ANÁLISE E GERENCIAMENTO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO … · em prol deste sonho e, em especial a...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

ESCOLA DE ENGENHARIA DE PERNAMBUCO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CARTOGRÁFICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS GEODÉSICAS E

TECNOLOGIAS DA GEOINFORMAÇÃO

ROSEMARY BATISTA DO NASCIMENTO

ANÁLISE E GERENCIAMENTO DE REDES DE

DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA COM SUPORTE EM

SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS (SIG)

Recife, 2009

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

ESCOLA DE ENGENHARIA DE PERNAMBUCO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CARTOGRÁFICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS GEODÉSICAS E

TECNOLOGIAS DA GEOINFORMAÇÃO

ROSEMARY BATISTA DO NASCIMENTO

ANÁLISE E GERENCIAMENTO DE REDES DE

DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA COM SUPORTE EM

SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS (SIG)

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Ciências Geodésicas e Tecnologias da

Geoinformação, do Curso de Engenharia Cartográfica do

Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal

de Pernambuco, como parte dos requisitos para obtenção do

grau de Mestre em Ciências Geodésicas e Tecnologias da

Geoinformação, área de Concentração Cartografia e Sistemas

de Geoinformação, defendida e aprovada no dia 16/03/2009.

Orientador: Prof. Dr. José Luiz Portugal

Recife, 2009

N244a Nascimento, Rosemary Batista do

Análise e gerenciamento de redes de distribuição de água com suporte em Sistema de Informações Geográficas (SIG) / Rosemary Batista do Nascimento. - Recife: O Autor, 2009.

x, 96 f.; il., figs., tabs. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de

Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Cartográfica, 2009.

Inclui Bibliografia e Anexos. 1. Rede de Distribuição de Água. 2. Modelo

Conceitual. 3. Estrutura Topológica. I. Título.

UFPE 526 CDD(22.ed.) BCTG/2009-209

Vem de ti, Senhor

Ministério de Louvor Diante do Trono

Letra: André Valadão

Não tenho palavras pra agradecer tua bondade

Dia após dia, me cercas com fidelidade

Nunca me deixes esquecer

Que tudo o que tenho

Tudo o que sou

O que vier a ser

Vem de ti, Senhor

Dependo de ti

Preciso de ti

Sozinho, nada posso fazer.

Descanso em ti

Espero em ti

Sozinho, nada posso fazer.

Tudo o que tenho

Tudo o que sou

O que vier a ser

Vem de Ti, Senhor.

DEDICATÓRIA

“De boas palavras transborda o meu

coração. Ao Rei (JESUS) consagro o

que compus.” Salmo 45:1a

AGRADECIMENTOS

A Deus, ao Senhor e Salvador da minha vida, Jesus Cristo, e ao Espírito Santo, a

quem não tenho palavras para agradecer por sua bondade, fidelidade,

direcionamento e realização dos sonhos do meu coração.

À minha família pela compreensão, paciência, colaboração e momentos de renúncia

em prol deste sonho e, em especial a minha mãe, Benedita, por todo sacrifício,

dedicação e abdicação.

Ao meu orientador José Luiz Portugal pela orientação, contribuição na minha

formação, paciência e esforço dedicados durante o mestrado. Obrigada, Professor,

por não ter desistido.

A todos os professores da Pós-graduação do Departamento de Engenharia

Cartográfica da UFPE, em especial a Ana Lúcia Candeias pelas orientações,

ensinamentos e pelo carinho. Ao Prof. Carlos Alberto Schuller por sua amizade,

incentivo e apoio nos momentos difíceis.

Aos professores Lucilene Antunes e Carlos Pontes pelas importantes considerações

realizadas a respeito dessa pesquisa.

A todos os meus colegas do mestrado pelo agradável convívio, horas de estudo e

amizade, especialmente a Carol, Ravi, Bonilla, João Alberto, Milton, Tácio, Diego,

Clécio e Ozório. E também à Ângela Barbosa e Amália Chalegre pela amizade,

incentivo, carinho, dedicação e colaboração.

Aos funcionários do DECart, em especial à Solange, Amável e Judite, pela amizade,

carinho e momentos de descontração.

À Companhia Pernambucana de Saneamento – COMPESA - por ter permitido que

este sonho fosse concretizado, possibilitando-me, assim, encarar novos desafios. À

Coordenação de Cadastro Técnico, à Coordenação de Atualização e Controle de

Cadastro, à Gerência de Mercado e à Gerência de Combate às Perdas Comerciais

pela contribuição com as informações necessárias para a implementação dessa

pesquisa.

À Natália, querida sobrinha, pela colaboração na “pintura das casinhas” e

“identificação das bolinhas” da área de estudo, e pela constante companhia.

Aos irmãos em Cristo pelos momentos de oração como igreja e intercessões para o

meu fortalecimento no Senhor, especialmente, à querida irmã Matilde pelo carinho,

palavras de encorajamento e orações.

À Ana Célia que permitiu que sua casa fosse meu refúgio nos momentos de

dificuldades e de alegrias, além do apoio na conclusão deste mestrado.

À Lúcia Helena Aguiar (in memoriam) pela amizade, incentivo, carta de

apresentação e incontáveis horas de conversa ao telefone, que tanto me ensinaram

e das quais sinto imensa saudade.

À Ana Karla Arruda pela carta de apresentação, orientação, ajuda no ingresso deste

mestrado, apoio nos momentos difíceis e por sua confiança e amizade.

Ao amigo e sempre professor, Zanoni Carvalho, pela colaboração na minha

formação acadêmica, amizade, carinho, incentivo, orientação e consideração.

A Ricardo Cantarelli por toda sua colaboração no desenvolvimento do sistema

aplicativo, inúmeras discussões que ampliaram minha visão, material cedido e

atenção dedicada.

À Edilene Maria pelo apoio, incentivo, compreensão e colaboração durante todo o

período de conclusão dessa pesquisa. Muito obrigada pela ajuda.

À Ester Sampaio e Francisco Chateaubriand pela amizade, conhecimentos

transmitidos e, especialmente, por terem me ensinado a amar a área de Cartografia.

A José Maria pela tradução simultânea nos Congressos de Geoprocessamento,

quando eu iniciava a minha jornada nessa área de conhecimento.

Aos meus colegas de empresa pela colaboração e incentivo durante o mestrado e

aos colegas Sidney Maciel e Jefferson por terem me incentivado a ir em busca da

realização deste sonho.

A Clébio Marques pela amizade e colaboração nas correções dessa pesquisa.

A todos que direta ou indiretamente colaboraram com a realização deste trabalho,

incentivando nos momentos difíceis, reanimando nos momentos de cansaço e que

por um ato falho não tiveram seus nomes citados.

SUMÁRIO

RESUMO E PALAVRAS-CHAVE i ABSTRACT AND KEYWORDS ii LISTA DE FIGURAS iii LISTA DE TABELAS iv LISTA DE GRÁFICOS vi LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS vii 1. INTRODUÇÃO 01 1.1. OBJETIVOS DA PESQUISA 04

1.1.1. Objetivo Geral 04

1.1.2. Objetivos Específicos 04

2. SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS – SIG 05 2.1. COMPONENTES DE UM SIG 05

2.2. TOPOLOGIA ARCO-NÓ 07

2.3. TOPOLOGIA DE REDE 11

2.3.1. Grafos 14

3. SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA – SAA 17 3.1. PARTES COMPONENTES DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO

DE ÁGUA 18

3.2. PERDAS NOS SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 28

3.2.1. Causas das Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água 31

3.2.2. Redução das Perdas de Água 34

4. METODOLOGIA DA PESQUISA 36 4.1. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 36

4.1.1. Caracterização do Problema 36

4.1.2. Coleta de Dados 37

4.1.3. Implementação do Sistema Aplicativo em Ambiente SIG 37

4.1.3.1. Edição da Base Cartográfica 37

4.1.3.2. Criação do Banco de Dados Espaciais – BDE 39

4.1.3.3. Conversão dos Dados Espaciais para o BDE 39

4.1.3.4. Verificação da Consistência Geométrica da Rede e

Geocodificação dos Clientes Medidos e Não Medidos 40

4.2. RECURSOS TECNOLÓGICOS 41 4.2.1. Equipamentos Computacionais 41

4.2.2. Programas Computacionais 41

4.2.3. Base de Dados Espaciais 42

4.2.3.1. Base de Dados Descritivos 42

4.2.3.2. Base de Dados Gráficos 43

5. IMPLEMENTAÇÃO DA METODOLOGIA DA PESQUISA 45 5.1. ABSTRAÇÃO DO MUNDO REAL 47

5.1.1. Descrição da Aplicação 47

5.2. MODELO CONCEITUAL 51

5.3. DICIONÁRIO DE DADOS 57

5.3.1. Descrição das Classes 57

5.3.2. Descrição dos Domínios 68

6. RESULTADOS E DISCUSSÕES 76 6.1. CARACTERIZAÇÃO DO DISTRITO OPERACIONAL 16 QUANTO

ÀS REDES E SEUS ELEMENTOS 76

6.2. CARACTERIZAÇÃO DO SETOR COMERCIAL 112 QUANTO AOS

CLIENTES CADASTRADOS NO SISTEMA 79

6.3. DIAGNÓSTICO DO SETOR COMERCIAL 112 QUANTO ÀS

PERDAS APARENTES 82

6.4. ANÁLISES DE REDES 84

7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 87

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 89

APÊNDICE – MAPAS TEMÁTICOS GERADOS NO SISTEMA DE ANÁLISE E GERENCIAMENTO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA COM SUPORTE EM SIG

RESUMO E PALAVRAS-CHAVE

NASCIMENTO, Rosemary Batista do. Análise e Gerenciamento de Redes de

Distribuição de Água com Suporte em Sistema de Informações Geográficas

(SIG). Recife, 2009, 96p. Dissertação de Mestrado – Centro de Tecnologia e

Geociências, Universidade Federal de Pernambuco.

Esta pesquisa teve por objetivo desenvolver um sistema aplicativo, com base em

Sistema de Informações Geográficas (SIG) para analisar as redes de distribuição de

água e dar subsídios ao planejamento das ações para redução das perdas de água.

Para isso foi criado um modelo conceitual de um Sistema de Abastecimento de

Água, empregando-se a Modelagem de Dados Espaciais Orientada a Objetos, em

linguagem UML. O modelo físico correspondente foi implementado e testado na

forma de um projeto piloto, utilizando-se o programa ArcGIS da ESRI. A área de

estudo correspondeu a um distrito operacional e um setor comercial da Companhia

Pernambucana de Saneamento (COMPESA), na cidade do Recife. O resultado do

teste mostrou que o objetivo da pesquisa foi atingido e que o emprego de uma

estrutura topológica de redes foi fundamental para o sucesso do sistema aplicativo.

Palavras-chave: Rede de distribuição de água; Modelo conceitual; Estrutura

topológica.

i

ii

ABSTRACT

This research develops a system, based in a Geographic Information System (GIS),

to analyze a network water distribution and to control water losses. A conceptual

model of a water supply system was developed using Object-Oriented Data

Modelling for Spatial Databases with Unified Modeling Language (UML). The

corresponding physical model was implemented and tested with success in the form

of a pilot project, using the ESRI ArcGIS software. The study’s area corresponds to

an operational district and to a commercial sector of the Companhia Pernambucana

de Saneamento, in Recife city. The results showed that was fundamental to the

system the use of a topological structure data.

Keywords: network distribution of water; conceptual model; topological structure.

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 01 – Rede de abastecimento de água em ambiente SIG e modelo vetorial

arco-nó 09

FIGURA 02 – Rede N com indicação da capacidade do arco 11

FIGURA 03 – Simplificação de rede em grafo 12

FIGURA 04 – Dígrafo 14

FIGURA 05 – Grafo não-orientado ponderado 15

FIGURA 06 – Grafo com fluxo e capacidade 16

FIGURA 07 – Esquema geral de um Sistema de Abastecimento de Água 18

FIGURA 08 – Principais elementos de um SAA e tipos de perdas 31

FIGURA 09 – Planta Topográfica Cadastral UNIBASE 43

FIGURA 10 – Exemplo de Quadra do Setor 112 44

FIGURA 11 – Setor Comercial 112 / Distrito Operacional 16 localizados na RMR 46

FIGURA 12 – Diagrama Cadastro Técnico (Parte 1) 53

FIGURA 13 – Diagrama Cadastro Técnico (Parte 2) 54

FIGURA 14 – Diagrama Cadastro Comercial 55

FIGURA 15 – Relacionamento entre classes 56

iii

LISTA DE TABELAS

TABELA 01 – Lista arco-nó 10

TABELA 02 – Lista de nós 10

TABELA 03 – Lista de coordenadas dos arcos 10

TABELA 04 – Matrizes de conectividade de arcos, vértices e polígonos 13

TABELA 05 – Atributos da Classe SetorComercial 57

TABELA 06 – Atributos da Classe LimiteSetor 57

TABELA 07 – Atributos da Classe QuadrasSetor 58

TABELA 08 – Atributos da Classe CadComClientes 58

TABELA 09 – Atributos da Classe FacilidadeAgua 61

TABELA 10 – Atributos da Classe Pecas 62

TABELA 11 – Atributos da Classe PontoConsumo 62

TABELA 12 – Atributos da Classe PontoAmostragem 62

TABELA 13 – Atributos da Classe Medidor 63

TABELA 14 – Atributos da Classe Valvula 63

TABELA 15 – Atributos da Classe SistemaValvula 64

TABELA 16 – Atributos da Classe RedeAgua 65

TABELA 17 – Atributos da Classe RedeAguaPrincipal 66

TABELA 18 – Atributos da Classe RamalPredial 67

TABELA 19 – Ancillary Role 68

TABELA 20 – Área Administrativa 68

TABELA 21 – Área Operacional 68

TABELA 22 – Material Ramal Predial 68

TABELA 23 – Material Peça 69

TABELA 24 – Material Rede Água 69

TABELA 25 – Diâmetro Ramal Predial 69

TABELA 26 – Diâmetro Medidor 70

TABELA 27 – Diâmetro Peças 70

TABELA 28 – Diâmetro Rede Água 71

TABELA 29 – Diâmetro Válvulas 71

TABELA 30 – Capacidade Medidor 72

TABELA 31 – Capacidade Reservatório 72

iv

TABELA 32 – Pavimento Calçada 72

TABELA 33 – Pavimento Rua 73

TABELA 34 – Setor Comercial 73

TABELA 35 – Tipo Junção 73

TABELA 36 – Tipo Água 74

TABELA 37 – Situação Medidor 74

TABELA 38 – Regulagem Sistema Válvula 75

TABELA 39 – Enabled Domain 75

TABELA 40 – Rede de Distribuição (Diâmetro x Comprimento x Tipo de Material) 78

TABELA 41 – Rede Subadutora (Diâmetro x Comprimento x Tipo de Material) 78

TABELA 42 – Clientes Setor Comercial 112 x Situação de Água na COMPESA 79

TABELA 43 – Clientes Setor Comercial 112 x Situação de Água no Sistema

aplicativo SIG 80

TABELA 44 – Clientes por Categoria de Consumo 81

TABELA 45 – Clientes com Consumo de Água igual a 0m³ em nov/2008 83

v

LISTA DE GRÁFICOS

GRÁFICO 01 - Percentual de água não faturada por países 30

vi

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

BDE Banco de Dados Espaciais

CA Cimento Amianto

CAC Coordenação de Atualização e Controle de Cadastro

CASE Computer Aided Software Engineering

CCT Coordenação de Cadastro Técnico

CELPE Companhia de Eletricidade de Pernambuco

COMPESA Companhia Pernambucana de Saneamento

DECart Departamento de Engenharia Cartográfica

EE Estação Elevatória

ETA Estação de Tratamento de Água

FD Ferro Dúctil

FF Ferro Fundido

FIDEM Fundação de Desenvolvimento Municipal

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

PEAD Polietileno de Alta Densidade

PVC Poli Cloreto de Vinila

PTC Planta Topográfica Cadastral

RMR Região Metropolitana de Recife

SAA Sistema de Abastecimento de Água

SAD-69 South American Datum 69

SIG Sistema de Informações Geográficas

SGBD Sistema Gerenciador de Banco de Dados

SNIS Serviço Nacional de Informações sobre Saneamento

UFPE Universidade Federal de Pernambuco

UML Unified Modeling Language

UNIBASE Unificação das Bases Cadastrais

UTM Universal Transversa de Mercator

VRP Válvula Redutora de Pressão

vii

Análise e Gerenciamento de Redes de Distribuição de Água com Suporte em Sistema de Informações Geográficas (SIG)

1. INTRODUÇÃO

A consciência de que a água se constitui em um bem essencial à vida, que é

um insumo precioso para diversas atividades econômicas e, principalmente, que

corresponde a um bem finito, tem crescido mundialmente. Apesar disso, em muitos

países, ainda ocorrem conflitos e vários problemas relativos à preservação dos

recursos hídricos. Em relação às águas superficiais, por exemplo, as ocupações

irregulares nas proximidades dos mananciais, os desmatamentos desordenados em

áreas de preservação ambiental e a contaminação dos rios por esgotos domésticos,

industriais e pluviais são fatores que colaboram com a degradação dessas águas.

Por outro lado, as águas subterrâneas têm a qualidade e quantidade de suas águas

alteradas devido à exploração desordenada.

A escassez de água potável tem sido considerada um dos maiores desafios

do mundo atualmente, devendo ser tratada da mesma maneira como se trata o

aquecimento global (KI-MOON, 2008). Neste contexto, várias pesquisas têm sido

realizadas mundialmente visando encontrar soluções para um melhor gerenciamento

dos recursos naturais e, também, descobrir formas de reduzir o alto índice de

desperdício de água. Tais pesquisas tornam-se imprescindíveis, ao considerar-se

que cerca de 35% da população mundial não tem acesso à água tratada e que o

índice de perda da água potável pode chegar à ordem de 4 a 6 litros de água em

cada 10 litros distribuídos (SILVA, 2006).

As perdas de água ocorrem em todos os Sistemas de Abastecimento de Água,

contudo, o volume dessa perda pode variar de acordo com vários fatores, tais como:

características das tubulações que compõem a rede, prática operacional adotada

pelas concessionárias e nível de tecnologia e perícia aplicadas em seu controle.

