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20o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3129

20o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA À CIDADE DE LISBOA- INFORMATIZAÇÃO DO CADASTRO - METODOLOGIA DE

IMPLEMENTAÇÃO

Pedro Clemente dos Reis(1)

Engenheiro Electrotécnico (Instituto Superior Técnico, Lisboa,Portugal). Director do Gabinete de Inovação e DesenvolvimentoTecnológico da EPAL, desde 1996. Director da Revista da Água.Representante nacional do Comité de Sistemas de Informação daAssociação Internacional de Serviços de Água (desde 1995).Jorge M. Silva GonçalvesEngenheiro Técnico Electromecânico (ISEL, Lisboa, Portugal).Responsável directo pelo projecto de SIG da EPAL.

Endereço(1): Av. de Berlim, 15, 1700 - Lisboa - Portugal - Tel: (0351-01) 346-6541 - e-mail:[email protected]

RESUMO

A presente comunicação, foca o desenvolvimento dos Sistemas de Informação Geográficana EPAL - Empresa Portuguesa da Águas Livres, S.A. no que respeita o sistema dedistribuição de água à cidade de Lisboa, explicitando a metodologia de desenvolvimentodo projeto, pretendendo ainda mostrar a forma como este sistema de informação se tornouno sistema de interligação de todos os sistemas de informação da empresa, estandoportanto no centro do esforço de desenvolvimento, modernização, e inovação do que setem realizado no domínio dos sistemas.

PALAVRAS-CHAVE: SIG, Cadastro, Codificação Digital, Carregamento Digital,Exteriores, Interiores, Zona de Distribuição, Croquis de Rua, Desenhos Brancos, ModeloFuncional.

BREVE APRESENTAÇÃO DA EPAL

A EPAL - Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A., foi formada em 1992 e é asucessora da secular Companhia das Águas de Lisboa que foi a responsável peloabastecimento de água a Lisboa desde 1868.

A sua produção diária é de 750.000 m3 por dia, distribuindo-se esta produção por Lisboae 21 outros Municípios. A norte de Lisboa (16 Municípios) são distribuídos 150.000 m3 eem Lisboa e nos Municípios a sul 600.000 m3.

Como já se disse, a EPAL serve uma região que inclui Lisboa e 21 Municípios namargem direita do Rio Tejo. São esses Municípios: Oeiras (desde 1935), Cascais (desde1941), Azambuja (desde 1945), Vila Franca de Xira (desde 1946), Sintra e Loures (desde1948), Alenquer (desde 1950), Alcanena (desde 1955), Santarém (desde 1958), Arruda

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dos Vinhos e Sobral de Monte Agraço (desde 1964), Cartaxo (desde 1978), Amadora(desde 1979), Mafra (desde 1981), Torres Vedras (desde 1988), Entroncamento e TorresNovas (desde 1993), Ourém (desde 1994), Vila Nova da Barquinha e Tomar (desde 1995)e Constância (desde 1996).

Figura 1 - Zona de Abastecimento da EPAL.

Em 1996 iniciaram-se as obras para alargamento do abastecimento aos concelhos dePorto de Mós, Leiria e Batalha.

A EPAL abastece cerca de 2,5 milhões de pessoas ou seja um quatro da população dePortugal. Neste abastecimento, possui 315.000 clientes directos que representamaproximadamente 800.000 habitantes.

A EPAL faz a gestão de três sub-sistemas produtivos, com um comprimento total de 346Km:

• 1 nascente com a capacidade de 70.000 m3 por dia• 12 poços profundos com a capacidade de produção de 270.000 m3 por dia• 2 captações de superfície com a capacidade produtiva de 740.000 m3 por dia.

Possuindo em 1996 1180 trabalhadores, apresentou nesse ano um total de facturação novalor de 20.000.000 x 103 PTE, e um Resultado Antes de Impostos no valor de 5.600.000x 103 PTE.

Podem resumir-se os seus sistemas de Produção e Distribuição do seguinte modo:

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Sistema de Produção:

• 346 Km de condutas• 2 Sistemas de Captação de Superfície• 1 Sistema de Captação em Nascente• 12 Poços Profundos• 2 Estações de Tratamento• 12 Estações de Cloragem• 6 Estações Elevatórias• 4 Reservatórios

Sistema de Distribuição:

• 1.450 Km de tubagens• 11.000 válvulas e órgãos de segurança• 17 Reservatórios• 7 Estações Elevatórias• 6 Redutores de Pressão• 3 Boosters• 8 Estações de Cloragem• 84.000 Ligações a Edifícios

A rede de distribuição encontra-se organizada em cinco zonas de distribuição limitadaspelas cotas topográficas seguintes:

• Zona Baixa (0-30 m),• Zona Média (30-60 m),• Zona Alta (60-90 m),• Zona Superior (90-120 m) e• Zona Limite (acima de 120 m).

