadora desta dissertação, pela oportunidade concedida,
por todo o apoio, incentivo, disponibilidade, liberdade de explorar áreas do meu gosto pessoal,
valiosas sugestões e troca de ideias que tanto contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho,
assim como para a minha formação profissional.
À empresa Hitachi Consulting, em particular ao Engenheiro e Sénior Manager Constantino Almeida
pelo envolvimento e disponibilidade imediata ao longo da realização do trabalho e pelo fornecimento
de material de pesquisa fundamental ao enriquecimento da presente investigação.
À empresa EPAL - Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A., em particular ao Engenheiro e
Manager da Unidade de Perdas de Água da EPAL, Ricardo Guimarães, pela disponibilização da
publicação da EPAL “O Controlo Ativo de Perdas de Águas”, a qual foi de extrema importância para a
valorização do caso de estudo.
Ao meu namorado, Bernardo Mendonça, pela sua dedicação, paciência inesgotável, carinho, boa
disposição, incentivo permanente e pelas críticas e conselhos cruciais, durante a realização desta
dissertação. Foi fundamental em todo o meu percurso académico e é fundamental na minha vida.
Aos meus pais Teresa e Victor e ao meu pai de coração, Eduardo, pelo exemplo que são, pela
amizade, carinho, incentivo e formação a nível pessoal, científico e profissional sem a qual jamais
teria chegado até aqui. Em particular um agradecimento muito especial à minha mãe, por ser a minha
fonte de inspiração e orgulho, pela extrema paciência, compreensão e apoio incondicional que me
motivaram ao longo de toda a minha vida e durante este trabalho não foi exceção.
À minha colega e grande amiga, Rita Amaral, que não poderia deixar de fazer um agradecimento pelo
exemplo de dedicação e competência durante todo o Mestrado e pelos valores, conhecimentos e
amizade que me transmitiu durante o mesmo, que contribuíram mais do que a mesma imagina para
ter chegado ao fim desta jornada.
RESUMO
O sistema inteligente de gestão da água nas cidades é uma temática cada vez mais valorizada no
âmbito da sustentabilidade financeira e ambiental dos sistemas de abastecimento de água. Para além
do não retorno do investimento efetuado na captação, produção e distribuição associado às perdas
de água, os sistemas de abastecimento têm também um papel preponderante na gestão do ciclo
urbano da água, devendo respeitar este elemento como um recurso cada vez mais escasso no
planeta, sendo a sua conservação uma responsabilidade cívica.
Atualmente existem cada vez mais inovações tecnológicas capazes de tornarem o sistema inteligente
na gestão da água. Nesse sentido o principal objetivo da presente dissertação foi divulgar os avanços
tecnológicos associados ao uso da água e as inovações na metodologia e monitorização de perdas
nos sistemas de abastecimento, assim como os benefícios que estas medidas podem oferecer à
sociedade atual e futura.
Para além disso, foi efetuada uma análise dos resultados obtidos pela Empresa Portuguesa das
Águas Livres (EPAL) em Lisboa, devido à implementação de medidas de monitorização e controlo de
perdas na rede de distribuição associadas a um sistema inteligente de gestão da água. As medidas
implementadas pela EPAL são um exemplo desse tipo de sistema, colocando a cidade de Lisboa no
patamar das cidades mais eficientes, ao nível da água não faturada.
Por fim, através da avaliação do esforço financeiro e das poupanças obtidas pela EPAL na rede de
Lisboa, estimou-se qual seria o investimento necessário na monitorização e controlo de perdas na
Águas do Porto, para diminuir as perdas para valores sustentáveis até 2025.
Palavras-chave: Smart cities; sistema de gestão inteligente da água; smart water system; sistema
de abastecimento de água; zona de monitorização e controlo; perdas de água.
Da
ABSTRACT
The water management in smart cities is an issue increasingly valued in the context of financial and
environmental sustainability of water supply systems. In addition to the non-return of the investment
made in the acquisition, production and distribution associated with the water losses, the supply
systems also have a leading role in the management of the urban water cycle, and must comply with
this element as a feature increasingly scarce on the planet, thus their conservation is also a civic
responsibility. Currently there are increasingly technological innovations capable of making the
management of smart water. In this sense, the main objective of this dissertation was to disclose the
technological breakthroughs associated with water use and the innovations in methodology and
monitoring of water losses in supply systems, as well as the benefits that these measures can offer to
the society of today and in the future as well. In addition, an analysis was carried out to the excellent
results obtained by Empresa Portuguesa das Águas Livres (EPAL), the public water Company of
Lisbon, due to the implementation of measures for the monitoring and water losses control in the
distribution network associated with a smart water management. The measures implemented by EPAL
are a worldwide reference in smart water management, placing Lisbon at the level of one of the most
efficient cities in terms of non-revenue water. Finally, through the evaluation of the financial effort and
savings obtained by EPAL in the supply network, was estimated what would be the investment
required in the monitoring and water losses control in Water Company, in Porto city, in order to reduce
the losses to get sustainable values until 2025.
Keywords: Smart cities; smart water management; smart water system; water supply system; district
monitoring areas; water losses.
Da
i
ÍNDICE DE TEXTO
1 Introdução ........................................................................................................................................ 1
1.1 Enquadramento e relevância do tema .................................................................................... 1
1.2 Objetivos .................................................................................................................................. 2
1.3 Estrutura da dissertação .......................................................................................................... 2
2 Caracterização do setor da água ..................................................................................................... 5
2.1 Enquadramento Geral ............................................................................................................. 5
2.2 Avaliação da situação atual ..................................................................................................... 6
2.3 Disponiblidade hídrica ............................................................................................................. 9
3 Sistema inteligente de gestão de água nas cidades ...................................................................... 13
3.1 Enquadramento Geral ........................................................................................................... 13
3.2 O conceito de Smart Cities .................................................................................................... 13
3.3 Smart Water System ............................................................................................................. 15
3.4 Tecnologias de gestão inteligente da água ........................................................................... 16
3.4.1 Condutas inteligentes e redes de sensores ...................................................................... 16
3.4.2 Smart Water Metering ....................................................................................................... 17
3.4.3 Sistemas de Informação Geográfica – SIG ....................................................................... 20
3.4.4 Computação em cloud ....................................................................................................... 21
3.4.5 Supervisão, Controlo e Gestão de Dados – SCADA ........................................................ 22
3.4.6 Modelos, ferramentas de otimização e de apoio à decisão .............................................. 23
3.4.7 Comunicação baseada na Internet e ferramentas de Sistemas de Informação ............... 24
3.5 Vantagens da rede de água inteligente ................................................................................. 25
3.6 Hitachi: Uma Empresa de referência no mercado ................................................................ 27
4 Caso de Estudo – Sistema inteligente de Gestão de Água ........................................................... 31
4.1 Enquadramento Geral ........................................................................................................... 31
4.2 EPAL – Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A. .......................................................... 31
4.3 O Sistema de Abastecimento de Água em Lisboa ................................................................ 34
4.4 Monitorização e Controlo de Perdas ..................................................................................... 38
4.4.1 Considerações Gerais ....................................................................................................... 38
4.4.2 Ferramentas Chave ........................................................................................................... 38
ii
4.4.3 Medição de Caudal ............................................................................................................ 40
4.4.4 Sectorização e monitorização da rede .............................................................................. 42
4.4.5 Recolha, gestão e tratamento da informação ................................................................... 46
4.4.6 Métodos de detecção e localização de fugas ................................................................... 49
4.5 Análise de Resultados ........................................................................................................... 51
5 Modelo de correlação do caso de estudo à Águas do Porto ......................................................... 57
5.1 Considerações Iniciais ........................................................................................................... 57
5.2 Modelo de correlação ............................................................................................................ 58
5.3 Resultados ............................................................................................................................. 65
6 Conclusões e recomendações ....................................................................................................... 67
6.1 Conclusões ............................................................................................................................ 67
6.2 Recomendações para trabalhos futuros ............................................................................... 68
Referências bibliográficas ..................................................................................................................... 71
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo I – Dados da EPAL de 2004 a 2014
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 3.1 – Seis características do Modelo de smart city (Giffinger et al., 2007). ............................. 15
Quadro 3.2 – Comparação entre contador de água padrão e smart water metering (SMW) (adaptado
de Blom et al., 2010). ............................................................................................................................ 19
Quadro 5.1 – Principais características do sistema de distribuição das AP, (Águas do Porto, 2014).. 58
Quadro 5.2 – Erro quadrático médio das regressões efetuadas ao crescimento do número de clientes.
............................................................................................................................................................... 60
Quadro 5.3 – Evolução do número de Clientes da EPAL de 2004 a 2014. .......................................... 60
Quadro 5.4 – Erro quadrático médio das regressões efetuadas ao crescimento da Água Faturada. .. 61
Quadro 5.5 – Evolução da Água Faturada da EPAL de 2004 a 2014. ................................................. 62
Quadro 5.6 – Estimativa da evolução das principais características da rede de distribuição do Porto.62
Quadro 5.7 – Investimento e diminuição anual de ANF por cliente da EPAL de 2004 a 2014. ........... 62
Quadro 5.8 – Erro quadrático médio das regressões investimento por ANF e por cliente. .................. 63
Quadro 5.9 – Determinação da evolução da rede de distribuição da AP. ............................................ 64
Quadro 5.10 – Resumo da evolução das características da rede e investimentos. ............................. 65
Da
iii
Quadro 5.11 – Estimativa da evolução das principais características das AP, com no modelo de
correlação. ............................................................................................................................................. 65
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 – Papel do Estado Português no setor da água (AEP, 2014b). ............................................ 9
Figura 2.2 – Disponibilidade hídrica mundial, (WRI, 2015). .................................................................. 10
Figura 2.3 – Avaliação global do stress hídrico, (WRI, 2015). .............................................................. 11
Figura 3.1 – Os fatores fundamentais para uma Smart City, (Baseado em Ferraro, 2012). ................ 14
Figura 3.2 – Esquema de uma conduta inteligente e rede de sensores wireless, (Sadeghioon et al.,
2014). ..................................................................................................................................................... 17
Figura 3.3 – Esquema da tecnologia smart water metering (Alliance for Water Efficiency, 2010). ...... 18
Figura 3.4 – Análise espacial de dados geográficos com base no SIG (InfoEscola, 2014). ................ 21
Figura 3.5 - Cloud computing (ITU, 2014). ............................................................................................ 22
Figura 3.6 - Infraestrutura inteligente que suporta o crescimento das próximas cidades .................... 28
Figura 3.7 – Fluxograma do sistema de Controlo de Distribuição de Água da Hitachi. ....................... 29
Figura 4.1 – Registos de água não faturada pela EPAL (EPAL, 2014a). ............................................. 32
Figura 4.2 – Balanço hídrico, de acordo com a IWA. ............................................................................ 32
Figura 4.3 – Cidades mais eficientes ao nível da água não faturada na década de 90. Objetivo da
EPAL para 2009 (EPAL, 2014a). .......................................................................................................... 33
Figura 4.4 – Esquema do conceito de Nível Económico de Perdas, (Sardinha, et al., 2015). ............. 34
Figura 4.6 – Rede de abastecimento da EPAL, (EPAL, 2015). ............................................................ 36
Figura 4.7 – Zonas altimétricas da rede de distribuição de lisboa, (EPAL, 2015). ............................... 37
Figura 4.8 – Cadastro de infraestruturas do sistema de abastecimento. ............................................. 39
Figura 4.9 – Esquema de monitorização de um sistema de abastecimento, (Sardinha, et al., 2015). 41
Figura 4.10 – Representação esquemática de duas ZMC contíguas, (Sardinha, et al., 2015). ........... 44
Figura 4.11 – Zonas de Monitorização e Controlo, ZMC, de Lisboa (EPAL, 2013). ............................. 45
Figura 4.12 – Esquema da análise dos dados das ZMC, através do WONE (EPAL, 2014a). ............. 46
Figura 4.13 – Processo de otimização e melhoria da eficiência, (EPAL, 2014a). ................................ 47
Figura 4.14 – Dashboard da monitorização do WONE, (EPAL, 2014a). .............................................. 48
Figura 4.15 – Monitoração dinâmica de desempenho das ZMC, (EPAL, 2014a)................................. 48
Figura 4.16 – Consumo total da ZMC e balanço hídrico noturno, (EPAL, 2014a)................................ 48
Figura 4.17 – Georreferenciação das ZMC, (EPAL, 2014a). ................................................................ 49
Figura 4.18 – Exemplos de técnicas não acústicas e de técnicas acústicas do método de localização
exata de fugas de água. ........................................................................................................................ 50
Figura 4.19 – Caracterização das principais técnicas aplicadas pela EPAL na localização aproximada
de fugas de água. .................................................................................................................................. 50
Figura 4.20 – Evolução da água não faturada na EPAL. ...................................................................... 51
Figura 4.21 – Evolução do balanço hídrico do sistema de abastecimento da EPAL. .......................... 52
Figura 4.22 – Resultados da política de controlo ativo de perdas no sistema de distribuição da EPAL.
............................................................................................................................................................... 52
Figura 4.23 – Cidades mais eficientes ao nível da água não faturada em 2014, (Sardinha, et al.,
2015). ..................................................................................................................................................... 53
Da
v
Figura 4.24 – Custos operacionais e custo unitário da água produzida. .............................................. 53
Figura 4.25 – Ganhos energéticos e correspondente valorização acumulada. .................................... 54
Figura 4.26 – Redução da ANF e correspondente valorização acumulada. ........................................ 54
Figura 4.27 – Investimento no controlo de perdas e respetivos ganhos financeiros acumulados. ...... 55
Figura 4.28 – Evolução do cash flow operacional (EBITDA). ............................................................... 56
Figura 5.1 – Sistema de adução e distribuição da rede de abastecimento do Porto (Águas do Porto,
2015). ..................................................................................................................................................... 57
Figura 5.2 – Grandes ZMC da rede de distribuição de água do Porto (Lacerda, 2014). ...................... 58
Figura 5.3 – Fluxograma do modelo de correlação. ............................................................................. 59
Figura 5.4 – Correlação entre a taxa de crescimento anual da Água Faturada e o número de clientes.
............................................................................................................................................................... 61
Figura 5.5 – Investimento no controlo de perdas e a respetiva evolução da ANF para a AP. ............. 66
Figura 5.6 – Evolução das perdas no sistema de distribuição da AP após aplicação do modelo. ....... 66
vi
ÍNDICE DE ACRÓNIMOS
ADP – Águas de Portugal SGPS, S.A.
AEP – Associação Empresarial de Portugal
AF – Água Faturada
ANF – Água Não Faturada
AMI – Advanced Metering Infrastructure
AP – Águas do Porto
APCE – Associação Portuguesa de Comunicação de Empresa
APDA – Associação Portuguesa de Distribuição e Drenagem de Águas
CAL – Companhia das Águas de Lisboa
EPAL – Empresa Portuguesa de Águas Livres, SA
EQM – Erro Quadrático Médio
ERSAR – Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos
ETA – Estação de Tratamento de Água
FSE – Fornecimento e Serviços Externos
HMI – Human Machine Interface
IBM – Intelligent Operations Center
IWA – International Water Assotiation
MDT – Modelo Digital de Terreno
MHS – Modelo Hidráulico do Sistema
NEP – Nível Económico de Perdas
ONU – Organização das Nações Unidas
PEAASAR – Planos Estratégicos de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais
RASARP – Relatório Anual dos Serviços de Águas e Resíduos em Portugal
SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition
SIG – Sistema de Informação Geográfica
SIGC – Sistema de Informação de Gestão de Clientes
SWM – Smart Water Metering
TIC – Tecnologias de Informação e Comunicação
Da
vii
TI – Tecnologias de Informação
TPZ – Teste de Pressão Zero
VLZ – Válvulas Limite de Zona
VRP – Válvulas Redutoras de Pressão
VZMC – Válvulas limite de Zonas de Monitorização e Controlo
WASH – Water supply, Sanitation and Hygiene
WEX – The Water and Energy Exchange
WONE – Water Optimization for Network Efficiency
ZMC – Zonas de Monitorização e Controlo
ZMT – Zonas de Medição e Transporte
ZPC – Zonas de Pressão Controlada
Da
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 ENQUADRAMENTO E RELEVÂNCIA DO TEMA
A água é o cerne do desenvolvimento sustentável, permitindo através da exploração dos recursos
hídricos prestar apoio à redução da pobreza, crescimento económico e sustentabilidade ambiental. A
constante melhoria na gestão da água contribui para a segurança alimentar e energética e para a
saúde ambiental, afetando a subsistência de bilhões de pessoas (WWAP, 2015).
Do ponto de vista histórico, “A presença da proximidade da água representava o abastecimento
facilitado de água para consumo doméstico e agrícola, a possibilidade de trocas de bens de consumo
através da navegação, assim como o início do desenvolvimento de sistemas de esgotos evoluídos”
(Ervideira, 2014).
Por conseguinte, segundo a Associação Empresarial de Portugal, (AEP, 2014b), “As atividades de
abastecimento de água às populações e de saneamento de águas residuais urbanas constituem
serviços de interesse geral, que visam a prossecução do interesse público, essenciais ao bem-estar
dos cidadãos, à saúde pública e à segurança coletiva (…)” entre outros. Estes serviços devem reger-
se por princípios de universalidade no acesso, de qualidade, de eficiência e equidade dos preços.
Atualmente, Portugal usufrui de serviços de abastecimento de água e de drenagem e tratamento de
águas residuais, na sua grande maioria atuais e fiáveis, os quais permitem garantir uma qualidade de
serviço admissível.
A história de uma cidade não pode ser separada da dos seus cidadãos, pois são estes que
determinam a localização das cidades e a sua configuração espacial, crescimento e desenvolvimento.
A constante otimização do planeamento urbano deve-se sobretudo a um conjunto de tecnologias
desenvolvidas e disponibilizadas pelos e para os próprios habitantes. Por definição, a tecnologia é um
conjunto de teorias e técnicas que permitem a aplicação prática do conhecimento e da realização de
certas tarefas predefinidas, (Branchi et al., 2014). Assim, as cidades foram configuradas através de
ações e iniciativas realizadas de acordo com o nível de desenvolvimento das diferentes ferramentas e
tecnologias. Estas ferramentas e tecnologias têm evoluído com base nas necessidades específicas
das pessoas e dos sistemas urbanos com vista ao seu desenvolvimento económico, comercial,
industrial, cultural e pessoal. No entanto, a complexidade desta tecnologia é determinada por dois
fatores: primeiro, os recursos disponíveis, e em segundo lugar, a força da iniciativa humana exercida
a fim de realizar um propósito e tirar o máximo partido da tecnologia (Branchi et al., 2014).