Este tipo de perda, denominada perda real ou perda física, não é o único que ocorre

nos sistemas de abastecimento, existindo também as perdas não-físicas ou

aparentes, estas decorrentes da água que é consumida, mas que, todavia, não é

faturada pelas companhias de saneamento.

Rosemary Batista do Nascimento [email protected] 1


Pesquisar formas de reduzir essas perdas é um dos passos em direção à

sustentabilidade hídrica, além disso, a experiência das companhias de saneamento

tem mostrado que é mais viável e mais econômico adotar estratégias que busquem

otimizar e racionalizar o uso dos recursos hídricos disponíveis que construir novos

sistemas. Contudo, antes de realizar alterações nos Sistemas de Abastecimento de

Água, torna-se necessário a realização de um diagnóstico apurado das perdas de

água do sistema e, baseado neste, o planejamento e a execução das novas

metodologias de combate às perdas (COELHO, 2004).

Para que haja maior eficiência na realização desse diagnóstico, é

indispensável que as redes de distribuição de água e redes adutoras, e também os

órgãos acessórios, os macros e micromedidores sejam devidamente identificados e

tenham sua localização conhecida no sistema de abastecimento a que pertencem.

Ademais, o conhecimento do zoneamento do abastecimento de água, a localização

das estruturas físicas do sistema, assim como, a situação do faturamento e

cobrança da concessionária de água na qual se está realizando o estudo são

informações que enriquecem o diagnóstico. Porém, a aquisição dessas informações,

nem sempre, é tarefa fácil, tendo em vista que essas empresas, em sua maioria, não

fazem uso de sistemas que disponibilizem, em um mesmo ambiente computacional,

tais informações.

Por outro lado, para realizar as intervenções nas redes de distribuição de

água, como manobras, reparos de vazamentos, implantação ou substituição de

trechos de redes, existe a necessidade de interromper o abastecimento de água de

determinadas áreas. Para isso, torna-se necessário identificar os registros ou

válvulas que devem ser fechados antes de iniciar o trabalho. Na maioria das vezes,

a realização desse procedimento é baseada no conhecimento e na experiência de

empregados antigos, o conhecido cadastro neurológico.

Neste cenário, um Sistema de Informações Geográficas – SIG disponibiliza

recursos que permitem às companhias de saneamento básico realizar análises

espaciais e simulações hidráulicas, além de disponibilizar aos usuários do sistema, o



intercâmbio e visualização, em um único ambiente, de informações referentes a

diversas áreas da empresa, tais como: cadastro técnico, cadastro comercial, setor

de combate às perdas, entre outras. Estas áreas geralmente encontram-se

dissociadas dentro dessas empresas, cada uma trabalhando isoladamente, algumas

vezes, em trabalhos similares, sem fazer uso de recursos tecnológicos que permitam

um resultado unificado e possibilitem maior poder de expressividade e alcance

desses trabalhos.

Há atualmente, no Brasil, um movimento crescente na busca da implantação

de novas tecnologias em companhias de saneamento, como os Sistemas de

Informações Geográficas - SIG, por exemplo, visando à modernização do setor de

saneamento básico e melhoria nos serviços oferecidos à população. Dentro desta

realidade, podem ser citadas empresas como a SABESP – Companhia de

Saneamento Básico do Estado de São Paulo e a SANEPAR – Companhia de

Saneamento do Paraná que utilizam a tecnologia SIG como instrumento de apoio à

tomada de decisão, planejamento de metas e gestão comercial/operacional.

Diante disso, a pesquisa desenvolvida apresenta uma metodologia de

implantação de um sistema aplicativo em ambiente SIG que contribue no

gerenciamento das redes de água e seus órgãos acessórios, assim como, na

distribuição espacial dos diversos perfis de consumidores de um Sistema de

Abastecimento de Água. No desenvolvimento foi empregada a Modelagem de

Dados Espaciais Orientada a Objetos, em linguagem UML - Unified Modeling

Language, na criação de um modelo conceitual que, posteriormente, foi

implementado com informações dos Cadastros Técnico e Comercial da Companhia

Pernambucana de Saneamento - COMPESA.



1.1. OBJETIVOS DA PESQUISA

1.1.1. Objetivo Geral

Desenvolver um sistema aplicativo com base em SIG de forma a analisar as

redes de distribuição de água e dar subsídios ao planejamento das ações para

redução de perdas de água.

1.1.2. Objetivos Específicos

• Criar um modelo conceitual de um Sistema de Distribuição de Água

empregando a Modelagem de Dados Espaciais Orientada a Objetos em

linguagem UML;

• implementar o modelo físico do banco de dados, de acordo com o

modelo conceitual desenvolvido para a pesquisa;

• testar o modelo físico com a utilização de dados referentes a um distrito

operacional e um setor comercial de uma companhia de saneamento

básico.


Análise e Gerenciamento de Redes de Distribuição de Água com Suporte em Sistema de Informações Geográficas(SIG)


2. SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS - SIG

Um Sistema de Informações Geográficas - SIG pode ser definido como um

sistema projetado para capturar, armazenar, visualizar, comunicar, transformar,

analisar e arquivar informações georrefenciadas (GOODCHILD, 2006). Tais

características fazem de um SIG, segundo BURROUGH e McDONNELL (1998), um

conjunto de ferramentas poderosas nas manipulações de dados espaciais do mundo

real para um conjunto particular de propósitos. Segundo BURROUGH (1986), estes

dados espaciais descrevem os objetos do mundo real em termos de:

(a) seu posicionamento em relação a um sistema de coordenadas

conhecido;

(b) seus atributos que não têm relação com o posicionamento (tais como

cor, custo e pH); e,

(c) suas interrelações espaciais uns com os outros (relações topológicas).

Segundo CÂMARA et al (2001), a arquitetura mais empregada na construção

dos SIG é a que utiliza um Sistema Gerenciador de Banco de Dados – SGBD

relacional, responsável pelo gerenciamento dos atributos descritivos, acoplado a um

componente de programa computacional responsável pelo gerenciamento dos

atributos espaciais. A tendência atual, entretanto, é que nos novos SIG sejam

incorporados características de sistemas orientados a objetos (LISBOA FILHO,

2001).

2.1. COMPONENTES DE UM SIG

BURROUGH e McDONNELL (1998) consideram que um SIG possui três

componentes: equipamentos e programas computacionais e um contexto

organizacional próprio, que necessitam estar balanceados entre si para que o

sistema possa funcionar satisfatoriamente.



Os equipamentos constituem a plataforma computacional formada por

computadores e periféricos de entrada e saída (teclado, mesa digitalizadora,

scanner, plotter, impressora, etc). Os computadores podem estar trabalhando

isolados ou em rede (MAGUIRE et al, 1991).

Os programas computacionais proporcionam os recursos e funções

necessárias para o armazenamento, análise e visualização dos dados espaciais,

além de permitir o tratamento e manipulação desses dados. Geralmente são

desenvolvidos em níveis sofisticados, constituídos de módulos, podendo executar as

mais diversas funcionalidades (MAGUIRE et al, 1991). Pode-se citar o MapInfo

Professional, o ArcGIS, o SPRING e o TerraView como exemplos de programas de

SIG.

O contexto organizacional é composto pelos recursos humanos, as

metodologias e os dados espaciais que estão envolvidas no projeto:

Segundo CÂMARA et al (1996), o usuário é um componente de

relevância para o SIG, visto que, as aplicações são desenvolvidas

visando as suas necessidades. Desta forma, as funcionalidades e a

interface homem-máquina devem ser preparadas de maneira a se

tornarem mais intuitivas e de fácil utilização, levando-se em

consideração que os usuários não precisam necessariamente ser

especialistas em Tecnologias da Geoinformação para operar os

sistemas.

As metodologias consistem do conjunto de procedimentos que são

estabelecidos e executados durante o desenvolvimento do projeto.

Para que um SIG seja bem sucedido, é necessário que este opere de

acordo com o planejamento definido e as regras de negócio, que são

os modelos e práticas operacionais únicos de cada organização

(RUFINO e FACUNDO, 2004).



Em SIG, os dados são um recurso crucial. Dados geográficos são muito

caros de adquirir, armazenar e manipular porque normalmente são

necessários grandes volumes de dados para solucionar determinadas

análises espaciais (MAGUIRE et al, 1991).

PORTUGAL et al (2007), in: BRASIL (2007), afirma que um SIG é composto

por uma ou mais camadas de informação, estas sendo compostas por feições

geográficas que são visualizadas em mapas e descritas por meio de atributos. Os

mapas, no SIG, podem ser armazenados segundo duas estruturas, a estrutura raster

e a vetorial. Na presente pesquisa, a estrutura de armazenamento de dados

espaciais empregada foi a estrutura vetorial topológica, utilizando-se o modelo arco-

nó. Outros tipos de estrutura existentes podem ser consultados em ARONOFF

(1989).

2.2. TOPOLOGIA ARCO-NÓ

BUCKLEY (1997) afirma que a estrutura de dados topológica mais comum é o

modelo arco-nó. Neste tipo de estrutura, a base lógica das entidades é o arco, que é

definido como uma série de pontos unidos por segmentos de linhas que começam e

terminam em um nó. Um nó, por sua vez, é dito como a interseção entre dois ou

mais arcos, correspondente ao ponto inicial ou final de cada arco. Um nó também

pode ocorrer no final de um arco que não está conectado a outro, um arco pendente,

tal como o fim de uma rua sem saída, por exemplo.

A topologia arco-nó é definida como a representação vetorial que está

associada a redes lineares conectadas, sendo de grande interesse nas aplicações

SIG baseadas em estruturas de rede (BURROUGH, 1998). Contudo, para que a

rede fique bem definida, quando se tratar de topologia de rede, nenhum arco poderá

estar desconectado dos demais (CÂMARA e MEDEIROS, 1998).

Conforme GASTNER e NEWMAN (2006), o conceito de uma rede, em sua

forma mais simples, é tido como sendo um conjunto de nós unidos em pares por

arcos. Considerando as redes em que os nós ocupam posições específicas no



espaço, estas, muitas vezes, estão relacionadas a construções físicas reais, tais

como: redes elétricas, conexões de fibra ótica, oleodutos, rede de abastecimento de

água, redes de drenagem (bacias hidrográficas) e malhas viárias (rodovias, ruas).

Cada objeto geográfico (tubulação de água, cabo telefônico, por exemplo), neste

caso, possui uma localização geográfica exata e está sempre associado a atributos

descritivos armazenados em banco de dados.

BURROUGH (1998) acrescenta que as variáveis distância, custo ou

capacidade de fluxo são relacionadas aos arcos, enquanto, os equipamentos,

derivações ou pontos de demanda de serviços no sistema são representados pelos

nós.

Segundo SIMÃO e RODRIGUES (2003), uma rede de abastecimento de água,

por exemplo, deve ser representada através do modelo de dados vetorial arco-nó,

onde as tubulações devem ser representadas por arcos e as conexões entre dois ou

mais tubos (junções) por nós. A união entre os arcos, contudo, só poderá acontecer

através dos nós, possibilitando, assim, a um SIG reconhecer a sequência em que os

arcos estão conectados, assim como, o trajeto que se pode percorrer de um nó a

outro.

A Figura 01 apresenta como tubulações, peças e reservatórios de uma rede

de abastecimento de água podem ser representados em um ambiente SIG e

também como este sistema interpreta o modelo vetorial exibido, segundo a topologia

arco-nó.



(1a) (1b)

Figura 01 – Rede de abastecimento de água em ambiente SIG e modelo vetorial

arco-nó

Na Figura (1a), as peças existentes nas junções entre as tubulações são

interpretadas pelo SIG como nós, enquanto as tubulações são vistas como arcos. A

Figura ilustra também o sentido de fluxo da rede. Assim, pode-se perceber que o

fluxo de água tem início na feição pontual reservatório (fonte) e converge para as

feições pontuais definidas como hidrômetros (destino), passando, obrigatoriamente,

pelos arcos interligados através dos nós existentes entre as tubulações.

De outra forma, a Figura (1b) exemplifica a maneira como o sistema entende

e arquiva os arcos e os nós. Segundo HEALEY (1991), in: MAGUIRE et al (1991),

em termos computacionais, os arcos são armazenados como o conjunto de

coordenadas dos nós que definem os vértices da linha poligonal que o representa.

Os nós, por sua vez, são arquivados por suas coordenadas no sistema de referência

em uso. A cada nó e a cada arco existente na rede, é associado um identificador

unívoco, geralmente um número inteiro, conforme pode ser observado na Figura

(1b). O armazenamento da estrutura topológica da rede exibida nesta Figura

encontra-se representada nas Tabelas 1 e 2, enquanto, na Tabela 3, a geometria

está representada com os valores de coordenadas no sistema de projeção UTM.



Tabela 01 – Lista arco-nó Tabela 02 – Lista de nós

Tabela 03 – Lista de coordenadas dos arcos

TOPOLOGIA DE ARCO

ID-ARCO NÓ INICIAL NÓ FINAL

1 1 5

2 5 6

3 6 7

4 7 8

5 8 9

6 9 10

7 10 4

8 4 3

9 3 2

10 3 11

11 4 12

12 7 15

13 6 14

14 5 13

15 9 16

TOPOLOGIA DE NÓ

NÓS ARCOS

1 1

2 9

3 8, 9, 10

4 7, 8, 11

5 1, 2, 14

6 2, 3, 13

7 3, 4, 12

8 4, 5

9 5, 6, 15

10 6, 7

11 10

12 11

13 14

14 13

15 12

16 15

DADOS DAS COORDENADAS DOS ARCOS

ARCOS E, N INICIAL E, N FINAL

1 290301.401, 9112187.442 290293.364, 9112192.538

2 290293.364, 9112192.538 290279.642, 9112201.360

3 290279.642, 9112201.360 290266.214, 9112210.083

4 290279.642, 9112201.360 290257.981, 9112215.768

5 290266.214, 9112210.083 290270.135, 9112242.722

6 290257.981, 9112215.768 290282.387, 9112267.617

7 290270.135, 9112242.722 290300.813, 9112259.384

8 290300.813, 9112259.384 290324.631, 9112248.896

9 290324.631, 9112248.896 290337.471, 9112243.408

10 290337.471, 9112243.408 290321.298, 9112242.329

11 290300.813, 9112259.384 290298.167, 9112252.621

12 290266.214, 9112210.083 290270.429, 9112216.454

13 290279.642, 9112201.360 290283.269, 9112207.731

14 290293.364, 9112192.538 290297.383, 9112198.419

15 290270.135, 9112242.722 290262.784, 9112247.230



2.3. TOPOLOGIA DE REDE

De acordo com BONDY e MURTY (1976) e DILO (2000) uma rede N consiste

de:

um dígrafo subjacente D = {V, E}, onde V representa o conjunto de

vértices e E o conjunto de arcos,

dois vértices distintos s e r , disjuntos e não-vazios, denominados de

fonte e destino de N, respectivamente, e

uma função capacidade RVxVc: (números reais não-negativos),

para os quais 0)(ec , se Ee .

Figura 02 – Rede N com indicação da capacidade do arco

Fonte: DIESTEL (2005)

A Figura 2 ilustra uma rede N, em que os valores indicados nos arcos

correspondem à capacidade dos mesmos. Segundo MOURA et al (2002), os valores

indicados nesta capacidade pode corresponder a grandezas como custos,

distâncias, tempo de viagem, entre outros. A soma dos valores indicados nos arcos,

entre a fonte e o destino da rede pode, segundo DYKSTRA (1984), ser otimizada,

levando-se em consideração que o custo que sai da fonte deve ser o mesmo que

chega ao destino. Assim, a capacidade de um arco pode ser vista como a

representação do percentual máximo de transporte ao longo deste arco (BONDY e

MURTY, 1976 e DILO, 2000).



Quanto aos vértices indicados na mesma figura, que não são fontes, nem

destinos, são denominados vértices intermediários.

Nas análises de rede, segundo TURK e GUMUSAY (2004), os dados

geográficos usados devem possuir estrutura vetorial e, além disto, estar baseado em

arcos. Desta forma, a topologia mais indicada para consultas realizadas nestes tipos

de análise em SIG é a topologia arco-nó. Este tipo de análise está estreitamente

relacionado a modelos de interação espacial, que corresponde a um conjunto de

posições geográficas interconectadas em um sistema por um número de rotas

(KANSKY, 1963).

Uma rede corresponde a um sistema de arcos, estruturados topologicamente,

que pode ser reduzido a um grafo. Este tipo de simplificação facilita a identificação

de estruturas topológicas de redes, tais como: nós (vértices v1 a v7), arcos (e1 a e9)

e polígonos (r1 a r4), conforme exemplificado na Figura 3.

Figura 03 – Simplificação de rede em grafo

Fonte: TURK e GUMUSAY (2004)



Conforme TURK e GUMUSAY (2004), a representação da rede ilustrada na

Figura 3 pode ser desenvolvida em matrizes de conectividade, conforme identificado

na Tabela 4.

Tabela 04 – Matrizes de conectividade de arcos, vértices e polígonos

Arcos (e)

Vértices (v)

Polígonos (r)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4

1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1

2 1 0 1 1 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 0 0 1 2 1 0 1 1

3 1 1 0 1 0 1 1 0 0 3 1 1 0 1 1 0 0 3 1 1 0 1

4 1 1 1 0 0 1 0 1 0 4 0 0 1 0 1 1 0 4 1 1 1 0

5 0 1 0 0 0 0 0 1 1 5 0 0 1 1 0 0 1

6 0 0 1 1 0 0 1 1 0 6 0 0 0 1 0 0 1

7 0 0 1 0 0 1 0 0 1 7 0 1 0 0 1 1 0

8 0 0 0 1 1 1 0 0 1

9 0 0 0 0 1 0 1 1 0

Fonte: TURK e GUMUSAY (2004)

Segundo ROCHA (2006), a descrição dos grafos a partir das matrizes de

conectividade permite o seu tratamento matemático, o que seria impossível realizar

em grafos na forma geométrica. Assim, montada a matriz na qual os vértices, por

exemplo, são representados em linhas e em colunas, a interseção entre dois vértices

(com exceção de (i, i), ou seja, o vértice com ele mesmo) apresenta o valor que

corresponde à ligação mantida no sistema. Caso o valor da interseção seja 1, os

vértices estão conectados, se for 0, não há conexão entre estes.

