BR112020011362B1 - Método para avaliação do estado de um sistema de distribuição de água - Google Patents
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Abstract
a invenção se refere a um método para determinar parâmetros que podem fornecer informações sobre o estado de um sistema de distribuição de água compreendendo pelo menos um duto capaz de transportar água, o método compreendendo os seguintes passos: - um passo de importação adequado para importar, para um computador, os valores de entrada de pelo menos um parâmetro previamente medido da água, gravado em pelo menos um ponto de entrada do sistema de distribuição de água e ao longo de um período de gravação compreendendo pelo menos uma data de gravação; - um passo de seleção adequado para selecionar pelo menos um ponto atual; - um passo de associação adequado para associar o referido ponto atual a pelo menos um ponto de entrada no sistema de distribuição de água; - um passo de determinação adequado para determinar um valor atual do referido pelo menos um parâmetro da água no ponto atual com base nos valores de entrada no referido ponto de entrada associado ao referido ponto atual. fig. 5
Description
[001] A invenção refere-se ao campo da distribuição de água.
[002] A invenção refere-se mais especificamente a um método para determinar os parâmetros adequados para avaliar o estado de um ou mais sistemas de distribuição de água (ou redes).
[003] O objetivo da invenção é permitir que um gerente de redes de distribuição de água monitore sua rede de água, para detectar e, acima de tudo, atuar preventivamente em sua rede, inclusive para implementar meios que aumentem a vida útil da rede e garantam sua conformidade de regulamentação.
[004] De fato, na maioria das zonas urbanas, os dutos de distribuição de água portáteis atingem uma idade crítica e correm grande risco de deterioração. O conhecimento do estado da rede, em sua maioria enterrada, é essencial para controlar as ações corretivas (sondagens, intervenções, reparos, renovação, descalcificação, limpeza etc.), mas também as ações preventivas para mitigar os efeitos da degradação. O principal problema é que os dutos são principalmente enterrados e invisíveis. É então difícil detectar e medir os fenómenos de degradação, a fim de atuar preventivamente e com precisão, sem ter de desenterrar os circuitos (e, portanto, uma boa parte da rede).
[005] As soluções são conhecidas por detectar incidentes passados ou atuais (vazamentos, degradação da qualidade da água). Envolvem principalmente a detecção e / ou localização das consequências de um mau funcionamento. Por exemplo, os seguintes pedidos de patente podem ser citados.
[006] O pedido de patente WO2013121298 refere-se a um método computadorizado para modelar uma rede de concessionária (rede de distribuição). O método compreende a recuperação de dados de sistema de informações geográficas (GIS), dados sobre os ativos da rede, e dados de arquivo de sensor de um ou mais elementos da rede de concessionária. O método inclui a geração de um ou mais elementos matemáticos (gráficos) a partir dos dados recuperados, para realizar análises no sistema.
[007] A apreciação dos dados com gráficos matemáticos potencialmente vinculados entre si (relatórios) é baseada em: - a identificação das zonas para monitoramento e manutenção do fluxo de água na rede de concessionária; - identificação de locais ótimos na rede para instalação de sensores e medidores; - modelagem da rede com base nos enlaces entre os locais conhecidos de vazamentos na rede de concessionária e de valores como dados de vazamento históricos, características ou fatores que influenciam as taxas de vazamento: idade do equipamento; complexidade da rede (quantidade de tubos, acoplamentos, válvulas, outras conexões, etc.); propriedades geográficas que contribuem para ocultar vazamentos, altas pressões ou variabilidades de pressão significativas; taxa de vazamento estimada a partir de arquivos de reparo históricos; dados históricos de medidores de fluxo e medidores de pressão; frequências de vazamentos, taxa de perda de água, atraso na detecção de vazamento, custos de reparo, etc.; - geração de alertas e proposição de ações de manutenção.
[008] O pedido de patente WO2013084068 refere-se a um sistema e um método para identificar eventos ligados um ao outro em um sistema de monitoramento de rede de abastecimento de água. O método compreende a identificação de pelo menos dois eventos de referência (chamados eventos candidatos) a partir de dados de eventos originários de uma pluralidade de sensores. A anomalia é identificada pela comparação dos dados de um evento com os dos referidos eventos candidatos.
[009] A determinação através da qual os dois eventos candidatos, ou mais, têm uma relação com um evento de anomalia comum é relatada a um usuário através de uma interface de usuário.
[0010] O pedido de patente WO2012098467 refere-se a um método e um sistema para determinar estatisticamente uma ou mais possíveis localizações geográficas de uma anomalia que se suspeita ter ocorrido em uma região ou uma zona de uma rede de distribuição de água.
[0011] Uma rede de distribuição de água é composta por uma rede de tubulações para transportar a água aos consumidores e inclui medidores posicionados dentro da rede de distribuição de água. Os medidores geralmente são dispostos em várias posições, irregulares na rede, e fornecem uma série incompleta de dados que lidam com a circulação e a qualidade da água na rede como um todo. Os medidores medem valores como taxa de fluxo, pressão, níveis do reservatório, acidez, turbidez, cloração, ruído etc. Os medidores podem ser colocados dentro ou fora das tubulações, nas proximidades de dispositivos de rede, ou em outras localizações arbitrárias.
[0012] O pedido de patente WO2012098467 aborda mais especificamente os medidores dispostos dentro dos limites, na proximidade, ou em localizações hidraulicamente ligadas à região ou zona de uma anomalia e valores de suprimento que podem ser vinculados à anomalia.
[0013] O método pode compreender a recepção dos dados de um evento anormal, os dados de eventos anormais constituindo uma indicação de uma anomalia que está ocorrendo ou que ocorreu, em uma região ou zona da rede de distribuição de água. Os tipos de anomalias incluem vazamentos, queda de pressão, aumento incomum na taxa de fluxo ou consumo de água, turbidez aumentada, modificações incomuns nas taxas de cloração, modificações incomuns nos níveis de pH, etc.
[0014] O método pode compreender uma pluralidade de testes realizados nos dados de eventos anormais, cada um dos testes sendo projetado para determinar estatisticamente uma localização geográfica potencial da anomalia em uma região ou zona. Alguns dos testes são realizados usando dados de eventos anormais e dados de medidor associados. Alguns testes, por exemplo, aqueles vinculados aos vazamentos, são realizados em dados de eventos de medidor anormais representando algumas das seguintes quantidades: taxa de fluxo, pressão, nível do reservatório, ruído ou outros indicadores de atividade hidráulica.
[0015] O pedido de patente WO2011107864 refere-se a um sistema e um método para monitorar a água em uma rede de distribuição de água, que é baseada na recuperação de dados a partir de medidores (pelo menos taxa de taxa de fluxo e pressão), e dados secundários a partir de outras fontes (dados tipo telesupervisão e dados de aquisição, por exemplo, dados meteorológicos, dados de calendário etc.) e a aplicação de modelos estatísticos para prever outros valores.
[0016] Os dados secundários representam uma ou mais condições que podem afetar a taxa de fluxo e / ou o consumo de água em uma região servida pela rede de distribuição de água. Eles podem ser: dados meteorológicos; dados de calendário que representam um ou mais fatores que afetam o consumo de água em uma determinada data; dados de reparo representando um ou mais reparos realizados na rede de distribuição de água; dados estruturais que representam uma estrutura da rede de distribuição de água.
[0017] A detecção de anomalias (vazamentos) é feita por comparação entre os valores medidos e os valores previstos.
[0018] O pedido de patente WO2006073502 refere-se a um sistema para detectar, em tempo real, contaminantes em uma rede de distribuição de água. O sistema permite monitorar a qualidade da água em pontos distantes de uma rede de distribuição de água por meio de sensores de água instalados em localizações de usuário final, a fim de detectar contaminantes a jusante da rede de distribuição, e enviar um sinal em caso de uma anomalia.
[0019] O pedido de patente WO2010109117 refere-se a um dispositivo e um método para verificar a qualidade da água em uma rede de água potável. O dispositivo físico para verificar a qualidade da água deve ser montado em um duto dedicado à distribuição de água ao consumidor. Compreende: - uma sonda para medir pelo menos um parâmetro do fluxo de água; - um dispositivo para detectar contaminação a partir da medição da sonda; - um dispositivo para detectar o fluxo reverso no duto de água; - um dispositivo para desinfetar (com base na detecção ou não detecção de contaminação) e / ou um dispositivo de bloqueio para desligar o duto (com base na detecção ou não detecção de um fluxo reverso); - e um membro de controle.
[0020] Todas as informações a partir do dispositivo podem ser enviadas para um centro de controle capaz de coletar os dados a partir da rede e de acionar as válvulas remotamente.
[0021] O pedido de patente WO2008148952 refere-se a um método e uma instalação para monitorar em tempo real a qualidade da água de uma rede de distribuição.