A atual revolução digital tem despertado a evolução das redes de comunicações e o desenvolvimento
de novos esquemas de sistemas produtivos. Atualmente, com a crescente contestação aos cenários
tecnológicos tradicionais, surgiu o conceito de smart city, as “cidades inteligentes”, que se tornaram a
base da competitividade urbana. Considerando que o poder de definir novos cenários é dos cidadãos,
torna-se essencial a definição da forma como as pessoas interagem com as cidades, devendo por
tudo isto ser revisitadas as tecnologias de informação e comunicação que gerem e transformam as
2
cidades do século XXI, analisando o seu impacto sobre os novos comportamentos sociais que
moldam os espaços e meios de comunicação, estabelecendo a base para uma análise que marque
os diferentes elementos que afetam o ambiente de uma smart city (Aoun, 2013).
1.2 OBJETIVOS
A presente dissertação visa avaliar a situação atual da água nas cidades, assim como também
pretende apresentar as medidas que estão a ser tomadas e as tecnologias disponíveis que
possibilitam a garantia de um sistema inteligente de gestão da água através do seu uso eficiente e
sustentável.
Para além disso, pretende-se reunir dados e aumentar o conhecimento relativo ao processo de
monitorização e controlo de perdas efetuado pela EPAL na cidade de Lisboa, de forma a tornar o
sistema de abastecimento mais eficiente e permitir uma maior conservação da água, numa altura em
que é visto como um recurso cada vez mais escasso.
Este estudo pretende ainda ser um contributo para avaliar a influência do investimento em
tecnologias de vanguarda e de medidas eficientes de gestão da água nos diferentes sistemas de
abastecimento das grandes cidades portuguesas, nomeadamente em termos económicos e técnicos
como de produção de água, consumo, eficiência e lucros.
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
A presente dissertação é constituída por sete capítulos. O Capítulo 1 é dedicado ao enquadramento e
relevância do tema da dissertação, referindo-se os objetivos principais e a estrutura do trabalho.
No Capítulo 2 efetua-se a análise e contextualização do sector da água, expondo de forma sumária a
sua importância e disponibilidade enquanto recurso. Também se avalia a situação atual do sector,
onde sumariamente, é caracterizada a evolução do consumo da água, destacando-se os padrões de
consumo, irregularidades na gestão e serviços de abastecimento. Ainda neste capítulo expõe-se a
disponibilidade hídrica mundial e os principais problemas associados à escassez da água.
No Capítulo 3 caracteriza-se o processo de gestão inteligente da água nas cidades, apresentando-se
o conceito de smart cities e a sua importância atual como resposta à crise hídrica pela qual o planeta
está a atravessar e descreve-se o smart water system e as tecnologias atuais associadas à gestão
inteligente da água. Para além do que foi referido também são apresentadas as principais vantagens
do sistema inteligente de água. Para finalizar este capítulo faz-se referência à empresa internacional
Hitachi Ltd., pela sua notoriedade na área objeto de estudo, nomeadamente nas tecnologias de
vanguarda que produzem com o objetivo de obter-se uma maior eficiência no sistema de gestão de
água.
Da
3
No Capítulo 4 apresenta-se o caso de estudo, nomeadamente a gestão inteligente de água na cidade
de Lisboa, elaborada pela Empresa Portuguesa das Águas Livres, EPAL. Sumariamente caracteriza-
se a EPAL e o sistema de abastecimento de água de Lisboa, descrevem-se todas as fases do
processo de monitorização e controlo de perdas de água da cidade, objeto de estudo da presente
dissertação, e apresentam-se e discutem-se os principais resultados obtidos.
O capítulo 5 é dedicado à apresentação de um modelo de correlação, face aos resultados obtidos
pela EPAL na otimização da rede de distribuição através da melhoria de monitorização e controlo de
perdas, nomeadamente, na estimativa do investimento necessário de forma a se obter um
equivalente nível de desempenho no sistema de abastecimento da Águas do Porto.
Finalmente, no Capítulo 6, sintetizam-se as conclusões da investigação, refere-se a importância do
uso sustentável da água e do seu papel nas smart cities e fazem-se recomendações para trabalhos
futuros.
Da
5
2 CARACTERIZAÇÃO DO SETOR DA ÁGUA
2.1 ENQUADRAMENTO GERAL
A água é um recurso essencial para toda a natureza, capaz de sustentar a vida, desempenhando
vários papéis importantes, existindo em três estados: gasoso, líquido e sólido. No seu estado líquido,
a água atende às necessidades básicas das plantas, animais e seres humanos e, por sua vez, o
escoamento proveniente da precipitação alimenta os nossos ecossistemas e recarrega a
disponibilidade da água. O vapor de água na atmosfera sustenta a precipitação, e é responsável pela
regularização da temperatura da Terra. Em estado sólido (congelado), a água ajuda a arrefecer a
Terra através da reflexão da radiação solar. Além disso, em algumas zonas da Terra, a água
congelada serve como forma de armazenamento natural da água para as estações mais quentes,
quando a necessidade é maior. A água também afeta a intensidade e a variabilidade no clima, e os
eventos extremos, como secas e cheias. A sua abundância, tanto espacial como temporal, tem
também um efeito sobre a sociedade e a ecologia, desempenhando um papel importante na
economia mundial, sendo necessária para a agricultura, a silvicultura, mineração, extração e
produção de energia, fabricação e abastecimento público de água. No entanto, embora 71% da
superfície da Terra esteja coberta com água, apenas 2,5% do volume total de água é considerada
doce, com os restantes 96,5% armazenados em oceanos. Importa ainda compreender que, nem toda
a água doce está disponível para consumo, pois nem toda a água subterrânea é acessível e alguma
da água doce permanece sob a forma sólida. Com menos de 2,5% do volume total de água da Terra
disponível para consumo, é importante que se alcance a prática de conservação de água para ajudar
a manter e conhecer a qualidade da água e a disponibilidade da mesma (Martyusheva, 2014).
Desde a década de 70, tem-se observado um aumento da consciência ecológica, e face à evolução
das tecnologias de informação e comunicação, e automação da produção levou a que se colocassem
as questões ambientais na ordem do dia. O relatório elaborado pelas Nações Unidas, intitulado de “O
Nosso Futuro Comum” emancipa o conceito de desenvolvimento sustentável como a base para uma
política económica global com o objetivo de atender as nossas necessidades atuais sem
comprometer as das gerações futuras (Bruntland, 1987).
Há uma relação clara entre o desenvolvimento sustentável e a água, que vai muito além da sua
função social, económica e ambiental. A saúde humana, a segurança alimentar e energética, a
urbanização e o crescimento industrial, bem como as mudanças climáticas são áreas críticas e
desafiantes em que as políticas e ações no núcleo do desenvolvimento sustentável podem ser
reforçadas (ou enfraquecidas) através da gestão da água. A falta de abastecimento de água,
saneamento e higiene (water supply, sanitation and hygiene - WASH) tem um preço enorme na saúde
e bem-estar, ascendendo ainda a uma perda considerável da atividade económica. De realçar que os
investimentos em serviços de água e saneamento resultam em ganhos económicos substanciais e
melhoria da qualidade da água (WWAP, 2015). A fim de assegurar um acesso universal à água,
6
existe uma necessidade de progresso acelerado em grupos desfavorecidos, bem como garantir a não
discriminação na prestação de serviços WASH- Water supply, Sanitation and Hygiene.
A indústria de água tem sido alvo de alterações e pareceres no que respeita à gestão sustentável das
águas urbanas. São diversos os fatores externos, incluindo os impactos das alterações climáticas, a
seca, o crescimento da população e consolidação em centros urbanos, que levam ao aumento do
ónus sobre os prestadores de serviços de água de forma a adotarem abordagens mais sustentáveis
para a gestão das águas urbanas. A cobertura dos custos, a monitorização da água e atender à
procura dos clientes são alguns dos desafios principais (Boyle et al., 2013).
Como é referido no Relatório Anual do Setor de Água e Resíduos em Portugal, (ERSAR, 2015), são
vários os desafios estruturais do desenvolvimento das sociedades modernas, desde o abastecimento
de água às populações e atividades económicas, passando pelo saneamento das águas residuais
urbanas, bem como a gestão dos resíduos urbanos. Tudo isto constitui um dos desafios estruturais do
desenvolvimento das sociedades modernas, sendo que o crescimento de agregados populacionais
gerou um aumento e uma concentração de necessidades de água para os vários usos e a
consequente necessidade de gestão das águas residuais e de gestão de resíduos, em quantidades
cada vez mais elevadas. Esta realidade veio obrigar à utilização de tecnologias avançadas e à
adoção de modelos de gestão mais robustos, que melhor se adequem às exigências atuais e futuras
(Baptista et al., 2009).
2.2 AVALIAÇÃO DA SITUAÇÃO ATUAL
Nas últimas décadas tem-se observado uma elevada taxa de crescimento populacional, com claras
consequências na procura de água. Atualmente estima-se que o aumento da população entre 1900 a
2000 levou a um aumento da procura de água potável de aproximadamente 10 vezes. Neste sentido,
se em 2012 se apontava para 7 mil milhões de habitantes no mundo, e se estima que haja 10 mil
milhões em 2050 e 12 a 15 mil milhões até 2100, a sociedade deverá rapidamente tender para uma
gestão inteligente da água de forma a não aumentar o stress hídrico. Denote-se que em 2010 pela
primeira vez mais de 50% da população vivia em aglomerados urbanos, apesar que ainda 1,1 mil
milhões de habitantes não tinham acesso a água potável e 2,4 mil milhões não tinham saneamento
(AEP, 2014a; Martyusheva, 2014).
Este rápido crescimento urbano está associado à agregação de cidades periféricas, a dissolução das
fronteiras urbano/rural, aparecimento de corredores urbanos ou até de Megacities. As Megacities são
definidas pela ONU (Organização das Nações Unidas) como cidades com mais de 10 milhões de
habitantes. O crescimento das Megacities tem sido surpreendente, com uma elevada concentração
nos países em desenvolvimento, estimando-se que em 2025, haverá 27 Megacities, das quais 21 em
países em desenvolvimento. Actualmente, Tokyo (35,5 milhões), Mumbai (21,9 milhões), Cidade do
México (21,6), São Paulo (20,5 milhões) e Nova Iorque (19,9 milhões) são as cinco do mundo
maiores cidades do mundo (United Nations, 2014).
Da
7
Presentemente, e devido ao enorme valor da água, entende-se que esta é mais um elemento na
equação da segurança humana, e que a água pode desempenhar um papel determinante nos
conflitos internacionais, nacionais e transfronteiriços. Embora haja um verdadeiro potencial para
conflitos sobre a água, é também a tensão em torno deste setor que pode oferecer potencial
cooperação entre os Estados, desde que as instituições mantenham as suas capacidades em vigor
para tal cooperação acontecer (Bigas, 2012).
O valor da água é transversal a diversos sectores, mas de enorme importância para a saúde
ambiental, sendo que serviços inadequados de gestão de água, que incluem a falta de abastecimento
de água potável, saneamento e drenagem, são a principal causa de problemas de saúde. Estima-se
que em países em desenvolvimento 80% das doenças estão relacionadas com a falta de condições
de abastecimento de água e saneamento (Hameeteman, 2013).
Os sistemas urbanos de abastecimento de água e saneamento, de drenagem e de prevenção de
inundações, bem como de controlo da poluição, são infraestruturas que reduzem significativamente
os problemas ambientais e de saúde contribuindo assim para a sustentabilidade das cidades e do
desenvolvimento sustentável em geral (Margeta, 2014).
No entanto, a maioria das infraestruturas do setor da água corrente são antigas e deterioradas. As
redes de água são vastas e constituem-se de vários componentes (condutas, bombas, válvulas,
juntas, reservatórios), sendo que estes componentes variam em idade, dimensão e tipo de material.
Por vezes à medida que o tempo passa o seu desempenho é inferior e há uma redução da eficiência,
tornando estas redes propensas a falhas e com perdas de água. Como as redes de água são tão
vastas e de difícil acesso, alguns municípios podem não ter um inventário completo dos seus ativos,
ou estar cientes dos níveis de perdas nos sistemas. Atualmente, em tempos economicamente difíceis,
o financiamento é muito limitado, o que define como mais baixa, numa lista de prioridades, a
reabilitação das infraestruturas de abastecimento de água. No entanto, o adiamento da manutenção
das infraestruturas de água pode resultar em falhas significativas dos componentes, bem como
quebras que podem causar outros danos ou interrupções. Além disso, a água perdida não traz
receitas e exacerba os problemas de escassez de água (Martyusheva, 2014).
O documento final da Conferência de 2012 das Nações Unidas sobre o Desenvolvimento Sustentável
(Rio+20), The Future We Want, refere que a água está no centro do desenvolvimento sustentável,
mas ao mesmo tempo que se dá o desenvolvimento e crescimento económico tem sido criada uma
pressão que desafia a segurança da água para os seres humanos e para a natureza. Continuam,
também, a haver grandes incertezas sobre a quantidade de água necessária para atender à procura
por alimentos, energia e outros usos humanos, bem como para sustentar os ecossistemas. Estas
incertezas são agravadas pelo impacto das alterações climáticas. A gestão da água é
responsabilidade de decisores dos setores público e privado, sendo importante entender como tal
responsabilidade compartilhada pode ser transformada em algo construtivo e elevado a um ponto de
encontro em torno do qual as diferentes partes interessadas podem reunir-se e participar
coletivamente para tomar decisões informadas (WWAP, 2015).
8
No caso de Portugal, sabe-se que “o setor das águas em Portugal, materializado através dos serviços
de abastecimento público de água às populações e de saneamento das águas residuais urbanas, tem
naturalmente uma importância fundamental na sociedade portuguesa”. É incontornável a importância
da água enquanto “substância” vital para o ser humano. O ciclo da água tem sofrido alterações
decorrentes das ações do homem e a escassez de água potável já é um dos grandes desafios do
século XXI” (AEP, 2014b).
Em 1993, a situação dos serviços de água em Portugal era imperfeita: havia um deficiente nível de
infraestruturas, uma baixa qualidade do serviço, uma gestão deficitária e um investimento disperso.
Nesta época, a Empresa Portuguesa de Águas Livres SA (EPAL) era, de facto, a exceção, pois era a
única empresa existente com uma escala aceitável: 80% da população era servida por Sistemas de
Abastecimento de Água e 30% da população era servida por Sistemas de Tratamento de Águas
Residuais. É neste ano que em Portugal, assente no Decreto-Lei n.º 372/93 de 29 de outubro e o
Decreto-Lei n.º 379/93 de 5 de novembro, foi realizada uma reforma do setor para garantir o
desenvolvimento sustentável dos serviços de águas, compreendendo uma estratégia nacional
(enquadramento institucional e enquadramento legislativo), modelos de governação, organização
territorial (infraestruturas, recursos financeiros, recursos humanos, recuperação de custos;
investigação e desenvolvimento), proteção dos consumidores, qualidade de serviço e um quadro
regulatório. Portugal passou posteriormente a dispor de uma Estratégia Nacional materializada em
Planos Estratégicos de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais (PEAASAR)
(AEP, 2014b).
O papel do Estado Português no setor da água reflete-se em seis papéis distintos: enquanto decisor
político, regulador, Autoridade Nacional da Água, fiscalizador, concedente e concessionário (Figura
2.1).
Da
9
Figura 2.1 – Papel do Estado Português no setor da água (AEP, 2014b).
2.3 DISPONIBLIDADE HÍDRICA
Ao longo das últimas décadas, com o crescimento das exigências, os riscos de poluição e stress
hídrico severo em muitas partes do mundo têm aumentado. A frequência e a intensidade das crises
de água têm vindo a aumentar, com graves implicações para a saúde pública, sustentabilidade
ambiental, segurança alimentar e energética, e desenvolvimento económico. Embora os papéis
centrais e insubstituíveis que a água ocupa em todas as dimensões do desenvolvimento sustentável
se tenham tornado progressivamente reconhecidos, a gestão dos recursos hídricos e da prestação de
serviços relacionados com a água continua a ser demasiado baixa nas escalas de perceção do
público e das prioridades governamentais. Como resultado, a água muitas vezes torna-se um fator
limitante, ao invés de um facilitador, do bem-estar social, do desenvolvimento económico e da
preservação dos ecossistemas saudáveis. O facto é que há água disponível suficiente para atender
às necessidades crescentes do mundo, mas não sem antes dramaticamente se mudar a forma como
a água é utilizada, gerida e compartilhada. A crise mundial da água é um reflexo da governação,
muito mais do que de disponibilidade de recursos (WWAP, 2015).
Maas, (Maas, 2012), refere que as avaliações realizadas em torno da escassez de água global, que
tradicionalmente está voltada para a relação entre a disponibilidade e a procura de água para uso
humano, estão a evoluir de forma a melhor incorporar as necessidades ecológicas de água, através
da aplicação de uma nova abordagem que passa pela avaliação da escassez de água em mais de
400 bacias hidrográficas, correspondendo a 69% do escoamento global, 75% da área irrigada do
mundo e cobertura de 65% da população mundial. Em 50% das bacias analisadas por Maas (2012),
constatou-se que havia escassez severa de água durante pelo menos um mês do ano, afetando
10
diretamente cerca de 2,7 biliões de pessoas. Em 35 bacias, houve escassez severa de água para,
pelo menos, metade do ano, afetando cerca de 500 milhões de pessoas. Concluiu-se que as
incidências crescentes de crises hídricas locais vão aumentar e a escassez de água terá impacto nos
ecossistemas à escala global. As políticas governamentais hídricas de todo o mundo estão a evoluir
para enfrentar e evitar essas crises através de uma melhor incorporação de considerações
ambientais na gestão da água, planeamento de bacias hidrográficas e aproveitamentos hidroelétricos.
No entanto, enquanto os governos e agências de gestão da água estão a desenvolver políticas e leis
para reconhecer as necessidades de caudais ambientais, a implementação efetiva destas medidas
ainda é insuficiente.
Apresenta-se na Figura 2.2 a estimativa efetuada pelo World Resource Instititute, (WRI, 2015), da
disponibilidade hídrica global, traduzindo-se no escoamento anual de cada bacia hidrográfica.
Figura 2.2 – Disponibilidade hídrica mundial, (WRI, 2015).
Não se trata, no entanto, de assegurar o abastecimento de água através de qualquer meio. Até ao
ano 2000, os seres humanos tinham construído cerca de 45.000 grandes barragens que, em
combinação com as centenas de milhares de estruturas menores, quadruplicou o armazenamento de
água para consumo humano em apenas 40 anos. No entanto, não foi examinado ou foi capaz de se
prever os efeitos que, em escala global, a construção cumulativa de barragens descoordenadas,
desvios de irrigação e os impactos relacionados com a desflorestação teriam sobre a extensão,
disponibilidade e qualidade da água. Atualmente tornou-se claro que a atividade humana começou a
afetar a hidrologia da Terra. A nossa presença, as nossas ações e as suas consequências alteraram
a própria composição da atmosfera, nas formas de precipitação e nos locais onde a chuva cai; o
comportamento humano está a afetar o padrão da chuva e da queda de neve (Sandford, 2012).
Da
11
A distribuição desigual da disponibilidade e procura, o crescimento demográfico, as alterações
climáticas e a má gestão da água agravam a situação extrema de stress hídrico. A escassez de água
não é apenas uma ameaça ao desenvolvimento humano e económico, mas talvez a principal causa
para a instabilidade política do futuro.