Para a resolução de problemas em redes, pode-se, a partir do grafo e de sua

matriz correspondente, construir matrizes como a matriz de incidência (para grafos

dirigidos), a de menor caminho (para grafos não-dirigidos) e a de custos (para grafos

valorados). O tratamento matricial permite que sejam identificadas as intensidades

de acessibilidade, de conectividade, de coesão do grafo como um todo ou de cada

nó individualmente. Na matriz de menor caminho, por exemplo, são avaliadas todas

as possibilidades de rotas existentes entre todos os vértices do sistema, neste caso,



todas as células que apresentam valor 1, com exceção daquelas que formam a

diagonal na matriz (i,i) (ROCHA, 2006).

Na solução de problemas passíveis de representação em rede, entretanto,

SILVA (2006) afirma que a maior motivação para a utilização do modelo de redes é o

amplo suporte matemático encontrado na Teoria dos Grafos.

2.3.1. Grafos

Segundo SANTOS (2006), simplificadamente, um grafo é um conjunto de nós

(vértices) conectados por linhas e, estas, a depender da aplicação, podem vir a ter

direção, passando a serem chamadas, então, de arcos. Quando as linhas são

orientadas, o grafo é chamado de grafo “orientado” (Figura 4) ou “dígrafo”.

Figura 04 – Dígrafo

Fonte: SANTOS (2006)

ANGELIS (2005) acrescenta que os dígrafos são formados por pares

ordenados de vértices (arcos). Considerando que os arcos têm um nó de origem e

um de destino, estes, então, têm direção e sentido de percurso, passando a existir

relações de sucessão com antecessores e sucessores de um nó. Quando os

vértices ou os arcos possuem pesos associados, o grafo é dito “ponderado” (Figura

5) (SANTOS, 2006).



Figura 05 - Grafo não-orientado ponderado

Fonte: SANTOS (2006)

De acordo com DIESTEL (2005), sendo V um conjunto finito e indicado por:

},,|},{{)( vuVvuvuVE , onde os subconjuntos de V são dois elementos

distintos, define-se por grafo G = (V, E) a um conjunto finito de objetos chamados de

vértices (ou nós) V = {v1, v2, ...} e um conjunto finito de arcos E = {e1, e2, ...}. A cada

arco ei pertencente a E estão associados dois nós vp e vq pertencentes a V, ou seja,

ei = (vp, vq). O conjunto de vértices de um grafo G é chamado por VG e o conjunto de

arcos por EG, obtendo-se, então, G = (VG, EG).

A cada arco de G pode ser associado um coeficiente de custo c ij, não negativo

ou , se o custo não estiver definido (ARAÚJO, 2003). Este custo pode representar

o comprimento do segmento, o tempo de percurso do segmento ou uma função de

custo generalizado, tornando, desta forma, G um grafo provido de valor ou valorado.

Segundo SANTOS (2006), genericamente, o custo do percurso entre dois nós de um

grafo é denominado impedância.

A partir da impedância de cada grafo é que os algoritmos podem realizar os

cálculos necessários na procura do caminho de menor custo, otimizando, portanto,

os fluxos de rede (FREITAS, 2004).

Os fluxos de rede estão restritos pelo limite superior c , denominado

capacidade de força, que impõe como condição que a capacidade do arco não seja

excedida. A outra condição, chamada condição de conservação, requer que, para



qualquer vértice intermediário v , o fluxo do material que chega v seja igual ao que

sai de v (DILO, 2000).

GUIMARÃES (2003) exemplifica um grafo com fluxos e respectivas

capacidades na Figura 6. Assim, os valores expressos nos arcos da figura

representam a capacidade do arco por seu fluxo correspondente, )(/)( efec . Desta

maneira, o valor 4/3 significa capacidade 4 e fluxo 3. Somando-se os fluxos,

apresentados na Figura, pois o fluxo que chega a um nó é acumulado até o próximo,

pode-se obter um fluxo máximo que se origina em s e chega em r , respeitando as

capacidades de cada arco.

Figura 06 – Grafo com fluxo e capacidade

Fonte: adaptada de GUIMARÃES (2003)

Os vértices de um arco são comparados por GUIMARÃES (2003) a junções,

enquanto os arcos, a tubulações de água em uma rede de distribuição. Nesta, cada

tubo possui uma capacidade dada em m³/s, denominada vazão, além da qual o

mesmo arrebenta, dando origem, assim, aos vazamentos.



3. SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA - SAA

Um Sistema de Abastecimento de Água - SAA pode ser conceituado como o

conjunto de tubulações, equipamentos, obras civis e serviços destinados à produção

e fornecimento de água a comunidades, com fins de consumo doméstico, industrial e

público. Tais sistemas podem ainda atender a fins de consumo comerciais ou como

auxílio no combate a incêndios, através dos hidrantes instalados nas redes de

distribuição de água. A administração dos SAAs encontra-se sob a responsabilidade

do poder público, mesmo que sejam administradas em regime de concessão ou

permissão (HARDENBERGH, 1938; MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2007).

O fornecimento de água de um SAA pode ser descrito como o processo que

se inicia na captação da água, onde os esforços energéticos são realizados para

captar a água superficial ou subterrânea, através de bombas hidráulicas de sucção,

situadas em Casa de Bombas ou Estação Elevatória (EE). Tais bombas são

necessárias para elevar a água a níveis altimétricos de captação até o Sistema de

Tratamento de Água, nas Estações de Tratamento de Água (ETA) (TROJAN, 2006).

A água captada nos mananciais é conduzida até a ETA para que sejam

removidos os materiais flutuantes, sólidos suspensos, minerais objetáveis, bactérias,

gases dissolvidos, cor e odor, entre outros, até que a mesma possa ser enquadrada

dentro do Padrão de Potabilidade estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da

Saúde. Para tal, é necessário que a água ao chegar à ETA passe pelo processo de

mistura, floculação, decantação, filtração e desinfecção, nesta ordem, sendo,

posteriormente, armazenada em reservatórios até o momento de ser distribuída,

através de redes de distribuição, à população abastecida pelo sistema de

abastecimento (TROJAN, 2006; HARDENBERGH, 1938).

As tubulações da rede de distribuição de água partem das ETAs, abastecem

os reservatórios elevados que fazem parte do SAA e ramificam-se, através de

interligações, até chegarem ao usuário final. Durante a distribuição de água, por

vezes, pode ocorrer, a variação de pressão hidráulica nas tubulações, originando as

chamadas zonas de pressão. Esta variação ocorre devido à quebra ou elevação de



pressão na rede. As válvulas de redução de pressão (VRP) são responsáveis pelas

quebras de pressão, enquanto, a elevação é realizada por meio de bombeamento

hidráulico nas Estações Elevatórias (TROJAN, 2006).

BARROS FILHO (2005) menciona o controle de pressões e vazões das redes

de distribuição de água como um dos meios de atuação para uma gestão eficaz de

um Sistema de Abastecimento de Água. Deve-se considerar, neste ponto, que as

altas pressões podem dar origem aos danos às tubulações de água, ocasionando

vazamentos na rede. Por outro lado, baixas pressões ocasionam a entrada de ar na

rede, causando infiltrações que afetam a qualidade da água. Segundo TROJAN (2006), o estágio final do abastecimento de água é a

medição do consumo de água das unidades individuais, usuário final, através de

medidores de pequenas vazões – hidrômetros. Esta medição é denominada de

micromedição.

3.1. PARTES COMPONENTES DE SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

Geralmente, os Sistemas de Abastecimento de Água são compreendidos

basicamente por: manancial, captação, adução, estação elevatória, estação de

tratamento, reservatórios, rede de distribuição de água, ligações prediais e órgãos

acessórios (GOMES, 2004). A forma como estes componentes estão organizados

pode ser verificada na Figura 7.

Figura 07 – Esquema geral de um Sistema de Abastecimento de Água

Fonte: www.sanepar.com.br



Detalha-se a seguir os componentes de um SAA, com maior ênfase àqueles

envolvidos diretamente no sistema aplicativo SIG desenvolvido nesta pesquisa.

− Manancial: Segundo TUCCI (2005), é toda fonte de água que pode ser

destinada ao abastecimento humano, animal e industrial. Os mananciais podem ser

superficiais ou subterrâneas. São superficiais quando oriundas de cursos d´água

como córregos, rios ou lagos, por exemplo (BABBITT et al, 1973). Por outro lado,

são ditos mananciais subterrâneos os aquíferos que armazenam água no subsolo e

permitem que esta seja bombeada sem que, no entanto, haja comprometimento de

seu balanço de entrada e saída de água (TUCCI, 2005).

− Captação: de acordo com MOURA (2006) denomina-se captação o

conjunto de estruturas e dispositivos construídos ou montados junto a um manancial

com o objetivo de captar a água destinada ao sistema de abastecimento.

A captação de águas superficiais poderá ser realizada de forma direta ou, se

necessário, a partir de reservatórios de acumulação, construídos através de

barragens ou represas para, nos períodos de chuva, cobrir o déficit existente nas

épocas de estiagem. Esta pode ser realizada também em águas subterrâneas, que

pode ser em lençol freático ou lençol artesiano (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2007).

− Adução: corresponde ao conjunto de tubulações, peças especiais e

órgãos acessórios, destinados a conduzir a água do ponto de captação no

manancial à Estação de Tratamento e, posteriormente, desta ao sistema de

distribuição (HARDENBERGH, 1964; MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2007).

Por regra, as adutoras não possuem derivações destinadas a alimentar redes

distribuidoras, nem tampouco, ramais prediais. Contudo, há casos em que são

realizadas ramificações da adutora principal para levar água a outros pontos do

sistema, estas ramificações são denominadas subadutoras. Considerando a

importância vital destas tubulações para o SAA, qualquer anormalidade que as



mesmas venham a sofrer afetará diretamente o abastecimento da população

atendida, com consequências significativas (OLIVEIRA et al, 1977).

As adutoras podem ser classificadas segundo dois critérios (MINISTÉRIO DA

SAÚDE, 2007):

(1) Quanto à natureza da água transportada; e,

(2) Quanto à energia para a movimentação da água.

Segundo a natureza da água transportada, a adutora pode ser classificada

em:

a. adutora de água bruta: transporta a água do manancial à Estação de

Tratamento; e,

b. adutora de água tratada: transporta a água da Estação de Tratamento

aos reservatórios de distribuição.

No que se refere à energia envolvida na movimentação da água, a adutora

pode ser classificada em adutoras por gravidade, recalque ou mista (FAIR et al,

1966; TURNEAURE e RUSSELL, 1924):

a. Adutoras por gravidade: são as adutoras em que o ponto inicial desta é

mais alto que o ponto final, possibilitando, assim, que seja utilizado

esse desnível para a adução, fazendo uso apenas da energia hidráulica

(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2007). Este tipo de adução é indicado

quando a tubulação principal da fonte ao ponto de abastecimento é

adequada em tamanho e oferece condições de segurança contra

quebras acidentais (STEEL, 1960).

b. Adutoras por recalque: são as adutoras que fazem uso de um sistema

elevatório (conjunto moto-bomba e acessórios) para auxiliar na adução,

quando o local da captação não possibilitar que esta seja feita por



gravidade, quando estiver em nível inferior ao da captação, por

exemplo (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2007).

c. Adutoras mistas: utiliza-se dos regimes de escoamento por recalque e

por gravidade.

Segundo OLIVEIRA et al (1977), a aplicabilidade dos diversos tipos de

tubulações, peças e acessórios varia de acordo com o funcionamento hidráulico da

adutora, a pressão interna e a durabilidade do material, face às características do

solo em que a mesma será assentada, às cargas internas e à natureza da água

transportada.

REINEMANN (2004) afirma que o aço galvanizado é o tipo de tubo

recomendado para tubulações instaladas dentro de edificações. Entretanto, para

tubulações que serão locadas no solo, o material mais indicado é o plástico.

HARDENBERGH (1964) e a BRASIL (2004) relacionam alguns materiais que

podem ser utilizados em adutoras, a saber:

− ferro fundido (alta resistência à corrosão);

− aço (alta resistência à tração e às pressões elevadas);

− concreto armado;

− fibra de vidro impregnado em resinas de poliester.

No Brasil, tradicionalmente, os materiais mais utilizados nas construções de

adutoras e subadutoras são o ferro dúctil e o aço carbono, o PVC e a fibra de vidro

e, inclusive, mais recentemente, o PEAD para adutoras de pequenos e médios

diâmetros, a depender das pressões envolvidas (BRASIL, 1999).

− Estação elevatória: de acordo com a OLIVEIRA et al (1977), estas

estruturas são compostas geralmente por um ou vários conjuntos de bombas

destinadas a captar a água de mananciais de superfície ou subterrâneo, para fazer o



recalque a pontos distantes ou elevados, ou ainda, para reforçar a capacidade de

adução das adutoras.

− Estação de tratamento de água: conjunto de estruturas físicas

destinadas ao tratamento da água captada no manancial, de maneira a tornar a

água bruta recebida em água potável, de acordo com os parâmetros de potabilidade

estabelecidos pela Portaria 518 de 25/03/2004 do Ministério da Saúde (BRASIL,

2004).

− Reservatórios: segundo BABBITT et al (1973), os reservatórios, nos

sistemas de abastecimento de água, podem ter finalidades diversas, podendo ser

usados para represar a água, acumular água, equilibrar vazões, equilibrar pressões

no sistema de distribuição, entre outros usos. De acordo com as finalidades citadas

os reservatórios podem ser classificados em: reservatório de acumulação,

reservatórios de compensação e reservatórios de distribuição. Estes últimos

podendo ser classificados ainda segundo sua localização e forma construtiva

(BRASIL, 2004).

A localização topográfica dos reservatórios de distribuição no sistema é de

suma importância, pois estabelece as condições de pressão na rede. Segundo o

MINISTÉRIO DA SAÚDE (2007), as pressões excessivas na tubulação podem

provocar vazamentos, ruptura das tubulações e conexões, resultando em perdas e

desperdícios de água, além de incorrer em riscos de contaminação da água.

Pressões insuficientes, por outro lado, implicam em descontinuidade do

abastecimento em pontos de consumo distantes e/ou elevados.

− Rede de distribuição de água: é o conjunto de tubulações, peças

especiais e órgãos acessórios que têm por objetivo conduzir a água tratada aos

usuários dos sistemas de abastecimento, de forma contínua, em quantidade e

pressão recomendadas (BRASIL, 2004).

FAIR et al (1966) afirma que uma rede de distribuição é definida segundo a

concepção geométrica de um sistema de distribuição, dependendo do porte da



cidade a ser abastecida, assim como de características viárias e topográficas. Desta

maneira, independente de qual seja o desenho da rede, esta é constituída por

condutos classificados em: condutos principais ou troncos e condutos secundários.

Segundo OLIVEIRA et al (1977), os condutos principais possuem os maiores

diâmetros e abastecem os condutos secundários, enquanto estes, de menor

diâmetro, têm a finalidade de abastecer os pontos de consumo do sistema.

De acordo com o traçado da rede de distribuição e o sentido de escoamento

nos condutos secundários, as redes podem ser classificadas em (PORTO, 1998;

HANDERBERGH, 1964):

(1) Redes ramificadas;

(2) Redes malhadas; e,

(3) Redes mistas.

As redes são denominadas ramificadas, quando o abastecimento é realizado

a partir de uma tubulação tronco alimentada por um reservatório à montante ou, de

outra forma, sob pressão de um bombeamento, e a distribuição da água é feita

diretamente para os condutos secundários. Nestas redes, em qualquer trecho, pode-

se conhecer o sentido da vazão. Este tipo de rede é geralmente empregado para o

abastecimento de pequenas comunidades, sistemas de irrigação por asperção, etc.

Neste padrão geométrico de rede, a distribuição da vazão fica condicionada à

tubulação tronco, de forma que, se houver um rompimento em algum ponto, toda a

área à jusante do mesmo ficará prejudicada (PORTO, 1998).

As redes malhadas, por seu tempo, são constituídas por tubulações tronco

que formam anéis ou malhas, nas quais existe a possibilidade de reversibilidade no

sentido das vazões, em função da demanda. Desta maneira, pode-se abastecer

qualquer ponto do sistema por mais de um caminho, permitindo, assim, uma maior

flexibilidade em satisfazer a demanda e o mínimo de interrupção no fornecimento de

água durante as manutenções da rede (PORTO, 1998; OLIVEIRA et al, 1977). Os

pontos de derivação de pressão e/ou de mudança de diâmetro em uma rede são

chamados de nós e a tubulação entre dois nós é denominada trecho, o sentido de



escoamento se dá do conduto principal para os secundários até as extremidades

mortas ou fins de rede (PORTO, 1998).

As redes mistas, por sua vez, apresentam características tanto das redes

ramificadas quanto das redes malhadas. Este tipo de rede é geralmente encontrado

no traçado geométrico das redes de distribuição de água. Os projetos de expansão,

das redes mistas, são realizados de forma a viabilizar a sua execução, sem que haja

aumentos significativos nos custos da obra; dessa maneira, nos casos em que não

for possível interligar as extremidades das tubulações de forma conveniente, estas

são deixadas separadas (HANDENBERGH, 1964).

Independente, contudo, de qual seja o tipo de rede, malhada, ramificada ou

mista, a pressão, velocidade e o diâmetro, são condições hidráulicas limitantes que

devem ser satisfeitas. No projeto de uma rede, a topografia do terreno é, quase

sempre, fator determinante, e considerando-se que os comprimentos das tubulações

são razoáveis, há uma diminuição nas cotas piezométricas dos nós, devido às

perdas de carga hidráulica, e, consequentemente nas pressões disponíveis

(PORTO, 1998).

− Ligação Predial: OLIVEIRA et al (1977) define ligação predial em um

sistema de abastecimento de água, como o conjunto de dispositivos utilizados para

interligar a rede de distribuição de água e a instalação predial de imóvel.