[0022] O método de monitoramento em tempo real da qualidade da água de uma rede de distribuição de água potável compreende, por um lado, medidores de consumo equipados com dispositivos de leitura remota e, por outro lado, analisadores em linha distribuídos nos pontos de vigilância para medir pelo menos um parâmetro de qualidade de água. Além disso: - os dados de consumo a partir dos medidores equipados com dispositivos de leitura remota, e as medições a partir dos analisadores são transmitidas a uma unidade de computação que compreende um modelo hidráulico e um modelo cinemático de decaimento do parâmetro de qualidade considerado; - a unidade de computação atualiza permanentemente o modelo hidráulico de acordo com os dados de consumo recebidos a partir dos medidores; - a unidade de computação estabelece valores estimados do parâmetro de qualidade considerado nos diferentes pontos de vigilância de rede; - e um sistema de pré-alerta realiza uma comparação entre os valores estimados do parâmetro de qualidade e os valores medidos em diferentes pontos da rede, um alerta sendo acionado quando o desvio entre o valor medido e o valor estimado excede um limiar predeterminado.
[0023] O parâmetro de qualidade de água constitui um rastreador da qualidade da água, o que possibilita, em tempo real, observar se a rede foi degradada e / ou se a água foi poluída. Os parâmetros descritos são o teor de cloro e a turvação, mas é, essencialmente, o teor de cloro que é utilizada para os exemplos.
[0024] Assim, pode-se observar que a grande maioria das soluções a partir do estado da arte se baseia em uma ou duas categorias de soluções.
[0025] A primeira categoria de soluções baseia-se na determinação por métodos estatísticos das consequências da degradação (detecção de vazamentos, frequência histórica de quebras) ou em noções teóricas acerca da degradação (idade dos dutos). Essas soluções tentam antecipar as ocorrências futuras com base em incidentes passados. Essas soluções têm grandes desvantagens: - o passado não é necessariamente representativo do futuro. A degradação do equipamento (por exemplo, os dutos) não altera de forma linear. As consequências da degradação tendem a aumentar exponencialmente e a previsão de futuros desempenhos com base no passado pode subestimar consideravelmente o estado de degradação dos dutos e, consequentemente, as necessidades de intervenção; - é essencial esperar ocorrências e avarias ser detectadas em quantidades suficientes para permitir a modelagem do futuro. Agora, para incidentes graves e, em particular, aqueles que dizem respeito a dutos estratégicos (por exemplo, dutos de grande diâmetro para transporte de água) e precisam atender a restrições regulatórias e contratuais na água distribuída, é preferível evitar ou limitar os efeitos mensuráveis da degradação; - partes da rede ou o ambiente imediato do equipamento podem ter sofrido alterações, por exemplo, em casos de reparo, ou em casos de ação precoce com o objetivo de reduzir os fatores de degradação. Torna-se ainda mais complicado antecipar o futuro, referindo-se apenas às condições e eventos passados; - a antecipação das anomalias em zonas críticas da rede pode não ser suficientemente fina, uma vez que as soluções não incluem fatores precursores principais associados aos fenômenos químicos e físicos que atuam sobre os elementos (dutos, válvulas, curvas, etc.) da rede, fatores precursores originários tanto de dentro desses elementos quanto de fora.
[0026] A segunda categoria de soluções é baseada em soluções do tipo de análise de dados contínua para detectar desvios de um parâmetro em relação a um parâmetro normal ou para acionar um alerta e / ou outra ação (ões) no caso de anomalias na qualidade da água, e executar localmente e em tempo real. Essas soluções têm grandes desvantagens: - a detecção é local e não se estende à rede; - a detecção é em tempo real e não permite antecipar anomalias futuras; - no caso de detecção de uma anomalia, a parte da rede que é degradada deve ser isolada e, como não foi possível antecipar, pode gerar interrupções em todo ou em parte do sistema de distribuição.
[0027] Além disso, para todas as soluções apresentadas: - nenhuma aborda a questão do potencial corrosivo da água distribuída; - nenhuma prevê a inclusão de dados sobre a qualidade do terreno; - nenhuma solução conhecida prevê a inclusão de informações sobre o estado dos dutos da rede de distribuição; - nenhum visa capitalizar dados históricos para realizar análises sobre a tendência evolutiva dos parâmetros e dos fenômenos por um longo período; - nenhuma solução inclui um modelo de computação científico, e / ou físico e / ou físico-químico para geração de dados, métodos de computação conhecidos com o objetivo principal de comparar dados e detectar incidentes; - nenhuma solução visa localizar e determinar a intensidade dos fenômenos de degradação do equipamento e da qualidade da água na rede de distribuição;
[0028] Finalmente, todas as soluções são projetadas para serem recusadas para uma determinada rede ou sistema. Nenhuma solução visa ter um método que possa ser explorado em múltiplas redes, por exemplo, para comparar dados que caracterizam o estado de degradação entre múltiplas redes, várias localizações e / ou diferentes tipologias de rede.
[0029] Os parâmetros que caracterizam a química da água, e seu potencial para interação com os elementos da rede para acionar fenômenos de degradação geralmente não são explorados, e, por vezes, não disponíveis.
[0030] De fato, o monitoramento da qualidade da água distribuída geralmente é feito através de um número limitado de parâmetros que são fáceis de medir, por exemplo, usando sensores, métodos de campo, e até mesmo exigem testes mais complexos e / ou mais longos, como testes de laboratório. Para qualificar o potencial corrosivo ou agressivo da água, é notadamente necessário ter dados mais abrangentes sobre a composição química da água.
[0031] A invenção visa superar as desvantagens acima mencionadas da técnica anterior.
[0032] Mais particularmente, o objeto da invenção é ter um método adequado para avaliar de forma preditiva e precisa o estado de degradação de elementos ou zonas de uma rede de distribuição de água, ou de uma rede como um todo, mesmo para múltiplas redes de distribuição de água.
[0033] Em outras palavras, é buscado um método de avaliação que não seja puramente local, que possa fornecer previsão de elementos da rede ou de zonas em risco de serem degradadas, e que possa fornecer uma avaliação precisa, notavelmente mais precisa que os métodos puramente estatísticos.
[0034] Além disso, o método deve ser simples de usar, rápido e não deve exigir medições ou testes longos e / ou complexos, por exemplo, amostras tipo laboratório.
[0035] Além disso, a invenção tem como objetivo aproveitar ao máximo os dados medidos e capitalizados na rede e na água que circula na rede, de modo a aumentar a precisão da avaliação.
[0036] Um objeto da invenção que faz com que seja possível atingir esse objetivo é um método para determinar parâmetros que podem dar informação sobre o estado de um sistema de distribuição de água compreendendo pelo menos um duto adequado para transportar água, o método compreendendo os seguintes passos: - um passo de importação adequado para importar, para um computador, valores de entrada de pelo menos um parâmetro da água previamente medido, registrados em pelo menos um ponto de entrada do sistema de distribuição de água e durante um período de gravação compreendendo pelo menos uma data de gravação; - um passo de seleção adequado para selecionar pelo menos um ponto atual; - um passo de associação adequado para associar o referido ponto atual a pelo menos um ponto de entrada no sistema de distribuição de água; - um passo de determinação adequado para a determinação de um valor atual do referido pelo menos um parâmetro da água no ponto atual a partir de valores de entrada no referido pelo menos um ponto de entrada associado com o referido ponto atual.
[0037] O passo de determinação é preferencialmente realizado usando o computador.
[0038] No exemplo da presente descrição, um período de gravação deve ser entendido como um intervalo de tempo entre duas datas, o referido intervalo de tempo compreendendo pelo menos uma data em que uma gravação foi feita no ponto de entrada, a referida data sendo chamada “data de gravação”.
[0039] Os valores de entrada de pelo menos um parâmetro da água registrado em pelo menos um ponto de entrada do sistema de distribuição de água são geralmente produzidos por medições realizadas regularmente pelo operador, em uma frequência que depende do sistema de distribuição, no número de habitantes, etc.
[0040] No exemplo da presente descrição, os termos a montante e a jusante são definidos em relação à direção principal de circulação do sistema de distribuição de água.
[0041] No exemplo da presente descrição, diz-se que o ponto ou pontos de entrada estão associados a um ponto atual quando estão situados a montante do referido ponto atual, e a água que atinge o referido ponto atual se origina do ponto ou pontos de entrada.
[0042] De acordo com uma modalidade, o método compreende também um passo de medição de pelo menos um parâmetro atual medido em pelo menos um ponto atual durante um período de medição, o passo de determinação sendo realizado com base em valores de entrada no referido pelo menos um ponto de entrada associado ao ponto atual e ao referido pelo menos um parâmetro atual medido, o período de medição compreendendo pelo menos a data de medição, posterior ou igual ao período de gravação.
[0043] No exemplo da presente descrição, período de medição deve ser entendido para significar um intervalo de tempo compreendido entre duas datas indicadas, o referido intervalo de tempo compreendendo pelo menos uma data em que uma medição foi realizada no ponto atual, referida data sendo chamada de “data de medição".
[0044] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de implementação adequado para implementar, no computador, dados de sistema para o sistema de distribuição de água, os referidos dados de sistema compreendendo pelo menos dados sobre o duto ou dutos e dados sobre a direção do fluxo da água no duto ou dutos.