Na Figura 2.3 apresenta-se uma avaliação global do stress hídrico, apresentando o volume anual
captado por municípios, indústrias e agricultura, como uma percentagem da disponibilidade hídrica
anual. Assim, os valores mais elevados indicam os locais que apresentam maior stress hídrico, ou
seja, com maior consumo em relação à disponibilidade hídrica, onde será necessário adotar-se
abordagens mais sustentáveis para a gestão da água, assim como nas zonas áridas, nas quais não
há disponibilidade hídrica será necessário tomar medidas para reverter essa situação.
Figura 2.3 – Avaliação global do stress hídrico, (WRI, 2015).
Da
13
3 SISTEMA INTELIGENTE DE GESTÃO DE ÁGUA NAS CIDADES
3.1 ENQUADRAMENTO GERAL
O sistema inteligente de gestão de água tem como objetivo efetuar a exploração da água a nível
regional ou a nível de cidade com base nos ideais de harmonia, sustentabilidade e autossuficiência,
através da utilização de tecnologias inovadoras, como a reutilização de água entre outras tecnologias
de tratamento de água, tecnologia de informação, tecnologia de monitorização e controlo e através da
implementação do sistema de registo do ciclo da água para que funcione como um "fluxo de água e
de informações." (Tadokoro et al., 2011).
Os sistemas de distribuição de água são as infraestruturas essenciais que devem ser adequadamente
geridas e mantidas, a fim de fornecer os níveis esperados de serviço aos consumidores. No entanto,
estes sistemas precisam de apoio à decisão em tempo real, sendo sistemas baseados em
monitorização contínua de parâmetros hidráulicos e de qualidade de água numa “malha” temporal e
espacial fina. Uma visão precisa, continuamente atualizada do estado da distribuição do sistema de
água, permite que uma companhia de água possa melhorar a otimização da operação do sistema,
gerir o controlo de perdas de forma mais eficaz e reduzir a duração e a interrupção para reparação e
manutenção da rede (Allen et al., 2011).
Decorrente disto, as “infraestruturas avançadas de medição, sistemas de gestão e análise de dados
irão permitir agir de forma mais consciente e justa”. De forma simples, “A base de tecnologia de
suporte de uma smart city deverá evoluir em todos os ramos, nomeadamente as infraestruturas base,
os edifícios, a indústria e consumidores singulares, de modo a estabelecer plataformas mais flexíveis,
compatibilizadas entre si” (Ervideira, 2014).
Sendo assim, o sistema inteligente de gestão de água nas cidades torna-se um ótimo meio para a
conservação, eficiência e segurança dos objetivos a atingir, uma vez que como refere Ervideira,
(Ervideira, 2014), “A água não faturada traduz-se anualmente em milhões de euros, traduzidas em
despesas de trabalho, produtos químicos e energia não recuperáveis”.
3.2 O CONCEITO DE SMART CITIES
O conceito de smart city, ou cidade inteligente, é relativamente recente, proveniente das inovações
tecnológicas e também do mundo globalizado em que atualmente nos encontramos inseridos.
Uma smart city pode definir-se como a cidade na qual é efetuado um investimento em capital humano
e social, incentivando a utilização de Tecnologias de Informação e Comunicação, TIC, como elemento
viabilizador do crescimento económico sustentável, proporcionando uma melhoria na qualidade de
vida dos cidadãos residentes e flutuantes, e consequentemente, permitir uma melhor gestão dos
14
recursos naturais e energéticos. As smart cities serão aquelas que forem capazes de conciliar os
fluxos humanos com recurso às novas tecnologias, facilitando a mobilidade e sustentabilidade.
Convém desde já salientar que o conceito de smart city é diretamente proporcional ao estado de
evolução das cidades, sendo que, não é adequado associar o conceito de smart city em países com
menores índices de desenvolvimento.
A ideia de smart city tem emergido como uma alternativa para enfrentar e resolver os problemas
decorrentes de três grandes tendências que estão a destruir as cidades (a urbanização, alterações
demográficas e a pegada de carbono). Ferraro (2012) refere que embora não haja uma definição
única de smart city geralmente é aceite e reconhecido, que se trata de uma visão holística, e cada
parte da estrutura da cidade tem que ser envolvida: cidadãos, empresas, transportes, energia, água,
comunicações, serviços da cidade e, mais recentemente, a tecnologia da informação, (Figura 3.1).
No entanto, é importante reconhecer que o conceito de smart city não se limita apenas aos avanços
tecnológicos, mas visa promover o desenvolvimento socioeconómico. A inclusão social é uma
característica fundamental das smart cities e todas as oportunidades para o desenvolvimento
económico precisam ser acopladas com investimentos em capital social (Colldahl et al., 2013).
A definição de smart cities, por Giffinger et al. (2007), baseia-se num Modelo de Cidade Inteligente
(Smart City Model). Este modelo é um sistema de classificação em que as smart cities podem ser
avaliadas e desenvolvidas através de seis características distintas (Quadro 3.1). O Modelo de Cidade
Inteligente foi desenvolvido como uma ferramenta de classificação para avaliar smart cities europeias
de tamanho médio nas áreas de economia, habitantes, governação, mobilidade, o ambiente e o estilo
de vida. Através deste modelo, uma cidade pode examinar o seu estado atual, e por sua vez,
Fatores
Tecnológicos
Fatores
Humanos
Fatores
Institucionais
Figura 3.1 – Os fatores fundamentais para uma Smart City, (Baseado em Ferraro, 2012).
Da
15
identificar as áreas que necessitam de maior desenvolvimento, a fim de satisfazer as condições
necessárias de uma smart city. As cidades podem usar este modelo para criar individualmente metas
com base nas suas circunstâncias únicas, seguindo a visão delineada pelas seis características
apresentadas no Quadro 3.1.
Quadro 3.1 – Seis características do Modelo de smart city (Giffinger et al., 2007).
3.3 SMART WATER SYSTEM
O smart water sytem (sistema inteligente de água) traduz um sistema que promove a segurança do
abastecimento de água considerando os riscos futuros incertos mas significativos, como o
crescimento demográfico, a variabilidade hidrológica, eventos extremos e de intensificação da procura
em sistemas de abastecimento de água, agricultura, indústria e de ecossistemas. A tomada de
decisão estratégica e transparente da exploração dos recursos hídricos é fundamental para alcançar
a sustentabilidade no uso da água (Hope et al., 2011).
O conceito de smart water sytem utiliza os avanços nas tecnologias da informação para
monitorização do sistema de dados e para obter uma maior eficiência na alocação de recursos. Para
além da maior eficiência no controlo de perdas, prevenção e rápida deteção de fugas, o smart water
sytem permite ainda o desenvolvimento de melhores práticas de gestão de ativos aperfeiçoando a
eficiência do sistema em áreas emergentes, como na distribuição orientada para a procura. Ao invés
de simplesmente seguir as práticas existentes que bombeiam em alta pressão no sistema de
abastecimento de água para alcançar os clientes mais distantes, um sistema mais inteligente poderia
utilizar dados em tempo real, bombas de velocidade variável, válvulas de controlo dinâmicas e
contadores inteligentes de forma a equilibrar a procura, minimizar as sobrepressões em condutas
envelhecidas e economizar energia (Global Water Technologies, 2013).
Para as entidades gestoras de serviços de água o smart water sytem pode quebrar a espiral
descendente de desempenho operacional e financeiro. A título de exemplo, considerando a
Economia Inteligente
(Competitividade)
- Espírito inovador
- Produtividade
- Flexibilidade no mercado de trabalho
Pessoas Inteligentes
(Capital Social/Humano)
- Afinidade com aprendizagem ao longo da vida
- Participação na vida pública
- Criatividade e flexibilidade
Governação Inteligente
(Participação)
- Participação na tomada de decisões
- Governação transparente
Mobilidade Inteligente
(Transportes e TIC)
- Acessibilidade local
- Infraestruturas de TIC
- Sustentabilidade, inovação e sistemas de transportes seguros
Ambiente Inteligente
(Recursos Naturais)
- Atratividade nas condições naturais
- Proteção ambiental
- Recursos sustentáveis
Vida Inteligente
(Qualidade de Vida)
- Equipamentos culturais
- Condições de saúde
- Qualidade de habitação
- Coesão social
16
identificação e redução de perdas de água, as entidades gestoras poderão alcançar uma maior
eficiência financeira através da conservação das infraestruturas e de um plano de investimento mais
eficaz na manutenção da rede. A utilização do smart water sytem permite melhorar a situação de
muitas redes caracterizada por infraestruturas degradadas, abastecimentos irregulares, baixos níveis
de satisfação dos clientes ou pagamento de contas não proporcional ao consumo efetivo. O smart
water sytem pode levar a serviços de água mais sustentáveis, reduzindo perdas financeiras e
potenciando modelos de negócios inovadores para servir a população urbana e rural (Hope et al.,
2011).
3.4 TECNOLOGIAS DE GESTÃO INTELIGENTE DA ÁGUA
3.4.1 CONDUTAS INTELIGENTES E REDES DE SENSORES
Com o surgimento de smart pipes (condutas inteligentes) e sensor networks (redes de sensores)
pretende-se gerir a procura e minimizar as fugas. A gestão dos recursos hídricos significa gerir e
garantir que eventuais perdas do sistema são mínimas (Asín & Boyd, 2011).
Segundo Lin e Liu (2009) o protótipo do smart pipe foi concebido como uma unidade de módulo com
uma capacidade de monitorização expansível para futuros sensores disponíveis. Com várias
condutas inteligentes instaladas em secções críticas de um sistema público de água, uma
monitorização em tempo real deteta automaticamente o caudal, a pressão, os pontos de escoamento
de baixa velocidade, fugas em condutas e a qualidade da água, sem alterar as condições de
funcionamento no circuito hidráulico.
Neste seguimento, uma das principais questões na monitorização de infraestruturas é o consumo e a
disponibilidade energética. O consumo de energia registado nos sensores deve ser otimizado,
mantendo a sua funcionalidade a um nível adequado. Outra questão em matéria de controlo da
infraestrutura, como as redes de condutas de água, é o tratamento de dados. O nó sensor nestes
sistemas deve ser capaz de lidar com os dados produzidos localmente e, em seguida, enviar os
dados processados para o centro de controlo, a fim de minimizar o tamanho dos dados de pós-
processamento e transmissão necessária (Sadeghioon et al., 2014).
Os nós de sensores individuais geralmente têm quatro partes principais: a recolha de dados e
unidade de processamento, unidade de transmissão, gestão de energia e sensores. O desempenho
de cada uma dessas secções, em termos de consumo de energia e fiabilidade afeta grandemente o
desempenho global dos sensores e da rede. A Figura 3.2 ilustra um esquema geral de uma conduta
inteligente e rede de sensores wireless.
Da
17
Figura 3.2 – Esquema de uma conduta inteligente e rede de sensores wireless, (Sadeghioon et al., 2014).
Os problemas de perdas/fugas de água podem assim ter solução com essa tecnologia de smart
sensor. Deste modo, os Sensor Networks fornecem a tecnologia para as cidades monitorizarem com
mais precisão os seus sistemas de distribuição de água e identificar os seus maiores riscos de perda
de água. Existe uma relação direta entre as condutas inteligentes e as redes de sensores, tal como
apontado, os primeiros são monitorizados pelos segundos. Do ponto de vista prático, as cidades que
estão a abordar as perdas de água com tecnologias de gestão inteligente da água estão a gerar uma
poupança elevada do seu custo. Tóquio, por exemplo, estimou economizar 170 milhões de dólares
por ano através da deteção prévia de problemas de fugas de água (Asín & Boyd, 2011).
Sucintamente, as redes de sensores inteligentes wireless são uma solução viável para a
monitorização do estado de conservação, a pressão e as perdas/fugas. A principal vantagem
comparativamente a outros métodos de deteção de perdas normalmente utilizados, passa pelo
controlo contínuo em toda a extensão da rede, sem intervenção do operador. Outra vantagem é o
baixo consumo de energia das redes de sensores wireless, que lhes permite permanecer
operacionais por longos períodos de tempo sem manutenção (Sadeghioon et al., 2014).
3.4.2 SMART WATER METERING
Um contador de água (water meter) é um dispositivo utilizado para medir a quantidade de água
consumida em qualquer consumidor, enquanto que um smart metering é um dispositivo de medição
que tem a capacidade de armazenar e transmitir dados de consumo com uma determinada
frequência (Figura 3.3). Por vezes, o smart water metering é referido como “tempo de uso em m3
”,
porque para além de medir o volume consumido, também regista a data e a hora a que o consumo
ocorre. Por conseguinte, enquanto os medidores de água tradicionais são lidos mensalmente ou
18
bimensais e uma fatura de água é gerada a partir dessa leitura manual do medidor, o smart meter
pode ser lido à distância e com maior frequência, fornecendo acesso instantâneo a informações sobre
o consumo de água para os clientes e entidades gestoras da rede de abastecimento de água. Estes
“contadores inteligentes” de água são um componente do sistema de Infraestrutura de Medição
Avançada (AMI – Advanced Metering Infraestructure) que as companhias de água podem optar por
implementar (Alliance for Water Efficiency, 2010).
Por outro lado com a utilização de “contadores inteligentes” a fatura de água fica associada ao
volume consumido, ao invés de uma taxa fixa ou uma taxa com base na dimensão da propriedade. A
medição individual, através de Smart Water Metering (SWM), também permite a introdução de tarifas
crescentes com base num volume diferenciado de consumo para permitir que, em primeiro lugar haja
subvenção cruzada dos clientes de baixo consumo pelos maiores consumidores, e em segundo lugar
para incentivar os clientes finais a reduzir o seu consumo de recursos limitados. Sucintamente, a
medição inteligente de água oferece essencialmente a oportunidade de melhorar o equilíbrio entre o
fornecimento de acesso à água potável, o direito de uma entidade gestora receber pagamento por
serviços prestados, bem como a responsabilidade conjunta de todos na preservação dos recursos
hídricos escassos (Boyle et al., 2013).
Figura 3.3 – Esquema da tecnologia smart water metering (Alliance for Water Efficiency, 2010).
De forma sucinta, um “contador inteligente” substitui o medidor de acumulação proporcionando assim
leituras mais precisas de água através de métodos eficientes de deteção do caudal. Os componentes
que compõem um contador “inteligente” de água incluem hardware de deteção de caudal, um
transmissor e memória para armazenar dados e compensa as desvantagens do contador de água
tradicional, tornando os dados mais acessíveis. A contagem padrão recolhe dados somente uma vez
a cada três meses, enquanto o SWM permite uma monitorização da água diária (Blom et al., 2010).
Da
19
Quadro 3.2 – Comparação entre contador de água padrão e smart water metering (SMW) (adaptado de Blom et al., 2010).
Benefícios Desvantagens
Contador de água tradicional
- Baixo custo - Infraestrutura já estabelecida e funcional
- Recolha de dados ocorre a cada 3 meses - Informação mínima - A faturação é a prioridade
Contador de água inteligente
(SWM)
- Capacidade de deteção de perdas - Dados em tempo real disponíveis - Dados personalizados
- Melhoria da eficiência
- Custo elevado
Entre as vantagens e desvantagens referidas, Quadro 3.2, deve reter-se que apesar do custo elevado
obtêm-se através do SWM os melhores serviços, sem custos adicionais isto é, os custos para
implementar sistemas de medição inteligente são significativos, mas uma vez implementados tem
enormes vantagens (Oracle, 2009):
- Obter a última leitura quando os clientes se mudam ou deixam a área de residência. Com estas
leituras finais, em tempo real, permite fazer uma cobrança imediata possibilitando aos utilizadores
proceder ao pagamento, o que poderia levar semanas ou meses até chegar a um cliente realocado;
- Desligar remotamente ou restringir o caudal nas regiões onde isso é permitido, o que permite reduzir
os custos no envio de equipas às instalações dos consumidores que têm ou solicitam um
cancelamento do serviço;
- Verificar o estado do medidor antes de enviar uma equipa de reparação em resposta a uma
chamada de um cliente. Estas verificações podem impedir diligências desnecessárias das equipes
aos locais onde os problemas não são da responsabilidade da entidade gestora;
- Detetar ligações ilegais remotamente;
- Assegurar que quase todas as faturas são baseadas em volumes consumidos reais em vez de ler
estimativas, reduzindo ainda as chamadas para o call center e melhorando a satisfação;
- Ajudar nos custos de eletricidade das entidades gestoras, controlando o bombeamento de água
para um ponto alto durante o horário vazio (quando a tarifa de eletricidade é mais económica), sendo
o circuito de água alimentado graviticamente quando a tarifa de eletricidade é mais cara. As
entidades gestoras que querem evitar a utilização de bombas durante os períodos de tarifas altas,
disponibilizam um rastreio de tarifa de eletricidade e, assim, o excesso de consumo de água nas
horas de ponta.
20
3.4.3 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA – SIG
No que diz respeito à utilização de um Sistema de Informação Geográfica (SIG), deve entender-se
que esta ferramenta permite ser aplicada a diversas áreas de estudo e, quando aplicado às
tecnologias de gestão inteligente da água, permite-nos ter uma ideia mais clara da sua evolução. A
vantagem de um SIG é a modulação da realidade com base em dados e assume um papel de
destaque na sociedade atual dado que são sistemas de informação desenhados para recolher,
modelar, guardar, receber, partilhar, manipular, analisar e apresentar informação geograficamente
referenciada (Worboys & Duckham, 2004).
O SIG desempenha um papel forte na gestão inteligente da água e, para as entidades gestoras, já
prevê o inventário mais completo dos componentes de rede de distribuição e as suas localizações
espaciais. Com uma sofisticada rede de comunicação da rede inteligente sobreposta à rede, a gestão
de dados com SIG torna-se absolutamente crítica.
Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) permitem incorporar a componente espacial a um
modelo orientado por objetos, permitindo uma melhoria no planeamento e na gestão dos sistemas de
redes públicas e facilitando uma evolução dos modelos geográficos em rede. Apresenta-se na Figura
3.4 um exemplo de uma funcionalidade desta tecnologia, que através do cruzamento de dados do
modelo numérico do terreno com outros planos de informação como a procura, a rede de distribuição
de água na região, entre outros, permite que se determine através de uma análise espacial a
localização mais adequada para implantação de novos reservatórios.
A aplicação das potencialidades SIG permite uma agilização de processos, a análise de diversas
situações, a localização dos clientes, passando de uma tecnologia inexistente a um recurso
diariamente utilizado.
Outras plataformas que compõem o sistema de tecnologias de informação incluem o SCADA,
faturação do cliente/sistemas financeiros e sistemas de gestão de documentos. As principais
aplicações de negócio passam por combinar os dados servidos a partir dos sistemas SIG, SCADA, e
do cliente, juntamente com outras informações de fora do sistema, tais como sistemas
meteorológicos, ou imagens de satélite. Os utilizadores podem usar essas informações combinadas
para aplicações de negócios, a partir da visualização de uma imagem operacional comum para
inspeção e manutenção para análise e planeamento de rede (ESRI, 2009).