Uma ligação predial é composta, essencialmente, dos seguintes componentes

(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2007):

a. dispositivo de tomada ou peça de derivação: é o conjunto de peças

montadas junto à rede de distribuição, que têm a finalidade de conectar

a rede ao ramal predial (OLIVEIRA et al, 1977).

b. ramal predial: corresponde ao trecho de tubulação que, partindo do

dispositivo de tomada, segue até o medidor ou até o início da

instalação interna (OLIVEIRA et al, 1977).



c. cavalete: é o conjunto de tubos, conexões e registro do ramal predial

para a instalação do hidrômetro, que devem ficar acima do solo

(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2007).

d. medidor (hidrômetro): são aparelhos destinados a medir e indicar a

quantidade de água que sai da rede de distribuição e, através do ramal

predial, efetivamente chega ao consumidor. São compostos geralmente

de uma câmara de medição, um dispositivo redutor e um mecanismo

de relojoaria que registra os volumes escoados em um mostrador

(OLIVEIRA et al, 1977).

Considerando que os medidores compõem uma parte particular dos Sistemas

de Abastecimento de Água, denominada sistema de medição, este item merece

alguns esclarecimentos.

Os sistemas de medição são instrumentos indispensáveis para que haja uma

operação eficaz dos sistemas de abastecimento de água, pois o conhecimento

proporcionado pela medição das diversas variáveis envolvidas permite uma melhor

exploração das formas de operação de todas as partes desses sistemas (BRASIL,

2004).

Geralmente no sistema de medição estão envolvidas a micro e a

macromedição. Denomina-se micromedição a medição de consumo realizada no

ponto de abastecimento de um determinado usuário, independente da categoria ou

faixa de consumo a que pertença (BRASIL, 2004). Macromedição, por sua vez,

corresponde ao conjunto de medições que são realizadas no Sistema de

Abastecimento de Água, desde a captação de água bruta até as extremidades de

jusante da rede de distribuição (TROJAN, 2006).

Na micromedição, de acordo com MOURA (2006), são largamente

empregados os hidrômetros, sendo estes, uma das maiores fontes de evasão de

volumes não-faturados em uma companhia de saneamento. Estes equipamentos

apresentam um decaimento do nível de precisão ao longo do tempo, além disso, a



vida útil varia de 5 a 10 anos, dependendo da qualidade da água distribuída, do tipo

do hidrômetro, etc. (MOURA et al, 2004).

Geralmente, os medidores envolvidos na macromedição são de maior porte

que os utilizados na micromedição, contudo, pode ocorrer que um medidor de

grande porte seja usado em micromedição, como, por exemplo, no caso de um

grande consumidor industrial (BRASIL, 2004).

MOURA (2006) afirma que a aplicação de cada medidor depende, entretanto,

das condições locais, operacionais e da importância do ponto a ser medido. A

calibração do medidor é de fundamental importância, podendo ser realizada tanto

em bancada quanto no local a ser instalado.

− Órgãos Acessórios: no que concerne às peças especiais ou órgãos

acessórios que fazem parte das adutoras e suas funcionalidades, pode-se citar

como componentes destas:

• Válvulas ou registros de parada: são destinadas a interromper o fluxo

da água. Permitem também regular a vazão, na operação de enchimento

da linha, evitando, assim, os golpes de aríete. Geralmente uma delas é

colocada à montante e outras ao longo da linha, distribuídas de maneira

que se possa isolar e esgotar trechos da adutora, por ocasião de reparos

(OLIVEIRA et al, 1977; TURNEAURE e RUSSELL, 1924).

• Válvulas ou registros de descarga: o objetivo principal destas válvulas

é permitir a saída de água das adutoras, sempre que necessário. Estas

são instaladas nos pontos mais baixos da rede, o que permite a saída de

ar, quando se está enchendo a linha ou quando se pretende esvaziá-la

para fins de reparos ou outras razões operacionais (OLIVEIRA et al,

1977).

• Válvulas redutoras de pressão – VRP´s: são dispositivos instalados no

sistema de abastecimento de água com a função de manter a pressão



de jusante constante independemente da pressão de montante ou da

vazão, permitindo uma diminuição permanente da pressão interna na

rede (ULANICKI et al, 2000). Por serem operadas através de um circuito

de pilotagem hidráulico-mecânico, não há a necessidade de fontes

externas de energia, elétrica ou mecânica, podendo ser instaladas em

caixas sujeitas a inundações (DENAPOLI et al, 2001).

• Ventosas: este tipo de válvula permite o escape e a entrada de ar na

tubulação. São instaladas nos pontos mais altos das adutoras, assim,

quando a água está fluindo sob pressão maior que a atmosférica, estas

válvulas permitem que o ar confinado possa sair. Caso ocorra um

abaixamento da pressão no tubo e água escape, esta será substituída

por um volume equivalente de ar, evitando a criação de vácuo na

adutora (BABBITT, 1973).

• Válvulas cônicas: podem ser utilizadas com a finalidade de manter o

nível de água constante em um reservatório, impedindo, dessa forma, o

refluxo quando houver interrupção no funcionamento das bombas;

podem ainda, impedir golpes de aríete e reduzir a pressão da água a

qualquer valor (HARDENBERGH, 1964).

• Válvulas borboletas: tais válvulas permitem o fechamento completo do

canal de um conduto. São comuns nos serviços de água por

apresentarem vantagens do tipo: baixa perda de carga quando

totalmente aberta, abrem e fecham rapidamente com um movimento de

90º no disco da válvula, o coeficiente de vazão muda aproximadamente

com o grau de abertura da válvula, entre várias outras (BABBITT, 1973).

• Válvulas de retenção: são válvulas que dão passagem à água em um

só sentido e impedem a sua passagem em sentido contrário. Devem ser

instaladas em adutoras de recalque para evitar o retorno da água às

bombas nas paradas de trabalho (HARDENBERGH, 1964).



3.2. PERDAS NOS SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

Em muitos países, os problemas em relação aos recursos de água ainda

possuem grandes dimensões, em parte devido à deterioração de águas superficiais

e à crescente exploração das águas subterrâneas, e, por outro lado, pelo mau uso e

desperdício de água. Diante disto, a perda de água nos Sistemas de Abastecimento

de Água é considerada uma das questões chaves no gerenciamento dos recursos

hídricos, pois, uma das causas dos altos índices de perdas está diretamente

relacionada ao desperdício de água (McKENZIE e SEAGO, 2005).

Segundo ÇAKMAKCI et al (2007), a perda de água ocorre em todos os

sistemas de abastecimento, contudo, o volume desta perda varia de acordo com as

características da tubulação que compõe a rede, da prática operacional das

concessionárias de saneamento, e do nível de tecnologia e perícia aplicadas em seu

controle, dentre outros fatores. MOURA et al (2004) afirma que, no Brasil, fatores

como valores extremos de pressões nas redes, rupturas nas tubulações, golpes de

ariete, sobrepressões decorrentes de interrupções no fluxo d’água nas tubulações e

desperdício de água são responsáveis por perdas físicas, em média, superiores a

50% do volume de água injetado nos sistemas.

Segundo BALKARAN e WYKE (2003) e BRASIL (2004), pode-se definir

perdas como a diferença entre o volume de água produzido ou fornecido aos

sistemas e o consumo autorizado. As perdas são subdivididas em duas categorias:

as reais (físicas), que correspondem ao volume de água perdida antes de chegar ao

consumidor e as aparentes (não físicas), que correspondem ao volume de água

consumida e não registrada.

As perdas reais (físicas) são o somatório de todos os volumes de água

fornecidos pelo sistema, da captação ao usuário final, e que, no entanto, não são

efetivamente utilizados. Isso ocorre devido a vazamentos ou extravazamentos nos

reservatórios, vazamentos nas redes de captação, adução, distribuição ou ramais

prediais, manutenção da rede ou procedimentos operacionais típicos dos sistemas



de abastecimento em que haja um consumo maior que o necessário para a

operação (ÇAKMAKCI et al, 2007; TABESH et al, 2008).

As perdas aparentes (não físicas), por sua vez, referem-se a todo volume de

água que, mesmo sendo consumido, não é faturado pela empresa de abastecimento

de água. Estas perdas são decorrentes do somatório de erros nas medições (macro

e micro-medição), assim como, dos consumos não autorizados, como fraudes ou

furto de água e também por falhas na leitura de hidrômetros e cadastros comerciais

desatualizados (GUMIER, 2005; TWDB, 2005).

Os níveis de perdas no Brasil são muito elevados, apresentando uma média

nacional do índice de perdas de faturamento de 39%, segundo dados do Serviço

Nacional de Informações sobre Saneamento - SNIS (2005), enquanto, as médias

regionais são de 59% no Norte (maior valor médio) e de 30,9% no Sudeste (menor

valor médio) (MIRANDA, 2007, in: SANEAS, 2007). Em termos financeiros, estas

perdas correspondem a cerca de R$ 2,5 bilhões/ano, representando um enorme

prejuízo para a economia brasileira, principalmente, se for considerado que o país

precisa de R$ 10 bilhões/ano, nos próximos 20 anos, para universalizar os serviços

de água e esgoto. De acordo com os especialistas do setor de saneamento, podem

ser considerados como bons índices de perdas de faturamento no Brasil, valores da

ordem de 20 a 25%.

SILVA (2005) considera que em sociedades mais desenvolvidas como, por

exemplo, Alemanha, Suiça e Singapura, as perdas deveriam ser pequenas, em torno

de 7%. Contudo, isto não é uma realidade, mesmo em nações ricas como a Grã-

Bretanha, Taiwan e Hong Kong em que foram constatadas perdas entre 25 e 30%,

conforme exposto no Gráfico 1. Do contrário, observa-se que a média está em torno

dos 17% de água não faturada.



Gráfico 01: Percentual de água não faturada por países

Fonte: BRASIL (2004)

Os tipos de perdas que ocorrem nos Sistemas de Abastecimento de Água

encontram-se exemplificados na Figura 8. Essa Figura ilustra também as principais

entradas e saídas de água de um Sistema de Abastecimento Água, por ordem

sequencial, desde a captação de água bruta até os pontos de micromedição ou

ponto de consumo final pelos clientes, assim como, os pontos de medição de caudal.

Média 17%



Figura 08 – Tipos de perdas e principais elementos de um SAA

Fonte: MOURA (2006)

A identificação dos pontos de perdas de água e a quantificação dos volumes

dessas perdas permitem que, através do balanço hídrico, seja possível tomar

decisões nas medidas necessárias no combate às perdas de água. Tendo em vista

que a eficiência com que os recursos existentes para otimização da rede são

utilizados depende, não somente, do projeto da rede e da forma como ela é gerida,

de modo a minimizar os desperdícios. Assim, visando à minimização desses

desperdícios torna-se necessário que as infra-estruturas existentes sejam

adequadas, que os recursos naturais sejam racionalmente utilizados e,

principalmente, que haja eficácia e sustentabilidade na gestão deste conjunto

(ALEGRE e COELHO, 1998 in: MOURA, 2006).

3.2.1. Causas das Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água

Várias são as causas que provocam perdas de água em Sistemas de

Abastecimento de Água. Estas causas foram identificadas e classificadas em três

grupos: das práticas e rotinas operacionais e comerciais, das perdas aparentes e



das reais (PERNAMBUCO, 2007). Abaixo são listados alguns desses fatores,

classificados de acordo com seus componentes:

• Práticas e Rotinas Operacionais e Comerciais

− Consumo Autorizado:

a) inexistência de hidrometração das ligações;

b) deficiência nas práticas e rotinas comerciais;

c) falta de monitoramento e controle sistematizados dos consumos

medidos faturado.

− Consumo autorizado não faturado:

a) desatualização do cadastro comercial;

b) ligações não-cadastradas;

c) falta de quantificação e contabilização dos volumes

utilizados/gastos nas atividades operacionais;

d) falta de quantificação e contabilização dos volumes destinados

ao abastecimento emergencial e ao atendimento comunitário

(chafarizes/lavanderias).

• Perdas Aparentes

− Consumo não autorizado:

a) ligações clandestinas;

b) fraudes (by pass, violação de hidrômetro e/ou qualquer outro tipo

de violação na ligação ativa ou inativa);

c) furto de água em quaisquer pontos do sistema de distribuição de

água (caixas de manobras, descargas, ventosas, tomadas de

pressão, reservatórios, entre outros).



− Imprecisão na medição:

a) imprecisão dos macromedidores existentes nos sistemas de

produção e de distribuição de água;

b) submedição;

c) dimensionamento inadequado do medidor;

d) inexistência de uma política eficiente de manutenção e

substituição de hidrômetro;

e) inexistência de macromedição;

f) inconsistências nos sistemas de informações.

• Perdas Reais

− Vazamentos ou Extravazamentos:

a) deficiência ou inexistência de automação de unidades de

bombeamento e controle de nível de reservatórios;

b) falhas estruturais;

c) controle operacional ineficiente;

d) registro de descarga defeituoso;

e) falta de definição de níveis operacionais.

− Vazamentos ou Extravamentos em adutoras e redes de distribuição:

a) pressões elevadas;

b) má qualidade de materiais, tubos, peças e conexões dos

componentes da rede;

c) má qualidade da mão-de-obra utilizada na

implantação/manutenção de redes;

d) cadastro técnico de rede ineficiente;

e) especificação incorreta do material utilizado na rede;

f) deficiência na identificação de vazamentos visíveis;

g) inadequação da malha de distribuição.



− Vazamentos Ramais:

a) pressões elevadas;

b) inadequação do colar de tomada;

c) intervenção de terceiros;

d) deficiência na identificação de vazamentos visíveis.

3.2.2. Redução das Perdas de Água

A redução das perdas físicas tem influência direta nos custos de produção,

devido à redução do consumo de energia nas diversas partes do sistema, de

produtos químicos no tratamento da água, entre outros fatores. Isso ocorre devido

ao fato de que altos índices de perdas geram a necessidade de captar um volume

de água maior para a distribuição ou, por outro lado, a expansão do SAA. Com a

redução das perdas, contudo, pode-se fazer uso das mesmas instalações para

aumentar a oferta de água, sem necessidade, portanto, de expandir o sistema

produtor (BARROSO, 2005).

Em contrapartida, a redução das perdas não físicas ou aparentes permitirá

que haja um aumento na receita tarifária, gerando uma maior eficiência dos serviços

que são prestados à população e, consequentemente, melhorando o desempenho

financeiro do prestador de serviços em saneamento (SILVA, 2005).

De acordo com ALEGRE e COELHO (1998), é necessário que a gestão dos

recursos para otimização das redes do SAA seja executada com eficácia e

sustentabilidade. Segundo estes autores, para que os desperdícios sejam

minimizados é necessário que as infra-estruturas existentes sejam adequadas e que

os projetos de rede sejam realizados visando à diminuição dos desperdícios.

THORNTON (2003) ressalta a importância do controle de vazamentos como

pré-requisito para o gerenciamento efetivo das perdas reais. Inclusive, em alguns

países, notadamente no Japão e Reino Unido, tem sido reconhecido, já há mais de



20 anos, que o gerenciamento de pressões é essencial no gerenciamento efetivo de

vazamentos.

O gerenciamento de pressão na rede é realizado no SAA através da

instalação de válvulas redutoras de pressão – VRP. Segundo BRASIL (1999), a

instalação de uma VRP, dimensionada para reduzir as cargas em 60%, acarretará

uma redução de 37% nas perdas existentes em um setor que apresente perdas

físicas conhecidas de 50%. Assim, ocorrerá uma redução nas perdas de 50% para

31,5%. Desta maneira, pode-se quantificar previamente as reduções de perdas

esperadas e, assim, avaliar o retorno econômico dos investimentos realizados no

combate à redução de perdas, por meio da instalação das VRP.

Dentro deste entendimento, cidades como Khyeletsia, África do Sul, e São

Paulo, no Brasil, por exemplo, apresentam histórias de sucesso na redução de

vazamentos na rede com a implantação de centenas de válvulas redutoras de

pressão (VRP) como medidas no controle das pressões (THORNTON, 2003).

Como medida geral para a redução das perdas, PERNAMBUCO (2007)

agrupa as soluções direcionadas neste sentido em dois segmentos. O primeiro

segmento envolve medidas que visam à completa contabilização da água que entra

e sai do sistema de distribuição, tais como: inspeção no sistema de informação,

calibração/aferição, ajustagem e regulagem de medidores e instrumentos instalados

na rede e nas infra-estruturas, a qualidade do serviço de manutenção, entre outras.

O outro segmento envolve ações direcionadas às condições de funcionamento do

SAA com ênfase no gerenciamento das pressões e na operação/manutenção de sua

infra-estrutura.



4. METODOLOGIA DA PESQUISA

A seguir são apresentados os procedimentos metodológicos e os recursos

tecnológicos utilizados no desenvolvimento do sistema aplicativo em ambiente SIG

para gerenciamento das redes de água e seus órgãos acessórios implementado

nesta pesquisa.

4.1. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 4.1.1. Caracterização do Problema

Para que houvesse melhor compreensão de como os componentes de um

Sistema de Abastecimento de Água estão relacionados entre si, foi realizado, nesta

etapa da pesquisa, um levantamento de várias informações sobre esses sistemas

em uma companhia de saneamento básico, a saber: Companhia Pernambucana de

Saneamento - COMPESA. Este levantamento também teve como objetivo conhecer

e analisar a metodologia de gestão de um SAA e avaliar se o modelo adotado pela

empresa atendia às necessidades de informações e disponibilização dos dados no

combate às perdas de água.

Esta etapa, denominada abstração do mundo real, permitiu que fosse possível

compreender como estes sistemas estão estruturados, quais são os

relacionamentos existentes entre as redes e suas conexões, assim como, entre as

redes de distribuição de água e os pontos de abastecimento. Assim, foi possível

representar os fenômenos observados através de um modelo que descreve a

estrutura e os relacionamentos em uma base de dados, sem, contudo, levar em

consideração conceitos computacionais ou a tecnologia que seria empregada na

implementação do mesmo.