[0045] O passo de implementação de dados de sistema pode preceder o passo de seleção.
[0046] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de modelagem, subsequente ao passo de implementação de dados de sistema, e adequado para gerar um modelo de fluxo da água no sistema de distribuição de água, o referido modelo sendo obtido a partir dos dados de sistema.
[0047] O modelo de fluxo da água pode ser gerado a partir de software como EPANET e dados de sistema.
[0048] De acordo com uma modalidade, o passo de importação é adequado para importar valores de entrada de pelo menos um parâmetro da água em vários pontos de entrada. Nesse caso, o passo de associação do método é adequado para associar um ao outro N pontos ou pontos atuais, e M pontos de entrada, nos quais M > 1 e N > 1. Os valores dos números M e N e a relação entre esses números dependem da rede, do número de habitantes.
[0049] De acordo com uma modalidade, o passo de associação é realizado em função do modelo de fluxo da água no sistema, obtido preferencialmente no passo de modelagem.
[0050] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de zoneamento do sistema de distribuição de água em várias zonas, adequado para definir várias zonas, uma zona compreendendo pelo menos um ponto atual associado a um ou mais pontos de entrada.
[0051] O passo de zoneamento é realizado preferencialmente com base no modelo de fluxo da água no sistema, obtido preferencialmente no passo de modelagem.
[0052] De acordo com uma modalidade, um parâmetro da água é o conteúdo na água de pelo menos um composto químico, por exemplo, cálcio (Ca) e / ou magnésio (Mg) e / ou sódio (Na) e / ou potássio e / ou sulfatos e / ou nitratos e / ou silicatos e / ou cloretos de bicarbonato (HCO3-).
[0053] De acordo com uma modalidade, um parâmetro da água é a composição química total da água.
[0054] De acordo com uma modalidade, um parâmetro da água é o pH e / ou a condutividade e / ou a temperatura.
[0055] De acordo com uma modalidade, o passo de determinação compreende os seguintes passos: - se o ponto atual estiver associado a um único ponto de entrada, o valor atual de pelo menos um parâmetro da água é atribuído ao valor de média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro; - se o ponto atual estiver associado a pelo menos dois pontos de entrada, então: o ou a média de tempo dos valores de entrada de pelo menos um parâmetro da água é calculada para cada ponto de entrada associado ao referido ponto atual, cada média de tempo calculada é ponderada por um primeiro coeficiente de ponderação e o valor atual desse parâmetro é atribuído a valor igual à soma de todos os pontos de entrada das médias ponderadas, a soma dos primeiros coeficientes de ponderação sendo igual a 1; o ou o valor atual de pelo menos um parâmetro da água é atribuído ao valor de média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro no ponto de entrada hidraulicamente mais próximo do ponto atual; a média de tempo dos valores de entrada de um parâmetro da água sendo a média dos referidos valores de entrada durante um período de cálculo compreendendo pelo menos uma data de gravação.
[0056] No exemplo da presente descrição, período de cálculo deve ser entendido para significar um intervalo de tempo compreendido entre duas dadas datas, o referido intervalo de tempo compreendendo pelo menos uma data de gravação.
[0057] O período de cálculo pode coincidir com o período de gravação. Pode ser escalonado em relação ao período de gravação. Pode ser incluído no período de gravação.
[0058] Se, no período de cálculo escolhido, houver apenas uma data de gravação, a média de tempo dos valores de entrada de um parâmetro da água em um ponto de entrada é igual ao valor de entrada nesse ponto de entrada na data de gravação.
[0059] A ponderação pelo primeiro coeficiente de ponderação poderá ser feita arbitrariamente ou calculada.
[0060] De acordo com uma modalidade, o primeiro coeficiente de ponderação de um ponto de entrada pode ser igual à média de tempo dos valores de entrada para um ponto de entrada dividido pela soma das médias de tempo dos valores de entrada de todos os pontos de entrada.
[0061] Os termos “ponto de entrada hidraulicamente mais próximo do ponto atual” devem ser entendidos como significando: o ponto de entrada cuja distância em relação ao ponto atual, seguindo a rede de distribuição, é a mais curta.
[0062] De acordo com uma modalidade, um parâmetro da água é o valor da condutividade da água.
[0063] De acordo com uma modalidade, a condutividade de entrada da água é medida em pelo menos um ponto de entrada.
[0064] De acordo com uma modalidade, a condutividade de entrada da água é calculada em pelo menos um ponto de entrada, a partir dos valores de entrada dos parâmetros das águas no referido pelo menos um ponto de entrada.
[0065] De acordo com uma modalidade, um parâmetro atual medido é a condutividade atual da água medida em um ponto atual em uma data de medição.
[0066] De acordo com uma modalidade, o passo de determinação compreende os seguintes passos: - se o ponto atual estiver associado a um único ponto de entrada e: o se o valor absoluto do desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada for menor ou igual a uma porcentagem x da condutividade atual, então o valor atual de pelo menos um parâmetro da água recebe o valor ou valores de entrada do referido parâmetro gravado na data de gravação anterior e temporalmente mais próxima da data de medição, ou igual à referida data de medição; o se o valor absoluto do desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada for maior que uma porcentagem x da condutividade atual, então o valor atual de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro; - se o ponto atual estiver associado a pelo menos dois pontos de entrada e: o se o valor absoluto de cada desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada em cada ponto de entrada associado ao referido ponto atual for menor ou igual a uma porcentagem x da condutividade atual, então o valor atual de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro no ponto de entrada no qual a condutividade de entrada da água é a mais próxima da condutividade atual da água; o se o valor absoluto de pelo menos um desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada em cada ponto de entrada associado ao referido ponto atual for maior que uma porcentagem x da condutividade atual, então: ■ ou a média de tempo dos valores de entrada de pelo menos um parâmetro da água para é calculada para cada ponto de entrada, a média de tempo calculada para cada ponto de entrada é ponderada por um segundo coeficiente de ponderação que é uma função da relação entre a condutividade de entrada da água no referido ponto de entrada e a condutividade atual, e o valor atual do referido parâmetro recebe um valor igual à soma das médias de tempo ponderadas; ■ soma dos referidos segundos coeficientes de ponderação sendo igual a 1; ■ ou o valor atual de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro no ponto de entrada hidraulicamente mais próximo do ponto atual; o valor de média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro sendo a média dos referidos valores de entrada durante um período de cálculo compreendendo pelo menos uma data de gravação e uma data de medição, a data de gravação sendo anterior ou igual à data de medição, e o valor da porcentagem x sendo definido como uma função da precisão desejada.
[0067] Nesse caso, o período de cálculo deve, portanto, também incluir pelo menos uma data de medição.
[0068] O valor da porcentagem X pode, por exemplo, ser definido de acordo com a variabilidade da qualidade da água e / ou a precisão da medição.
[0069] De acordo com uma modalidade, se o ponto atual está associado com um único ponto de entrada, e se o valor absoluto do desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada for maior do que uma porcentagem x da condutividade atual, então o valor atual de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro, ponderado pela relação entre a condutividade de entrada da água e a condutividade atual da água,o valor de média de tempo dos valores de entrada do referido parâmetro sendo a média dos referidos valores de entrada durante um período de cálculo compreendendo pelo menos uma data de gravação e uma data de medição, a data de gravação sendo antes ou coincidindo com a data de medição.
[0070] De acordo com uma modalidade, o período de cálculo é obtido usando o modelo de fluxo de água, obtido preferencialmente no passo de modelagem.
[0071] De acordo com uma modalidade preferida, o período de cálculo é obtido empiricamente.
[0072] Se for escolhido um período de cálculo no qual haja apenas uma data de gravação, a média de tempo dos valores de entrada de um parâmetro da água para um ponto de entrada é igual ao valor de entrada na data de gravação. Nesse caso, é preferível escolher um período de cálculo no qual a data de gravação seja próxima da data de medição.
[0073] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação em pelo menos um ponto a partir de pelo menos um valor de parâmetros da água no referido pelo menos um ponto.
[0074] De acordo com uma modalidade específica, o passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação é realizado em pelo menos um ponto atual a partir de pelo menos um valor atual dos parâmetros da água, determinado no passo de determinação em pelo menos um ponto atual.
[0075] Um índice de degradação permite determinar a potencial degradação dos dutos da rede (na lateral e fora dos dutos), incluindo as dobras, as válvulas, as bombas e, mais geralmente, a rede, até a qualidade da água.
[0076] De acordo com uma modalidade, o passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação em pelo menos um ponto atual é realizado também a partir de um parâmetro atual medido no referido ponto atual.
[0077] De acordo com uma modalidade, um parâmetro atual medido em um ponto atual é o pH da água, o passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação compreendendo os seguintes passos: - um passo de cálculo de um pH de equilíbrio (pHs) da água a partir dos valores atuais de concentração de compostos químicos na água determinados no referido ponto atual; - um passo de comparação do pH e do pH de equilíbrio (pHs) no referido ponto atual então; - um passo de dedução de um índice de degradação do sistema de distribuição de água no referido ponto atual.