Da
21
Figura 3.4 – Análise espacial de dados geográficos com base no SIG (InfoEscola, 2014).
3.4.4 COMPUTAÇÃO EM CLOUD
O conceito de computação em cloud refere-se à utilização da memória e das capacidades de
armazenamento e cálculo de computadores e servidores partilhados e interligados através
da Internet, seguindo o princípio da computação em rede.
O armazenamento de dados é feito em servidores aos quais se pode aceder a partir de qualquer
lugar do mundo, a qualquer hora, sem necessidade de instalação de programas ou de
armazenamento de dados em outros dispositivos. O acesso a programas, serviços e arquivos é
remoto, através da Internet - daí a alusão à cloud. O uso desse modelo é mais viável do que o uso de
unidades físicas.
Furht e Escalante (2010) definem a computação em cloud como “um novo estilo de computação em
que os recursos são dinamicamente escaláveis e, muitas vezes, virtualizados sendo fornecidos como
um serviço através da internet” ou seja, grandes repositórios de recursos virtualizados, tais como
hardware, plataformas de desenvolvimento e software, que são facilmente acessíveis e podem ser
configurados dinamicamente de modo a adaptar-se a diferentes cargas de trabalho com a intenção
de otimizar a sua utilização.
Velte, Anthony e Elsenpeter (2011) referem que a computação em cloud está em todo o lugar e
acrescentam que, se perguntarmos a dez profissionais diferentes o que é a computação em cloud,
22
iremos obter dez respostas diferentes. Quer isto dizer que este fenómeno tem diversas definições e
interpretações.
Figura 3.5 - Cloud computing (ITU, 2014).
Sucintamente, no que diz respeito às smart cities e à computação em cloud, Birman, Ganesh e
Renesse (2011) identificam a necessidade de computação para a construção desta rede inteligente, e
examinam a infraestrutura de computação atual para ver esta pode atender a essas necessidades.
Sob a hipótese de que a comunidade não está em posição de desenvolver a sua própria Internet ou
criar as suas próprias plataformas de computação a partir do zero e, portanto, deve trabalhar com
padrões geralmente definidos e plataformas de hardware e software comercialmente bem-sucedidos,
então, questionam em que medida as opções existentes podem ser usadas para atender aos
requisitos do smart water system.
3.4.5 SUPERVISÃO, CONTROLO E GESTÃO DE DADOS – SCADA
Cada vez mais surge a necessidade urgente de integrar os sistemas de supervisão, controlo e
aquisição com modelos de simulação de rede para uma gestão proactiva destas redes. Tal plataforma
integrada é a base para o desenvolvimento de uma rede de água inteligente em tempo real (Boulos et
al., 2014).
De um modo geral, a maioria dos serviços públicos de água embarcaram numa monitorização online
onde a supervisão, o controlo e a gestão de dados é feita através do sistema designado SCADA
(Supervisory Control And Data Acquisition) (EPA, 2009). Deste modo, SCADA é um sistema que
permite que um operador numa localização central em processos amplamente distribuídos possa
Da
23
fazer alterações do ponto de ajuste em controladores de processo distantes, para abrir ou fechar as
válvulas ou interruptores, para monitorizar alarmes, e reunir informações de medição (Boyer, 2004).
Até à data, os dados mais detalhados sobre o estado atual da rede de água em termos de caudal,
pressão e qualidade da água é recolhida usando o SCADA, em sistemas localizados em reservatórios
e caixas de água. Tem, geralmente, capacidades de vigilância e análise online muito limitada bem
como a implementação nas condutas e válvulas dentro das redes de distribuição de água. Por
exemplo, a pressão e a qualidade da água são verificadas para cumprir com os regulamentos ou para
lidar com reclamações, enquanto a análise de fugas são realizadas periodicamente (normalmente a
utilização de dispositivos de deteção de fugas móveis acústicas). Uma vez que as condutas de uma
rede de distribuição de água são pressurizadas, eventos tais como o rebentamento de condutas ou
abertura/fecho da válvula podem ser detetados remotamente através de diferenciais de pressão
distintos dos registos de pressão base (Whitlle et al., 2013).
Em suma, os sistemas SCADA são usados para controlar ativos dispersos de aquisição de dados
centralizada onde é tão importante como o controlo. Estes sistemas de supervisão, controlo e gestão
de dados são utilizados em diversos sistemas de distribuição, tais como distribuição de água e
sistemas de águas residuais, oleodutos e gasodutos, a transmissão concessionária de energia
elétrica e sistemas de distribuição e transporte ferroviário e outros sistemas de transporte público.
Estes sistemas SCADA integram sistemas de aquisição de dados com os sistemas de transmissão de
dados e software HMI (Human Machine Interface) para fornecer um sistema de monitorização e
controlo centralizado para inúmeras entradas e saídas do processo. Os sistemas SCADA são
projetados para recolher informações de campo, transferi-las para uma instalação de computador
central, permitindo ao operador monitorizar ou controlar a partir de uma localização central em tempo
real. Desta forma, o controlo de qualquer sistema, funcionamento, ou tarefa pode ser automático, ou
pode ser realizada por comandos do operador (Stouffer et al., 2006).
3.4.6 MODELOS, FERRAMENTAS DE OTIMIZAÇÃO E DE APOIO À DECISÃO
A complexidade dos atuais grandes desafios da sociedade, nos centros urbanos, exige a implantação
em larga escala de soluções e serviços com base em informações precisas e oportunas. Isto irá
permitir que as cidades avancem para uma transformação sustentável gastando menos recursos
públicos e melhoria dos serviços oferecidos aos seus cidadãos. A aplicação de um quadro comum de
medição de desempenho com base em um conjunto de indicadores relevantes e as aplicações de
dados e interfaces de apoio à decisão das entidades gestoras permite que as partes interessadas
aprendam umas com as outras, criem confiança nas soluções e monitorizem o progresso (Airaksinen
et al., 2015).
Os modelos de redes hidráulicas e de qualidade da água representam a forma mais eficaz e viável
para prever o comportamento do sistema de distribuição de água sob uma ampla gama de condições
de procura e falhas no sistema. Os modelos utilizam as leis da cinética de massa e de conservação
24
de energia para determinar a pressão, caudal e condições características do sistema especificado
bem como as condições de funcionamento da qualidade da água (movimento e transformação).
Através das suas capacidades de previsão, estes modelos determinísticos fornecem uma ferramenta
poderosa para avaliar a resposta do sistema a várias estratégias operacionais e de gestão para
atender às metas de desempenho específicos. Por sua vez, os modelos de operações de otimização
em tempo real (real-time operations-optimization models), ampliam o uso da rede de água inteligente
de forma a ajudar os operadores a melhorar a eficiência da rede de água e garantir operações mais
fiáveis e a maximização da economia de custos. Os modelos leem automaticamente os dados de
campo em tempo real, atualizam instantaneamente o modelo de rede, mostram os parâmetros
característicos da bomba e da estação de tratamento bem como os horários de operação que irão
produzir os mais baixos custos operacionais, desde que satisfaçam os requisitos objetivo do sistema
(e.g., curvas de trajetória, caudais mínimos e máximos e velocidades nas condutas, e caudais totais
de bomba) (Boulos & Wiley, 2013).
Como resultado da atenção focada no fornecimento de água potável, a operação eficiente dos
serviços públicos de água fica para segundo plano. O resultado é que a maioria das entidades
gestoras desperdiça quantidades substanciais de água. O primeiro problema passa pelo facto destas
não terem dados sobre o desempenho das instalações ou não terem conhecimento de como os
avaliar através de benchmark de desempenho em relação à eficiência de outras instalações similares.
Os gestores também são desafiados com a forma de comparar os dados reais com o desempenho
projetado, ou seja o que devem esperar das suas instalações. É neste ponto que os modelos, as
ferramentas de otimização e o apoio à decisão vão ajudar em todo este processo (Miller & Leinmiller,
2011).
3.4.7 COMUNICAÇÃO BASEADA NA INTERNET E FERRAMENTAS DE SISTEMAS DE
INFORMAÇÃO
A “inteligência” das cidades poderá aumentar através da integração da investigação sobre as
Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) com outras áreas de investigação, incluindo a
energia. A pesquisa baseada nas TIC também visa melhorar os serviços de gestão, negócios,
produção e meios de subsistência. Os benefícios surgem a partir de melhores sistemas de
informação urbana. Estes sistemas permitem o acompanhamento em tempo real, bem como a gestão
e otimização de fluxos urbanos tais como tráfego, gás, água, calor e eletricidade, permitindo, assim, a
integração física das infraestruturas. Como referido a análise de dados e a computação em cloud são
a chave para esta pesquisa. Assim, a simulação e virtualização são ferramentas para melhorar a
gestão de dados (Alam & Shakil, 2015).
A convergência de novas TIC tem permitido novas oportunidades de negócios como resultado de
aumentar as possibilidades de integração. A Internet é cada vez mais usada como uma plataforma
multi-sided que pode conectar empresas e pessoas e inerentemente reduzir os custos de transação
e, assim, atrair ainda mais pessoas. Esta é a base do conceito de smart city, onde as TIC são usadas
Da
25
em soluções comuns em toda a cidade para as questões emergentes do aumento da urbanização e a
utilização ineficaz dos recursos dentro da cidade. A sustentabilidade está gradualmente a tornar-se
um objetivo subjacente das smart cities. As TIC são vistas como um meio de explorar o valor dos
recursos existentes de forma mais eficiente, permitindo novos tipos de inovação (Anderson &
Bhandari, 2015).
Para que se entenda, o sistema de gestão fornece ferramentas para controlar o serviço e ele utiliza
dados das clouds para as suas funções. As funções típicas realizadas são:
- Interface do utilizador para visualização do sistema: mapas e gráficos que mostram em tempo real
informações sobre o estado do sistema de destino e também os resultados da simulação;
- Um sistema que aciona e que sinaliza quando algumas ações são necessárias;
- Painel para as configurações de preferências do sistema e controlo (Idowu & Bari, 2012).
De facto, o primeiro passo no desenvolvimento de redes de água mais inteligentes é considerar a
correta medição e controlo dentro do sistema. Muitas entidades gestoras dependem de cálculo, em
vez de medição, para determinar a quantidade de água perdida entre tratamento e na distribuição ao
consumidor. Os novos dados de monitorização tecnológica em tempo real sobre métricas tais como a
pressão, fluxo bidirecional e leituras acústicos em pontos-chave de sistemas de distribuição permite
às entidades gestoras uma melhor identificação e monitorização de zonas onde as perdas estão a
aumentar e as falhas no abastecimento de água são mais prováveis. É através de uma comunicação
baseada na Internet e em ferramentas de Sistemas de Informação que tais dados podem ser
utilizados para reduzir a quantidade de água não faturada em todo o sistema e pode também
conduzir ao desenvolvimento de ferramentas de comunicação que fornecem inteligência acionável
para os operadores, gestores e decisores. Os sistemas avançados podem até mesmo usar um
modelo preditivo para criar um sistema de alerta precoce para as principais ruturas de condutas de
água, identificar e reparar as condutas antes de ocorrer grandes perdas e as comunidades não só
economizam água, mas também reduzem o dano à propriedade, evitando interrupções nos negócios
e minimizando os riscos para a saúde pública e segurança (Global Water Technologies, 2013).
Muitas ferramentas inovadoras das TIC têm sido desenvolvidas para apoio a sistemas de
infraestrutura de águas urbanas de próxima geração, ajudando a melhorar o desempenho, aumentar
a eficiência e reduzir custos, diminuir a redundância e reduzir impactos ambientais.
3.5 VANTAGENS DA REDE DE ÁGUA INTELIGENTE
As vantagens da rede de água inteligente são desde benefícios económicos até à poupança de água
e de energia.
Do ponto de vista financeiro, apesar do elevado investimento inicial na infraestrutura da rede de água
inteligente, este irá ter um retorno a curto prazo através do aumento da eficiência na exploração e
controlo de perdas de água, originando uma significativa redução dos custos operacionais. Os
26
resultados financeiros obtidos podem ser utilizados para reinvestir em upgrades de rede, ou ser
convertidos em tarifas mais baixas para os consumidores. Estima-se que 7,1 a 12,5 mil milhões de
dólares podem ser poupados em todo o mundo por entidades gestoras através da implementação de
soluções inteligentes de tecnologia água. Esta poupança resultaria na melhoria das avaliações da
rede, planeamento e monitorização. A melhoria no controlo vai aumentar o conhecimento do estado
dos sistemas de distribuição de água e uma grande quantidade de poupança vem dos resultados de
deteção de perdas/fugas e dos produtos químicos necessários para tratar a água no sistema de
distribuição (Martyusheva, 2014).
A eficiência do sistema pode melhorar o serviço ao cliente. A transmissão de dados wireless elimina a
necessidade de leitura do contador. O consumidor também será capaz de ver o seu consumo e
potencialmente praticar a conservação da água. De facto, os consumidores que escolheram fatura
eletrónica, viram reduzido de forma mais ativa o consumo de água, em alguns casos, até 30%
(Martyusheva, 2014).
Na prática, a energia e a conservação da água podem fazer uma grande diferença se os utilizadores
conhecerem o consumo de água e energia. As redes inteligentes podem reduzir os custos de energia
e poupar a água. Os custos de energia podem ser reduzidos através da redução da quantidade de
água necessária para ser bombeada ou tratada.
Algumas das vantagens das redes de água inteligentes são a melhor compreensão e análise dos
sistemas, deteção de fugas, a poupança de água e a monitorização da qualidade da água. A
implementação da tecnologia de rede de água inteligente permitirá que as empresas de serviços
públicos possam construir um banco de dados completo. De facto, ter uma base de dados detalhada
deverá ajudar a identificar os locais de perdas/fugas de água assim as empresas de serviços públicos
podem descobrir ligações em falta e/ou ligações ilegais. Além disso, as empresas passam a conhecer
a quantidade de água que pode ser utilizada e a quantidade perdida no sistema. Os contadores
inteligentes podem utilizar métodos estatísticos, com base nos dados recolhidos, para avaliar o
desempenho do sistema de medição. A monitorização do sistema de medição e de resposta mais
rápida para falhas iminentes irá melhorar a eficiência global e, espera-se reduzir os custos das redes
de distribuição de água. Espera-se que as empresas de serviços públicos tenham capacidade de
receber e tratar esses dados. Este conjunto de dados proporciona um melhor balanço hídrico do
sistema, o que vai permitir uma análise mais detalhada e uma melhor compreensão da rede de
distribuição de água (Martyusheva, 2014).
A conservação da água seria conseguida através da redução do volume de água perdida em redes
de distribuição. São vários os relatórios que indicam que a energia é o segundo maior custo para a
maioria das empresas de água, depois da mão-de-obra. Dependendo da entidade gestora, os custos
de energia podem representar 25 a 30% dos custos de operação e manutenção de serviços públicos,
e mesmo chegar aos 60 a 70% das despesas operacionais. Sabendo a quantidade de água
necessária, e contabilizando a que se perde, as entidades gestoras podem produzir menos água. Isso
será refletido em menores custos de energia, bem como na poupança da água.
Da
27
A água perde-se devido a fugas, consumo ilimitado e imprecisões do medidor. Os municípios podem
não estar cientes do nível de perdas, que podem durar de meses a anos. Este tempo de perdas pode
ser reduzido com monitorização contínua através de condutas de água inteligente. As entidades
gestoras podem receber informações em tempo real várias vezes ao dia, permitindo a identificação de
perdas no sistema antes de um grande volume de água perdido, ou antes da ocorrência de uma
rotura. De acordo com a ONU, existe um aumento da procura de água doce de 64 milhões m3 por ano
para além da procura para a irrigação. Além do aumento da procura de água, as alterações climáticas
acrescentam mais stress para a disponibilidade total de água, o que leva a um aumento dos preços
da água. Daí a importância para a prática da poupança de água. A pressão para o aumento da
eficiência dos sistemas de consumo de água vai favorecer o desenvolvimento de redes de água
inteligente (Martyusheva, 2014).
Em média, uma pessoa usa de 80 a 100 l de água por dia. Um uso de água anual de uma residência
média é de 100.000 l. A maior utilização doméstica deve-se às descargas sanitárias, chuveiros e
banheiras. Os chuveiros mais recentes, torneiras e equipamentos sanitários limitam o caudal, e
muitos governos locais incentivam a instalação de tais equipamentos. Os moradores também são
incentivados pelos seus municípios, por exemplo, a regar a relva apenas algumas vezes por semana
e em determinado momento do dia. As noites são melhores para a rega, já que menos água se
evapora e se perde. A conservação, a eficiência e a segurança serão todos bastante reforçados
sendo a infraestrutura energética, sem dúvida, a característica mais importante em qualquer cidade.
De facto, as smart cities dependem de uma rede inteligente para garantir a entrega flexível de energia
para suprir as suas várias funções, apresentando oportunidades para a conservação, melhoria da
eficiência e permitir a coordenação entre operadores de infraestruturas, os responsáveis pela
segurança pública e os consumidores (Geisler, 2013).
3.6 HITACHI: UMA EMPRESA DE REFERÊNCIA NO MERCADO
Começam-se a implementar medidas ambiciosas para alcançar um tipo especial de cidade: as smart
cities. Para tal, existem inúmeras empresas associadas a este compromisso, de onde se destaca
Hitachi entre outras grandes empresas internacionais como a IBM ou a Schneider-Electric.
As smart cities utilizam as novas tecnologias para alcançar os seus objetivos de forma mais eficiente.
Em 2010, a Hitachi criou uma divisão inteira focada em smart cities. A Divisão de Projetos de
Inovação Empresarial Social baseia-se na experiência e conhecimento das empresas do grupo
Hitachi. Essas empresas têm vindo a desenvolver uma vasta gama de infraestruturas sociais,
equipamentos e sistemas de informação para as cidades ao longo de muitos anos. Esta divisão tem
como objetivo contribuir para iniciativas de uma smart city e trabalhar com parceiros japoneses e
estrangeiros, desenvolvendo e promovendo negócios. Através destas empresas, a Hitachi ajuda as
cidades a planear, implementar e desenvolver sistemas que podem operar de forma eficiente
resolvendo problemas atuais. Com a ajuda de Hitachi, as smart cities podem implementar
28
eficazmente sistemas resilientes contra desastres. Mas, a abordagem visionária da Hitachi, não é
apenas para ajudar a tornar as cidades tecnologicamente avançadas. As estreitas soluções
tecnológicas raramente satisfazem todas as partes interessadas de uma cidade, que incluem
gestores, residentes e empresas, ou seja, as partes interessadas de uma cidade que muitas vezes
têm diferentes metas e focos em temas diferentes. A abordagem da Hitachi é encontrar soluções que
proporcionam o equilíbrio ideal entre todas essas partes interessadas e sobretudo que permitam
garantir o conforto e a sustentabilidade da sociedade. A Hitachi primeiro tem em conta as
características económicas, questões ambientais e sociais que a cidade enfrenta, e, em seguida,
ajuda a fornecer soluções de smart city que ajudam a resolver as questões específicas dessa cidade.