4.1.2. Coleta de Dados

A coleta de dados foi realizada através da aquisição das bases cartográficas

da área de estudo e de dados descritivos dos clientes que fazem parte do Setor

Comercial 112, correspondente Distrito Operacional 16 na área técnica/operacional.

Estes dados foram cedidos pela COMPESA, através da Coordenação de

Cadastro Técnico, da Coordenação de Atualização e Controle de Cadastro e da

Gerência de Mercado.

Além das bases cartográficas e dados descritivos, também foi necessário

obter vários esclarecimentos quanto à localização das redes de distribuição, das

válvulas e outros órgãos acessórios que compõem a rede, além de informações

quanto às ligações dos ramais prediais. Para tanto, foram realizadas visitas à

Coordenação de Agências de Serviços (CAS) – Dois Irmãos e também visitas “in

loco”.

4.1.3. Implementação do Sistema Aplicativo em Ambiente SIG Após o planejamento e a concepção do modelo conceitual, o sistema foi

implementado através das seguintes etapas:

• Edição da Base Cartográfica;

• Criação do Banco de Dados Espaciais – BDE;

• Conversão dos dados espaciais para o BDE; e,

• Verificação da consistência geométrica da rede e geocodificação dos

clientes medidos e não medidos.

4.1.3.1. Edição da Base Cartográfica

Visto que, a base de dados recebida estava em .dwg, utilizou-se o AutoCad

Civil 3D 2007, nas dependências da COMPESA, para realizar as edições da base



cartográfica, necessárias para sua adequação a um ambiente SIG. Nesta etapa,

foram encontradas várias inconsistências, tais como: linhas duplicadas, ligações

inexistentes entre as linhas, peças desenhadas com polilinhas, quando deveriam ser

pontos, entidades semelhantes em níveis de informações diferentes, inexistência de

nós na rede, entre outras.

Além das inconsistências citadas, o traçado das redes de água induzia a

dúvidas que dificultavam a compreensão da realidade das mesmas em campo, a

saber: linhas que se cruzavam sem que houvesse indicação da existência ou

inexistência de alguma peça no encontro das mesmas e redes sem informação de

diâmetro ou material, por exemplo. Além disto, houve vários casos de logradouros

com edificações pertencentes a clientes de água da COMPESA, sem que, no

entanto, houvesse qualquer informação quanto à existência de rede de

abastecimento na base cartográfica.

Identificadas e corrigidas as dúvidas e inconsistências, a rede de água foi

compatibilizada para a estrutura topológica arco-nó, ainda em ambiente CAD.

Os quarteirões são representados na base cartográfica da COMPESA, através

de seus limites, no nível de informações Quadras. A Coordenação de Atualização e

Controle de Cadastro – CAC utiliza as quadras contendo os limites dos lotes como

referência na localização dos clientes da COMPESA e no cadastramento de novos

clientes. Considerando a importância deste nível de informação para as diversas

atividades desenvolvidas na CAC, as quadras foram editadas, de forma a tornarem-

se polígonos fechados e, posteriormente, foram exportadas em formato shape para

o banco de dados.

Em relação às demais entidades existentes na base cartográfica, tais como:

textos, edificações, meio-fio, entre outras, estas foram organizadas de maneira que

entidades semelhantes ficassem em um mesmo nível de informação e entidades

diferentes em níveis diferentes. Além disso, foram eliminados linhas e textos

duplicados, blocos desnecessários e níveis de informações vazios. Esta base foi

utilizada durante a alimentação do banco de dados, apenas como referência para a



locação dos ramais e hidrômetros adicionados ao sistema. Além disso, nas análises

espaciais, sua função também era de referência na visualização das entidades do

sistema.

4.1.3.2. Criação do Banco de Dados Espaciais - BDE

Para a criação do Banco de Dados Espaciais – BDE foi utilizado o programa

ArcGIS da ESRI, através do módulo de Gerenciamento de Banco de Dados deste

programa, o ArcCatalog. Este módulo possibilitou a criação das classes, de seus

atributos e subtipos, além do relacionamento existente entre as mesmas.

As feições que seriam representadas no sistema como pontos, tais como:

peças, pontos de consumo, medidores, entre outras, foram agrupadas na

superclasse Feição Junção Simples. Enquanto na superclasse Feição Rede

Complexa foram agrupadas as feições relacionadas às redes de água principal e

ramal predial que são representadas por linhas.

Em seguida, criou-se a rede geométrica definindo-se quais classes

participariam da mesma, quais as feições que receberiam pesos, tipo diâmetro e

comprimento, e finalmente, que feições se comportariam como fonte ou coletor no

sistema. Assim, foram estabelecidos para a classe rede água os pesos diâmetro e

comprimento, enquanto, para a classe reservatório foi instituído o comportamento de

fonte.

Encerrada esta etapa, o Banco de Dados Espaciais estava disponível para ser

carregado com as informações pertinentes.

4.1.3.3. Conversão dos Dados Espaciais para o BDE

Em relação à base cartográfica, o processo de conversão restringiu-se às

redes de água que faziam parte desta base. Tais redes foram convertidas em arcos

e adicionadas às classes pertencentes, estas criadas anteriormente no modelo

físico. Assim, os arcos que representavam as redes de distribuição foram locados



nesta classe, da mesma forma, aqueles que representavam adutoras, subadutoras

ou ramais. Além disso, foram adicionados os nós das redes e as respectivas

singularidades de cada nó (peças, válvulas, dentre outros), além do lançamento dos

ramais prediais em todos os imóveis da base de dados descritivos listados como

Ligado, Ligado em Análise ou Cortado.

Todas as inconsistências de rede encontradas durante o processo de

conversão foram sanadas. Para isto, tornou-se necessário, em alguns momentos,

esclarecimentos por parte dos profissionais da área operacional da CAS Dois

Irmãos.

Durante o processo de conversão, foram criadas também as regras

topológicas do sistema, com o objetivo de detectar erros na conversão dos arcos e

nós, assim como, daqueles gerados durante a importação das quadras.

Ainda nesta etapa, foi realizada a importação dos dados descritivos dos

clientes da COMPESA para o Banco de Dados Espaciais, através do módulo

ArcCatalog do ArcGIS.

4.1.3.4. Verificação da Consistência Geométrica da Rede e Geocodificação dos Clientes Medidos e Não Medidos

Nesta etapa do processo, a consistência geométrica da rede foi analisada,

visando preservar a integridade dos dados, assim como, a consistência topológica

do sistema. Assim, os erros encontradas quanto à desconexão de arcos e nós, arcos

duplicados, arcos pendentes, nós inexistentes, entre outros, foram corrigidos

empregando-se as funções disponíveis no módulo ArcMap do software ArcGIS.

A geocodificação dos clientes medidos e não medidos foi realizada através da

vinculação das feições correspondentes, a saber: hidrômetros e pontos de

abastecimento, respectivamente, com a tabela que contém os dados comerciais dos

clientes, CadComClientes, a partir da chave primária “matrícula”. Dessa forma, a

topologia arco-nó foi estabelecida pela conexão entre os hidrômetros ou os pontos



de abastecimento e os ramais prediais que, por sua vez, foram conectados às redes

de distribuição.

4.2. RECURSOS TECNOLÓGICOS

Os recursos necessários para o desenvolvimento e implementação da

pesquisa e do projeto piloto foram concedidos pela Companhia Pernambucana de

Saneamento – COMPESA e pela Universidade Federal de Pernambucano – UFPE,

através do Departamento de Engenharia Cartográfica – DECart, além de recursos

próprios, sendo os mesmos relacionados a seguir:

4.2.1. Equipamentos Computacionais

• Notebook: processador Core 2 Duo Cache L2 2MB, 1GB DDR2

667MHz de memória RAM, placa de vídeo integrada Intel GMA X3100

e disco rígido de 120GB SATA 5400RPM;

• Microcomputador: processador Pentium IV, 1GB de memória RAM,

placa de vídeo integrada Intel e disco rígido de 80GB;

• Impressora: Xerox Phaser 6180MFP-N;

• Plotter: HP DesignJet 1050C.

4.2.2. Programas Computacionais

• AutoCad Civil 3D 2007: utilizado na edição e manipulação da base

cartográfica em .dwg;

• Microsoft Visio 2007: programa CASE utilizado na criação do modelo

conceitual;



• ArcGIS: plataforma SIG composta dos aplicativos ArcMap, ArcToolbox

e ArcCatalog;

• Microsoft Office Excel 2007: programa editor de tabelas utilizado na

edição da base descritiva;

• Microsoft Office Access 2007: Sistema Gerenciador de Banco de

Dados utilizado para manipulação dos dados descritivos;

• Microsoft Office Word 2007: programa editor de texto utilizado na

edição deste trabalho.

4.2.3. Base de Dados Espaciais

A base de dados espaciais é composta pelos dados descritivos e pelos dados

gráficos, relacionados a seguir:

4.2.3.1. Base de Dados Descritivos

Dados cadastrais dos clientes pertencentes ao setor 112, das ligações

prediais e dos hidrômetros, cedida em meio digital, formato .xls, pela COMPESA

através da Gerência de Mercado – GME.

O gerenciamento desses dados é de responsabilidade da Coordenação de

Atualização e Controle de Cadastro. A manutenção, por sua vez, é realizada através

de rotinas de atendimento e execução de serviços diários. O Sistema de

Gerenciador de Banco de Dados – SGBD utilizado pela COMPESA, GSAN, é,

posteriormente, alimentado pelas Ordens de Serviços - OS preenchidas em campo,

de acordo com a natureza do serviço executado.



4.2.3.2. Base de Dados Gráficos

A base cartográfica correspondente à área de estudo, Distrito 16, Setor

Comercial 112, foi cedida pela COMPESA através da Coordenação de Cadastro

Técnico - CCT e da Coordenação de Atualização e Controle de Cadastro, em meio

digital, formato .dwg, versão AutoCad 2000. Esta base era composta de:

• Plantas Topográficas Cadastrais no padrão UNIBASE, escala 1:1000,

sistema de referência UTM – Universal Transversa de Mercator, fuso

25, Datum SAD 69, Elipsóide de Referência 67. A Figura 09 mostra

uma das plantas pertencente à área de estudo.

D-17B

AV. NORTE

R. EUCLIDES FONSECA

R. PROFº OTÁVIO DE FREITAS

R. IN

ÁCIO

GALV

ÃO D

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TOS

R. DONA JULIETA

R. PROFº MIRANDA CURIÓ

R. N

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R. D. MARIA LUIZA GUERRA

R. AMARO COUTINHO

R. ALFREDO MOREIRA

R. DR.AUGUSTO MACIEL

R. Engº M

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R. SALVADOR DE SÁ

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R. FONSECA DE OLIVEIRA

R. NOVA TRENTO

R. PE. ESTELIO DALISON

R. FRANCISCO BERENGUER

R. PACONE

R. ALMIRANTE NORONHA DE CARVALHO

R.COUTO MAGALHÃES

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CIDADEASSUNTO

EMPREITEIRA

ENG. RESP. EMPREITEIRA

ENG. RESP. COMPESA

DATA

DATA

DATA

NÚMERO DA PRANCHA

ESCALA

PLANTA DE REFERENCIA

ORIGEM

NUMERO

DATA

ESCALA

ASSINATURA

ASSINATURA

ASSINATURA

NOME

NOME

DESENHO

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R. MEM DE SÁ

R. MEM DE SÁ

R. MEM DE SÁ

R. D

OS AN

DR

ADAS

R. COSTA PINTO

R. SALVADOR DE SÁ

R. LU

IZ DE C

AM

ÕE

S

R. P

ROFº

JER

ÔNI

MO

GUE

IRO

S

R. PROFº JERÔNIMO GUEIROS

R. D

R. E

NÉA

S DE

LU

CEN

A

R. AMARO COUTINHO

R. AMARO COUTINHO

AV. NORTE

R. COSTA PINTO

R. COSTA PINTO

AV. B

EBERIBE

R. F

REDE

RICO

R. F

RED

ERIC

O

R. DONA ELVIRA

D-1

6

D-17

B

D-16

D-1

7B

D-20BD-17B

3.83m

150m

m 4

9.49

m

100mm

48.49m

100mm

177.95m

100m

m 1

66.3

0m

100m

m 1

13. 6

9m

100mm

66.95m

100mm FoFo 81

.90m

100mmFºF 81.65m

100mm FºFº 109.50m100mmFºFº 65.68m

100mm 44.61m100mm 70.68m

100mm

38.49m

150mm75.42m

100mm 56.48m100mmFoFo18.44m

75mm

PVC

135.89m

7 5mm

PVC 76m

250mm

117 .20m

100mm

392.70m

100mm PVC 204.02m

60mm

PVC 77.69m

60mm

PVC 75.86m

100mm

PVC 86.01m

100mm

PVC 76.35m

100mm 350.32m

33.13m

100mm 81

.37m

100mmPVC 66.8

3m

170.46m

100mm

24.32m

100mm

PVC 71.70m

100mmPVC 266.44m

100mm

53.24m

100mm 100.67m

150mm78.33m

150m

m13

0.52

m

150m

m 5

1 .93

m15

0mm

58.

68m

150 m

m 6

5.0 7

m

100mm 105.11m100mm 103.41m

100mm103.56m

800mm

384.68m100m

m 112.34m

100mm

116.55m

800mm 138.09m

100mm 81.40m

100mm 67.22m

250mm 85.48m

100mm61.31m

250mm 97.24m

75mm 74.77m

250mm

4 9 .25 m

75m

m 1

20.8

0m

100mm 72.83m

100mm 80.65m

250mm 88.93m

100mm

144.97m

100mm

126. 43m

450mm

259.1 4m

100mm 80.89m

100mm73.01m

100mm 86.98m

100mm 94.63m

100mm 80.02m

100mm

51.38m

100mm

34 .37m

100mm

87.83m

100mm

87 .00m

100mm

115.16m

200mm 231.27m

100mm76.44m

100mm 155.05m

75mm 205.15m

100mm 236.04m

75mmPVC 81.24m

150m

m 9

8.08

m

150m

m26

.15m

150m

m 1

03.3

6m

100m

mPV

C 8

0.51

m

100mm FoFo 148.60m 100mm 66.40m

100mm

PVC

88. 35m

75mmPVC 75.21m

75mm PVC 140.67m

100mm PVC 163.21m

75mm

PV

C 134. 52m

75mm

159.55m

100mm

67.05m

100m

m P

VC 25

7.44m

6.24

m10

0mm

PVC

37.

58m

75mm21.5

5m

100mm

67.72m

100m

m 2

75.0

3m

100mm 86.49m

100m

m P

VC 3

97.8

4m

100m

m P

CV 3

95.9

0m

10 0mm

PV

C 8 9. 22 m

13 5.3 9 m

100mm 214.89m

10 0mm

119.79 m

1 00mm

56 .41m

100mm

43.45m

REDE SUBST.75mm

PVC 166.38m

REDE

EXI

ST. P

VC 1

00m

m87

.01m

100mm PVC 163.77m

100mm 204.35m

8.62

m

5.93m6.16m8.54m

100mm FoFo 211.06m

75mm

159. 55m

450mm

754 .88m

250mm

83.95m

250mm

45 .77m

250mm

88. 52m

250mm

125.79m

250mm 109.79m

100mm 39.59m

200mm 231.27m

100mm 236.04m

1.93m6.55m

6.44m

150m

m 3

3.94

m

150m

m130.5

2m

100mm FoFo 7

6.74m 100m

mFoFo 77.31m

100mmFºF 82.23m

100m

m 1

72.9

0m

100m

mPV

C 4

5.60

m

5.0

4m

6.47m

8.55m

2.89m

3.92m

3.72m

8.06m

8.29m

19.44m

21.25m

266.16m

100mmPVC 266.44m

4.64m

100m

m P

VC 3

97.8

4m

100m

m P

VC 2

57.4

4m

100m

m P

VC 3

95.9

0m

100m

m P

CV 3

95.9

0m

3.53

m7.

89m

176.84m

250mm 220.27m

100mmFºFº 61.74m

450mm

754.88m

450mm

754.88m

450mm

754.88m

250m

m

250m

m

400mm

250m

m

400mm

Figura 09 – Planta Topográfica Cadastral UNIBASE

Fonte: COMPESA, 2008

• Quadras de setor, neste caso, setor 112, oriundas da UNIBASE

correspondente, com os seguintes níveis de informação: quadras,

lotes, edificações, toponímia e textos referentes às edificações e ao

lotes. A Figura 10, referente à Quadra 005, exemplifica um dos



arquivos digitais cedidos pela Coordenação de Atualização e Controle

de Cadastro para a realização desta pesquisa.

Figura 10 – Exemplo de Quadra do Setor 112

Fonte: COMPESA, 2008

Análise e Gerenciamento de Sistema de Abastecimento de Água com Suporte em Sistema de Informações Geográficas (SIG)


5. IMPLEMENTAÇÃO DA METODOLOGIA DA PESQUISA

Com o intuito de avaliar a metodologia adotada no desenvolvimento desta

pesquisa, foi desenvolvido um sistema aplicativo em SIG como projeto piloto no

município de Recife, capital do Estado de Pernambuco.

O município de Recife localiza-se na Região Metropolitana de Recife – RMR

(Figura 11), região situada no Nordeste do Brasil, entre os meridianos 34º45’ e 35º00

Oeste e os paralelos 8º45’ e 7º40’ Sul. Com uma área correspondente a 218,11km²,

a cidade de Recife está dividida em 94 bairros. Concentra-se na RMR 42% da

população do Estado de Pernambuco, o que corresponde a 3.337.565 habitantes,

destes 96,9% encontram-se na área urbana e 3,1% na área rural. Recife se destaca,

dentre os municípios da RMR, com mais de um milhão de habitantes (1.422.905),

enquanto, o município de Olinda ocupa o terceiro lugar, com 367.902 habitantes,

segundo censo do IBGE, 2000.

No Estado de Pernambuco, o serviço de abastecimento de água e de

esgotamento sanitário está sob a concessão da COMPESA (Companhia

Pernambucana de Saneamento), empresa de economia mista, em que o Estado de

Pernambuco é o maior acionista, executora da política de saneamento e

concessionária dos serviços de abastecimento d´água e esgotamento sanitário no

âmbito estadual (PERNAMBUCO, 2008).