[0078] Nesse caso, isso permite, em particular, avaliar o risco de degradação de um duto feito de cimento no referido ponto atual.
[0079] De acordo com uma modalidade, o pelo menos um parâmetro da água compreende pelo menos a concentração de cloretos e / ou sulfatos da água, e o passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação compreende um passo de dedução de um índice de degradação do sistema de distribuição de água em pelo menos um ponto atual em função dos valores atuais determinados no referido ponto atual de pelo menos uma concentração de cloretos e / ou sulfatos da água.
[0080] Nesse caso, isso permite, em particular, avaliar o risco de degradação de um duto feito de material ferroso no referido ponto atual.
[0081] De acordo com uma modalidade, o passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação compreende o uso de um índice de corrosão adequado para calcular uma taxa de corrosão.
[0082] De acordo com uma modalidade, o passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação compreende a utilização de um índice de emissão de partículas que pode dar informação sobre a qualidade da água em pelo menos um ponto atual.
[0083] Os referidos índices permitem, nomeadamente, determinar a libertação de partículas devido à corrosão na água.
[0084] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de estimativa da vida útil de um (ou mais) duto (s) do sistema de distribuição por combinar um ou mais índices de degradação com dados de entrada de sistema.
[0085] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de definição de zonas críticas dentre as zonas definidas no passo de zoneamento de sistema.
[0086] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de verificação de pelo menos um índice de degradação do sistema de distribuição de água que compreende: •um passo de medição das quantidades de degradação do referido sistema em pelo menos um ponto do sistema de distribuição; • um passo de comparação das quantidades de degradação medidas com os índices de degradação calculados no referido pelo menos um ponto no passo de cálculo dos índices de degradação. O ponto pode ser um ponto de entrada ou um ponto atual.
[0087] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de ajuste de pelo menos um índice de degradação do sistema de distribuição de água, usando as quantidades de degradação medidas do referido sistema nos pontos atuais ou nos pontos de entrada no passo de verificação.
[0088] De acordo com uma modalidade, o passo de cálculo de pelo menos um índice de degradação e / ou o passo de verificação, e / ou o passo de ajuste compreende um passo de análise do ambiente e / ou do sistema de distribuição de água.
[0089] Em particular, isso pode compreender um passo de medição de amostras do terreno em torno do referido sistema, e / ou de medição direta nos dutos a fim de verificar o estado real da degradação do sistema.
[0090] Assim, a invenção refere-se a um método que torna possível gerar informações sobre o estado de degradação de uma rede de distribuição, e em particular dos dutos de distribuição de água potável, a fim de identificar pontos e / ou zonas que estão em risco de quebra e / ou de deterioração significativa da qualidade da água transportada.
[0091] Os resultados podem ser geolocalizados usando uma interface intuitiva que exibe as zonas críticas (em outras palavras aquelas em risco de degradação), a fim de permitir que os administradores da rede lancem ações para evitar incidentes graves, como grandes quebras e não conformidades.
[0092] Essas ações preventivas podem incluir a implantação de tratamentos de condicionamento de água transportados, a renovação estratégica dos dutos com maior risco de quebra, a implementação de intervenções de limpeza de rede.
[0093] De acordo com uma modalidade, o método também compreende um passo de correção compreendendo um passo de envio, para um sistema de controle, de pelo menos um índice de degradação calculado e / ou ajustado, o sistema de controle sendo capaz de atuar no sistema de distribuição de água e / ou na água, de modo a corrigir o estado do referido sistema de distribuição de água.
[0094] De acordo com uma modalidade específica, o passo de correção consiste na adição de um ou mais reagentes na água, a quantidade de um reagente sendo calculada pelo sistema de controle em função de pelo menos um índice de degradação calculado e / ou ajustado.
[0095] Ao contrário dos métodos que usam um histórico de ocorrências passadas para antecipar incidentes futuros, que frequentemente se mostram muito tarde para agir preventivamente, o método de acordo com a invenção explora um máximo de dados medidos e / ou capitalizados, aborda fenômenos de interações entre a água cuja qualidade e parâmetros (velocidades, pressão, etc.) variam em todos os pontos da rede e no próprio sistema de distribuição (dutos, válvulas, bombas, etc.), mesmo entre o sistema de distribuição e seu ambiente externo.
[0096] Assim, a invenção apresentada combina informações sobre o estado real, medido ou calculado, da água e da rede, com informações sobre os fenômenos de degradação física e química que atuam na interface entre a água e a rede, em particular entre a água e os dutos da rede.
[0097] Outros recursos e vantagens da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição a seguir, que é apresentada de maneira ilustrativa e não limitativa, à luz das figuras em anexo nas quais: - Figura 1 ilustra um primeiro exemplo de uma parte de uma rede de distribuição de água; - a Figura 2 ilustra um segundo exemplo de parte de uma rede de distribuição de água; - a Figura 3 ilustra um terceiro exemplo de parte de uma rede de distribuição de água; - a Figura 4 ilustra um quarto exemplo de parte de uma rede de distribuição de água; - a Figura 5 ilustra uma primeira modalidade do método de acordo com a invenção; - a Figura 6 ilustra uma segunda modalidade do método de acordo com a invenção; - a Figura 7 ilustra uma terceira modalidade do método de acordo com a invenção; - a Figura 8 ilustra uma quarta modalidade do método de acordo com a invenção; - a Figura 9 ilustra uma quinta modalidade do método de acordo com a invenção; - a Figura 10 ilustra uma primeira modalidade do passo de determinação; - a Figura 11 ilustra uma segunda modalidade do passo de determinação; - a Figura 12 ilustra uma terceira modalidade do passo de determinação.
[0098] As figuras 1 a 4 ilustram vários esquemas que correspondem a vários exemplos de partes de um sistema de distribuição de água 100.
[0099] Um sistema de distribuição de água também pode ser chamado de rede de distribuição na presente descrição.
[00100] Um sistema de distribuição de água 100 é capaz de transportar água de um local de produção para locais de consumo.
[00101] Um computador C torna possível executar os vários passos do método de acordo com a invenção. Não é geralmente ligado fisicamente ao sistema de distribuição.
[00102] O sistema 100 compreende um ou mais dutos 2 que podem transportar água 3, notadamente entre um ponto de entrada 10 e um ponto atual 110.
[00103] Um ponto de entrada pode estar situado em uma estação de tratamento de água. Também pode ser chamado de "ponto de distribuição de água".
[00104] Um ponto atual corresponde geralmente a um ponto da rede de distribuição em que todos ou alguns dos seguintes parâmetros são medidos: pH, condutividade, temperatura. Esses são pontos posicionados com astúcia e / ou de acordo com a regulamentação do gerente ou do projetista da rede de distribuição nos pontos do sistema de distribuição de água, e equipados para realizar essas medições. O número desses pontos varia em função do comprimento de rede, da população. Isso é regulamentado, por exemplo, na França.
[00105] Os vários parâmetros de interesse para um sistema de distribuição de água são os seguintes:
[00106] Embora geralmente haja acesso aos parâmetros de concentração da água nos pontos de entrada, o que possibilita deduzir um valor de condutividade (que também pode ser medido no ponto de entrada), geralmente não há acesso a todos os parâmetros de concentração nos pontos atuais e menos ainda em todo o comprimento da tubulação.
[00107] Além disso, se a água em um ponto atual se origina de várias plantas, há uma mistura de água e, consequentemente, uma mistura de diferentes qualidades da água.
[00108] Um ponto atual 110 pode ser associado a um único ponto de entrada 10, em outras palavras, a água passando através do referido ponto atual 110 pode ser fornecida por um único ponto de entrada 10.
[00109] Um ponto atual 111, respectivamente 112, pode ser associado com vários pontos de entrada 11, 21, respectivamente 12, 22, 32, por outras palavras, a água passando através do referido ponto atual 111, respectivamente 112, pode ser fornecida por vários pontos de entrada 11, 21, respectivamente 12, 22, 32.
[00110] O sistema 100 pode ser organizado em várias zonas 101, 102, 103, cada zona pode, por exemplo, agrupar pontos de entrada e pontos atuais que estão associados um ao outro.
[00111] A Figura 5 ilustra uma primeira modalidade do método para monitorar um sistema de distribuição de água 100 compreendendo os seguintes passos: - um passo de importação IMPORT para importar os valores de entrada VE de pelo menos um parâmetro da água gravado em pelo menos um ponto de entrada 10 do sistema de distribuição de água 100 e ao longo de um período de gravação Δtgravação compreendendo pelo menos uma data de gravação tgravação então, - um passo de seleção SELECT adequado para selecionar pelo menos um ponto atual 110, então, - um passo de associação ASSO adequado para associar o referido ponto atual a pelo menos um ponto de entrada 10 no sistema de distribuição de água 100, então, - um passo de determinação DETER adequado para determinar um valor atual VC do referido pelo menos um parâmetro da água no ponto atual 110 a partir de valores de entrada VE no referido pelo menos um ponto de entrada 10 associado com o referido ponto atual.
[00112] O ponto atual 110 e o ponto ou pontos de entrada 10 são armazenados no computador C.