Possui tubagens de ferro fundido, ferro fundido dúctil, betão armado, fibrocimento, fibrade vidro e PEAD variando os diâmetros entre 50 e 1 250 mm).

A EPAL, possuindo uma experiência centenária no serviço essencial que realiza, édetentora da mais importante estrutura de produção e distribuição de água existente emPortugal.

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA À CIDADE DE LISBOA

Informatização do Cadastro - Metodologia de Implementação

Desde sempre que a permanente actualização dos elementos de cadastro do sistema dedistribuição de água à cidade de Lisboa é considerada tarefa do quotidiano dos seusresponsáveis.

O crescimento que tem vindo a acontecer de um modo constante, obrigará a que sejanecessário cada vez mais recursos humanos e materiais para que possa ser mantida deforma actualizada toda a informação sobre o Cadastro; por outro lado gerir um sistemacom a complexidade daquele requer rápidas e concisas respostas sobre as suas

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características e métodos de exploração o que a partir de determinada altura se reveste degrande dificuldade conseguir recorrendo unicamente aos processos tradicionais deconsulta. Foi neste quadro que a EPAL desenvolveu um programa de informatização decadastro, proporcionando aos seus serviços a utilização de uma ferramenta de apoio aodia a dia da exploração que permitisse:

• garantir uma sistematização e racionalização da informação sobre o sistema dedistribuição de água, que se encontrava dispersa e com métodos de arquivopouco seguros;

• facilitar a actividade de actualização, centralizando essa responsabilidade numórgão que rapidamente possa reflectir as alterações verificadas no sistema;

• melhorar o tipo e qualidade da informação necessária às actividades deplaneamento, remodelação/ampliação, exploração e manutenção do sistema;

• aumentar a eficácia na utilização e transmissão de informação entredepartamentos da empresa e demais instituições que operam no subsolo dacidade de Lisboa, racionalizando-se os recursos humanos e financeiros;

• permitir um conhecimento integrado e detalhado da informação sobre osistema, que garanta maior eficácia na análise das questões referentes àexploração diária.

A informatização do cadastro do sistema de distribuição de água à cidade de Lisboa,decorreu em três fases, tendo-se desenvolvido as seguintes actividades em cada uma:

1.ª Fase1.1 Aquisição digital da base de informação geográfica1.2 Codificação digital - Preparação dos elementos

2.ª Fase2.1 Desenvolvimento do modelo funcional2.2 Carregamento digital da informação de Cadastro

3.ª Fase3.1 Divulgação e implementação do Sistema

1.1 Aquisição digital de base de informação geográfica

Dispunha-se na EPAL de películas indeformáveis do levantamento aerofotogramétrico dacidade de Lisboa para se proceder à aquisição digital de base de informação geográfica:

Destas películas, cerca de 250 cartas à escala 1:1000 foram efectuadas nas décadas de 40a 50 e actualizadas algumas delas na década de 70; outras 70 cartas à escala 1:2000 foramrealizadas em 1963 e actualizadas em Agosto de 1987.

Deparamo-nos então com a questão sobre a opção a tomar quanto à tecnologia a utilizarpara se efectuar a aquisição digital referente à representação gráfica de informação.

As soluções possíveis seriam:• Aquisição de informação através de «scanerização» com representação em

formato do tipo «raster» podendo eventualmente efectuar-se posterior vectorização• Aquisição de informação através de mesa digitalizadora com representação

vectorial e individualizada de informação.

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A decisão tomada, tendo em conta o objectivo da produção do cadastro informatizado dosistema de distribuição de água à cidade de Lisboa, e as possibilidades tecnológicas daépoca, foi a de se proceder à aquisição da base de informação geográfica através de mesadigitalizadora atendendo-se ao seguinte:

• Em determinadas funções de utilização do sistema pretender-se-ia uma base deinformação geográfica com um mínimo de informação o que não seriacompatível com a «scanerização» sem grande trabalho adicional.

• As diferentes escalas existentes nas películas do levantamentoaerofotogramétrico tornava inviável o recurso a «scanerização» sempre quefosse necessário integrar informação resultante de ficheiros «raster» de umamesma zona, obtidos sobre bases distintas e escalas diferentes.

• Estabelecido o processo a utilizar foi definida a metodologia que nos levou aoseguinte:

• utilização, como base de digitalização, da cartografia existente à escala 1:1000• actualização da cartografia digital construída, a partir das bases cartográficas

existentes à escala 1:2000.

Procedeu-se em seguida à análise da estrutura de informação para organização da base deinformação geográfica.

Pretendeu-se que toda a informação fosse organizada em duas grandes vertentes:exteriores e interiores, independentemente da habitual estrutura de informação em que seutilizam conjuntos de informação do mesmo tipo, nomeadamente arruamentos,toponímia, construções, edificações, linhas de propriedade, zonas verdes, linhas de água,curvas de nível, taludes, etc.