A localização geográfica da cidade de Recife, em relação à Região

Metropolitana, é mostrada na Figura 11, assim como, a subdivisão dos distritos

operacionais e dos Setores Comerciais da COMPESA neste município, com

destaque para a área de estudo, a saber: Setor Comercial 112 / Distrito Operacional

16.



Figura 11 – Setor Comercial 112 / Distrito Operacional 16 localizados na RMR



Dentre os 55 distritos operacionais em que a cidade do Recife encontra-se

subdividida, aquele de interesse a essa pesquisa é o Distrito 16. Esse distrito é

alimentado pelos sistemas produtores Alto do Céu/Caixa D´água e seu limite

coincide com o limite do Setor Comercial 112. São contemplados por este distrito o

bairro do Rosarinho, praticamente todo o bairro da Tamarineira e parte dos bairros

da Encruzilhada, Jaqueira e Parnamirim, que juntos possuem uma área de 3,175km²

aproximadamente.

Segundo estudo realizado por MIRANDA (2005) sobre o Desenvolvimento

Humano e Habitação no Recife, no qual foram investigados indicadores de

habitabilidade, tais como: acesso a bens e serviços básicos e condição domiciliar, os

bairros citados estão inclusos entre aqueles que apresentam as melhores condições

de moradia.

5.1. ABSTRAÇÃO DO MUNDO REAL

Com o intuito de definir quais elementos fariam parte do domínio da aplicação

em estudo, tornou-se necessário, nessa fase do desenvolvimento da pesquisa, obter

um conhecimento mais aprofundado sobre as atividades diárias da COMPESA, no

que se refere aos Sistemas de Abastecimento de Água - SAA. Assim, buscou-se

entender como as unidades de um SAA estão organizadas e qual o relacionamento

existente entre essas unidades e as áreas técnica, operacional e comercial da

companhia.

5.1.1. Descrição da Aplicação Depois de realizado o estudo nos dados fornecidos pela COMPESA, pôde-se

definir quais as entidades que fariam parte do domínio da aplicação em estudo.

Essas entidades constituem três aspectos funcionais, a saber: base cartográfica,

dados do Cadastro Técnico e dados do Cadastro Comercial.



O acervo principal da COMPESA, no que se refere à Base Cartográfica da

Região Metropolitana do Recife, tem origem no projeto UNIBASE. Esse projeto teve

como objetivo principal a Unificação das Bases Cadastrais da RMR, tendo sido

realizado em 1995, através de um Convênio de Cooperação Técnica entre a

COMPESA, a FIDEM – Fundação de Desenvolvimento Municipal, as Prefeituras

Municipais da Região Metropolitana do Recife, as concessionárias de energia

elétrica – CELPE e de telefonia - TELEMAR. O objeto contratado por esse convênio

foi o vôo aerofotogramétrico da RMR, correspondente a uma área de 600km², assim

como, a restituição desse vôo. Essa restituição foi realizada na escala de 1:1000,

tendo sido geradas Plantas Topográficas Cadastrais - PTC, em formato .dwg,

relativas a uma área de 0,5km² por planta.

Os níveis de informação restituídos nas Plantas Topográficas foram os mais

diversos, podendo-se citar alguns níveis de interesse específico para a COMPESA,

tais como: limites de quadras, lotes, edificações, logradouros, praças, meio-fio,

malha viária, hidrografia e todos os textos correspondentes, entre outros.

No âmbito das companhias de saneamento, cabe ao Cadastro Técnico dotar o

órgão de informações que colaborem na elaboração de planejamento de execução

de atividades das áreas operacional de manutenção dos Sistemas de Abastecimento

de Água. Para tal, faz-se necessário que haja o registro e a manutenção das

informações técnicas a respeito dos elementos que compõem os sistemas de água,

como rede distribuição, adutoras e órgãos acessórios, de forma precisa e atualizada.

O registro das informações relativas aos SAA é realizado no Cadastro Técnico

através do traçado das redes de distribuição de água, adutoras e subadutoras, com

seus respectivos caminhamentos, nas plantas da UNIBASE. As informações

relativas ao material, diâmetro e profundidade do tubo são acrescentadas ao

desenho da rede em forma de textos. Tais informações são obtidas através do

cadastro de obras de implantação ou substituição de redes realizadas pela área

operacional da COMPESA ou por empresas terceirizadas. Em relação à altimetria, a

base cartográfica utilizada no Cadastro Técnico é dotada das curvas de níveis de

toda a RMR, oriundas da vetorização das respectivas cartas altimétricas da FIDEM.



Por sua vez, cabe ao Cadastro Comercial, nas companhias de saneamento,

executar a gestão das atividades relacionadas à parte comercial das ligações de

água e de esgotos sanitários dos clientes. Tendo como uma das principais tarefas

deste setor, a definição e manutenção do cadastro dos consumidores de forma

eficiente e com grau de atualização tal que permita a realização de tarefas como: o

provimento de informações corretas quanto aos clientes, à leitura do consumo do

cliente em campo, a minimização da ocorrência de fraudes ou ligações clandestinas,

assim como, informações sobre faturamento, cobrança e arrecadação.

Diante disso, o Cadastro Comercial da COMPESA tem como elemento básico

da base de dados o registro cadastral feito para cada imóvel, este sendo composto

por três grupos de informações: dados do consumidor (agrupados por categorias e

subcategorias), dados do imóvel, dados da ligação. Quanto aos dados do

consumidor, este é subdivido em cinco categorias, a saber: residencial, comercial,

industrial, público ou ainda ter a categoria mista. Os dados do imóvel, por outro lado,

fazem referência ao número de economias do imóvel, sendo considerada economia

todo o imóvel ou subdivisão ocupável com entrada própria independente das

demais, entre outros critérios. Os dados da ligação correspondem à situação da

ligação de água, podendo ser: potencial, factível, ligado, ligado em análise, cortado e

suprimido.

Considerando o universo de informações existentes sobre os Sistemas de

Abastecimento de Água da COMPESA, foi decidido que a melhor opção seria adotar

como universo de pesquisa apenas um dos trechos de um SAA, a saber: o sistema

de distribuição de água, partindo de um reservatório de distribuição até o usuário

final.

Dessa forma, o sistema proposto teria como função principal realizar o

gerenciamento e análises espaciais de dados técnicos, operacionais e comerciais

relativos a um sistema de distribuição de água e seus componentes, atuando

segundo duas demandas, sendo uma técnica/operacional e outra comercial.



Segundo o ponto de vista técnico/operacional, o sistema permitiria realizar

análises espaciais quanto à identificação e localização de redes de distribuição e

seus órgãos acessórios de acordo com: o material, o diâmetro, a rede principal ou

secundária, as válvulas, os registros ou outras peças de interesse e também o fluxo

de água. Além disso, seria possível determinar quais os usuários do sistema

atingidos em caso de fechamento de registros ou válvulas, em função da realização

de obras de manutenção da rede ou em dias de racionamento de água.

Segundo a demanda comercial, seria possível identificar e localizar os clientes

medidos ou não medidos cadastrados no sistema; informações relativas à data de

instalação, tipo e capacidade dos hidrômetros instalados; clientes que possuem

débitos ou que estão em situação irregular quanto à situação de água; informações

quanto às ligações prediais; além de identificar e localizar os clientes de acordo com

informações como: nome do cliente, endereço, matrícula, consumo mensal, entre

outras.

Pode-se, assim, listar como principais funções do sistema, as seguintes:

• Gerar as bases de dados espaciais em formato raster e vetor;

• Permitir a atualização da base de dados espaciais;

• Validar as alterações do cadastro técnico e do comercial;

• Permitir a realização de análises espaciais;

• Realizar análises de fluxo a partir da topologia arco-nó das redes de

distribuição armazenadas no sistema;

• Indicar os consumidores que serão afetados a partir das manobras

realizadas nas válvulas ou registros existentes na rede ou nos casos de

vazamento ou estouramento de rede;

• Gerar mapas temáticos relativos aos dados técnicos, operacionais e

comerciais do sistema, gerados a partir de consultas e análises espaciais;

• Gerar gráficos e relatórios a partir de consultas e análises realizadas no

sistema.



O sistema aplicativo pode, entretanto, apresentar restrições, caso as

informações referentes às redes de abastecimento de água e perfil dos

consumidores não sejam revisados e atualizados sempre que estas sofrerem

alterações. Tal procedimento visa à diminuição das incertezas e resultados

diferentes da realidade do sistema no momento da consulta.

5.2. MODELO CONCEITUAL Com base nas informações obtidas durante o processo de abstração do

mundo real, foi possível compreender como está estruturado um sistema de

abastecimento de água, quais são os relacionamentos existentes entre as redes e

suas conexões, assim como, entre as redes de distribuição de água e os pontos de

abastecimento. Além do estudo realizado durante a abstração, a aquisição da base

cartográfica e dos dados descritivos, o conhecimento adquirido através da linguagem

UML (BOOCH et al, 1998) permitiu que fosse realizada a modelagem das entidades

geográficas, em termos de objetos, propriedades, relacionamentos e processos.

Diante disto, pôde-se dar início ao modelo conceitual, adotando-se como

premissa que os órgãos acessórios e as conexões seriam representadas como

pontos e as tubulações seriam representadas por linhas ou, segundo a topologia

arco-nó, por nós e arcos, respectivamente. Para tal, fez-se uso de um programa

CASE (Computer Aided System Engeneering), Microsoft Visio 2007, que possibilitou

a definição das classes abstratas e das concretas que fazem parte do sistema, dos

objetos, dos relacionamentos entre as entidades representadas, assim como, dos

atributos (LAGO, 2006). Como referência foi utilizado um modelo disponibilizado pela

Miner & Miner no endereço eletrônico <www.esri.com>.

A complexidade desta etapa reside no fato de que é preciso agrupar em

classes as entidades que comporão o sistema, de acordo com suas características e

funcionalidades, além de estabelecer os relacionamentos existentes entre estas

classes. Tal tarefa exige um alto nível de detalhamento na abstração do mundo real

(RUMBAUGH et al, 1994). Por outro lado, o uso de um programa CASE possibilitou

a exportação do modelo UML criado para o formato .xmi. Este formato de arquivo



permite que o modelo seja importado no aplicativo de gerenciamento de dados do

ArcGIS, o ArcCatalog. Uma vez realizada a importação, o ArcCatalog gera

automaticamente o Banco de Dados Espaciais – BDE, composto por classes,

objetos e relacionamentos definidos no modelo.

A partir das estruturas estáticas de UML, foram construídos os diagramas de

classes necessários para o desenvolvimento do sistema, dentre eles:

− Diagrama do Cadastro Técnico (Figuras 12 e 13);

− Diagrama do Cadastro Comercial (Figura 14).

Foram estabelecidos também os relacionamentos existentes entre as classes

(Figura 15) e os domínios que correspondem aos valores possíveis para um atributo,

estes últimos serão devidamente descritos no Dicionário de Dados.



Figura 12 – Diagrama Cadastro Técnico (Parte 1)



Figura 13 – Diagrama Cadastro Técnico (Parte 2)



+Shape : esriFieldTypeGeometryClasses::Feature

+ObjetoID : esriFieldTypeOID+gerreg : esriFieldTypeDouble+nomreg : esriFieldTypeString+codloca : esriFieldTypeDouble+nomeloca : esriFieldTypeString+setor : esriFieldTypeDouble+quadra : esriFieldTypeDouble+lote : esriFieldTypeDouble+sublote : esriFieldTypeDouble+grupo : esriFieldTypeDouble+matricula2 : esriFieldTypeInteger+fone : esriFieldTypeDouble+email : esriFieldTypeString+economias : esriFieldTypeDouble+perfil : esriFieldTypeString+subcategoria : esriFieldTypeDouble+cat : esriFieldTypeString+sit_agua : esriFieldTypeString+diam_lig_agua : esriFieldTypeString+mat_lig_agua : esriFieldTypeString+perfil_ligacao : esriFieldTypeString+hidr_poco : esriFieldTypeString+hidr_num : esriFieldTypeString+hidr_marca : esriFieldTypeString+hidr_cap : esriFieldTypeString+hidr_ano_fab : esriFieldTypeString+hidr_tipo : esriFieldTypeString+hidr_diametro : esriFieldTypeString+hidr_local_inst : esriFieldTypeString+hidr_protecao : esriFieldTypeString+hidr_cavalete : esriFieldTypeDouble+datainsthid : esriFieldTypeDate+consumoagua : esriFieldTypeDouble+media : esriFieldTypeDouble+clienteusuario : esriFieldTypeString+endereco : esriFieldTypeString+tipopoco : esriFieldTypeString+anorm_cons : esriFieldTypeDouble+anorm_leit : esriFieldTypeDouble+refer : esriFieldTypeString+vencto : esriFieldTypeDate+valoraguames : esriFieldTypeDouble+valorfatmes : esriFieldTypeDouble+servicos : esriFieldTypeDouble+valordebitos : esriFieldTypeDouble+qtdfaturas : esriFieldTypeDouble

Workspace::CadComClientes

+ObjetoID : esriFieldTypeOIDClasses::Objeto

+Perimetro : esriFieldTypeDouble+Area : esriFieldTypeDouble+SetorComercial : esriFieldTypeInteger+AreaAdministrativa : esriFieldTypeString

LimiteSetor

+Perimetro : esriFieldTypeDouble+Area : esriFieldTypeDouble+SetorComercial : esriFieldTypeInteger+AreaAdministrativa : esriFieldTypeString+Quadra : esriFieldTypeInteger

QuadraSetor

+SetorComercial : esriFieldTypeIntegerClasse Abstrata::SetorComercial

Figura 14 – Diagrama Cadastro Comercial



+ObjetoID : esriFieldTypeOID+gerreg : esriFieldTypeDouble+nomreg : esriFieldTypeString+codloca : esriFieldTypeDouble+nomeloca : esriFieldTypeString+setor : esriFieldTypeDouble+quadra : esriFieldTypeDouble+lote : esriFieldTypeDouble+sublote : esriFieldTypeDouble+grupo : esriFieldTypeDouble+matricula2 : esriFieldTypeInteger+fone : esriFieldTypeDouble+email : esriFieldTypeString+economias : esriFieldTypeDouble+perfil : esriFieldTypeString+subcategoria : esriFieldTypeDouble+cat : esriFieldTypeString+sit_agua : esriFieldTypeString+diam_lig_agua : esriFieldTypeString+mat_lig_agua : esriFieldTypeString+perfil_ligacao : esriFieldTypeString+hidr_poco : esriFieldTypeString+hidr_num : esriFieldTypeString+hidr_marca : esriFieldTypeString+hidr_cap : esriFieldTypeString+hidr_ano_fab : esriFieldTypeString+hidr_tipo : esriFieldTypeString+hidr_diametro : esriFieldTypeString+hidr_local_inst : esriFieldTypeString+hidr_protecao : esriFieldTypeString+hidr_cavalete : esriFieldTypeDouble+datainsthid : esriFieldTypeDate+consumoagua : esriFieldTypeDouble+media : esriFieldTypeDouble+clienteusuario : esriFieldTypeString+endereco : esriFieldTypeString+tipopoco : esriFieldTypeString+anorm_cons : esriFieldTypeDouble+anorm_leit : esriFieldTypeDouble+refer : esriFieldTypeString+vencto : esriFieldTypeDate+valoraguames : esriFieldTypeDouble+valorfatmes : esriFieldTypeDouble+servicos : esriFieldTypeDouble+valordebitos : esriFieldTypeDouble+qtdfaturas : esriFieldTypeDouble

Workspace::CadComClientes

+ObjetoID : esriFieldTypeOID+AncillaryRole : esriFieldTypeSmallInteger+AreaAdministrativa : esriFieldTypeString+AreaOperacional : esriFieldTypeString+FacilidadeID : esriFieldTypeString+DataInstalacao : esriFieldTypeDate+LocalInstalacao : esriFieldTypeString+Rotacao : esriFieldTypeDouble+SituacaoAtual : esriFieldTypeString+Subtipo : esriFieldTypeInteger+Elevacao : esriFieldTypeDouble+TipoAgua : esriFieldTypeString+RelatorioID : esriFieldTypeString+Enabled : esriFieldTypeSmallInteger+Matricula : esriFieldTypeInteger

PontoConsumo

+DescricaoLocal : esriFieldTypeString+Diametro : esriFieldTypeDouble = 1

RamalPredial

11

1

1

PontoConsumo_Possui_CadCliente

RamalPredial_Possui_PontoConsumo

Vazamento

1 *

RamalPredial_Possui_Vazamento

Figura 15 – Relacionamento entre classes



5.3. DICIONÁRIO DE DADOS

Neste item, é feita uma breve descrição das classes que compõem o sistema

(Tabelas 05 a 18) e de seus atributos (Tabelas 19 a 39). Inicialmente serão

relacionadas as classes que compõem o Diagrama do Cadastro Comercial, a saber:

LimiteSetor, QuadraSetor e CadComClientes (Tabelas 06, 07 e 08). Em seguida, são

descritas as classes que compõem os Diagramas do Cadastro Técnico (partes 1 e

2).

5.3.1. Descrição das Classes

• SETORCOMERCIAL:

Descrição: Classe abstrata que armazena o atributo SetorComercial.

Tabela 05 – Atributos da Classe SetorComercial

Nome Tipo Tamanho Descrição

SetorComercial Inteiro longo - Código do setor comercial.

• LIMITESETOR

Descrição: Área delimitada por um polígono fechado que corresponde a um

setor comercial.

Tabela 06 – Atributos da Classe LimiteSetor


Perimetro Duplo - Perímetro do setor comercial.

Area Duplo - Área do setor comercial.

AreaAdministrativa Texto 20 Nome da área administrativa.



• QUADRASETOR

Descrição: Feição poligonal que representa um agrupamento de lotes, de

acordo com a estruturação do loteamento, delimitadas pelo alinhamento predial ou

pelo meio-fio.

Tabela 07 – Atributos da Classe QuadraSetor


Perimetro Duplo - Perímetro do setor comercial.

Area Duplo - Área do setor comercial.


Quadra Inteiro longo - Número da quadra.