O principal objetivo passa não só por resolver os problemas atuais, mas também tornar os sistemas
desenvolvidos mais simples para resolver problemas futuros (Hitachi, 2013a).
Kohno et al. (2011) desenvolveram um estudo onde analisam as novas tendências no
desenvolvimento urbano ao redor do mundo e apresentam uma visão geral do conceito de smart city
que a Hitachi está a propor, juntamente com as tecnologias, produtos e soluções que a suportam
(Figura 3.6).
Figura 3.6 - Infraestrutura inteligente que suporta o crescimento das próximas cidades
(Kohno et al., 2011).
Como observado na Figura 3.6, o desenvolvimento urbano está a entrar numa nova era, num
contexto de envelhecimento da população urbana nas economias desenvolvidas, a concentração de
populações de economias emergentes nas cidades, e os apelos para as cidades reduzirem as suas
pegadas de carbono. A Hitachi tem procurado atender a este desafio com soluções inteligentes que
fundem informação e controlo, utilizando a sua experiência e avançando com tecnologias no domínio
das infraestruturas.
Da
29
O fluxograma utilizado no sistema de Controlo de Distribuição de Água da Hitachi consiste em 4
etapas, Figura 3.7 (Hitachi, 2013b).
Com base nos conceitos subjacentes da arquitetura escalável, de operação uniforme e interfaces
“homem-máquina” que suportam as operações, a Hitachi tem feito melhorias funcionais nos seus
sistemas de informação e controlo com base em duas tecnologias que ajudam a ampliar os serviços
em áreas mais extensas. A primeira é a utilização do conceito de domínios por sistemas da
plataforma, o segundo é o sistema de plataforma de serviços web, que utiliza dispositivos digitais para
fornecer maneiras de compartilhar informações. Assim, fazendo uso efetivo da informação sobre a
distribuição numa área ampla é essencial a aplicação de tecnologias de sistema para a operação,
manutenção e fases de planeamento. Este é um desafio necessário que os sistemas de informação e
de controlo têm de vencer (Watanabe et al., 2014).
Figura 3.7 – Fluxograma do sistema de Controlo de Distribuição de Água da Hitachi.
Etapa 1
•1. Criação de dados de rede de condutas
•Criar dados da rede de condutas a partir de dados em desenho ou SIG;
• Atribuir dados de leitura do medidor detidos pelo sistema de tarifa (como dados de procura de água) para os dados da rede de conduta.
Etapa 2
•2. Exame por uma simulação de rede de condutas
• Simular a rede de condutas utilizando dados da rede criados na etapa 1.
• Melhorar a precisão dos dados da rede de condutas através de diálogo com consumidores e pesquisas de campo.
Etapa 3
•3. Determinação dos pontos de medição de pressão
• Simular a rede de condutas utilizando dados da rede obtidos no passo 2 e determinar as localizações dos pontos de medição de pressão;
•Determinar a localização de pontos de receção de energia e painéis de distribuição de energia ao ar livre;
• Instalar medidores de pressão e equipamentos de comunicações nos locais determinados.
Etapa 4
•4. Instalação do sistema
• Instalar o Sistema de Controlo de Distribuição de Água;
• Ligar e ajustar o sistema SCADA e o Sistema de Controlo de Distribuição de Água.
Da
31
4 CASO DE ESTUDO – SISTEMA INTELIGENTE DE GESTÃO DE ÁGUA
4.1 ENQUADRAMENTO GERAL
Tal como foi referido no capítulo 3, existem cada vez mais soluções tecnológicas capazes de
tornarem o sistema inteligente de gestão de água e neste capítulo irá ser apresentado um exemplo, a
nível mundial, da gestão inteligente de água, efetuado pela empresa portuguesa EPAL – Empresa
Portuguesa das Águas Livres. Em Lisboa, a empresa tem centrado a atenção mundial, devido ao
elevado nível de eficiência, nomeadamente na redução de perdas de água e, consequentemente, na
redução de custos que será objeto de estudo no presente capítulo, onde se irá analisar o sistema de
abastecimento de água em Lisboa, da monitorização e controlo de perdas e os resultados obtidos
através das medidas implementadas.
4.2 EPAL – EMPRESA PORTUGUESA DAS ÁGUAS LIVRES, S.A.
Em termos históricos, a génese da EPAL foi em 1868 com a criação da Companhia das Águas de
Lisboa, CAL, concessionária do abastecimento de água à cidade de Lisboa durante mais de 100
anos, quando em 1974 terminou o contracto de concessão. Após o término da concessão, foi
constituída a Empresa Pública das Águas de Lisboa, EPAL, que foi responsável pela exploração da
rede de abastecimento de Lisboa até 1981, altura que passa a designar-se por Empresa Pública das
Águas Livres, EPAL. Só a 21 de Abril de 1991, através do decreto-lei nº 230/91, a EPAL é
transformada em sociedade anónima de capitais integralmente públicos, passando a usufruir da
flexibilidade de gestão necessária para executar a sua estratégia de desenvolvimento, passando a ter
a denominação de Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A.. A partir de 1993 é integrada no
Grupo ADP – Águas de Portugal SGPS, SA., sendo atualmente, uma empresa do sector empresarial
do Estado, detida a 100% pela ADP (EPAL, 2015).
No contexto do mercado de prestação de serviços de abastecimento de água, segundo o relatório de
contas de 2014, a EPAL compreende uma área de 7.095 km2, com 347.151 clientes diretos, 17
clientes municipais e 3 clientes multimunicipais, que representam, no seu todo, 35 municípios
(incluindo Lisboa), envolvendo mais de 2,8 milhões de consumidores (EPAL, 2014b).
A estes valores corresponde um volume anual de água vendida superior a 192 milhões de m3, com os
indicadores financeiros de volume de negócios e resultados líquidos do exercício superiores a 140 e
54 milhões de Euros, respetivamente (EPAL, 2014b).
Apesar disso, a água não faturada sempre foi um problema para a EPAL, sendo que durante a
década de 90, o volume global de água não faturada estabilizou em cerca de 50 milhões m3, com
forte predominância das perdas na rede de distribuição, Figura 4.1.
32
Figura 4.1 – Registos de água não faturada pela EPAL (EPAL, 2014a).
De acordo com a International Water Association, IWA, o volume de água no sistema de
abastecimento, seja água potável importada ou água potável tratada de captações próprias, divide-se
em água faturada e água não faturada e ainda entre o consumo autorizado e não autorizado. De
forma simplificada poderá considerar-se a água faturada como a água faturada aos clientes diretos
somada à água exportada para outras entidades de abastecimento de água, ou seja, efetivamente o
consumo autorizado faturado. A água não faturada inclui não só as perdas de água, mas também o
volume consumido pela entidade gestora ou por agentes autorizados, devido a compromissos sociais
assumidos e a utilização legítima do serviço de incêndios. Um esquema simplificativo deste balanço
hídrico no sistema de abastecimento é apresentado na figura seguinte.
Figura 4.2 – Balanço hídrico, de acordo com a IWA.
As perdas de água em sistemas de abastecimento traduzem uma medida da qualidade da gestão e
operação desse sistema e consequentemente a EPAL, como todas as entidades gestoras de
sistemas de abastecimento, esforça-se por controlar e reduzir o volume de água perdido.
Como se pode observar na Figura 4.2, as perdas podem ser de dois tipos, aparentes ou reais. As
perdas aparentes correspondem a consumos ilícitos ou furtos, enquanto as perdas reais ou físicas
ÁGUA POTÁVEL
IMPORTADA
ÁGUA POTÁVEL
TRATADA DE CAPTAÇÕES PRÓPRIAS
VOLUME DE AGUA NO SISTEMA
CONSUMO AUTORIZADO
CONSUMO NÃO
AUTORIZADO
FACTURADO
NÃO FACTURADO
PERDAS APARENTES
PERDAS REAIS
ÁGUA FACTURADA
ÁGUA NÃO FACTURADA
Da
33
correspondem a perdas por fugas, roturas ou extravasamentos de condutas, reservatórios e ramais
até ao ponto de ligação ao cliente.
De realçar que apesar do aumento da monitorização e controlo, associado ao avanço tecnológico,
não é possível contabilizar de forma exata através de medições os volumes associados a cada uma
das categorias descritas acima. Para tal, quando necessário, recorre-se a estimativas ou
extrapolações através dos registos existentes.
Face às elevadas perdas no sistema de abastecimento de Lisboa na década de 90, que colocavam
Lisboa longe das melhores cidades ao nível da água não faturada, a EPAL definiu o objetivo
ambicioso de reduzir a água não faturada na rede de distribuição de Lisboa para valores
sustentáveis, fixando uma meta de perdas inferiores a 15% até 2009, Figura 4.3.
Figura 4.3 – Cidades mais eficientes ao nível da água não faturada na década de 90. Objetivo da EPAL para 2009 (EPAL, 2014a).
Como se pode observar na Figura 4.1, as perdas estavam estabilizadas em cerca de 25% da água
captada, e de forma a diminuir-se as perdas numa década para valores inferiores a 15%, a EPAL
adotou uma estratégia bem definida que se focava em (EPAL, 2015):
Segmentação e monitorização em contínuo da rede;
Reabilitação da rede em baixa;
Desenvolvimento de sistemas de análise utilizando recursos internos;
Otimização do processo de controlo ativo das fugas;
Melhoria contínua baseada na experiência e nos resultados;
Processo de análise simples e eficaz face à complexidade dos sistemas de distribuição;
Enfoque no controlo essencial e efetivo de custos.
Em relação ao controlo de perdas, esta estratégia procura atingir o Nível Económico de Perdas
(NEP). O NEP é o valor objetivo das entidades gestoras, na tentativa de minimizar o custo global
associado à perda de água no sistema e das atividades realizadas no âmbito do controlo ativo de
34
fugas de água, ou seja, o investimento máximo na tentativa de redução de perdas, que a partir do
qual deixa de ser economicamente viável, por ser superior ao custo da água perdida. Apresenta-se
na Figura 4.4 o conceito de NEP de forma simplificada.
Figura 4.4 – Esquema do conceito de Nível Económico de Perdas, (Sardinha, et al., 2015).
A estratégia da EPAL para monitorização e controlo de perdas, será descrita em detalhe no
subcapítulo 4.4 e os seus resultados analisados no subcapítulo 4.5.
Por outro lado, embora a atividade principal da EPAL consista na captação, produção, transporte e
distribuição de água para consumo humano, a EPAL para além da prestação dos serviços inerentes
ao fornecimento de água, comercializa um sistema de informação e gestão comercial, o
AQUAmatrix®, destinado a entidades gestoras de água, saneamento e resíduos sólidos, um sistema
de redução de perdas de águas, o WONE®, e um serviço de informação e incentivo à eficiência de
utilização de água, o Waterbeep®.
4.3 O SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA EM LISBOA
A EPAL gere e explora um sistema de abastecimento que integra três subsistemas: o de Castelo do
Bode, inaugurado em 1987 e atualmente com uma capacidade de produção na ordem dos 625.000
m³ diários, o do Tejo, inaugurado em 1940 e com capacidade de produção diária de 400.000 m³ e o
do Alviela que se encontra em exploração desde 1880 (EPAL, 2015).
O subsistema de Castelo do Bode, representando hoje mais de 75% da capacidade de produção da
empresa, é constituído pela Torre de Captação localizada na albufeira de Castelo do Bode, pela
Estação Elevatória I e II a jusante da barragem, com o mesmo nome, pela Estação de Tratamento de
Água (ETA) da Asseiceira e pelo Adutor que liga a ETA à Estação Elevatória de Vila Franca de Xira.
Este adutor com cerca de 80 km pode ainda receber água, em situações de emergência, a partir da
intersecção com a conduta de Valada IV, proveniente das captações subterrâneas de Valada I, II e III.
Da
35
O subsistema de Alviela é composto pelo Aqueduto Alviela, com uma extensão de 120 km desde a
Nascente dos Olhos de Água ao Reservatório dos Barbadinhos em Lisboa. Devido a esta nascente
estar atualmente fora de serviço, esta estrutura está em exploração a partir do ponto de transferência
de água do Adutor do Castelo do Bode em Alcanhões, onde é introduzida água proveniente dos furos
de Alenquer, Lezírias e Ota. Quando necessário é efetuado o reforço com água proveniente do
Aqueduto Tejo, através de transferências existentes a jusante de Vila Franca de Xira. A montante de
Vila Franca de Xira existe ainda a estação elevatória da Pimenta, que permite transferir água para o
Aqueduto Alviela proveniente do Adutor do Castelo do Bode ou do Aqueduto Tejo.
O subsistema do Tejo é constituído pelo Aqueduto Tejo, com uma extensão de 49 km, desde a
Várzea das Chaminés, no Concelho da Azambuja, onde recebe água da Estação de Tratamento de
Vale da Pedra, até ao Reservatório dos Olivais, em Lisboa. O aqueduto Tejo pode ainda receber
água proveniente do Subsistema de Castelo do Bode, através da estação elevatória de Vila Franca
de Xira, ou tal como o subsistema de Castelo do bode pode ainda receber água dos furos de
Alenquer e das Lezírias e em situações de emergência dos furos de Valada I, Valada II e Valada III.
Na Estação elevatória de Vila Franca de Xira iniciam-se duas adutoras que são abastecida pelos
subsistemas do Castelo do Bode e/ou do Tejo, adutora de Vila Franca de Xira-Telheiras e a da
Circunvalação. A adutora de Vila Franca de Xira-Telheiras tem cerca de 26 km de comprimento
termina no reservatório de Telheiras, enquanto a adutora da Circunvalação tem cerca de 47 km de
desenvolvimento e termina no Reservatório de Vila Fria, situado em Oeiras.
Apresenta-se na Figura 4.5 um esquema explicativo da rede de abastecimento da EPAL.
36
Figura 4.5 – Rede de abastecimento da EPAL, (EPAL, 2015).
Em termos de infraestruturas, o sistema de abastecimento de água em Lisboa compreende 2
captações superficiais, 23 subterrâneas, mais de 700 Km de condutas adutoras, 28 reservatórios, 31
estações elevatórias e 21 postos de cloragem, 7 associados ao tratamento e 14 associados ao
reforço de cloragem. Os postos de cloragem são compostos por 18 postos de doseamento de cloro
e 3 postos de doseamento de hipoclorito de sódio (EPAL, 2013).
A rede de distribuição de água na cidade de Lisboa é composta por cerca de 1.400 km de condutas,
com mais de 100.000 ramais de ligação, 14 reservatórios, que permitem armazenar mais de 400.000
m3 e 10 estações elevatórias (EPAL, 2014b).
Toda a rede de distribuição de Lisboa está digitalizada e reproduzida num sistema de informação
geográfica, denominado Interáqua, o qual se tornou num precioso auxiliar das equipas de
manutenção. Este sistema para além de efetuar a localização de todas as condutas e órgãos da
rede, permite registar todas as intervenções, viabilizando a conceção de uma base de dados relativa
à manutenção da rede. Por outro lado, este sistema tem interface com o sistema de gestão de
Da
37
clientes, de modo a reconhecer os clientes cujo abastecimento possa ser prejudicado, quer por
suspensões devido a obras de expansão ou renovação da rede, quer por roturas casuais, em que
reparação é garantida por piquetes que operam 24 horas por dia.
Devido às características topográficas de Lisboa, a rede de distribuição é bastante complexa,
dividindo-se em quatro zonas altimétricas distintas, presentes na Figura 4.6:
Zona Baixa, abastece entre a cota do rio Tejo até aos 30 m;
Zona Média, abastece entre as cotas 30 e 60 m;
Zona Alta, abastece entre os 60 e os 90;
Zona Superior (Z.S.), abastece acima da cota dos 90 m e é composta por duas redes
independentes, Z. S. de Monsanto e Z.S. da Charneca.
De realçar que cada Zona tem reservatórios, para regularização das solicitações de caudal, e para
reserva e ainda que estas Zonas estão interligadas por estações elevatórias e válvulas denominadas
por Ligação de Zona, que são manobradas apenas como recurso e como alternativa ao normal
regime de exploração (EPAL, 2013).
Figura 4.6 – Zonas altimétricas da rede de distribuição de lisboa, (EPAL, 2015).
38
4.4 MONITORIZAÇÃO E CONTROLO DE PERDAS
4.4.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS
A EPAL tem vindo a aperfeiçoar a monitorização e controlo de perdas do sistema de
abastecimento de água de Lisboa desde a década de 90, onde as perdas eram demasiado
elevadas. Neste contexto, utilizou e desenvolveu ferramentas e metodologias que serão abordadas
em pormenor nos seguintes subcapítulos.
Assim, abordam-se as ferramentas chave que suportam a contínua melhoria da monitorização, os
medidores de caudal, essenciais para o registo de caudais em locais estratégicos, a sectorização e
monitorização da rede, onde se aborda o dimensionamento e planeamento das Zonas de
Monitorização e Controlo (ZMC), a recolha, gestão e tratamento de informação, que permite a
otimização da exploração da rede de abastecimento e priorizar, em tempo real, as ZMC mais
problemáticas, e por fim, referem-se os métodos de deteção e localização de fugas, aplicados às
ZMC mais problemáticas.
4.4.2 FERRAMENTAS CHAVE
A adoção de uma política de monitorização do sistema de abastecimento para controlo de perdas e
qualidade da água requer um profundo conhecimento da rede intervencionada, designadamente
sobre as suas características e modo de funcionamento. Assim, são necessárias as seguintes
ferramentas chaves para a implantação de um sistema de monitorização que não coloque em
causa o abastecimento, em quantidade e qualidade:
Sistema de Informação Geográfica (SIG);
Sistema de Informação de Gestão de Clientes (SIGC);
Modelo Digital do Terreno (MDT);
Modelo Hidráulico do Sistema (MHS);
Software WONE (p.46).
A utilização de um Sistema de Informação Geográfico, SIG, para o cadastro das infraestruturas da
entidade gestora do sistema de abastecimento, permite agregar a informação de cada
infraestrutura à sua exata localização geográfica. Tipicamente o cadastro de um sistema de
abastecimento contempla todas as suas infraestruturas, com as características descritas na Figura
4.7. De realçar que a partir deste cadastro é possível a visualização espacial de toda a rede de
abastecimento, permitindo o planeamento e criação das Zonas de Monitorização e Controlo (ZMC).
Da
39
Figura 4.7 – Cadastro de infraestruturas do sistema de abastecimento.
O SIGC é um sistema de gestão de informação de extrema importância numa empresa como a
EPAL, pois possibilita encarar a relação cliente/entidade de forma sustentada através da
sistematização de um conjunto vasto e diferenciado de dados, criando interfaces de ligação entre
eles, e ainda permitindo disponibilizar aos utilizadores informação atualizada de diferentes áreas de
atuação.
No caso específico do controlo de perdas de água, o SIGC destaca-se em quatro áreas: no
cadastro físico e a correta associação dos clientes aos ramais existentes, na gestão do parque de
contadores, na leitura e faturação dos volumes fornecidos e por fim, nos relatórios e indicadores de
gestão.
