Avaliação de bancada experimental para estudos de vazamentos em adutoras de água: uma aplicação da eletrorresistividade

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dc.contributor.advisorSantos, Hersilia de Andrade e
dc.contributor.advisor-coCaetano, Tathiana Rodrigues
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/3955267292593890
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3618369732101367
dc.contributor.authorCapanema, Carolina Moreira
dc.contributor.refereeSantos, Hersilia de Andrade e
dc.contributor.refereeCaetano, Tathiana Rodrigues
dc.contributor.refereeSantos, Rachel Jardim Martini
dc.contributor.refereeFonseca, Júlia Amâncio
dc.date.accessioned2026-09-04T16:41:13Z
dc.date.available2026-09-04T16:41:13Z
dc.date.issued2026-07-15
dc.description.abstractAs perdas de água nos sistemas de abastecimento representam um dos principais desafios do saneamento básico no Brasil, atingindo aproximadamente 39,2% do volume produzido. Parte considerável dessas perdas ocorre em adutoras de água tratada que operam por gravidade, isto é, com pressão atmosférica no interior da tubulação. Nessas condições, métodos convencionais de detecção baseados em acústica ou em gradiente de pressão apresentam limitações de aplicação, uma vez que dependem da pressão interna para geração de sinais detectáveis. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver uma bancada experimental em escala laboratorial para avaliar a capacidade de reprodução de condições controladas de vazamento em adutoras e a identificação das alterações associadas por meio da Tomografia de Eletrorresistividade (ERT). A bancada consistiu em um recipiente de material plástico com dimensões de 104 cm × 66 cm × 60 cm, preenchido com solo argiloso previamente caracterizado, com teor de umidade gravimétrica controlado entre 18% e 20%, e compactado em camadas sucessivas. Duas tubulações foram instaladas: uma íntegra, utilizada como condição de referência, e outra com orifício central para simulação de vazamento. As medições de resistividade elétrica foram realizadas com o equipamento Lippmann 4 Point Light 10 W, operando a 5 Hz, utilizando o arranjo eletrodódico dipolo-dipolo, com eletrodos dispostos na superfície do solo. Foram avaliados dois cenários experimentais: Cenário 1, correspondente à condição sem vazamento, e Cenário 2, correspondente à condição com vazamento simulado. As análises foram realizadas por comparação entre as respostas de voltagem e de resistividade aparente obtidas em ambos os cenários, permitindo identificar alterações quantitativas associadas à presença do vazamento no meio poroso. No Cenário 1 (sem vazamento), as medições de voltagem mantiveram-se estáveis ao longo do tempo, variando aproximadamente entre 6000 V e 6400 V, sem tendência de crescimento ou redução, o que indica estabilidade elétrica do sistema durante todo o período de aquisição. Em contraste, no Cenário 2 (com vazamento), observou-se uma redução progressiva da voltagem ao longo do ensaio, passando de aproximadamente 4000 V para cerca de 1500 V ao final do período de monitoramento (60 minutos). Essa mudança temporal indica a evolução do processo de infiltração de água no meio poroso, com impacto direto na resposta elétrica medida pela bancada experimental. Essas variações temporais foram complementadas pelas pseudoseções de resistividade aparente, nas quais se observou a formação de uma anomalia de baixa resistividade no Cenário 2, ausente no Cenário 1. A anomalia identificada coincide com a posição onde o vazamento foi induzido experimentalmente, evidenciando correspondência entre a alteração hidráulica e a resposta geoelétrica do meio. Conclui-se que a bancada experimental constitui uma ferramenta adequada para simulação de vazamentos em ambiente controlado e para avaliação comparativa entre condições operacionais distintas. O estudo contribui para o desenvolvimento de abordagens experimentais aplicadas à análise de vazamentos em sistemas de abastecimento de água utilizando eletrorresistividade.
dc.description.abstractotherWater losses in supply systems represent one of the main challenges in sanitation infrastructure in Brazil, reaching approximately 39.2% of the total volume produced. A significant portion of these losses occurs in gravity-driven water transmission pipelines, i.e., systems operating under atmospheric pressure conditions within the pipe. Under these conditions, conventional leak detection methods based on acoustics or pressure gradients present operational limitations, as they rely on internal pressurization to generate measurable signals. This study aimed to develop a laboratory-scale experimental setup to evaluate its ability to reproduce controlled leakage conditions in pipelines and to assess the associated changes using Electrical Resistivity Tomography (ERT). The experimental bench consisted of a plastic tank measuring 104 cm × 66 cm × 60 cm, filled with previously characterized clayey soil, with gravimetric water content controlled between 18% and 20%, and compacted in successive layers. Two pipelines were installed: one intact, used as a reference condition, and another with a central orifice to simulate leakage. Electrical resistivity measurements were performed using a Lippmann 4 Point Light 10 W system operating at 5 Hz, employing a dipole–dipole electrode configuration with surface electrodes. Two experimental scenarios were evaluated: Scenario 1 (no-leak condition) and Scenario 2 (leak condition). Data analysis was conducted by comparing voltage and apparent resistivity responses between both scenarios, allowing the identification of quantitative changes associated with the presence of leakage in the porous medium. In Scenario 1, voltage measurements remained stable over time, ranging approximately from 6000 V to 6400 V, with no significant trend, indicating electrical stability of the system throughout the acquisition period. In contrast, Scenario 2 exhibited a progressive decrease in voltage from approximately 4000 V to about 1500 V over the 60-minute monitoring period. This temporal evolution reflects the progression of water infiltration within the porous medium, directly affecting the electrical response recorded by the experimental setup. These temporal variations were corroborated by apparent resistivity pseudosections, which revealed the development of a low-resistivity anomaly in Scenario 2, absent in Scenario 1. The anomaly coincides with the experimentally induced leakage location, demonstrating a clear spatial correspondence between hydraulic disturbance and geoelectrical response. It is concluded that the proposed experimental bench is an effective tool for simulating leakage processes under controlled laboratory conditions and for comparative evaluation of operational scenarios. The study contributes to the development of experimental approaches for leak detection in water supply systems using electrical resistivity methods.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2947
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia Civil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.subjectInstrumentos e aparelhos científicos – Avaliação – Teses
dc.subjectVazamento de água – Teses
dc.subjectTubulações de água – Teses
dc.subjectTomografia de resistividade elétrica – Teses
dc.subjectGeofísica – Métodos de simulação – Teses
dc.titleAvaliação de bancada experimental para estudos de vazamentos em adutoras de água: uma aplicação da eletrorresistividade
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso da Graduação

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