• CADCOMCLIENTES

Descrição: Tabela que contém os dados relacionados aos clientes da

Companhia de Saneamento.

Tabela 08 – Atributos da Classe CadComClientes

Nome Tipo Tamanho ou formato Descrição

Gerreg Duplo - Código da Gerência Regional.

Nomger Texto 255 Nome da Gerência Regional.

Codloca Duplo - Código do Escritório Local.

Nomeloca Texto 255 Nome do Escritório Local.

Quadra Duplo - Número da quadra.

Lote Duplo - Número do lote.

Grupo Duplo - Número do grupo de faturamento.

Matricula Inteiro longo - Número da matrícula do cliente no

cadastro comercial.



Fone Duplo - Telefone do cliente.

E-mail Texto 255 Endereço eletrônico do cliente.

Economias Duplo - Número de economias do imóvel.

Perfil Texto 255

Perfil do cliente, segundo o

consumo: grande consumidor,

normal, etc.

Subcategoria Duplo - Código do tipo de estabelecimento:

bar, padaria, hospital, etc.

Cat Texto 255 Categoria do cliente: residencial,

comercial, industrial, etc.

Sit_agua Texto 255 Situação da ligação de água no lote.

Diam_lig_agua Texto 255 Diâmetro da ligação predial.

Mat_lig_agua Texto 255 Material da ligação predial.

Hidr_poco Texto 255 Indica se o cliente tem hidrômetro

no poço.

Hidr_num Texto 255 Número do hidrômetro no lote.

Hidr_marca Texto 255 Marca do hidrômetro no lote.

Hidr_cap Texto 255 Capacidade do hidrômetro.

Hidr_ano_fab Duplo - Ano de fabricação do hidrômetro.

Hidr_tipo Texto 255 Tipo de hidrômetro no lote.

Hidr_diametro Texto 255 Diâmetro do hidrômetro.

Hidr_local_inst Texto 255 Local de instalação do hidrômetro

no lote.

Hidr_protecao Texto 255 Nome do material da caixa de

proteção.

Hidr_cavalete Duplo - Código que indica a existência de

cavalete.

Datainsthid Data dd/mm/aaaa Data de instalação do hidrômetro.

Consumoagua Duplo - Consumo mensal de água do

imóvel.

Media Duplo - Média dos últimos 6 meses de



consumo do imóvel.

Clienteusuario Texto 255 Nome do cliente.

Endereco Texto 255 Endereço do imóvel.

Tipopoco Texto 255 Tipo de poço do imóvel, caso exista.

Anorm_cons Duplo - Código da anormalidade de

consumo de água do imóvel.

Anorm_leit Duplo - Código da anormalidade de leitura

no hidrômetro do imóvel.

Refer Texto 255 Indica o mês de referência da

fatura.

Vencto Data dd/mm/aaaa Data de vencimento da fatura.

Valoraguames Duplo - Valor do consumo de água no mês

de referência.

Servicos Duplo - Taxas cobradas por serviços

realizados no imóvel.

Valorfatmes Duplo - Somatório do valor do consumo

mensal e das taxas de serviços.

Valordebitos Duplo - Valor do débito do cliente.

Qtdfaturas Duplo - Quantidade de faturas em atraso.

• FACILIDADEAGUA

Descrição: Classe abstrata que concentra atributos comuns às classes

concretas Pecas (Tabela 10), PontoConsumo (Tabela 11), PontoAmostragem

(Tabela 12), Medidor (Tabela 13), SistemaValvula (Tabela 15), ValvulaControle e

EstruturaRede. Na Tabela 09 encontram-se relacionados os atributos da classe

FacilidadeAgua.



Tabela 09 – Atributos da Classe FacilidadeAgua


Feicao Ponto - Primitiva geométrica que

representa a peça.

AncillaryRole Inteiro

curto -

Código de identificação para

fonte e coletor.


AreaOperacional Texto 20 Nome da área operacional.

FacilidadeID Texto 20 Identificador especificado pelo

usuário.

DataInstalacao Data dd/mm/aaaa Data de instalação no sistema.

DataUltManutencao Data dd/mm/aaaa Data da última manutenção.

DescricaoLocal Texto 50 Descrição do local de

instalação.

SituacaoAtual Texto 20 Estado atual de funcionamento.

Elevacao Duplo - Cota de elevação do terreno.

TipoAgua Texto 20 Tipo de água conduzida ou

armazenada pelo SAA.

Subtipo Inteiro

longo

- Atributo geral para armazenar

subtipos nas classes.

Enabled Boleano 0 ou 1 Criado pelo próprio sistema.

Indica se o objeto está

habilitado ou não.

• PECAS Descrição: Feição pontual que representa a peça encontrada na junção entre

dois tubos. Este tipo de facilidade interfere no fluxo de água na rede, contudo, não

permite que através dela sejam realizadas manobras ou operações. Os tipos de

peças existentes nos sistemas de distribuição de água podem ser: curva, tê, cruzeta,

cap, entre outras. Representam os nós na topologia arco-nó.



Tabela 10 – Atributos da Classe Pecas


TipoJuncao Texto 20 Tipo de junção da peça.

Material Texto 20 Material da peça.

Diametros 1 a 4 Duplo - Diâmetro da peça.

• PONTOCONSUMO Descrição: Feição pontual que representa a ligação entre o ramal predial e o

consumidor.

Tabela 11 – Atributos da Classe PontoConsumo


Matricula Inteiro longo - Matrícula do cliente.

• PONTOAMOSTRAGEM

Descrição: Representa uma coleção de pontos estabelecidos para coleta de

amostras de água, irregularmente distribuídos por todo o espaço geográfico. Estes

pontos geralmente são estabelecidos em escolas, hospitais, residências, entre

outros, seguindo orientações definidas por normas específicas do Ministério da

Saúde para pontos de amostragem em Sistemas de Abastecimento de Água.

Tabela 12 – Atributos da Classe PontoAmostragem


PontoID Texto 20 Identificador do ponto de

amostragem.

Matricula Inteiro longo - Matrícula do cliente.



• MEDIDOR

Descrição: Feição pontual que representa os equipamentos instalados no

Sistema de Abastecimento de Água com a finalidade de medir e indicar,

continuamente, o volume de água que é fornecido pelo sistema, a vazão e/ou

pressão na rede ou ainda o nível de água do reservatório. Os medidores ou

hidrômetros, como são mais conhecidos, podem ser classificados segundo a sua

finalidade em: estação pitométrica, medidor de vazão proporcional, medidor de

reservatório, micromedidor e macromedidor.

Tabela 13 – Atributos da Classe Medidor


FaixaLeitura Texto 20 Faixa de leitura do fluxo de

água do medidor.

DataLeitura Data dd/mm/aaaa Data de realização da

leitura do medidor.

Matricula Inteiro longo - Matrícula do usuário.

• VALVULA Descrição: Classe abstrata que concentra atributos comuns às classes

concretas SistemaValvula (Tabela 15) e ValvulaControle.

Tabela 14 – Atributos da Classe Valvula


Diametro Duplo - Diâmetro da válvula.

NumeroValvula Texto 20 Número da válvula.

Material Texto 20 Material da válvula.

SituacaoSistemaAgua Texto 20 Estado do SAA.



• SISTEMAVALVULA

Descrição: classe concreta que concentra as válvulas que são usadas para

regular ou reduzir a pressão na rede, isolar o fluxo de água em uma determinada

área do sistema, controlar ou impedir o retorno de fluxo de água para as bombas,

por exemplo. Os tipos de válvulas que compõem este sistema são: válvula gaveta,

bola, cônica, borboleta, tampão, válvula redutora de pressão, ventosas simples e

tríplice. Esta classe herda os atributos das classes abstratas FacilidadeAgua e

Valvula.

Tabela 15 – Atributos da Classe SistemaValvula


FechamentoSentidoHorario Boleano 0 ou 1 Código que indica se o fechamento da válvula é no sentido horário.

TipoRegulagem Texto 20 Nome do tipo de regulagem, se fluxo ou pressão.

VoltasparaFechar Inteiro longo - Quantidade de voltas para fechar a válvula.

Operável Boleano 0 ou 1 Código que indica se a válvula está em condições de operação.

• VALVULACONTROLE

Descrição: controle de válvulas é um conjunto de válvulas que operam de

maneira particular e específica. São compostas por três tipos de válvulas: válvula de

controle de retorno de fluxo, controle de ar e altitude. A válvula de retorno de fluxo

tem a função de impedir que o fluxo de água seja invertido; a válvula de controle de

ar, por sua vez, é instalada na rede para permitir que o ar contido possa sair; e,

finalmente, a válvula de altitude tem a função de impedir o fluxo de água quando o

volume de água está abaixo do nível permitido. Os atributos dessa classe são os

mesmos do sistema de válvulas.



• ESTRUTURAREDE

Descrição: estruturas de rede são utilizadas para uma variedade de propósitos dentro do sistema de distribuição de água, tais como: represar ou acumular água, equilibrar vazões, equilibrar pressões no sistem de distribuição, minimizar custos com energia elétrica, suprir o sistema de abastecimento em períodos de falta d´água, entre outros. Os tipos de estruturas de rede água são: reservatório fechado, poço profundo, casa de bomba, barragem e estação de tratamento de água. São representadas no sistema por feições pontuais e herdam todos os atributos da classe FacilidadeAgua.

• REDEAGUA

Descrição: classe abstrata que representa a rede de abastecimento de água e possui os atributos comuns às classes RedeAguaPrincipal e RamalPredial. É representada pela primitiva geométrica linha e correponde aos arcos na topologia arco-nó.

Tabela 16 – Atributos da Classe RedeAgua


Feicao Linha - Primitiva geométrica que representa a rede água.

FacilidadeID Texto 20 Identificador especificado pelo usuário.

AreaAdministrativa Texto 20 Nome da área administrativa. AreaOperacional Texto 20 Nome da área operacional. DataInstalacao Data dd/mm/aaaa Data de instalação no sistema.

SituacaoAtual Texto 20 Estado atual de funcionamento.

Subtipo Inteiro longo

- Atributo geral para armazenar subtipos nas classes.

Comprimento Duplo - Comprimento da rede.

Material Texto 20 Material da rede.

TipoAgua Texto 20 Tipo de água conduzida ou armazenada pelo SAA.

ZonaPressao Texto 50 Zona de pressão da rede.



• REDEAGUAPRINCIPAL

Descrição: classe abstrata que representa as subadutoras, as redes adutoras

e as redes de distribuição de água do SAA, possui os atributos comuns às classes

concretas RedeGravidade e RedeRecalque.

Tabela 17 – Atributos da Classe RedeAguaPrincipal


CamadaExterior Texto 20 Tipo de material da cobertura exterior da tubulação.

Rugosidade Duplo - Valor do coeficiente de rugosidade do tubo.

Profundidade Inteiro longo

- Profundidade da rede.

Declividade Duplo - Declividade da rede.

Diametro Duplo - Diâmetro da tubulação.

TrechoRede Inteiro longo

- Código do trecho da rede.

TipoJuncao1 Texto 20 Tipo de junção de uma das extremidades do tubo.

TipoJuncao2 Texto 20 Tipo de junção da outra extremidade do tubo.

TipoSuperficieTerreno Texto 20 Tipo de terreno em que a rede está implantada.

Enabled Boleano - Criado pelo sistema. Indica se o objeto está habilitado.

• REDEGRAVIDADE

Descrição: Feição linear que representa a rede em que o fluxo de água se dá

por gravidade. A rede por gravidade pode ser dividida em três tipos: subadutora,

rede adutora e rede de distribuição. Esta classe herda os atributos das classes

abstratas RedeAgua e RedeAguaPrincipal, sendo formada pelos objetos da classe

TrechoRede.



• REDERECALQUE

Descrição: Feição linear que representa a rede em que o fluxo de água se dá

por meio de bombeamento. Assim como a RedeGravidade, a rede por recalque está

dividida em três tipos: subadutora, rede adutora e rede de distribuição. Apresenta os

mesmos atributos da classe RedeGravidade e também é formada pelos objetos da

classe TrechoRede.

• RAMALPREDIAL

Descrição: Feição linear correspondente à tubulação compreendida entre a

rede de distribuição e o ponto de abastecimento do imóvel. Estão subdivididas em:

doméstica, comercial, pública, industrial ou mista.

Tabela 18 – Atributos da Classe RamalPredial


LocalInstalacao Texto 50 Descrição do local de

instalação do ramal.

Diametro Duplo - Diâmetro do ramal.

PavimentoCalcada Inteiro longo - Tipo de pavimento da

calçada.

PavimentoRua Inteiro longo - Tipo de pavimento da rua.

• TRECHOREDE Descrição: classe que representa os trechos de rede de distribuição de água,

sendo representada espacialmente por segmentos de reta, em que os pontos iniciais

e finais são ligados a nós da rede. Os trechos de rede estão divididos em: rede

principal e rede secundária.



5.3.2. Descrição dos Domínios

Tabela 19 – Ancillary Role

Código Descrição

0 Nenhum

1 Fonte

2 Coletor

Tabela 20 - Área Administrativa

Código Descrição

N Unidade Negócio Metropolitana Norte

S Unidade Negócio Metropolitana Sul

L Unidade Negócio Metropolitana Leste

O Unidade Negócio Metropolitana Oeste

Desc Desconhecida

Outra Outras

Tabela 21 – Área Operacional

Código Descrição

D16 Distrito Operacional 16

Desc Desconhecido

Outro Outros

Tabela 22 – Material Ramal Predial

Código Descrição

PEAD Polietileno


DESC Desconhecido

OUTRO Outros



Tabela 23 – Material Peça

Código Descrição

FD Ferro Dúctil

FF Ferro Fundido


AG Aço Galvanizado

DEFoFo Vinilfer

CA Cimento Amianto

Desc Desconhecido

Outro Outros

Tabela 24 – Material Rede Água

Código Descrição

FD Ferro Dúctil

FF Ferro Fundido


CA Cimento Amianto

AG Aço Galvanizado

DEFoFo Vinilfer

Desc Desconhecido

Outro Outros

Tabela 25 – Diâmetro Ramal Predial

Código Descrição

1 25mm

2 32mm

3 50mm

4 Desconhecido

5 Outros



Tabela 26 – Diâmetro Medidor

Código Descrição

1 1/2"

2 3/4”

3 1”

4 1 ½”

5 2”

6 75mm

7 100mm

8 150mm

9 Desconhecido

10 Outros

Tabela 27 – Diâmetro Peças

Código Descrição

1 ½”

2 ¾”

3 1”

4 1 ¼”

5 2”

6 3”

7 4”

8 150mm

9 200mm

10 250mm

11 300mm

12 350mm

13 400mm

14 450mm

15 Desconhecido

16 Outros



Tabela 28 – Diâmetro Rede Água

Código Descrição

1 32mm

2 50mm

3 75mm

4 100mm

5 150mm

6 200mm

7 250mm

8 300mm

9 350mm

10 400mm

11 450mm

12 500mm

13 600mm

0 Desconhecido

-1 Outros

Tabela 29 – Diâmetro Válvulas

Código Descrição

1 75mm

2 100mm

3 150mm

4 200mm

5 250mm

6 300mm

7 350mm

8 400mm

9 450mm

10 500mm

11 Desconhecido

12 Outros



Tabela 30 – Capacidade Medidor

Código Descrição 1 1,5m³

2 3,0m³

3 5,0m³

4 7,0m³

5 10,0m³

6 20,0m³

7 30,0m³

0 Desconhecida

-1 Outras

Tabela 31 – Capacidade Reservatório

Código Descrição 0 Não há reservatório

1 Até 0,25m³

2 De 0,25m³ a 1,00m³

3 De 1,00m³ a 2,00m³

4 De 2,00m³ a 3,00m³

5 Mais de 5,00m³

6 Volume ignorado

Tabela 32 - Pavimento Calçada

Código Descrição

1 Terra

2 Cimento

3 Lajota

4 Cerâmica

5 Pedra Portuguesa

6 Desconhecido

7 Outros



Tabela 33 - Pavimento Rua

Código Descrição

1 Asfalto

2 Paralelepípedo

3 Terra

4 Concreto

5 Desconhecido

6 Outros

Tabela 34 – Setor Comercial

Código Descrição

0 Outros

112 Setor Comercial 112

Tabela 35 – Tipo Junção

Código Descrição

F Flange

B Bolsa

P Ponta

PR Ponta Rosca

PBA Ponta Bolsa Anel

JM Junta Mecânica

JE Junta Elástica

Desc Desconhecida

Outra Outras



Tabela 36 – Tipo Água

Código Descrição

Bruta Água Bruta

Tratada Água Tratada

Outra Outras

Tabela 37 – Situação Medidor

Código Descrição

1 Quebrado

2 Retirado

3 Desnivelado

4 Com mostrador embaçado

5 Sem lacre

6 Invertido

12 De difícil acesso

13 Com a caixa de proteção fechada

14 Soterrado

17 Não localizado

19 Com a ligação sem lacre

20 Com a tampa pesada

21 Caixa de proteção danificada ou

inundada

22 Sem proteção

28 Com ponteiro irregular

29 Com mostrador sujo

30 Parado

32 Substituído

37 Retirado pelo usuário

38 Parado sem consumo

0 Desconhecido

-1 Outros



Tabela 38 - Regulagem Sistema Válvula

Código Descrição

Fluxo Fluxo

Pressão Pressão

Tabela 39 – Enabled Domain

Código Descrição

0 Falso

1 Verdadeiro



6. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após a implementação do sistema aplicativo em ambiente SIG, pôde-se

comprovar que os objetivos propostos inicialmente foram alcançados com o sistema

desenvolvido. Os resultados obtidos a partir das consultas e análises realizadas

nesse sistema são apresentados a seguir:

• Caracterização do Distrito Operacional 16 quanto às redes e seus

elementos;

• Caracterização do Setor Comercial 112 quanto aos clientes cadastrados

no sistema;

• Diagnóstico do Setor Comercial quanto às perdas aparentes;

• Análise de Redes.

Os mapas temáticos forma gerados e expressam os resultados, de acordo

com as consultas e análises realizadas, encontrando-se agrupados no Apêndice –

Mapas Temáticos Gerados a partir das Consultas e Análises Realizadas no Sistema.