Assim, este sistema permite associar os clientes aos ramais que os abastecem, gerir os tempos de
instalação dos contadores assim como os respetivos volumes de água medidos, uma faturação
mais exata dos volumes de água consumidos pelos clientes, identificar situações anómalas (perdas
aparentes ou reais) e sua rápida reparação, e fornecer indicadores de gestão essenciais para a
tomada de decisão.
O Modelo Digital de Terreno, MDT, consiste num conjunto de dados em suporte numérico que,
para uma dada zona possibilite agregar, a qualquer ponto definido sobre o plano cartográfico, um
valor equivalente à sua altitude, (Matos, 2007).
O MDT associado ao cadastro georreferenciado e através de software SIG, permite uma análise
espacial relativa á informação altimétrica, com especial interesse na definição das zonas
altimétricas diferenciadas, como se pode observar no caso de estudo de Lisboa presente na Figura
4.6.
Por fim, o Modelo Hidráulico do Sistema, MHS, é uma ferramenta informática que permite analisar
e projetar o comportamento hidráulico do sistema de abastecimento, a partir do cadastro das
infraestruturas, do histórico de operação e consumos solicitados. Estes modelos, com uma margem
40
de erro estimável, foram originalmente criados ao nível de projeto e diagnóstico de sistemas de
abastecimento de água, mas estão cada vez mais a ser utilizados com suporte da tomada de
decisão das entidades gestoras, de forma a tornar mais eficiente, segura e económica a operação
e exploração do sistema, prevendo e antecipando consumos face a gamas alargadas de condições
operacionais e ambientais.
Um exemplo deste tipo de ferramenta informática é o software EPANET. Atualmente este
simulador encontra-se entre os mais fiáveis softwares para este tipo de estudos, permitindo um
melhor planeamento das redes assim como o seu funcionamento, uma vez que é capaz de
produzir resultados para diversas situações, tais como executar simulações estáticas ou dinâmicas
ou simular a qualidade da água.
A título de exemplo, a otimização da pressão nas condutas, dos níveis de água nos reservatórios,
das horas de funcionamento de grupos elevatórios, entre outros parâmetros, permite uma
diminuição das perdas reais, associadas a pressões altas no sistema de distribuição, e ainda uma
diminuição dos consumos energéticos, quer pela menor necessidade de energia, quer pela
exploração preferencial em horas de vazio, onde a energia tem um custo bastante inferior. Esta
diminuição das perdas reais e dos custos de exploração, não afeta o fornecimento de água
necessário para cobrir a procura dos clientes, e está ainda associada a um maior controlo de
qualidade da água.
Todas estas ferramentas anteriormente referidas são essenciais para a monitorização e controlo de
perdas, sendo a base para a gestão eficiente da água nos sistemas de abastecimento de água nas
smart cities.
4.4.3 MEDIÇÃO DE CAUDAL
A medição de caudais é parte fundamental de um sistema de monitorização e controlo de perdas
de água, sendo de grande importância não só a localização destes, como a seleção e instalação
de medidores de caudais adequados a cada local de controlo.
Os medidores de caudal localizam-se ao longo de todo o sistema de abastecimento, desde a
captação, na saída das Zonas de Medição e Transporte (ZMT), como reservatórios ou ETA,
entradas em ZMC ou ligações a clientes, Figura 4.8. A distribuição dos medidores e a
monitorização contínua possibilitam uma eficaz monitorização do sistema, permitindo através do
registo dos volumes de entrada e saída avaliar as perdas de água em cada zona.
Da
41
Figura 4.8 – Esquema de monitorização de um sistema de abastecimento, (Sardinha, et al., 2015).
O cálculo do balanço hídrico baseado em valores medidos face á alternativa de utilização de valores
estimados, garante uma maior segurança na determinação dos volumes consumidos, acarretando
vantagens ao nível das ZMC e dos clientes. Ao nível das ZMC, a segurança na determinação dos
volumes noturnos, permite a identificação de novas fugas e a sua rápida localização e reparação,
independentemente da utilização de contadores nos clientes. Ao nível do cliente, como parte
significativa das receitas das entidades gestoras trata-se da faturação dos clientes baseada nos seus
consumos, é essencial que a medição seja o mais rigorosa possível e viável técnico-
economicamente, especialmente em grandes consumidores, que possam representar uma grande
parte do consumo de uma ZMC.
Como referido, não só a localização dos medidores de caudal ou contadores de água é importante
para a monitorização e controlo de perdas, mas também o tipo de contador deve ser tido em conta,
consoante a secção a monitorizar. De entre os diferentes tipos de equipamentos existem dois tipos
de soluções tipicamente usadas na medição de caudal, os contadores mecânicos e os caudalímetros
eletromagnéticos.
Os contadores mecânicos são utilizados habitualmente em clientes domésticos, comerciais,
industriais, entidades públicas e, embora menos frequente, na monitorização da rede ou em ZMC.
Estes contadores determinam de forma continua o volume de água que passa no seu interior e
podem efetuar estas medições através de meios mecânicos diretos – contadores volumétricos – ou
indiretos como é o caso dos contadores de velocidade.
De forma sucinta poderá definir-se o contador volumétrico como o medidor que mede diretamente o
volume de água que por ele passa, através da contagem do número de rotações do seu êmbolo
devido à ação do escoamento, enquanto o contador de velocidade mede indiretamente o volume que
nele passa através de um elemento rotativo sensível à velocidade do escoamento, que depois
converte o seu movimento em volume passado num determinado intervalo de tempo.
42
Os contadores volumétricos são mais utilizados na medição de consumos domésticos do que os
contadores de velocidade, por serem mais rigorosos, pois o volume é medido diretamente em vez de
inferido, embora sejam mais suscetíveis ao desgaste mecânico.
De notar que as impurezas ou areias transportadas pela água afetam todos os contadores
mecânicos, fazendo com que estes percam exatidão nas suas medições ao longo do tempo. Para
além disso os contadores mecânicos não são compatíveis com escoamentos bidirecionais, limitando
a sua instalação na rede para controlo de entradas/saídas de caudal em ZMC, sendo normalmente
usado nestes locais caudalímetros eletromecânicos.
Os caudalímetros eletromagnéticos medem o volume de água que passa por ele por unidade de
tempo, recorrendo a um princípio de funcionamento baseado na Lei de Faraday, (Sardinha, et al.,
2015). Resumidamente este contador utiliza um campo magnético perpendicular ao escoamento,
criado através de uma bobina, para relacionar o caudal com a força eletromotriz induzida pelo
escoamento para quantificar o volume por unidade de tempo que por ele passa. Esta tecnologia é
utilizada em clientes de grande dimensão municipais ou industriais e cada vez mais comum a sua
aplicação na monitorização de redes. No caso específico da rede de abastecimento de Lisboa, no
âmbito da sectorização da rede de distribuição, foram instalados 179 medidores de caudal
eletromagnéticos, que associados a equipamentos de telemetria ou ao SCADA, permitem a
monitorização em contínuo das 152 ZMC em que foi dividida a rede de distribuição, (Sardinha, et al.,
2015).
Assim, para a determinação do tipo e dimensões do medidor de caudal mais adequado para cada
secção deverá ser tido em conta: o nível de rigor da medição, o perfil de consumo e gama de
caudais que se pretende medir, condicionalismos do local, a direção do escoamento (unidirecional ou
bidirecional), a qualidade da água, aptidão para emissão de sinais para leitura remota, as
características metrológicas do equipamento e os custos envolvidos.
4.4.4 SECTORIZAÇÃO E MONITORIZAÇÃO DA REDE
A estratégia de sectorização e monitorização da rede tem por base a divisão total da rede de
distribuição por sectores que possam ser analisados independentemente. A sectorização da rede
permite obter vantagens ao nível da quantidade e qualidade da informação disponível sobre a rede e
o seu funcionamento, a identificação dos consumidores de cada ZMC e de consumos noturnos
anormais, a avaliação dos caudais das ZMT e a gestão e controlo da pressão na rede de distribuição
de água.
Para além disso, com os avanços tecnológicos, atualmente é possível fazer a monitorização contínua
de todo o sistema de distribuição e através da análise de forma expedita e uniforme das ZMC é
viável identificar antecipadamente as fugas, em particular através do caudal noturno, e sectorizar o
local da fuga, de forma a orientar a deteção e reparação no terreno. Assim, define-se uma Zona de
Da
43
Medição de Controlo – ZMC, como uma área da rede de distribuição, com dimensão apropriada, na
qual é possível avaliar eficazmente os consumos e caudais contínuos de abastecimento através dos
contadores nas respetivas entradas e saídas, (Sardinha, et al., 2015).
A forma e dimensão dos polígonos virtuais perfeitamente definidos das ZMC que são implementados
na rede dependem das características da rede e da topografia, devendo cumprir as seguintes
condições:
ZMC com pontos estratégicos de entrada e saída de água, com medições rigorosas de
caudal;
ZMC com áreas discretas, com fronteiras perfeitamente definidas, isolando na totalidade das
zonas adjacentes;
Instalação de equipamentos de medição em pontos de interface com ZMC vizinhas, que se
comportam como cascatas, permitindo o controlo dos volumes trocados entre as ZMC.
As áreas das ZMC são limitadas fisicamente por válvulas de seccionamento fechadas, como
Válvulas limite de ZMC (VZMC) ou Válvulas Limite de Zona (VLZ). Estas válvulas só existem em
caso de ser necessário isolar a ZMC de outras zonas, e caso sejam do mesmo patamar altimétrico
utiliza-se as VZMC e para patamares altimétricos diferentes as VLZ.
Para além destas válvulas que controlam o caudal das ZMC, também se deve monitorizar a pressão
na ZMC. Para tal, utilizam-se Válvulas Redutoras de Pressão (VRP), criando-se Zonas de Pressão
Controlada (ZPC). Este controlo da pressão nas ZPC permite reduzir o risco de novas fugas quando
as existentes forem reparadas, o volume de perdas, o número de roturas e permite ainda, por outro
lado, prolongar o tempo de vida da rede.
Apresenta-se na Figura 4.9 uma representação esquemática de duas ZMC contíguas, com os
hidrantes e com uma ZMC de menor dimensão a funcionar em cascata.
44
Figura 4.9 – Representação esquemática de duas ZMC contíguas, (Sardinha, et al., 2015).
O dimensionamento e planeamento das ZMC dependem de uma série de fatores, incluindo a
dimensão e características físicas das zonas, qualidade da água, entre outros. De forma
pormenorizada, o dimensionamento deverá ter em conta:
Área e densidade geográfica dos consumidores;
Variação das cotas topográficas do traçado da rede e dos pontos do abastecimento;
Nível Económico de Perdas (NEP);
Existência de zonas particularmente sensíveis ou críticas para o correto abastecimento;
Fatores geográficos/demográficos, como áreas urbanas, industriais ou rurais;
Técnicas de controlo de fugas disponíveis em determinadas zonas;
Opções específicas das entidades gestoras, como discriminação das roturas em condutas de
serviço ou facilidade na localização de roturas;
Condicionamentos hidráulicos, como a limitação ou disponibilidade de órgãos, à
implementação das ZMC;
Manutenção dos níveis de serviço e da própria qualidade da água.
A IWA (IWA, 2014) preconiza que uma ZMC deverá compreender entre 1.000 e 3.000 clientes, mas
em zonas urbanas com grande densidade populacional, tal como o presente caso de estudo, podem
agrupar mais de 3.000 clientes, com um limite máximo de 5.000 clientes. Esta limitação apenas se
prende com a dificuldade acrescida na identificação e localização de roturas para ZMC de maior
dimensão. Neste contexto pode subdividir-se as ZMC em relação à sua dimensão em três
categorias: pequenas, com menos de 1.000 clientes, médias, entre 1.000 e 3.000 clientes, e
grandes, com mais de 3.000 clientes. Estes valores não são universais e absolutos, mas foram
testados e validados para o caso de Lisboa.
Da
45
Após a implementação das ZMC, deverá seguir-se a validação destas zonas, através de ensaios à
respetiva integridade, sendo o mais comum o Teste de Pressão Zero (TPZ). Este teste consiste em
fechar todos os pontos de entrada monitorizados e verificar se a pressão desce rapidamente e caso
não desça é provável que exista uma outra entrada de água, sendo necessário proceder à
verificação das válvulas que limitam a ZMC, ou no limite ao redimensionamento destas.
Deste modo, todo este processo de monitorização irá permitir obter-se informações quanto ao
desempenho das ZMC, designadamente através dos caudais noturnos e diurnos e variações de
pressão, sendo desta forma possível efetuar o balanço hídrico das ZMC implementadas.
No presente caso de estudo, a EPAL planeou a distribuição dos pontos de monitorização em Lisboa
tendo em consideração a definição e validação dos limites de cada ZMC, de forma a permitir uma
eficiente e rápida análise e identificação de anomalias na rede de distribuição. Apresenta-se na
Figura 4.10 a localização das 152 ZMC de Lisboa.
Figura 4.10 – Zonas de Monitorização e Controlo, ZMC, de Lisboa (EPAL, 2013).
46
4.4.5 RECOLHA, GESTÃO E TRATAMENTO DA INFORMAÇÃO
A monitorização e controlo de perdas do sistema de abastecimento de água de Lisboa utliza diversos
sistemas de registo e transmissão de dados, designadamente equipamentos de data-Logger. Estes
equipamentos de armazenamento de dados possibilitam a recolha automática de dados de consumo,
pressão, entre outras variáveis, através de contadores, caudalímetros ou sondas (sensores de
pressão, pH ou cloro) directamente instaladas na rede. Os dados recolhidos são transmitidos
remotamente, através de telemetria para uma base de dados central, onde são armazenados,
oferecendo à entidade gestora leituras e registos mais frequentes e fiáveis, reduzindo a necessidade
de estimativas.
O grande volume de informação recolhido através da telemetria necessita de ser agregado e
organizado numa única plataforma, que disponibilize de forma estruturada todos os dados,
permitindo a análise e tratamento destes, que de outra forma seria impossível, possibilitando a
criação de alertas automáticos, rápidas intervenções no caso de anomalias e antever situações mais
gravosas, como roturas.
Os registos obtidos através da telemetria são ainda utlizados para a gestão da rede de distribuição
identificando a origem de problemas de pressão e caso seja necessário, redimensionar as zonas de
pressão controlada, com o objectivo de diminuição das perdas reais.
A EPAL desenvolveu um sistema de monitorização e controlo de fugas com base nas ZMC e nos
dados recolhidos remotamente, que permite combinar processos e integrar a informação relevante
para a gestão da rede, o WONE – Water Optimization for Network Efficiency, Figura 4.11.
Figura 4.11 – Esquema da análise dos dados das ZMC, através do WONE (EPAL, 2014a).
Da
47
O objectivo principal do WONE é apoiar a estratégia da EPAL na procura da optimização do sistema
de abastecimento, focando-se na eficiência e redução de perdas, disponibilizando indicadores de
desempenho das ZMC. Este software permite uma interface intuitiva via internet, permitindo múltiplos
utilizadores em simultâneo, para além de permitir integrar outros sistemas de gestão (SIG e SIGC),
responder às necessidades de diferentes áreas da entidade gestora, e ainda possibilitar o cálculo
estatístico, apresentação gráfica e integração de alarmes. Assim, o WONE integra-se perfeitamente
no processo de optimização e melhoria da eficiencia do sistema de distribuição implantado pela
EPAL, presente na Figura 4.12.
Figura 4.12 – Processo de otimização e melhoria da eficiência, (EPAL, 2014a).
Apresenta-se da Figura 4.13 à Figura 4.16 exemplos de resultados obtidos através do WONE. O
Dashboard do WONE reune as informações mais importantes resultantes do tratamento de dados,
permitindo a verificação rápida e de forma gráfica das ZMC que apresentam, naquele instante, o pior
desempenho e para onde é necessáro focar as atenções (Figura 4.13).
48
Figura 4.13 – Dashboard da monitorização do WONE, (EPAL, 2014a).
O WONE disponibiliza ainda indicadores de desempenho das ZMC, dos quais se destacam os
caudais mínimos e máximos diários, variações de pressões, alarmes, perdas nocturnas recuperáveis
e volumes totais diários. Estes indicadores podem ser observados de forma dinâmica, Figura 4.14, ou
de forma gráfica, Figura 4.15.
Figura 4.14 – Monitoração dinâmica de desempenho das ZMC, (EPAL, 2014a).
Figura 4.15 – Consumo total da ZMC e balanço
hídrico noturno, (EPAL, 2014a).
Através destes parâmetros o WONE determina um conjunto de indicadores de desempenho, como
volumes totais e nocturnos por cada 1.000 clientes, ou por km de rede, ou a percentagem de caudal
mínimo em relação ao caudal médio de cada ZMC, que reflete a probabilidade de existência de
Da
49
roturas na rede monitorizada. Estes indicadores de desempenho têm o objectivo de organizar e
hierquizar as ZMC, de forma a priorizar as intervenções na rede.
De uma forma resumida, o WONE integra toda a informação proveniente dos diversos sistemas de
registo e medição, tornando-se desta forma a principal ferramenta no processo iterativo de
optimização e melhoria da eficiência na rede. Neste contexto, a georreferenciação das ZMC facilita a
análise espacial das ZMC possibilitando, através da sua interface intuitiva, um célere acesso aos
indicadores de desempenho de cada ZMC e aos seus pontos de monitorização (Figura 4.16).
Figura 4.16 – Georreferenciação das ZMC, (EPAL, 2014a).
4.4.6 MÉTODOS DE DETECÇÃO E LOCALIZAÇÃO DE FUGAS
A deteção de fugas consiste em identificar a ocorrência de uma ou mais fugas numa dada zona da
rede, o que pode ser comprovado por processos de monitorização ou simplesmente pela inaptidão de
se efetuar o correto abastecimento aos clientes, iniciando-se desta forma, o processo de localização
do foco do problema. Por sua vez, a localização de uma fuga é o processo que conduz à tomada de
decisão para a realização de uma investigação no solo, ou seja, através da identificação mais
explícita da posição da fuga, são realizados os procedimentos de escavação e reparação. Os
métodos de localização podem ser exatos ou aproximados.
No caso dos métodos de localização exatos, estes são ainda subdivididos em técnicas não acústicas
e técnicas acústicas, existindo em cada uma delas vários métodos passíveis de serem aplicados
como mostra a Figura 4.17.
50
Figura 4.17 – Exemplos de técnicas não acústicas e de técnicas acústicas do método de localização exata de fugas de água.
Por outro lado, nos métodos de localização aproximada, os mais utilizados pela EPAL na rede de
distribuição de Lisboa são: o subzonamento da ZMC, o teste de fechamento sequencial e o
mapeamento das pressões e linhas de abastecimento, os quais são caracterizados sucintamente na
Figura 4.18.
Figura 4.18 – Caracterização das principais técnicas aplicadas pela EPAL na localização aproximada de fugas de água.
•Observação directa;
• Inspecção por câmara de vídeo;
•Tecnologia com sensores térmicos;
•Fotografia de infravermelhos;
• Injecção de gás;
• Injecção de água com corantes.
