Implementação de um sistema de previsão e controlo para operação otimizada de um sistema de recolha e armazenamento de água pluvial

Abstract

A água é um recurso natural, indispensável para a existência de vida na Terra, que tem sido utilizado de forma exaustiva e pouco controlada. Os Sistemas de Aproveitamento de Água Pluvial, SAAP, pelas vantagens económicas e ambientais que apresentam, e também pela simplicidade da sua implementação apresenta-se como uma medida com algum potencial para reduzir a utilização de água potável em usos onde a qualidade da água pode ser inferior. Esta técnica consiste em recolher as águas pluviais, que caem naturalmente nas várias superfícies, direcionando-as para reservatórios de armazenamento, para posterior utilização. Estes sistemas apesar de existirem há bastante tempo carecem de uma otimização na sua conceção e operação. Essa otimização, abordada na presente dissertação, será ao nível da operação do reservatório SAAP, com o objetivo de uma renovação ativa da água dentro dos mesmos. Esta renovação é efetuada através da bombagem controlada de água no interior para o exterior do mesmo. Assim é conseguido um volume adicional de espaço que pode, por ventura caso haja precipitação nas horas ou nos dias seguintes, ser ocupado pela afluência de nova água ao sistema. Este trabalho consiste, através da utilização de um software comercial Sobek, na construção de um modelo hidráulico unidimensional no plano horizontal, de um SAAP. A modelação matemática constitui uma metodologia eficiente para a análise e estudo de uma enorme diversidade de problemas de engenharia. No caso específico de problemas hidráulicos, envolvendo escoamentos com superfície livre e estruturas hidráulicas, é sem dúvida uma metodologia de enorme potencial quer para a simulação de escoamentos em fase de projeto, quer para a análise de técnicas de gestão e controlo daquelas estruturas. O modelo hidráulico construído com o software Sobek é testado em duas unidades prediais diferentes, envolvendo técnicas de controlo dos grupos de bombagem, que visam uma operação mais otimizada do SAAP.

Water is a natural resource, essential for the existence of life on Earth, which has been used in an exhaustive and disorganized way. Rainwater harvesting systems, presents many economic and environmental advantages, and also because of the simplicity of its implementation is a measure with some potential to reduce the use of potable water, on some uses where water quality can be lower. This technique consists of collecting the rainwater falling on various surfaces and then directing them to storage tanks. Although, these systems exists for a long time, they necessitate an optimization in their design and operation. This optimization, discussed in this dissertation, will be at the operating level of the reservoir, with the goal of an active renewal of water within. This renewal is carried through by a controlled pumping of water that is inside of the reservoir to the outside of it, so is achieved an additional volume of space that can be occupied by the influx of fresh water to the system if there is rainfall in the next few hours or the next few days. It will be constructed with the help of a commercial software, Sobek, a hydraulic model in the horizontal plane of a rainwater harvesting systems. Mathematical modeling is an efficient methodology for the analysis and study a wide variety of engineering problems. In the specific case of hydraulic problems involving free surface flows, and hydraulic structures, is undoubtedly a huge potential methodology for simulation of flow in the design phase and for the analysis of the management techniques and control of those structures. With the implementation of the hydraulic model, built on Sobek it will be simulated different cases involving techniques of control with pumping systems, that pursuit a more optimal operation of the rainwater harvesting systems.