[00113] O passo de determinação DETER é realizado usando o computador C.
[00114] Pode haver períodos de gravação Δtgravação, e datas de gravação tgravação que são diferentes dependendo dos pontos de entrada.
[00115] Assim, o método de acordo com a invenção deve começar usando dados originários a partir de um ou mais pontos de produção de água (pontos de entrada). Os dados são os valores de entrada VE dos parâmetros da água.
[00116] Em seguida, é essencial selecionar pelo menos um ponto atual, situado a jusante do ponto ou pontos de entrada. A associação do ponto atual selecionado com um ou mais pontos de entrada é formada pelo conhecimento da configuração do fluxo da água na rede. E é essencial conhecer as qualidades das águas que se originam dos pontos de entrada e que atingem o ponto atual e, principalmente, conhecer as diferentes águas que se misturam antes de atingir o ponto atual selecionado.
[00117] A Figura 5 ilustra os 4 passos realizados um após o outro. Como alternativa, somente o passo DETER pode ser realizado após os outros passos, todos ou alguns dos passos IMPORT, SELECT e ASSO poderem ser realizados em qualquer ordem ou em paralelo antes do passo DETER.
[00118] Geralmente, para todas as modalidades do método ilustrado nas figuras 5 a 9, os diferentes passos podem não ser realizados na ordem ilustrada.
[00119] A Figura 6 ilustra uma segunda modalidade do método, na qual os passos SYSTEM, MODEL são adicionados.
[00120] O passo SYSTEM é um passo de implementação, no computador, de dados de sistema S, para o sistema de distribuição de água 100. Os dados de sistema compreendem pelo menos dados sobre os dutos ou canais e dados na direção do fluxo da água no duto ou dutos.
[00121] Geralmente, são dados geolocalizados em toda a rede de distribuição em estudo, que podem, de maneira notável e não exclusiva, compreender: - o equipamento dos dutos, os diâmetros, os comprimentos, as datas de assentamento, as profundidades de assentamento; - o sistema hidráulico da rede com, nomeadamente, as taxas de fluxo, as direções e as velocidades do fluxo; - as pressões de serviço internas (min, max, média); - o histórico das análises de qualidade de água realizadas em diferentes pontos da rede de água potável; - a tipologia dos terrenos; - o histórico de quebras nos dutos registrados na rede; - o resultado do diagnóstico do duto; - o histórico de reclamações de clientes por deterioração da qualidade.
[00122] O passo SYSTEM de implementação dos dados de sistema pode preceder o passo de seleção SELECT.
[00123] O passo MODEL é um passo de modelagem adequado para gerar um modelo M de fluxo da água no sistema de distribuição de água 100, o referido modelo sendo obtido a partir dos dados de sistema. O passo MODEL segue o passo SYSTEM.
[00124] O modelo de fluxo da água pode ser gerado a partir de software como EPANET e dados de sistema.
[00125] O passo de associação ASSO pode, portanto, ser realizado usando o modelo gerado no passo de modelagem MODEL.
[00126] Isso é muito vantajoso quando existe uma rede complexa, com vários pontos de entrada associados a vários pontos atuais.
[00127] A Figura 7 ilustra uma terceira modalidade do método, em que um passo MESUR é adicionado, em comparação com a primeira modalidade. Este passo fornece medição e pelo menos um ponto atual 110 de pelo menos um parâmetro atual P. Esta medição é realizada durante um período de medição Δtmesur. O passo de determinação DETER é então realizado com base em valores de entrada VE e do referido pelo menos um parâmetro medido atual, o período de medição Dtmesur compreendendo pelo menos uma data de medição tmesur, após ou coincidindo com uma data de gravação tgravação.
[00128] A Figura 8 ilustra uma quarta modalidade do método, que é uma combinação da segunda e terceira modalidades.
[00129] A Figura 9 ilustra uma quinta modalidade do método de acordo com a invenção, na qual os passos ZONAG, DEGRAD, ESTIM, CRITIC são adicionados.
[00130] O passo de zoneamento ZONAG do sistema de distribuição de água 100 faz com que seja possível definir várias zonas 101, 102, 103 para o referido sistema, uma zona compreendendo pelo menos um ponto atual 110, 111, 112 associado com pelo menos um ponto de entrada 10, 11, 21, 12, 22, 32, 13.
[00131] O passo de zoneamento consiste em dividir o sistema de distribuição 100 em diferentes zonas geográficas 101, 102, 103, que são tantas zonas nas quais o fluxo da água e a qualidade da água podem ser modelados mais especificamente. Assim, esses dados de fluxo e qualidade da água podem ser associados a cada zona, por exemplo, por um determinado período de tempo.
[00132] O passo de modelagem MODEL pode contribuir ou ser usado para dividir o sistema de distribuição de água 100 em zonas, no passo de zoneamento ZONAG.
[00133] De fato, a fim de realizar o passo de zoneamento, é importante entender a configuração do fluxo da água na rede, saber onde as qualidades da água são semelhantes, como as diferentes fontes de água se misturam.
[00134] Juntas, as zonas representam a organização geral do sistema de distribuição de água 100. Assim, uma vez que os cálculos foram feitos para cada zona, o agrupamento das diferentes zonas permite restabelecer o sistema de distribuição de água 100 como um todo, enriquecido com os dados e informações determinados nos passos DETER realizados em cada zona.
[00135] Os passos de importação IMPORT, seleção SELECT, associação ASSO e determinação DETER podem ser realizados para cada uma das zonas, a fim de determinar um valor atual VC de parâmetro ou parâmetros da água no ponto atual contido em uma zona 101 a partir de valores de entrada VE de pelo menos um ponto de entrada 10 associado ao referido ponto atual 110 e contido na zona 101. Isso tem a vantagem de realizar cálculos de extrapolação de uma maneira menos complexa, para cada zona, sobretudo para um sistema de distribuição de água complexo. Em cada zona, a configuração do fluxo é simplificada.
[00136] Cada configuração por zona está associada a um ou mais períodos de tempo, que geralmente correspondem às estações do ano. Isso significa que os pontos de entrada, com seu conjunto de dados gravados em datas diferentes, podem ser atribuídos a diferentes configurações de fluxo e zonas diferentes, dependendo da estação.
[00137] O passo de cálculo DEGRAD consiste em determinar pelo menos um índice de degradação ID em pelo menos um ponto atual 110, 111, 112 a partir de pelo menos um valor atual VC de parâmetros da água no referido pelo menos um ponto atual determinado no passo de determinação DETER.
[00138] O passo DEGRAD pode consistir na determinação de valores de cinética de degradação interna e / ou externa da rede de distribuição, em particular dos dutos, para pontos atuais específicos e / ou zonas definidas no passo ZONAG, mesmo nos pontos de entrada.
[00139] O passo de cálculo DEGRAD nos pontos atuais implementa o cálculo de valores de diferentes índices relacionados ao potencial de degradação, com base nos dados extrapolados no passo DETER, notadamente em combinação com os dados medidos no passo MESUR.
[00140] São considerados vários índices de caracterização da degradação, como, por exemplo, o índice de Langelier, o índice de Larson, o índice de corrosão de SUEZ e o índice de liberação de partículas de SUEZ.
[00141] Os valores dos índices são então convertidos em conceitos de cinética de degradação interna e externa da rede de distribuição para pontos e / ou zonas específicos definidos no passo ZONAG. Essa conversão pode ser feita com modelos de degradação desenvolvidos especificamente por SUEZ ou com modelos de degradação a partir da literatura.
[00142] Um índice de degradação considerado pode ser o índice de saturação de Langelier (LSI). Nesse caso, um parâmetro atual medido no ponto atual é o pH da água, o passo de cálculo do índice de gradação nesse ponto atual compreendendo os seguintes passos: - um passo de cálculo de um pH (pH de equilíbrio) da água a partir dos valores atuais de concentração de compostos químicos na água determinados no referido ponto atual; - um passo de comparação do pH e dos pHs no referido ponto atual; - um passo de dedução de um índice de degradação de um duto no referido ponto atual.
[00143] O Langelier é, portanto, um índice que corresponde ao valor de um LSI = pH-pHs, com os seguintes resultados: - se LSI> 0: é água incrustante ou descamativa - se LSI <0: é água agressiva para CaCO3 - se LSI = 0: a água está em equilíbrio, saturada com CaCO3, o que significa que os depósitos de CaCO3 não são depositados nem dissolvidos.
[00144] O índice de Langelier é vantajoso por caracterizar a degradação de dutos feitos de cimento.
[00145] Outro índice de degradação considerado pode ser o índice de Larson. Nesse caso, pelo menos um parâmetro da água no ponto atual compreende pelo menos a concentração de cloretos e / ou sulfatos da água, o passo de cálculo do índice de degradação compreendendo um passo de dedução do índice de Larson nesse ponto, como uma função dos valores atuais de pelo menos uma concentração de cloretos e / ou sulfatos da água determinada em pelo menos um ponto atual.