Tecnicas não Acústicas
•Análise contínua de variância de sinal;
•Sensores acústicos;
•Equipamento de escuta;
•Estetoscópio acústico;
•Correlação acústica.
Técnicas Acústicas
Da
51
As técnicas referidas anteriormente são aplicadas consoante a dimensão e as características da zona
em estudo, sobretudo pela garantia da existência de órgãos de seccionamento ou pontos de acesso
às infraestruturas da rede.
4.5 ANÁLISE DE RESULTADOS
A análise do presente caso de estudo será efetuada com base nos resultados obtidos pela EPAL na
última década, por se considerar este intervalo temporal o mais relevante para se avaliar os efeitos
das medidas implementadas no sistema de abastecimento. Esta análise baseou-se nos dados
disponibilizados pela EPAL, através de documentos, relatórios e acompanhamento in situ da recolha
de dados da monitorização, presentes no anexo I.
A implementação das medidas de monitorização e controlo de perdas no sistema de abastecimento
de Lisboa, permitiu à EPAL reduzir as perdas no sistema de 17%, em 2004, para valores inferiores a
10% do volume total captado, em 2014 (Figura 4.19).
Figura 4.19 – Evolução da água não faturada na EPAL.
Como se pode verificar por observação da Figura 4.19, houve uma diminuição do volume de água
não faturada em termos absolutos nesta década, de 45,7 Mm3 para 19,9 Mm
3. Esta diminuição
deveu-se especialmente ao esforço que a EPAL efetuou para controlar as perdas no sistema de
distribuição, pois as perdas na produção e transporte mantiveram-se constantes em cerca de 5% do
volume de água captada. Por outro lado, a ANF no sistema de distribuição diminuiu de mais de 30
Mm3, em 2004, para aproximadamente 8 Mm
3 em 2014. Apresenta-se esta significativa evolução no
controlo de perdas no sistema de distribuição da EPAL na Figura 4.20 onde também se destaca que
cerca de metade do volume de água produzida é entregue a outras entidades gestoras.
17.0%
14.8% 13.9% 13.5%
12.6%
10.6% 11.8%
10.3%
8.6% 9.0% 9.4%
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
16%
18%
-
50
100
150
200
250
300
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Mm
3
AF ANF - Prod. e transporte ANF - Distribuição ANF (%)
52
Figura 4.20 – Evolução do balanço hídrico do sistema de abastecimento da EPAL.
Como mencionado, a política de monitorização e controlo ativo de perdas da EPAL focou-se em
especial no sistema de distribuição, por este ter níveis de ANF demasiado elevados
comparativamente com o sistema de produção e transporte. A estratégia da EPAL permitiu reduzir os
níveis ANF na rede de distribuição de Lisboa de 23,9%, em 2004, para 8,1%, em 2014 (Figura 4.21).
Esta diminuição do volume de ANF é ainda mais significativa tendo em conta a diminuição
significativa do consumo total.
Figura 4.21 – Resultados da política de controlo ativo de perdas no sistema de distribuição da EPAL.
Como referido em 4.2, a EPAL definiu no final da década de 90 o objetivo ambicioso de reduzir a
água não faturada na rede de distribuição de Lisboa para valores sustentáveis, fixando uma meta de
perdas inferiores a 15% até 2009. Como se pode verificar na Figura 4.21, esse objetivo foi
conseguido e neste momento a gestão do sistema de distribuição de Lisboa posiciona a EPAL no
grupo de elite das entidades gestoras mais eficientes a nível mundial Figura 4.22.
-
50
100
150
200
250
300
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Mm
3
ANF - Prod. e transporte AF - Outras ent. gestoras AF - Distribuição ANF - Distribuição
24% 24%
20%
17% 16%
14% 12%
10% 9% 8% 8%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
-
20
40
60
80
100
120
140
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Mm
3
AF - Distribuição ANF - Distribuição ANF - Distribuição (%)
Da
53
Figura 4.22 – Cidades mais eficientes ao nível da água não faturada em 2014, (Sardinha, et al., 2015).
Associado aos ganhos de eficiência, a EPAL obteve ainda uma diminuição dos custos de exploração
da rede de abastecimento, apresentados na Figura 4.23. Apesar da diminuição destes custos, os
custos unitários da água produzida não foram sensíveis a essa variação e mantiveram-se perto dos
0,30 €/L. Isto deve-se sobretudo aos custos fixos da rede de abastecimento, à diminuição da procura
e ao aumento, nesta década, dos custos unitários de Fornecimento e Serviços Externos (FSE), em
especial da eletricidade.
Figura 4.23 – Custos operacionais e custo unitário da água produzida.
Ainda assim a fatura energética, principal constituinte do FSE, contrariou a tendência de crescimento
do mercado, devido aos ganhos associados à otimização energética possibilitada pela monitorização
e controlo de perdas (Figura 4.24). Em 7 anos a EPAL obteve uma poupança energética de
aproximadamente 57 GWh, reduzindo a fatura energética em mais de 5 M€ acumulados.
0.28 0.29
0.34
0.30 0.30 0.32
0.31
0.28 0.28 0.30
0.27
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
€/m
3
M €
Outros gastos operacionais Gastos com o pessoal FSE Custo unitário
54
Figura 4.24 – Ganhos energéticos e correspondente valorização acumulada.
Para além da redução energética, outro resultado mais direto e representativo da política de
monitorização e controlo de perdas, foi a redução dos níveis de ANF na rede, a qual permitiu uma
poupança, em 7 anos, de cerca de 100 Mm3, ou 50 M€ (Figura 4.25).
Figura 4.25 – Redução da ANF e correspondente valorização acumulada.
Estes resultados são a demonstração da melhoria da eficiência da exploração da rede de
abastecimento de Lisboa, com uma poupança de mais de 55 M€ em apenas 7 anos. Para tal, foi
necessário investir na sustentabilidade da rede de distribuição e em novas tecnologias de informação
e comunicação. No total a EPAL investiu cerca de 18 M€ em 10 anos, aproximadamente 5% do
investimento total nesse período, para chegar a estes níveis de eficiência (Figura 4.26).
0
1
2
3
4
5
6
0
10
20
30
40
50
60
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Total
M€
GW
h
Ganhos energéticos (GWh) Ganhos energéticos acumulados (M€)
0
10
20
30
40
50
60
0
20
40
60
80
100
120
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Total
M€
Mm
3
Redução da ANF (Mm3) ANF recuperada acumulada (M€)
Da
55
Figura 4.26 – Investimento no controlo de perdas e respetivos ganhos financeiros acumulados.
Como se pode concluir por observação da Figura 4.26, o investimento efetuado na monitorização e
controlo de perdas obteve uma recuperação do investimento a curto prazo, permitindo ainda reduzir
os gastos globais na exploração da rede, oferecendo uma poupança de cerca de 37 M€ em apenas
10 anos de exploração.
Porém o investimento não é linearmente correlacionável com os ganhos financeiros, e como tal a
EPAL define as necessidades de investimento através do cálculo sistemático do Nível Económico de
Perdas, NEP, constatando-se que os níveis de perdas reais na rede de Lisboa alcançaram neste
momento esse valor. Como tal, e relembrando que o NEP é o valor objetivo das entidades gestoras,
na tentativa de minimizar o custo global associado à perda de água no sistema e das atividades
realizadas no âmbito do controlo ativo de fugas de água, ou seja, o investimento máximo na tentativa
de redução de perdas, que a partir do qual deixa de ser economicamente viável, por ser superior ao
custo da água perdida, não se justifica neste momento, um esforço financeiro adicional. De notar, que
esta situação pode ser alterada a qualquer momento, devido a este valor ser sensível a situações
como alterações na rede, legislação, consumos, custos com pessoal e FSE e a situação
macroeconómica do país.
Assim, e como se pode comprovar na Figura 4.27, a rede de abastecimento evoluiu para uma
situação económica, financeira e ambientalmente mais sustentável, objetivo que a EPAL se propôs a
atingir, e que todas as entidades gestoras procuram no âmbito das smart cities.
0
10
20
30
40
50
60
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Total
M€
Investimento Controlo de Perdas Ganhos financeiros acumulados
56
Figura 4.27 – Evolução do cash flow operacional (EBITDA).
Como se verifica facilmente, as margens operacionais da AdP atingiram um máximo histórico,
obtendo um lucro antes de juros, impostos, depreciação e amortização (Earnings Before Interest,
Taxes, Depreciation and Amortization – EBITDA) acima de 100 M€ em 2014.
0
20
40
60
80
100
120
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
M €
Cash flow operacional - EBITDA
Da
57
5 MODELO DE CORRELAÇÃO DO CASO DE ESTUDO À ÁGUAS DO PORTO
5.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A Águas do Porto, Empresa Municipal, deriva dos Serviços Municipalizados de Águas e Saneamento
do Porto (SMAS), fundados em Abril de 1927. Atualmente, a Águas do Porto tem a concessão da
distribuição de água e drenagem de águas residuais no concelho do Porto. Tem atualmente um
universo de cerca de 150.812 clientes.
Na cidade do Porto a rede de recolha e drenagem das águas residuais tem uma dimensão de cerca
de 550 km de coletores e o seu sistema de drenagem é separativo, o que significa que as águas
residuais domésticas integram um sistema independente do das águas pluviais.
O sistema de distribuição de água à cidade, Figura 5.1, é constituído por 6 reservatórios – Bonfim,
Carvalhido, Congregados, Nova Sintra, Pasteleira e Santo Isidro – aos quais corresponde uma
capacidade total de armazenamento de 125.450 m³, por uma rede de condutas de distribuição com
718 km de comprimento e por um conjunto de condutas adutoras cujo comprimento é de 42 km. A
rede de distribuição possui cerca de 64.000 ramais domiciliários e a água distribuída tem origem nas
captações da Águas do Douro e Paiva, S.A., e é fornecida à cidade do Porto através de 12 pontos de
entrega para o sistema em baixa (rede de distribuição), os quais encontram-se distribuídos ao longo
dos dois eixos adutores principais, um a Norte, ao longo da Estrada da Circunvalação e outro a Sul,
que abastece o Reservatório de Nova Sintra.
Figura 5.1 – Sistema de adução e distribuição da rede de abastecimento do Porto (Águas do Porto, 2015).
Através do sucesso do Projeto Porto Gravítico (2006-2012), foi exequível tornar o abastecimento de
forma gravítica quase na sua totalidade, através da reestruturação da rede de distribuição, de forma a
58
desativar o serviço de quatro estações elevatórias (Bonfim, Nova Sintra, Pasteleira e Santo Isidro) do
sistema municipal, mantendo ativa atualmente apenas a estação elevatória dos Congregados, para
abastecer a zona de cota mais elevada da cidade – ZMC Congregados Superior – cujo
abastecimento de forma gravítica não é possível, por motivos associados à topografia do terreno.
Neste momento, a rede de distribuição da cidade do Porto está dividida em 18 grandes Zonas de
Medição e Controlo (ZMC). A empresa tem apostado na sectorização da rede de distribuição através
da criação de sub-ZMC interiores para que seja possível efetuar uma monitorização e controlo dos
consumos mais eficazes. Prova disso é o facto de, para além das já existentes 18 grandes ZMC,
Figura 5.2, a rede de distribuição de água do Porto está subdividida em 31 sub-ZMC interiores
fechadas.
Figura 5.2 – Grandes ZMC da rede de distribuição de água do Porto (Lacerda, 2014).
5.2 MODELO DE CORRELAÇÃO
Face aos resultados obtidos pela EPAL na otimização da rede de distribuição através da melhoria de
monitorização e controlo de perdas, determinou-se a partir de um modelo de correlação o
investimento necessário de forma a ser possível obter um equivalente nível de desempenho no
sistema de abastecimento da Águas do Porto (AP), ou seja, obter perdas na rede de distribuição
inferiores a 10% até 2025, como definido anteriormente. Para tal, avaliaram-se as principais
características atuais do sistema de distribuição do Porto (Quadro 5.1).
Quadro 5.1 – Principais características do sistema de distribuição das AP, (Águas do Porto, 2014).
Água no sistema (m3) 20 332 815
AF (m3) 15 962 429
ANF (m
3) 4 370 386
(%) 21,5%
Número de Clientes - 150 812
Da
59
Como se pode constatar no Quadro 5.1, a ANF na AP no ano de 2014 situava-se nos 21,5%, com
mais de 4 Mm3 não faturados, sendo aquele valor equivalente ao da EPAL em 2004, mas sendo mais
elevado comparativamente ao nível que a EPAL conseguiu atingir em 2014. O nível de perda de água
foi o principal fator de uma análise descriminante que permitiu determinar a AP como a entidade
indicada para se aplicar o modelo de correlação. Os restantes fatores, que também foram
maioritariamente favoráveis, foram o nível inicial de implementação de ZMC, o diagrama ou padrão
de consumo de água da cidade do Porto e Lisboa e o nível de consciencialização ambiental de
ambas as cidades em termos energéticos e de gestão da água serem equivalentes.
Assim, considerou-se que a evolução que a EPAL sofreu entre 2004 e 2014, à custa do investimento
feito na monitorização e controlo de perdas, poderia ser transposta para o sistema de distribuição do
Porto. Para tal desenvolveu-se a metodologia esquematizada pelo fluxograma da Figura 5.3.
Como se pode observar pela Figura 5.3, os dados da EPAL foram utilizados para se estimar os
principais indicadores socioeconómicos que permitem a determinação do investimento necessário
para se atingir determinado valor.
A partir da avaliação dos resultados da EPAL foram analisados estatisticamente os indicadores
essenciais ao modelo de correlação, ou seja, as taxas de crescimento anual do número de clientes e
da AF e o Investimento no controlo de perdas por volume de ANF reduzido e por cliente. De notar que
a determinação destes parâmetros por cliente é essencial para se correlacionar diferentes entidades
gestoras, pois estas têm dimensões diferentes mas normalmente proporcionais ao número de
clientes.
A taxa de crescimento anual do número de clientes foi obtida através da média do crescimento anual
registado pela EPAL de 2004 a 2014, pois como se pode constatar no Quadro 5.2, o erro quadrático
médio (EQM) associado a diferentes tipos de regressões não apresentou valores aceitáveis para se
considerar um indicador fiável à evolução deste parâmetro. De notar que não se consideram as
Figura 5.3 – Fluxograma do modelo de correlação.
60
regressões exponencial e potencial por não se aplicarem à progressão destes dados. Desde modo
adotou-se uma taxa de crescimento anual de 0,3% para o presente modelo de correlação, Quadro
5.3.
Quadro 5.2 – Erro quadrático médio das regressões efetuadas ao crescimento do número de clientes.
Regressão R2
Linear 0,25
Logarítmica 0,33
Polinomial (2º) 0,46
Polinomial (3º) 0,61
Quadro 5.3 – Evolução do número de Clientes da EPAL de 2004 a 2014.
Ano Número de
Clientes Taxa de
crescimento anual
- - (%)
2004 339 111 -
2005 341 799 0,8%
2006 344 564 0,8%
2007 346 169 0,5%
2008 346 699 0,2%
2009 348 050 0,4%
2010 349 413 0,4%
2011 348 790 -0,2%
2012 346 121 -0,8%
2013 347 233 0,3%
2014 349 151 0,6%
Média 0,3%
Para a evolução da Água Faturada foi primeiramente efetuado uma correlação canónica tendo-se em
conta a evolução do número de clientes na rede de distribuição na tentativa de avaliar a dependência
deste em relação ao número de clientes. Com se pode verificar pela Figura 5.4, não existe correlação
entre o crescimento anual do número de clientes e da AF nos resultados da EPAL, verificando-se que
estes são parâmetros independentes.
Desta forma, avaliou-se a possibilidade da AF apresentar um crescimento que pudesse ser
representado por uma regressão linear, logarítmica ou polinomial. Apresentam-se no Quadro 5.4 os
valores do EQM de cada regressão efetuada.
Da
61
Figura 5.4 – Correlação entre a taxa de crescimento anual da Água Faturada e o número de clientes.
Quadro 5.4 – Erro quadrático médio das regressões efetuadas ao crescimento da Água Faturada.
Regressão R2
Linear 0,01
Logarítmica 0,02
Polinomial (2º) 0,24
Polinomial (3º) 0,45
Como facilmente se verifica, os valores apresentado no Quadro 5.4, não permitem que se assuma
alguma destas regressões como parâmetro do modelo de correlação, e tendo isso em conta adotou-
se o valor médio da taxa de crescimento da AF, de -0,3%, presente no Quadro 5.5. De realçar que se
determinou que estas variáveis são independentes, tornando à partida a procura, em termos de
número de clientes e AF, um modelo multivariável
62
Quadro 5.5 – Evolução da Água Faturada da EPAL de 2004 a 2014.
Ano Água Faturada Taxa de
crescimento anual
- (m3) (%)
2015 96 583 981 -
2016 87 468 721 -9,4%
2017 92 691 014 6,0%
2018 93 291 316 0,6%
2019 92 416 411 -0,9%
2020 98 696 500 6,8%
2021 104 451 171 5,8%
2022 100 743 377 -3,5%
2023 94 535 441 -6,2%
2024 95 211 872 0,7%
2025 92 829 869 -2,5%
Média -0,3%
Considerando as taxas de crescimento anual do número de clientes e da AF adotadas, determinou-se
a evolução do número de clientes e volume de AF no sistema de abastecimento do Porto, presente
no Quadro 5.6.
Quadro 5.6 – Estimativa da evolução das principais características da rede de distribuição do Porto.
Ano AF Número de
Clientes
- (m3) -
2015 15 962 429 150 812
2016 15 920 457 151 254
2017 15 878 595 151 698
2018 15 836 843 152 142
2019 15 795 201 152 588
2020 15 753 668 153 036
2021 15 712 245 153 485
2022 15 670 931 153 935
2023 15 629 725 154 386
2024 15 588 627 154 839
2025 15 547 638 155 293
Por fim, analisou-se a correlação entre o investimento anual por cliente efetuado pela EPAL na
década de estudo com a diminuição da ANF por cliente do ano seguinte, Quadro 5.7. Considerou-se
com nesta análise que o investimento no controlo de perdas efetuado num ano apenas iria retornar
resultados no ano seguinte. Esta análise iria permitir que se determine uma regressão logística para o
investimento necessário por cliente para se atingir determinado nível de ANF, mas os valores de
Da
63
EQM, presente no Quadro 5.8, não foram considerados aceitáveis para se determinar o investimento
por este meio.
Quadro 5.7 – Investimento e diminuição anual de ANF por cliente da EPAL de 2004 a 2014.
Ano Investimento anual por cliente
Diminuição anual de ANF por
cliente
- (m3) (m
3)
2004 4,21 -
2005 8,39 10,90
2006 3,74 10,85
2007 6,21 11,87
2008 9,90 6,50
2009 4,07 5,31
2010 3,91 4,26
2011 2,55 7,83
2012 3,20 6,14
2013 2,43 2,51
2014 3,59 0,09
Quadro 5.8 – Erro quadrático médio das regressões investimento por ANF e por cliente.
