Rastreio de perdas de água em adutoras por meio da eletrorresistividade

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dc.contributor.advisorSantos, Hersília de Andrade e
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3618369732101367
dc.contributor.authorCaetano, Tathiana Rodrigues
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3955267292593890
dc.contributor.refereeSantos, Hersília de Andrade e
dc.contributor.refereeVan Dam, Remke Leander
dc.contributor.refereeAzevedo, Rogério Cabral de
dc.contributor.refereeMartinez, Carlos Barreira
dc.contributor.refereeElis, Vagner Roberto
dc.date.accessioned2025-03-17T16:36:03Z
dc.date.available2025-03-17T16:36:03Z
dc.date.issued2024-10-15
dc.description.abstractO Brasil vem sofrendo com a escassez de água apesar de ser detentor de uma porcentagem considerável da água doce disponível no mundo. Para solucionar este problema, diversas medidas são estudadas, incluindo formas de melhoria dos sistemas de abastecimento de água. Estes sistemas são passíveis de perdas por vazamentos, e estas existem em todos os países do mundo. Na Dinamarca a perda de água é cerca de 7%, no Reino Unido, 20%, na África do Sul, 35%, na Itália e em Portugal, 36%, e no Brasil a perda de água é de aproximadamente 39% do total da água tratada no país. O foco do presente estudo foi analisar como os métodos geofísicos, em especial a eletrorresistividade (ERT), podem auxiliar a identificar vazamentos, ajudando a mitigar problemas relacionados a perda de água em adutoras. A ERT é um método geofísico que mede a resistividade elétrica do meio percorrido por uma corrente elétrica. Para isto, o equipamento conta com eletrodos que emitem a corrente elétrica e que permitem a medição do potencial elétrico (DV). A presente proposta realizou a aplicação de técnica de ERT em dois formatos: (1) a primeira em condições tradicionalmente utilizadas para identificar problemas na subsuperfície, ou seja, com eletrodos no solo próximo a tubulação com vazamento (tradicional) e (2) a segunda, em condições normalmente não aplicadas para este tipo de problema, com os eletrodos de corrente colocados dentro da tubulação (novo). Para tanto foram realizadas análises em campo e laboratório, bem como um estudo de revisão sistemática da literatura. Este trabalho sustentou como hipótese principal que a condução da corrente elétrica na água, dentro da tubulação, fornece um campo elétrico mais direcionado ao local do vazamento, o que tornará o segundo método mais preciso que o primeiro. Assim, foram perguntas de pesquisa dessa tese: (1) Os problemas relacionados a vazamentos em tubulações de água tratada internacionalmente são os mesmos que ocorrem no Brasil? (2) Quais são as técnicas de rastreamento de vazamentos aplicados internacionalmente e no Brasil? (3) Existe alguma relação entre os problemas de vazamento em tubulações de água tratada e o funcionamento hidráulico das mesmas bem como seus materiais de construção? (4) Qual a acurácia da ERT na identificação de vazamentos de adutoras de água? (5) A acurácia alcançada é comparável com outras técnicas geofísicas que podem ser aplicadas à vazamento em tubulações? (6) A aplicação do ERT no novo formato fornecer melhor acurácia que formato usual em situações laboratoriais em tubos preenchidos com carga hídrica estática? Como principais respostas tem-se que: (1) Existem diferentes questões relacionadas a vazamentos em diferentes partes do mundo, principalmente considerando formas funcionamento de tubulações; (2) As técnicas mais aplicadas para detecção de vazamentos são acústicas; (3) Existem relações entre as técnicas de detecção de vazamentos, materiais das tubulações e funcionamento hidráulico dos sistemas; (4) A acurácia dos resultados depende de fatores ambientais (umidade do solo e granulometria) e da duração associada a cada vazamento. No estudo em campo, foram identificadas zonas de vazamento com larguras de 6 a 15 m e profundidades de até 2,5 m; (5) As acurácias obtidas foram comparáveis a técnicas de GPR; (6) O cenário novo forneceu resultados mais precisos em laboratório na ordem de 70% dos valores medianos na determinação dos vazamentos. Acredita-se que a pesquisa aqui apresentada irá contribuir significativamente para o desenvolvimento de metodologias avançadas de detecção de vazamentos, proporcionando ferramentas mais eficazes e sustentáveis para enfrentar os desafios contemporâneos na gestão de redes de distribuição de água.
dc.description.abstractotherBrazil has been suffering from water scarcity despite holding a considerable percentage of the world's available freshwater. To address this issue, various measures are being studied, including improvements to water supply systems. These systems are prone to losses due to leaks, and such leaks exist in all countries around the world. In Denmark, water loss is about 7%, in the United Kingdom, 20%, in South Africa, 35%, in Italy and Portugal, 36%, and in Brazil, water loss is approximately 39% of the total treated water in the country. The focus of this study was to analyze how geophysical methods, especially electrical resistivity tomography (ERT), can help identify leaks, aiding in the mitigation of water loss problems in pipelines. ERT is a geophysical method that measures the electrical resistivity of a medium traversed by an electric current. To achieve this, the equipment uses electrodes that emit the electric current and allow the measurement of the electrical potential (DV). This study applied the ERT technique in two formats: (1) the first in conditions traditionally used to identify subsurface problems, i.e., with electrodes on the ground near the leaking pipeline (traditional), and (2) the second, in conditions not typically applied to this type of problem, with current electrodes placed inside the pipeline (new). Field and laboratory analyses were conducted, as well as a systematic literature review. The main hypothesis of this work was that conducting electric current in water inside the pipeline provides a more directed electric field to the location of the leak, making the second method more accurate than the first. Thus, the research questions of this thesis were: (1) Are the issues related to leaks in treated water pipelines internationally the same as those occurring in Brazil? (2) What are the leak detection techniques applied internationally and in Brazil? (3) Is there any relationship between leak problems in treated water pipelines and their hydraulic operation as well as their construction materials? (4) What is the accuracy of ERT in identifying leaks in water pipelines? (5) Is the accuracy achieved comparable to other geophysical techniques that can be applied to pipeline leaks? (6) Does the application of ERT in the new format provide better accuracy than the usual format in laboratory situations with pipes filled with static water load? The main findings are: (1) There are different issues related to leaks in various parts of the world, primarily considering pipeline operation; (2) The most commonly applied techniques for leak detection are acoustic; (3) There are relationships between leak detection techniques, pipeline materials, and hydraulic system operation; (4) The accuracy of the results depends on environmental factors (soil moisture and granulometry) and the duration associated with each leak. In the field study, leak zones were identified with widths ranging from 6 to 15 meters and depths of up to 2.5 meters; (5) The accuracies obtained were comparable to Ground Penetrating Radar (GPR) techniques; (6) The new scenario provided more accurate results in the laboratory, with accuracy around 70% of median values in leak detection. It is believed that the research presented here will significantly contribute to the development of advanced leak detection methodologies, providing more effective and sustainable tools to address contemporary challenges in water distribution network management.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/807
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectVazamento de água
dc.subjectDetectores de vazamento
dc.subjectEletrorretinografia
dc.subjectGeofísica
dc.titleRastreio de perdas de água em adutoras por meio da eletrorresistividade
dc.typeTese

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