[00146] O índice de Larson (índice de corrosão de metal ou La) corresponde à fórmula: La = ([Cl-] + 2 * [SO42-]) / [HCO3-] Concentração expressa em mol / l. Ou mesmo La = [(sulfatos x 2) + cloretos] / alcalinidade.
[00147] Assim, as tabelas apresentam as tendências de corrosão em função do índice de Larson calculado La: - se La < 0,2: sem tendência à corrosão - se 0,4 < La > 0,2: baixa tendência - se 0,5 < La ^ 0,4: tendência leve - se 1,0 < La ^ 0,5: tendência média - se La ^ 1,0: clara tendência à corrosão
[00148] Considera-se, portanto, que o risco começa em La ≥ 0,5. No entanto, dependendo dos países, as recomendações podem diferir.
[00149] O índice de Larson é vantajoso por caracterizar a degradação de dutos feitos de materiais ferrosos.
[00150] Outros dados podem ser usados, como, por exemplo, o índice de buffer (β):em que CT, CO3 são as concentrações totais de espécies carbonatadas, expressas em moles / L.
[00151] Dois outros índices considerados podem ser o índice de corrosão de Suez ICSuez e o índice de libertação de partícula de Suez PRISuez. Esses índices são explicados na publicação “Prevendo o efeito da qualidade da água em tubos de ferro fundido e de aço de distribuição de água utilizando dois novos índices”. M. Philibert et al. | Novos índices de corrosão para tubos de ferro e aço Water Science & Tecnologia: Water Supply | na imprensa | 2017.
[00152] O índice de corrosão ICSUEZ permite calcular uma taxa de corrosão: é calculado com base no índice de buffer (β), no índice de Langelier (LSI) e no índice de Larson (La). em que o índice β (em mmol / L) é determinado por simulação química da injeção de HCl, e em que: p = 1 se LSI < 0 ou p = -1 se LSI ≥ 0 K = 1 se o pH > 7 ou se pH 7 ≤ - se ICSUEZ ≤ 2: baixo risco de corrosão - se 2 < ICSUEZ ≤ 9: risco moderado de corrosão - se 9 < ICSUEZ ≤ 16: alto risco de corrosão - se ICSUEZ > 16: risco muito alto de corrosão
[00153] O índice de libertação de partículas PRI faz com que seja possível proporcionar informação sobre a qualidade da água em pelo menos um ponto atual: é calculado também na base do índice de buffer (β), o índice de Langelier (LsI) e o índice de Larson (La). 𝑆𝑈𝐸𝑍 = (1 + 𝐿𝑎) × (1 + 𝛽)𝑝 em que o índice β (em mmol / L) é determinado por simulação química da injeção de HCl, e em que p = 1 se LSI < 0 ou p = -1 se LSI ≥ 0 - se PRISUEZ ≤ 1: risco muito baixo de liberação de partículas - se 1 <PRISUEZ ≤ 4: baixo risco de liberação de partículas - se 4 <PRISUEZ ≤ 10: alto risco de liberação de partículas - se PRI SUEZ > 10: risco muito alto de liberação de Partículas
[00154] O passo de estimativa ESTIM faz com que seja possível estimar o tempo de vida de pelo menos um duto 2 do sistema de distribuição 100 por combinar pelo menos um índice de degradação ID com dados de entrada de sistema S.
[00155] Consiste em realizar cálculos que combinam os resultados do passo DEGRAD (índices de degradação) com os dados que caracterizam o sistema de distribuição e, notavelmente, os dutos da rede (idade, dimensão, tipo de material, pressão de distribuição, profundidade de assentamento, etc.) consolidado no passo SYSTEM, para estimar uma vida útil residual para pontos atuais e / ou zonas específicas definidas no passo ZONAG.
[00156] O passo de definição CRITIC torna possível determinar as zonas críticas dentre as zonas definidas no passo de zoneamento ZONAG do sistema 100, e distingui-las geograficamente.
[00157] A criticidade de uma zona é determinada por um ou mais dos seguintes fatores: - potencial teórico muito alto para degradação dos dutos; - potencial teórico muito alto para degradação da qualidade da água; - nível medido muito alto de degradação dos dutos; - nível muito alto de degradação da qualidade da água; - combinação de alto potencial teórico para degradação dos dutos e alto nível medido de degradação dos dutos; - combinação de alto potencial teórico para a degradação da qualidade da água e alto nível medido de degradação da qualidade da água.
[00158] O objetivo do passo de determinação Deter é extrapolar os valores de parâmetros, e em particular de composição química da água, conhecidos e gravados nos pontos de entrada da rede a fim de realizar os cálculos que caracterizam os fenômenos de degradação através de referida rede de distribuição.
[00159] O objetivo é fazer o melhor uso desses valores, também chamados de dados, e determinar os valores correlatos em outros pontos da rede.
[00160] O passo de determinação destes valores correlacionados nos pontos atuais pode ser realizado em formas diferentes, com base na configuração da rede de distribuição e / ou a zoneamento desta rede. Essas várias maneiras são ilustradas nas figuras 10 a 12.
[00161] Para todas as figuras 10 a 12: - os “dados de entrada completos” em uma data de gravação tgravação em um ponto de entrada se referem aos valores de entrada dos seguintes parâmetros da água: a condutividade G (medida ou calculada), as concentrações de compostos químicos na água, e, possivelmente, o pH e a temperatura; - os “dados atuais completos” em uma data de cálculo tcalc no ponto atual refere-se a pelo menos os valores medidos atuais dos seguintes parâmetros da água: a condutividade G e, possivelmente, o pH e a temperatura.
[00162] A Figura 10 ilustra o caso em que o ponto atual 110 está associado a um único ponto de entrada 10. Os passos a seguir são ilustrados: - passo A1: para um período de cálculo selecionado Δtcalc, seleção de uma primeira data de cálculo tcalc incluída no período Δtcalc e em que os dados atuais são completos no ponto 110; - passo A2: seleção de pelo menos uma data de gravação tgravação antes da primeira data de cálculo tcalc selecionada no passo A1 para o qual os dados de entrada são completos no ponto 10 (de preferência a data de gravação tgravação do ponto de entrada 10 é escolhida para ser a mais próxima possível para a data de cálculo tcalc); - passo A3: cálculo do valor absoluto |Δα| da diferença entre a condutividade 010 do ponto 10 na data tgravação e a condutividade 0110 do ponto 110 na data tcalc; - passo A4: se |Δα| é menor ou igual a x% da condutividade 0110, então, para a data tcalc, os valores das concentrações de compostos químicos gravadas no ponto 10 na data tgravação mais próxima da data tcalc são referidos no ponto 110; - passo A4bis: se |Δα| é maior do que x% da condutividade 0110, então, para a data tcalc, os valores médios para o período de tempo Δtcalc das concentrações para cada composto químico gravado no ponto 10 nas datas tgravação são encaminhados para o ponto 110; - passo A5 (passo DEGRAD): cálculo do índices de degradação ID tornando possível qualificar as interações entre a água e os materiais nos pontos 10 e 110; - passo A6 (opcional): aplicação dos passos anteriores A1 a A5 para uma segunda data de cálculo tcalc em que os dados são completos no ponto 110.
[00163] A Figura 11 ilustra o caso em que o ponto atual 111 está associado a dois pontos de entrada 11, 21. - passo B1: para um período de cálculo selecionado Δtcaic, seleção de uma primeira data de cálculo tcaic incluída no período Δtcalc e em que os dados atuais são completos no ponto 111; - passo B2: seleção, para cada ponto de entrada 11, 21, de pelo menos uma data de gravação tgravação, antes da primeira data de cálculo tcalc selecionada no passo B1 para o qual os dados de entrada são completos (de preferência a data de gravação tgravação de cada ponto de entrada é escolhida para ser a mais próxima possível para a data de cálculo tcalc); - passo B3: cálculo, para cada ponto de entrada, do valor absoluto Mi (respectivamente M 2) da diferença entre a condutividade 011 (respectivamente 012) do ponto de entrada 1 (respectivamente 21) na data tgravação e a condutividade o111 do ponto atual 111 na data tcalc; - passo B4: se Mi e / ou |Δα|2 for menor ou igual a x% da condutividade o111 do ponto 111, então, um ponto de entrada é selecionado para o qual o valor M é o menor e, para a data tcalc, o ponto 111 é atribuído os valores das concentrações de compostos químicos gravadas no referido ponto de entrada na data tgravação mais próxima da data de cálculo t calc; - passo B4bis: de outra forma, os coeficientes de ponderação são calculados e, para a data tcalc, e para cada composto químico para o qual a concentração na água é conhecida nos pontos de entrada 11 e 21, o ponto atual 111 é atribuído um valor de concentração C111 igual a
em que C11 é a concentração do referido composto a21 químico na água registrada no ponto de entrada 11 na data tgravação mais próxima da data de cálculo tcalc e C21 é a concentração do referido composto químico na água registrada no ponto de entrada 21 na data tgravação mais próxima da data de cálculo t calc; - passo B5 (passo DEGRAD): cálculo dos índices de degradação ID tornando possível qualificar as interações entre a água e os materiais para os pontos 11, 21 e 111; - passo B6 (opcional): aplicação do passos anteriores B1 a B5 uma segunda data de cálculo para tcalc em que os dados são completos no ponto 111.