6.1 CARACTERIZAÇÃO DO DISTRITO OPERACIONAL 16 QUANTO ÀS REDES E SEUS ELEMENTOS

• Distribuição Espacial das Redes e Elementos que Compõem o Sistema

O Mapa 1 - Distrito Operacional 16 / Setor Comercial 112 ilustra a

representação e distribuição espacial das redes e elementos que compõem o

Distrito 16. Neste mapa são representadas as redes de distribuição, redes

subadutoras, uma das peças que compõe a rede (cap), válvulas, micromedidores e

pontos de abastecimento, distribuídos, segundo sua localização geográfica em

campo.

O Mapa 2 – Detalhamento da Rede e dos Elementos Implementados no

Sistema Aplicativo SIG exibe, em escala maior, como estão organizados as redes de



distribuição, peças, válvulas, ramais prediais e micromedidores que fazem parte de

uma das quadras do setor comercial. As divisões de lote e as edificações são

representadas como forma de referência na visualização do local de instalação dos

micromedidores e pontos de abastecimento, contudo, não foram inseridos no banco

de dados do sistema.

O Mapa 3 – Distribuição Espacial das Redes de Distribuição x Diâmetro

detalha como estão distribuídas as redes de distribuição do sistema, segundo o

diâmetro das tubulações que as integram.

O Mapa 4 – Distribuição Espacial das Redes Subadutoras x Diâmetro, por sua

vez, exibe o detalhamento das redes subadutoras do distrito.

O Mapa 5 – Distribuição Espacial das Redes de Distribuição x Material mostra

como as redes de distribuição estão distribuídas, de acordo com o material de

composição de suas tubulações.

O Mapa 6 – Distribuição Espacial das Redes Subadutoras x Material detalha a

distribuição do material das redes subadutoras.

A partir de consulta ao sistema, foi possível verificar que o comprimento das

redes existentes no Distrito Operacional 16 corresponde a um total de 33.844,90m.

Este comprimento está subdividido em: 22.931,05m (67,70% do total da rede) de

redes de distribuição e 10.913,85m (32,30%) de redes subadutoras, conforme pode

ser analisado na Tabela 40. Esta tabela expressa como as redes estão distribuídas

por diâmetro e material das tubulações, assim como, o comprimento correspondente

de cada tipo de rede.



Tabela 40 – Rede de Distribuição (Diâmetro x Comprimento x Tipo de Material)

Diâmetro Comprimento (m) Tipo de Material (m)

FD FF PVC CA DEFoFo75mm 5.733,62 - - 5733,62 - - 100mm 13.013,21 377,09 2780,64 9724,95 130,52 - 150mm 758,13 - - 758,13 - - 200mm 1.078,18 - 817,98 12,96 - 241,68 250mm 470,42 3,69 466,73 - - - 300mm 827,68 - 807,50 20,18 - - 400mm 242,15 - 242,15 - - - 450mm 813,19 - 813,19 - - -

Total 22.931,05 380,78 5.928,19 16.249,84 130,52 241,68

A partir da Tabela 40, pode-se observar que há predominância de tubulações

com o diâmetro de 100mm, enquanto, no que se refere ao material, predomina o

PVC – Poli Cloreto de Vinila.

A Tabela 41 apresenta o mesmo tipo de estudo para as redes subadutoras

existente no distrito. Neste caso, pode ser verificado que predominam, entre as

redes subadutoras, o diâmetro de 200 mm e o material FF - ferro fundido.

Tabela 41 – Rede Subadutora (Diâmetro x Comprimento x Tipo de Material)

Diâmetro Comprimento Tipo de Material (m)

FD FF PVC CA DEFoFo

100mm 263,61 - 2,79 260,82 - -

150mm 974,58 - 350,43 175,90 - 448,24

200mm 2.733,24 - 2.160,21 - - 573,03

250mm 2.454,07 7,54 2.280,12 - - 166,41

300mm 2.311,99 - 1.438,92 873,06 - -

450mm 1.163,45 - 1.163,45 - - -

500mm 1.012,91 - 1.012,91 - - -

Total 10.913,85 7,54 8.408,83 1.309,78 - 1.187,68



O conhecimento do diâmetro e material que compõe a rede permite ao

projetista maior nível de detalhamento nos projetos de expansão, substituição ou

supressão de rede. Além disso, possibilita aos técnicos da área operacional maior

agilidade nas decisões quanto às manutenções e reparos nas redes.

• Distribuição Espacial do Anel Secundário da Alça Norte

O Mapa 7 – Distribuição Espacial do Anel Secundário da Alça Norte detalha

como está distribuído o anel secundário da alça de distribuição norte, responsável

pelo abastecimento da zona norte do Recife.

6.2 CARACTERIZAÇÃO DO SETOR COMERCIAL 112 QUANTO AOS CLIENTES CADASTRADOS NO SISTEMA

O Setor Comercial 112 é composto por 2587 clientes, subdivididos, segundo

sua situação de água na COMPESA, conforme apresentado na Tabela 42 exibida

abaixo.

Tabela 42 – Clientes Setor Comercial 112 x Situação de Água na COMPESA

Situação de Água Quantidade Clientes (Nov/2008)

Cortado 200

Factível 47

Ligado 1953

Ligado em Análise 59

Suprimido Parcialmente a Pedido 15

Suprimido 313

Total 2587

Entretanto, no sistema aplicativo implementado, não foram cadastrados os

clientes que se encontram com a situação de água igual à factível, suprimido e

suprimido a pedido, pelo fato dos mesmos não possuírem ramal predial ligado à rede

de distribuição de água da companhia, totalizando 375 clientes. Dos 2212 clientes



restantes, 667 não foram identificados na base cartográfica cedida pela COMPESA.

Desta maneira, foram implantados no banco de dados do sistema 1545 clientes,

sendo deixados à parte 1042 clientes.

A Tabela 43 explana como os 1545 clientes cadastrados estão subdividos no

sistema, segundo a situação de água.

Tabela 43 - Clientes Setor Com. 112 x Situação de Água no sistema aplicativo SIG

Situação de Água Quantidade Clientes (Nov/2008)

Cortado 124

Ligado 1381

Ligado em Análise 39

Total 1545

O item Ligado em Análise expresso na Tabela 43 corresponde aos clientes

que apesar de terem sido suprimidos pela COMPESA, durante fiscalização em

campo, foram encontrados com suas ligações ativas, caracterizando ligação

clandestina.

Diante disto, os resultados apresentados na pesquisa referem-se a um

universo de 1545 clientes, dos quais 1443 são medidos, enquanto, 102 são clientes

não-medidos.

• Distribuição Espacial dos Clientes Cadastrados no Banco de Dados

O Mapa 8 – Distribuição Espacial dos Clientes Medidos x Situação de Água

esboça como os clientes medidos estão distribuídos espacialmente no setor

comercial em estudo. Pode-se verificar neste mapa que os clientes encontram-se,

em sua maioria, na situação de água Ligado (92,43%), enquanto, apenas alguns são

apresentados como ligados em análise.



O Mapa 9 – Distribuição Espacial dos Clientes Não-Medidos x Situação de

Água mostra a distribuição espacial dos clientes não medidos por situação de água.

A partir da consulta no sistema, pôde-se observar que o maior número de clientes

está classificado como Ligado, entretanto, ao se analisar o conjunto verificou-se que

estes clientes correspondem a apenas 50% do total de clientes não-medidos.

O conhecimento do resultado destes tipos de consultas possibilita que haja

um melhor planejamento das ações em busca da regularização dos clientes junto à

empresa.

O Mapa 10 – Distribuição Espacial dos Clientes Medidos x Categoria de

Consumo apresenta a distribuição espacial dos clientes medidos, de acordo com a

categoria de consumo a que pertencem no Setor Comercial 112. A Tabela 44

exibida a seguir, esclarece como estes clientes estão distribuídos por categoria, em

termos quantitativos.

Tabela 44 – Clientes por Categoria de Consumo

Categoria Quantidade de Clientes

Residencial 1196

Comercial 292

Público 25

Industrial 19

Misto 13

Total 1545

Segundo os dados apresentados na Tabela 44, pode-se verificar que o Setor

112 é predominantemente residencial, apresentando um percentual de 77,41% do

total de clientes, enquanto, a segunda categoria com maior número de clientes,

categoria comercial, apresenta apenas 18,90% destes.



6.3 DIAGNÓSTICO DO SETOR COMERCIAL 112 QUANTO ÀS PERDAS APARENTES

A cobrança do consumo de água dos clientes da COMPESA é realizada

segundo 06 (seis) faixas de consumo de água. A primeira faixa varia de 0 – 10m³,

em que é cobrada a tarifa mínima. Nas faixas seguintes, a cobrança é feita de forma

diferenciada, variando de acordo com a faixa de consumo em que o cliente se

encontra. Em alguns casos, os clientes com histórico de consumo entre 0 – 10m³

não possuem hidrômetros instalados no imóvel. Entretanto, uma das

recomendações dos especialistas no combate às perdas é que todos os usuários

dos SAA tenham seu consumo medido.

• Distribuição Espacial dos Clientes por Consumo de Água

O Mapa 11 – Distribuição Espacial dos Clientes Não-Medidos x Consumo de

Água esquematiza a distribuição espacial dos clientes não-medidos por faixa de

consumo. Dos 102 clientes não-medidos cadastrados, 77,45% (79 clientes)

encontram-se na faixa de 0 – 10m³, os demais (22,55%) têm seu consumo medido

pela média dos 06 meses anteriores à retirada do hidrômetro.

O Mapa 12 – Distribuição Espacial dos Clientes Medidos x Consumo de Água

expõe a distribuição espacial dos clientes medidos por faixa de consumo. A análise

que resultou neste mapa temático permitiu que se chegasse à conclusão que dos

1443 clientes medidos, no mês de novembro de 2008, cerca de 44,0%, ou seja, 630

clientes tiveram um consumo igual ou menor a 10m³. Inclusive, destes 630 clientes,

25% (159 clientes) tiveram consumo igual a 0 m³ (zero metro cúbico). A Tabela 45

exprime como estes clientes estão distribuídos dentro do contexto apresentado.



Tabela 45 – Clientes com Consumo de Água igual a 0m³ em novembro/2008

Quantidade de clientes Situação de Água Justificativa

34 Cortado Sem consumo de água

08 Ligado em Análise Problemas na leitura dos

hidrômetros

117 Ligado Problemas na leitura dos

hidrômetros, problemas de

consumo ou utilizam poço

para o abastecimento

Com exceção dos clientes cortados e daqueles que utilizam poço para o

abastecimento, os demais caracterizam perdas de água.

• Distribuição Espacial dos Hidrômetros

O Mapa 13 - Distribuição Espacial dos Hidrômetros com mais de 5 anos de

Instalação está relacionado aos hidrômetros que apresentam capacidade igual a

1,5m³ e, que, segundo dados da COMPESA, possuem como indicação de

durabilidade o período de 5 anos. Hidrômetros com tempo de uso fora do

recomendado pelos fabricantes são indicados como uma das principais causas da

submedição de consumo. A partir da consulta que gerou este mapa, pôde-se

observar que existem 891 hidrômetros (62% dos cadastrados) com mais de 5 anos

de instalação no setor comercial.

O Mapa 14 – Distribuição Espacial dos Hidrômetros com Capacidade de 3,0m³

x Consumo acima de 210m³/mês mostra a distribuição espacial dos hidrômetros com

capacidade de 3,0m³ e consumo fora da faixa de leitura adequada, acima de

210m³/mês. O resultado desta consulta indica pontualmente onde estão localizados

os hidrômetros com problemas de subdimensionamento, tendo em vista, que para

cada capacidade do hidrômetro existe uma faixa de leitura indicada pelo fabricante.

Pôde-se concluir, a partir do resultado fornecido, que 16 hidrômetros instalados

apresentam problemas de submedição.



Existe ainda a possibilidade de realização de várias outras consultas, no

sistema apresentado, visando auxiliar nas decisões quanto ao combate às perdas

comerciais, tais como: inexistência de macromedição, inconsistências nos Sistemas

de Informações, dimensionamento inadequado do medidor, entre outras.

6.4 ANÁLISE DE REDES

O ArcGIS disponibiliza na extensão Utilily Network Analyst a possibilidade de

realizar análises de rede, de modo a auxiliar o usuário nas decisões quanto às

intervenções nas redes de distribuição ou adutoras implementadas em SIG. A seguir

são listados alguns resultados que podem ser obtidos a partir das consultas deste

tipo de análise.

• Distribuição Espacial de Redes Desativadas

O Mapa 15 – Localização de Redes de Distribuição ou Subadutoras

Desativadas exibe o resultado de simulação realizada na rede, visando à

identificação e localização de tubulações desconectadas das redes cadastradas no

sistema. Através deste tipo de análise, é possível não apenas a localização de

trechos de redes desligadas, mas também, peças e conexões que não estejam

devidamente conectadas às redes.

Em relação às tubulações de água dos sistemas de abastecimento, pode

ocorrer de tubulações serem desativadas das redes, sem que, entretanto, sejam

removidas do seu local de instalação original. Este procedimento é adotado na

substituição de tubulações antigas de grandes diâmetros compostas de cimento

amianto, por exemplo, que se encontram instaladas em locais de grande circulação

de veículos.

Considerando que a informação da existência destas tubulações em vias

públicas é de importância para empresas de obras civis ou empresas de telefonia,

assim, a continuidade do cadastro destas redes no sistema, permite que, em caso



de consultas por estas empresas, os trechos de rede desativados sejam

identificados e devidamente localizados.

• Simulação de Fechamento de Válvulas

O Mapa 16 - Simulação de Fechamento de Válvulas (válvulas abertas) e o

Mapa 16 – Simulação de Fechamento de Válvulas (válvulas fechadas) esboçam a

interrupção do fluxo de água de um determinado trecho de rede a partir do

fechamento de válvulas existentes nas redes. Através da indicação de fluxo, o

ArcGIS demonstra quais os trechos em que há fluxo de água (pontos e setas verdes)

e quais aqueles em que este fluxo foi interrompido (pontos vermelhos).

Caso haja a necessidade de interromper o abastecimento de água de uma

determinada área, o conhecimento de quantos e, se possível, quais os clientes que

serão atingidos é um dos fatores importantes no planejamento das intervenções de

rede. A partir de simulações de fechamento de válvulas, o ArcGIS permite que sejam

conhecidos quais os trechos de rede que terão o abastecimento interrompido e,

inclusive, quantos e quais os clientes afetados com este procedimento.

Neste mesmo sentido, o Mapa 17 – Fechamento do Fluxo de Água dentro do

Distrito Operacional (válvula aberta) e o Mapa 17 – Fechamento do Fluxo de Água

dentro do Distrito Operacional (válvula fechada) fazem uma demonstração da

interrupção do abastecimento de água do distrito, a partir do fechamento da válvula

de saída do reservatório.

• Simulação de Implantação de Válvulas em Trechos de Redes Definidos

O Mapa 18 – Implantação de Válvulas (antes da implantação) e o Mapa 18 -

Implantação de Válvulas (depois da implantação) realçam os trechos de rede em

que a implantação de novas válvulas permitiria que, em caso de intervenções na

rede, um número menor de clientes fossem atingidos pela falta d´água.



Entre as vantagens encontradas na utilização das análises de rede no tipo de

sistema trabalhado, pode-se citar:

• Conhecimento prévio dos trechos de rede que serão desabastecidos

com o fechamento de válvulas pré-definidas;

• Identificação dos usuários atingidos com a interrupção do

abastecimento;

• Identificação de válvulas próximas aos vazamentos da rede de

distribuição ou adutoras, entre outras.



7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

A pesquisa desenvolvida mostrou que é possível desenvolver um sistema

aplicativo com base em SIG que auxilie na análise e gerenciamento de redes de

distribuição de água e que também dê subsídios ao planejamento das ações

voltadas à redução de perdas de água.

O emprego da Modelagem de Dados Espaciais Orientada a Objetos, em

linguagem UML, apresentou a vantagem de permitir que o modelo conceitual fosse

concebido independente de equipamentos ou programas específicos. O programa

CASE, Microsoft Visio, possibilitou a definição de classes, objetos, relacionamentos

entre as entidades e a geração do modelo físico do sistema aplicativo.

A implementação do modelo físico exigiu que a base cartográfica fosse

atualizada em relação aos clientes existentes na área de estudo. Isso aconteceu

através de visitas em campo, consultas a funcionários da COMPESA e pesquisas de

endereços no Google Earth.

O projeto piloto implementado, utilizando a topologia arco-nó, mostrou que os

objetivos dessa pesquisa foram atingidos, a partir dos seguintes resultados:

(i) Caracterização do Distrito Operacional 16 quanto às redes e seus

elementos;

(ii) Caracterização do Setor Comercial 112 quanto aos clientes

cadastrados no sistema;

(iii) Diagnóstico do Setor Comercial quanto às perdas aparentes;

(iv) Análises de rede.

Salienta-se que o sucesso do sistema está diretamente relacionado à

constante atualização, tanto da base cartográfica quanto do cadastro dos clientes e

também das diretrizes políticas da empresa.



Como sugestões para trabalhos futuros relacionam-se:

• A incorporação de informações referentes a vazamentos, pressões e

vazões dos trechos de rede, visando à realização de análises voltadas

às perdas físicas;

• A investigação da compatibilidade do modelo conceitual desenvolvido

com programas de simulação hidráulica;

• O desenvolvimento de um sistema aplicativo para gerenciamento de

redes de esgotamento sanitário.



8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALEGRE, H.; COELHO, S. T. Princípios relevantes para a eficiente gestão técnica de Sistemas de Abastecimento de Água. Encontro Nacional de Saneamento Básico, 8. Barcelos, 1998. Disponível em: <http://members.fortunecity. com/perdasdagua/index_int_4.html>. Acesso em: ago. 2008.

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Site pesquisado http://www.ibge.gov.br

APÊNDICE – MAPAS TEMÁTICOS GERADOS NO SISTEMA DE ANÁLISE E GERENCIAMENTO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO

DE ÁGUA COM SUPORTE EM SIG

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