Regressão R2
Linear 0,03
Logarítmica 0,14
Exponencial 0,14
Potencial 0,23
Polinomial (2º) 0,34
Desta forma determinou-se o parâmetro de investimento no controlo de perdas por volume de ANF
reduzido e por cliente com o valor médio do investimento anual por diminuição de ANF do ano
seguinte e por cliente através da seguinte equação:
∑ ⁄
(1)
em que,
– Investimento médio anual no controlo de perdas por diminuição de ANF e por cliente;
– Investimento no controlo de perdas por cliente no ano i;
– Água Não Faturada por cliente do ano i+1.
O valor obtido para o parâmetro de Investimento no controlo de perdas por volume de ANF reduzido e
por cliente foi de 3,6 €/m3/cliente/ano.
64
Com os parâmetros do modelo de correlação obtidos foi ainda necessário determinar-se o volume
correspondente ao nível de ANF objetivo em 2025. A partir da AF e do nível de ANF pretendido é
possível a determinação do volume de ANF e de água no sistema para o ano 2025, mas para se
avaliar anualmente a evolução do sistema assumiu-se que a AP iria efetuar um investimento que
permitisse uma diminuição do volume de ANF constante até 2025, presente no Quadro 5.9. Com a
determinação da evolução da rede de distribuição da cidade do Porto, e como se pode observar no
fluxograma presente na Figura 5.3, determinaram-se todos os parâmetros necessários para se
efetuar a determinação do investimento no controlo de perdas anual necessário para se atingir o
objetivo de 10% ANF até 2025.
Quadro 5.9 – Determinação da evolução da rede de distribuição da AP.
Ano Água no sistema AF ANF
- (m3) (m
3) (m
3) (%)
2015 20 332 815 15 962 429 4 370 386 21,5%
2016 19 986 720 15 920 457 4 066 263 20,3%
2017 19 650 607 15 878 595 3 772 013 19,2%
2018 19 324 058 15 836 843 3 487 215 18,0%
2019 19 006 673 15 795 201 3 211 472 16,9%
2020 18 698 078 15 753 668 2 944 410 15,7%
2021 18 397 918 15 712 245 2 685 673 14,6%
2022 18 105 856 15 670 931 2 434 925 13,4%
2023 17 821 573 15 629 725 2 191 849 12,3%
2024 17 544 768 15 588 627 1 956 141 11,1%
2025 17 275 153 15 547 638 1 727 515 10,0%
Da
65
5.3 RESULTADOS
Após a determinação dos indicadores do modelo de correlação, foi possível relacionar-se a
diminuição da ANF por ano com o investimento no controlo de perdas anual necessário no ano
anterior, obtendo-se o plano de investimento e a evolução das características da rede de distribuição
nos próximos 10 anos, presente no Quadro 5.10.
Quadro 5.10 – Resumo da evolução das características da rede e investimentos.
Ano Água no sistema AF ANF Número de
Clientes Investimento Controlo
de Perdas
- (m3) (m
3) (m
3) (%) - (€)
2015 20 332 815 15 962 429 4 370 386 21,5% 150 812 1 094 842
2016 19 986 720 15 920 457 4 066 263 20,3% 151 254 1 059 302
2017 19 650 607 15 878 595 3 772 013 19,2% 151 698 1 025 273
2018 19 324 058 15 836 843 3 487 215 18,0% 152 142 992 673
2019 19 006 673 15 795 201 3 211 472 16,9% 152 588 961 424
2020 18 698 078 15 753 668 2 944 410 15,7% 153 036 931 453
2021 18 397 918 15 712 245 2 685 673 14,6% 153 485 902 691
2022 18 105 856 15 670 931 2 434 925 13,4% 153 935 875 076
2023 17 821 573 15 629 725 2 191 849 12,3% 154 386 848 548
2024 17 544 768 15 588 627 1 956 141 11,1% 154 839 823 052
2025 17 275 153 15 547 638 1 727 515 10,0% 155 293 -
Como se verifica no Quadro 5.10 o investimento necessário total na AP, obtido através do modelo de
correlação considerando os indicadores determinados anteriormente foi aproximadamente de 9,5 M€
para a próxima década, permitindo uma redução de mais de 2,6 Mm3 de ANF em 10 anos.
Apresentam-se no Quadro 5.11 os principais valores a retirar do modelo de correlação, de onde se
destaca o nível de perdas de ANF e o investimento total.
Quadro 5.11 – Estimativa da evolução das principais características das AP, com no modelo de correlação.
Principais características Águas do Porto EPAL
2015 2025 2004 2014
Água no sistema (m3) 20 332 815 17 275 153 127 000 000 101 011 827
AF (m3) 15 962 429 15 547 638 96 583 981 92 829 869
ANF (m
3) 4 370 386 1 727 515 30 416 019 8 181 958
(%) 21,5% 10,0% 23,9% 8,1%
Número de Clientes - 150 812 155 293 339 111 349 151
Investimento (€) 9 514 334 18 048 167
66
Nas Figura 5.5 e Figura 5.6 representam-se alguns resultados obtidos de forma gráfica, permitindo
uma avaliação imediata da evolução do nível de ANF na rede de distribuição do Porto e o
investimento anual necessário. Na Figura 5.5 representa-se o plano de investimentos e a variação do
nível de ANF para os próximos 10 anos, enquanto a Figura 5.6 representa a evolução dos volumes
de água associados a ANF e AF na rede de distribuição do Porto.
Figura 5.5 – Investimento no controlo de perdas e a respetiva evolução da ANF para a AP.
Figura 5.6 – Evolução das perdas no sistema de distribuição da AP após aplicação do modelo.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 Total
M€
Investimento Controlo de Perdas ANF (%)
21.5% 20.3%
19.2% 18.0%
16.9% 15.7%
14.6% 13.4%
12.3% 11.1%
10.0%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
-
5
10
15
20
25
2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
Mm
3
AF ANF ANF (%)
Da
67
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
6.1 CONCLUSÕES
Com a presente investigação conclui-se que as tecnologias per si não fazem de uma cidade uma
smart city, uma vez que é necessário a criação de um sistema adequado a cada cidade e uso
eficiente das tecnologias inovadoras associados a uma consciencialização global da sociedade
relativamente à exploração e utilização sustentável dos recursos disponíveis. Através das inovações
tecnológicas, as cidades inteligentes podem reduzir os custos, aumentar a qualidade e otimizar
diferentes parâmetros característicos.
O setor da água apresenta desafios importantes, designadamente o esforço para desenvolver uma
“rede de água inteligente” que se traduz num melhor controlo e monitorização da rede, com vista a
uma melhor eficiência do sistema. Segundo a Global Water Technologies (2013), os serviços públicos
de água precisam das novas tecnologias para monitorizar os seus sistemas – fornecendo medição
em tempo real do consumo da água e avisos quando as condições se tornam críticas.
Os potenciais benefícios de “redes de água inteligentes” incluem a melhoria da gestão de perdas,
monitorização da qualidade da água, melhor gestão de secas, e poupança energética. Sendo assim,
a gestão inteligente da água nas cidades torna-se um ótimo meio para a conservação, eficiência e
segurança dos objetivos a atingir, uma vez que como refere Ervideira (2014) “A água não faturada
traduz-se anualmente em milhões de euros, traduzidas em despesas de trabalho, produtos químicos
e energia não recuperáveis”.
No presente caso de estudo analisaram-se os resultados alcançados pela EPAL durante a
implementação das medidas de monitorização e controlo de perdas na rede de distribuição de Lisboa.
Os resultados obtidos permitiram avaliar o elevado nível de eficiência alcançado, nomeadamente na
redução de perdas de água e consequente redução de custos, e associa-lo ao investimento efetuado
durante a última década.
Esta análise permitiu ainda avaliar os ganhos energéticos e a poupança de água que a EPAL
conseguiu alcançar através das medidas que visam otimizar a eficiência energética e diminuir as
perdas de água. Não só os níveis de água não faturada atingiram valores na categoria das cidades
mais eficientes do mundo, como os lucros da empresa têm vido a apresentar máximos históricos.
Assim, destaca-se que o investimento de 18 M€ da EPAL na política de monitorização e controlo de
perdas permitiu a economia de cerca de 57 GWh de energia e 100 Mm3 de água, correspondendo a
uma poupança global de mais de 37 M€ em apenas 10 anos.
De destacar ainda, que presentemente a EPAL atingiu o valor máximo a partir do qual deixa de ser
economicamente viável o investimento no controlo de perdas, por este ser superior ao custo de água
perdida, ou seja, atingiu o NEP. Assim, não se justifica um esforço adicional nesta área, focando-se a
EPAL na estabilização de pressões e controlo de regimes transitórios, com o objetivo de uma
melhoria contínua da exploração do sistema de distribuição. De notar, que o cálculo do NEP é
68
sistemático e sendo sensível a situações como alterações na rede, legislação, consumos, custos com
pessoal e FSE e a situação macroeconómica do país, podendo voltar a ser economicamente viável o
investimento no controlo de perdas.
Por fim, face aos excelentes resultados obtidos pela EPAL, desenvolveu-se um modelo de correlação
para estimar qual seria o investimento necessário para se obter a meta de perdas inferiores a 10%
até 2025, na rede de distribuição da AP. Apesar das diferenças ao nível da topografia e da dimensão
dos sistemas de distribuição, estes sistemas apresentavam semelhanças que permitiram avaliar,
especialmente tendo em conta que o nível de perdas da EPAL em 2004 (23,9%) era equiparável ao
da AP (21,5%) no presente. Teve-se ainda em conta que em 2004 a EPAL, tal como a AP
presentemente, já tinha iniciado a implementação de medidas de monitorização e controlo de perdas.
Com estas premissas de base, considerou-se que seria mais fidedigno a obtenção dos resultados
para o sistema de distribuição do Porto através do modelo de correlação da evolução do sistema da
EPAL ao invés da análise de dados históricos da AP.
Nesse sentido estimou-se que um investimento acumulado de cerca de 9,5 M€ até 2025 seria
suficiente para diminuir as perdas no sistema de distribuição do Porto para 10%, colocando a cidade
ao nível das mais eficientes do mundo.
6.2 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Na sequência do presente trabalho surgiram alguns aspetos que se revelaram interessantes para
uma abordagem mais detalhada. Como a própria filosofia da gestão sustentável pressupõe, deve-se
continuamente investigar os pontos a melhorar num processo de procura de sistemas mais eficientes.
Nesse sentido, recomenda-se que se efetue uma análise detalhada ao nível das ZMC e para
diferentes cidades. As ZMC, tal como se referiu, podem ter características bastante variadas, desde
dimensão geográfica, número de consumo de clientes, topografia e infraestruturas. Assim, aumentar
o nível de detalhe na investigação da qualidade do serviço, perdas, investimentos e evolução dos
resultados operacionais, irá permitir uma observação dos resultados diretos dos investimentos feitos
na ZMC. A criação de uma base de dados de resultados das ZMC irá ainda permitir a criação de
modelos de correlação ao nível das ZMC, ao invés do sistema de distribuição, possibilitando uma
análise financeira mais exata e até ao nível de investimentos em infraestruturas, manutenção e
operação da rede.
O modelo de correlação irá beneficiar se os parâmetros/indicadores determinados neste trabalho
sejam obtidos através de estudos específicos, como a taxa de crescimento do número de clientes e
AF ou investimento / ANF / Cliente.
Também é importante referir a importância da utilização de equipamentos e sistemas tecnológicos
inovadores na exploração da rede de distribuição de água, como ferramentas-chave para uma gestão
inteligente da água, nomeadamente condutas inteligentes, redes de sensores, contadores
inteligentes, computação em cloud, SCADA, sistemas de informação geográfica e modelos de
Da
69
otimização e de apoio à decisão. Todos estes equipamentos e sistemas referidos irão permitir uma
recolha, integração e tratamento de dados em tempo real e de forma contínua, que possibilita uma
gestão eficiente no controlo e monitorização de perdas e fugas, no controlo de obstruções ao
escoamento em condutas e na manutenção e prevenção mais eficaz das infraestruturas da rede
evitando a degradação e envelhecimento precoce da mesma.
Por outro lado, a instalação de grupos bomba/turbina no sistema de transporte e/ou substituição de
válvulas redutoras de pressão por microturbinas irão promover a geração de energia, que poderá ser
utilizada internamente para consumo da entidade gestora, ou pode ser ligada à rede elétrica,
funcionando como microgeração.
Por fim, tal como acontece na cidade de Lisboa, deve-se proceder à inserção e desenvolvimento de
políticas de maturação do uso da água em outras cidades, nomeadamente na poupança e
valorização da água e consciência da limitação cada vez maior deste recurso. Esta maturação da
sociedade é fundamental para o sucesso da implementação de uma gestão inteligente da água.
Da
71
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Da
ANEXO I
DADOS DA EPAL DE 2004 A 2014
Da
1
Quadro I.1 – Evolução da dos clientes de 2004 a 2014.
Ano Clientes Municipais Clientes Multimunicipais Clientes Diretos Número de consumidores
2004 26 - 339 111 2 577 629
2005 26 - 341 799 2 594 033
2006 26 - 344 564 2 608 042
2007 26 - 346 169 2 618 861
2008 20 1 346 699 2 796 640
2009 20 1 348 050 2 875 261
2010 18 2 349 413 2 825 444
2011 17 3 348 790 2 870 314
2012 17 3 346 121 2 870 507
2013 17 3 347 233 2 859 714
2014 17 3 349 151 2 846 875
Quadro I.2 – Ciclo da água de 2004 a 2014.
Ciclo da Água 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Água captada (Mm3) 268,8 255,4 244,4 243,2 241,1 243,0 242,5 234,5 224,5 218,3 212,0
Água tratada/produzida (Mm3) 268,1 255,4 244,1 242,9 241,0 242,8 242,2 234,2 224,2 217,8 211,7
Água vendida (Mm3) 223,5 217,6 210,4 209,9 211,3 217,1 213,8 210,3 205,2 198,7 192,1
Clientes Diretos 63,8 62,3 60,9 60,2 59,1 59,3 58,7 56,3 54,7 53,6 53,1
Outros 159,7 155,3 149,4 149,7 152,1 157,8 155,1 154,0 150,5 145,1 138,9
Água não faturada (Mm3) 45,7 37,8 34,0 32,9 30,3 25,9 28,7 24,2 19,3 19,6 20,0
Rede de distribuição 30,4 26,9 23,4 19,4 17,2 15,4 14,0 11,2 9,0 8,2 8,2
Produção e transporte 15,3 10,9 10,6 13,5 13,1 10,5 14,7 13,0 10,3 11,4 11,8
Água não faturada (%) 17,0% 14,8% 13,9% 13,5% 12,6% 10,6% 11,8% 10,3% 8,6% 9,0% 9,4%
Rede de distribuição 23,9% 23,5% 20,2% 17,2% 15,7% 13,5% 11,8% 10,0% 8,7% 7,9% 8,1%
Produção e transporte 5,7% 4,3% 4,3% 5,6% 5,4% 4,3% 6,1% 5,5% 4,6% 5,2% 5,6%
Água - rede de distribuição (Mm3) 127,0 114,4 116,1 112,7 109,6 114,1 118,4 112,0 103,5 103,4 101,0
2
Quadro I.3 – Volume de negócios de 2004 a 2014.
Volume de negócios 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Vendas (M€) 136,5 134,0 134,4 137,4 140,9 146,3 145,4 145,7 143,0 141,9 140,9
Prestações de serviço (M€) 3,1 3,4 2,9 2,6 2,6 2,8 2,0 1,4 1,2 1,2 1,1
Volume de negócios (M€) 139,6 137,4 137,4 140,0 143,5 149,1 147,5 147,0 144,2 143,1 142,0
Quadro I.4 – Gastos totais de 2004 a 2014.
Gastos totais 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
FSE (M€) 34,5 34,7 37,6 36,8 39,8 37,8 39,2 35,1 34,5 32,1 29,1
Eletricidade (M€) s/d 8,8 8,9 9,0 9,7 8,9 9,8 11,2 12,1 11,3 9,9
Manutenção e Conservação (M€) s/d 8,1 8,6 7,6 7,2 6,4 6,7 5,0 4,6 4,1 3,7
Trabalhos especializados (M€) s/d 5,2 6,7 6,4 7,6 7,1 7,4 6,1 5,8 5,1 4,5
Outros (M€) s/d 12,6 13,5 13,9 15,2 15,3 15,3 12,9 12,0 11,6 11,0
Gastos com o pessoal (M€) 32,1 32,4 41,7 33,4 28,3 36,6 31,7 25,8 23,3 25,2 22,7
Depreciações e perdas de imparidade em ativos (M€)
s/d s/d s/d s/d s/d 23,5 23,8 24,8 26,3 25,0 25,0
Outros (M€) 45,1 42,8 32,8 36,8 38,5 24,0 24,2 27,6 10,5 12,4 8,5
Gastos Totais (M€) 111,7 109,9 112,1 107,0 106,6 121,9 118,9 113,3 94,6 94,7 85,3
Quadro I.5 – Margens Operacionais de 2004 a 2014.
Margens Operacionais 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Rendimentos Operacionais (M€) 145,1 140,1 139,9 142,0 146,3 153,0 151,8 152,0 150,7 147,4 159,4
Gastos Operacionais (M€) 76,1 74,4 82,0 73,9 72,1 78,9 75,7 65,7 63,2 65,9 57,0
Cash flow operational - EBITDA (M€) 69,0 65,7 57,9 68,1 74,2 74,1 76,0 86,3 87,5 81,5 102,4
Da
3
Quadro I.6 – Investimentos de 2004 a 2014.
Investimento 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Garantia da Capacidade (M€) 46,8 27,5 31,7 22,0 11,4 4,1 3,3 3,7 2,7 0,4 0,5
Garantia da Fiabilidade e Segurança (M€) 11,3 19,4 22,5 7,2 9,8 13,3 8,9 6,4 6,2 4,4 10,1
Garantia da Qualidade (M€) s/d s/d 0,8 1,0 1,3 7,4 8,8 0,4 0,5 0,4 0,3
Sustentabilidade e Inovação (M€) s/d s/d 0,2 0,6 2,1 0,8 0,5 0,2 0,7 0,2 0,1
Tecnologias de Informação e Comunicação (M€) 1,4 2,9 1,1 1,5 1,3 0,7 0,8 0,7 0,5 0,7 1,1
Outros Investimentos (M€) - 7,5 - 0,2 0,3 0,6 1,3 0,6 2,5 0,5 3,7
TOTAL (M€) 59,5 57,4 56,3 32,5 26,2 26,8 23,6 12,0 13,1 6,6 15,8
![APOSTILA - files.fabriciabenda.webnode.ptfiles.fabriciabenda.webnode.pt/.../apostila_arcview_3[1].2.pdf · de softwares para Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Esses softwares,](https://static.fdocumentos.com/doc/165x107/5cc7d8aa88c99374228c3e29/apostila-files-12pdf-de-softwares-para-sistemas-de-informacao-geografica.jpg)