[00164] A Figura 12 ilustra o caso em que o ponto atual 112 está associado a mais de dois pontos de entrada 12, 22, 32. - passo C1: para um período de cálculo selecionado Δtcalc, seleção de uma primeira data de cálculo tcalc incluída no período Δtcalc e em que os dados atuais são completos no ponto 112; - passo C2: seleção, para cada ponto de entrada 12, 22, 32, de pelo menos uma data de gravação tgravação antes da primeira data de cálculo tcalc selecionada no passo C1 e para a qual os dados de entrada são completos (de preferência a data de gravação tgravação de cada ponto de entrada é escolhida para ser a mais próxima possível para a data de cálculo tcalc); - passo C3: cálculo, para cada ponto de entrada, do valor absoluto (respectivamente |Δα|2, |ΔCT| 3) da diferença entre a condutividade 012 (respectivamente 022, respectivamente 023) do ponto de entrada 12 (respectivamente 22, 32) na data tgravação e a condutividade 0112 do ponto atual 112 na data tcalc; - passo C4: se e / ou 2 e / ou 3 é menor do que ou igual a x% da condutividade 0112 do ponto 112, então, um ponto de entrada 12, 22, 32 é selecionado para o qual o valor |Δα| é o menor e, para a data tcalc, o ponto 112 é atribuído os valores das concentrações de compostos químicos gravadas no referido ponto de entrada selecionado na data tgravação mais próxima da data de cálculo tcalc, de outra forma: - passo C4bis: os coeficientes de ponderação
são calculados e, para a data tcalc, e para cada composto 032 químico para o qual a concentração na água é conhecido nos pontos de entrada 12, 22 e 32, o ponto atual 112 é atribuído um valor de concentração C112 igual a C32, em que C12 é a concentração do referido composto químico na água registrada no ponto de entrada 12 na data tgravação mais próxima da data de cálculo tcalc, C22 é a concentração do referido composto químico na água gravada no ponto de entrada 22 na data tgravação mais próxima da data de cálculo tcalc e C32 é a concentração do referido composto químico na água registrada no ponto de entrada 32 na data tgravação mais próxima da data de cálculo t calc ; ou: - passo C4ter: o fluxo hidráulico é analisado para associar o ponto atual 112 com o ponto de entrada 12 hidraulicamente mais próximo e, para a data tcalc, os valores das concentrações de elementos gravados no referido ponto de entrada 12 na data tgravação mais próxima da data de cálculo tcalc são encaminhados para o ponto 112 (caso da Figura 10); - passo C5 (passo DEGRAD): cálculo dos índices de degradação ID tornando possível qualificar as interações entre a água e os materiais nos pontos 12, 22, 32 e 112; - passo C6 (opcional): aplicação dos passos anteriores C1 a C5 para uma segunda data de cálculo tcalc em que os dados são completos no ponto atual 112.
[00165] Como uma alternativa para os valores das concentrações de compostos químicos gravadas no referido ponto de entrada na data tgravação mais próxima da data de cálculo tcalc, é possível ter um valor médio das concentrações de compostos químicos gravadas em várias datas de gravação tgravação, cada data de gravação sendo mais cedo do que ou coincidente com a data de cálculo tcalc.
[00166] Um passo de verificação VERIF de pelo menos um índice de degradação calculado ID pode ser realizado após o passo de cálculo do índice de degradação DEGRAD. Compreende:- um passo de medição das quantidades de degradação do referido sistema em pelo menos um ponto atual 110;- um passo de comparação das quantidades de degradação medidas com os índices de degradação ID calculados no referido pelo menos um ponto atual no passo de cálculo DEGRAD.
[00167] Este passo permite verificar as informações produzidas com base nos cálculos anteriores, com base nas interações de água / material da rede e fornecer indicadores calculados, correspondentes a riscos teóricos, com quantidades medidas que fornecem indicadores de degradação reais.
[00168] Estas quantidades medidas podem ser derivadas de registos de eventos de deterioração de qualidade de água (análises de água, queixas de cliente), resultados de diagnóstico e / ou autópsias na rede, por exemplo, em dutos.
[00169] Isso também pode ser enriquecido por análises do ambiente próximo da rede, por exemplo, no terreno ao redor dos dutos.
[00170] Para cada ponto atual e / ou cada zona definida no passo de zoneamento ZONAG, os indicadores de degradação calculados são comparados com os indicadores do estado de degradação real.
[00171] Este passo de verificação VERIF pode ser seguido por um passo de ajuste RECAL do índice de degradação calculado, usando as quantidades de degradação do referido sistema medidas em pelo menos um ponto atual no passo de verificação (VERIF).
[00172] As várias modalidades apresentadas podem ser combinadas entre si.
[00173] Assim, o método de acordo com a invenção torna possível qualificar, prever eventos, o estado de degradação dos dutos de distribuição e as consequências na vida útil dos ativos e a qualidade da água.
[00174] O método de acordo com a invenção também permite intervir para evitar uma degradação ou para impedir que uma degradação se agrave.
[00175] Assim, o método pode compreender passos de intervenção no sistema de distribuição de água, e / ou na água para evitar uma degradação ou para impedir que uma degradação se agrave.
[00176] Os dois exemplos abaixo, que não são limitativos, ilustram dois modos de intervenção que podem ser considerados.
[00177] Exemplo 1: com base em índices de degradação calculados em um ponto da rede, um ponto de ajuste para a correção da qualidade da água, e, em especial do pH, é transmitido para um ou mais autômatos ou a vários operadores de uma ou mais plantas a montante do referido ponto. Este ponto de ajuste pode ser refletido por uma correção em um ponto de entrada. O ponto de ajuste também pode ser refletido pela adição de uma dose adequada de reagentes. Pode ser uma dose de um ácido ou de um carbonato de sódio.
[00178] Exemplo 2: com base em índices de degradação calculados em um ou mais pontos da rede (ou em uma ou mais zonas), um ponto de ajuste para a operação dos vários recursos hídricos fornecendo referido ponto é transmitido para um ou mais autômatos ou a um ou mais operadores para adaptar a qualidade da água nos pontos de entrada abastecendo o ponto ou pontos (ou uma ou mais zonas) exibindo índices de degradação acima dos limiares predefinidos. Esse ponto de ajuste pode ser refletido pela partida preferencial de certos furos ou plantas que abastecem os referidos pontos ou zonas.
[00179] O método pode ser implementado via software. Assim, pode ser distribuído como um serviço em nuvem, compatível para consulta e / ou abastecimento. Vários níveis de direitos de acesso podem ser gerenciados. O software pode ser instalado em um computador, tablet, telefone inteligente.
[00180] Assim, o software implementando o método pode incluir vários módulos, cada módulo sendo capaz de realizar todos ou alguns dos seguintes passos: - integração e estruturação de dados geolocalizados na rede de distribuição, e / ou dados sobre a qualidade da água, e / ou dados sobre o terreno; - criação de zonas da rede de distribuição; - determinação de dados relativos a parâmetros da água em falta em pontos e / ou em zonas, com base nos dados anteriormente integrados e estruturados (algoritmos de cálculo); - cálculo, para pontos e / ou zonas, da cinética de degradação interna e externa da rede de distribuição, com base em cálculos de interações entre água e materiais e entre terrenos e materiais e em dados previamente integrados e determinados. - cálculo, por pontos e / ou zonas, da vida útil teórica da rede de distribuição e dos riscos teóricos de degradação da qualidade da água; - comparação dos resultados gerados com base em cálculos de interações entre águas e materiais (riscos teóricos) com medições do estado real da rede e / ou gravações de eventos de deterioração da qualidade da água; - comparação dos resultados gerados com base nos cálculos de interações entre terrenos e materiais (riscos teóricos) com medições do estado real da rede e / ou gravações de eventos de deterioração de qualidade de água; - a identificação, sobre toda a rede de distribuição, das zonas críticas, em que pode haver riscos de quebras e / ou de deterioração da qualidade da água transportada; - notificação aos usuários por mecanismos de exibição indicando um estado de risco ou estado crítico; - comparação dos indicadores de uma rede com outra (função de avaliação comparativa (“benchmarking”)) com a escala de um perímetro específico (país, empresa) ou do perímetro geral da aplicação (base mundial).
[00181] Além disso, a presente invenção não está limitada às modalidades descritas anteriormente, mas se estende a qualquer modalidade dentro do escopo das reivindicações.
Claims (17)
1. Método para determinar parâmetros que podem fornecer informações sobre o estado de um sistema de distribuição de água (100) compreendendo pelo menos um duto (2) capaz de transportar água (3), o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende os seguintes passos: - um passo de importação (IMPORT) adequado para importar, para um computador (C), valores de entrada (VE) de pelo menos um parâmetro previamente medido da água, gravado em pelo menos um ponto de entrada (10) do sistema de distribuição de água (100) e durante um período de gravação (Δtgrava<^o) compreendendo pelo menos uma data de gravação (tgravação); - um passo de seleção (SELECT) adequado para selecionar pelo menos um ponto atual (110); - um passo de associação (ASSO) adequado para associar o referido ponto atual a pelo menos um ponto de entrada (10) no sistema de distribuição de água (100); - um passo de determinação (DETER) adequado para determinar um valor atual (VC) do referido pelo menos um parâmetro da água no ponto atual (110) a partir dos valores de entrada (VE) no referido pelo menos um ponto de entrada (10) associado ao ponto atual (110).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARAC TERI ZADO pelo fato de que o passo de determinação (DETER) compreende os seguintes passos: - se o ponto atual (110) estiver associado a um único ponto de entrada (10), o valor atual (VC) de pelo menos um parâmetro da água é atribuído o valor de média de tempo dos valores de entrada (VE) do referido parâmetro; - se o ponto atual (111) estiver associado a pelo menos dois pontos de entrada (11, 21), então o ou a média de tempo dos valores de entrada (VE) de pelo menos um parâmetro da água é calculada para cada ponto de entrada (11, 21) associado ao referido ponto atual, cada média de tempo calculada é ponderada por um primeiro coeficiente de ponderação (y11, y21), e um valor igual à soma das médias de tempo ponderadas de todos os pontos de entrada é atribuído ao valor atual (VC), a soma dos primeiros coeficientes de ponderação (y11, y21) sendo igual a 1; o ou o valor atual (VC) de pelo menos um parâmetro da água é atribuído o valor de média de tempo dos valores de entrada (VE) do referido parâmetro no ponto de entrada (11) hidraulicamente mais próximo do ponto atual (111); a média de tempo dos valores de entrada (VE) de um parâmetro da água sendo a média dos referidos valores de entrada ao longo de um período de cálculo (Δtcaic) compreendendo pelo menos uma data de gravação (tgravação).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende também um passo de medição (MESUR) de pelo menos um parâmetro atual medido em pelo menos um ponto atual (110) durante um período de medição (Dtmesur), o passo de determinação (DETER) sendo realizado com base nos valores de entrada (VE) no referido pelo menos um ponto de entrada associado ao ponto atual (110) e de referido pelo menos um parâmetro atual medido, o período de medição (Δtmesur) compreendendo pelo menos uma data de medição (tmesur) , posterior ou igual ao período de gravação ^tgravação) •
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARAC TERIZADO pelo fato de que um parâmetro da água é o valor da condutividade da água e um parâmetro atual medido é a condutividade atual da água medida em um ponto atual (110) na data de medição ( tmesur).
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARAC TERIZADO pelo fato de que o passo de determinação (DETER) compreende os seguintes passos: - se o ponto atual (110) estiver associado a um único ponto de entrada (10), e: o se o valor absoluto do desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada for menor ou igual a uma porcentagem x da condutividade atual, o valor atual (VC) de pelo menos um parâmetro da água recebe o valor ou valores de entrada (VE) do referido parâmetro registrado na data de gravação anterior (tgravação) e temporalmente mais próximo da data de medição (tmesur) ou igual à referida data de medição; o se o valor absoluto do desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada for maior que uma porcentagem x da condutividade atual, o valor atual (VC) de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada (VE) do referido parâmetro; - se o ponto atual (111) estiver associado a pelo menos dois pontos de entrada (11, 21) e: o se o valor absoluto de cada desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada em cada ponto de entrada associado ao referido ponto atual for menor ou igual a uma porcentagem x da condutividade atual, então o valor atual (VC) de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada (VE) do referido parâmetro no ponto de entrada (11) no qual a condutividade de entrada da água é a mais próxima da condutividade atual da água; o se o valor absoluto de pelo menos um desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada em cada ponto de entrada (11, 21) associado ao referido ponto atual for maior que uma porcentagem x da condutividade atual, então: ■ ou a média de tempo dos valores de entrada (VE) de pelo menos um parâmetro da água é calculada para cada ponto de entrada (11, 21), a média de tempo calculada para cada ponto de entrada (11, 12) é ponderada por um segundo coeficiente de ponderação (z11, z12) que é uma função da relação entre a condutividade de entrada da água no referido ponto de entrada e a condutividade atual, e o valor atual (VC) do referido parâmetro é atribuído um valor igual à soma das médias de tempo ponderadas; a soma dos referidos segundos coeficientes (z11, z12) sendo igual a 1; ■ ou o valor atual (VC) de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada (VE) do referido parâmetro no ponto de entrada (11) hidraulicamente mais próximo do ponto atual (111); o valor de média de tempo dos valores de entrada (VE) do referido parâmetro sendo a média dos referidos valores de entrada ao longo de um período de cálculo (Δtcalc) compreendendo pelo menos uma data de gravação tgravação e uma data de medição tmesur, a data de gravação sendo anterior ou igual à data de medição; e o valor da porcentagem x sendo definido como uma função da precisão desejada.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARAC TERIZADO pelo fato de que se o ponto atual (110) estiver associado a um único ponto de entrada (10), e se o valor absoluto do desvio entre a condutividade atual e a condutividade de entrada for maior que uma porcentagem x da condutividade atual, então o valor atual (VC) de pelo menos um parâmetro da água é atribuído a média de tempo dos valores de entrada (VE) do referido parâmetro, ponderada pela relação entre a condutividade de entrada da água e a condutividade atual da água ponderada pela relação entre a condutividade de entrada da água e a condutividade atual da água.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um passo de zoneamento (ZONAG) do sistema de distribuição de água (100) adequado para definir várias zonas (101, 102, 103), uma zona compreendendo pelo menos um ponto atual (100, 111, 112) associado a pelo menos um ponto de entrada (10, 11, 21, 12, 22, 32, 13).
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende também um passo de cálculo (DEGRAD) de pelo menos um índice de degradação (ID) em pelo menos um ponto atual (110, 111, 112) de pelo menos um valor atual (VC) de parâmetros da água em referido pelo menos um ponto atual determinado no passo de determinação (DETER).
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARAC TERIZADO pelo fato de que o passo de cálculo (DEGRAD) de pelo menos um índice de degradação (ID) em pelo menos um ponto atual sendo realizado também com base em um parâmetro atual medido no referido ponto atual.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que um parâmetro atual medido em pelo menos um ponto atual (110, 111, 112) é o pH da água, o passo de cálculo (DEGRAD) de pelo menos um índice de degradação compreendendo os seguintes passos: - um passo de cálculo de um pH de equilíbrio (pHS) da água com base nos valores atuais (VC) de concentração de compostos químicos na água determinada no referido ponto atual (110, 111, 112); - um passo de comparação do pH e do pH de equilíbrio (pHS) no referido ponto atual então; - um passo de dedução de um índice de degradação (ID) do sistema de distribuição de água (100) no referido ponto atual (110, 111, 112).
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um parâmetro da água compreende pelo menos a concentração de cloretos e / ou sulfatos da água, e o passo de cálculo (DEGRAD) de pelo menos um índice de degradação compreendendo um passo de dedução de um índice de degradação do sistema de distribuição de água (100) em pelo menos um ponto atual (110, 111, 112) como uma função de valores atuais (VC) determinados no referido ponto atual de pelo menos uma concentração de cloretos e / ou sulfatos determinada da água.
12. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de cálculo (DEGRAD) de pelo menos um índice de degradação compreendendo o uso de um índice de corrosão (CI) adequado para calcular uma taxa de corrosão e um índice de emissão de partículas (PRI) que pode fornecer informações sobre a qualidade da água em pelo menos um ponto atual (110, 111, 112).
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARAC TERI ZADO pelo fato de que compreende um passo de estimativa (ESTIM) da vida útil de pelo menos um duto (2) do sistema de distribuição (100) por combinar pelo menos um índice de degradação (ID) com dados sobre o sistema de distribuição de água (100).
14. Método, de acordo com a reivindicação 7 e 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende também um passo de definição (CRITIC) de zonas críticas dentre as zonas definidas no passo de zoneamento (ZONAG) do sistema (100).
15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que também compreende um passo de verificação (VERIF) de pelo menos um índice de degradação (ID) do sistema de distribuição de água (100) compreendendo: - um passo de medição de quantidades de degradação do referido sistema em pelo menos um ponto (10, 110) do sistema de distribuição (100); - um passo de comparação das quantidades de degradação medidas com os índices de degradação (ID) calculados no referido pelo menos um ponto no passo de cálculo (DEGRAD); seguido por um passo de ajuste (RECAL) de pelo menos um índice de degradação (ID) do sistema de distribuição de água (100) usando as quantidades de degradação do referido sistema medidas no passo de verificação (VERIF).
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende também um passo de envio, para um sistema de controle, de pelo menos um índice de degradação calculado e / ou ajustado, o sistema de controle sendo capaz de atuar no sistema de distribuição de água e / ou na água de modo a corrigir o estado do referido sistema de distribuição de água.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de correção consiste na adição de um ou mais reagentes na água, a quantidade de reagente sendo calculada pelo sistema de controle em função de pelo menos um índice de degradação calculado e / ou ajustado.
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