No que refere os exteriores foram codificados os traçados correspondentes ao espaçoocupado pelas faixas de rodagem da rede viária e pelos passeios, ou seja a zona onde seencontrava a maioria das tubagens da distribuição.

Figura 2 - Informação referente a Exteriores.

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Embora seja este, um nível de referenciação geográfica aligeirado, é no entanto suficientepara os vários tipos de consulta do cadastro do sistema de distribuição de água; quantoaos interiores, foram codificadas as informações complementares às que haviam sidoconsideradas nos exteriores.

Figura 3 - Informação referente a Interiores.

No cadastro do sistema de distribuição de água, a informação foi classificada de acordocom as seguintes classes:

• Elementos principais: tubagens/nós e recintos.• Órgãos de manobra: válvulas de seccionamento e válvulas de descarga.• Órgãos de segurança: ventusas, redutores de pressão, hidro-escapes, chaminés

de equilíbrio, câmaras de perdas de carga, válvulas de inversão, válvulas deretenção e reservatórios de ar comprimido.

• Instrumentação: medidores de caudal, de pressão e de nível.• Outros órgãos: bocas de rega, postos de cloragem, locais de amostragem, juntas

cegas e caixas de protecção de órgãos.

Por razões que se devem à orografia da cidade de Lisboa, o sistema de distribuição deágua é subdividido em seis zonas, cada uma delas abrangendo uma determinada área doconcelho e definindo um patamar de pressão.

A cada grupo de elementos vai corresponder uma camada, a qual se divide em níveis, deacordo, com a zona hidráulica a que pertence. Para além das cinco classes definidasconsiderámos mais três. A 1.ª para números de polícia, a 2.ª para cotagem dosafastamentos das tubagens em relação às fachadas dos edifícios e por último uma 3.ªclasse para indicação da profundidade das tubagens em pontos determinados.

Nos elementos de natureza gráfica, a representação dos órgãos pertencentes a cada zonade distribuição, é efectuada a uma cor específica:

• Zona Baixa - Azul• Zona Média - Castanho• Zona Alta - Vermelho• Zona Superior - Verde

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• Zona Limite - Amarelo• Zona de Redutores - Laranja

1.2 Codificação Digital - Preparação dos elementos

Indica-se seguidamente o conjunto de peças escritas e peças desenhadas que compõem ocadastro das infra-estruturas da EPAL que se mantém permanentemente actualizado:

• Plantas da rede de distribuição de água

Em número de 39 plantas, cada uma abrangendo uma área dupla das cartas de cartografiada Cidade de Lisboa à escala 1:2000. Estas plantas incluem o traçado, nãogeoreferenciado, das tubagens e restantes órgãos da rede da distribuição e, ainda, alocalização relativa dos reservatórios, estações elevatórias, sobrepressoras e redutores depressão. Como elemento auxiliar de referência, estas cartas apresentam a toponímiaprincipal da Cidade de Lisboa, incluindo ainda, o diâmetro e a natureza do material dastubagens, assim como o número de código das válvulas e a indicação da zona dedistribuição a que pertence cada elemento do sistema.

• Elementos principais da rede geral de distribuição

Constituídos por um conjunto de plantas a diferentes escalas, contendo informação depormenor, referente a reservatórios, estações elevatórias e às condutas principais dosistema de distribuição.

• «Croquis» de rua

Desenho de pormenor da rua, onde se indica pormenorizadamente, a localização dastubagens e dos órgãos de manobra e segurança que nela se encontram instalados. Indica-se ainda a distância à fachada dos edifícios.

• Desenhos «brancos»

Elementos que servem de base à actualização dos elementos anteriormente citados, e ondese registam as diversas intervenções de reparação ou renovação da rede.

Figura 4 - Exemplo de Desenho Branco.

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• Índice numérico de torneiras

Este documento inclui o nº de código de cada órgão de manobra instalado na rede, assimcomo o seu diâmetro, modelo, função, código da rua e descrição pormenorizada da sualocalização.

A optimização do processo de codificação digital da informação de cadastro, levou a quese realizasse uma actividade prévia de preparação dessa informação que foi conseguidaatravés das tarefas de preparação «manual» das cartas de cadastro e de preenchimento defichas de inventariação do cadastro.

Ambas as tarefas tiveram como objectivo, tornar mais rigoroso e eficaz, o procedimentode codificação digital de forma a facilitar o controlo de qualidade do trabalho produzido;assim, quando da preparação «manual» das cartas de cadastro, teve-se em conta alocalização precisa do traçado das tubagens e da inserção dos nós assim como dalocalização dos órgãos de manobra, segurança, instrumentação e outros órgãos, a partirdas plantas da rede de distribuição de água, dos «croquis» de rua e dos «desenhosbrancos» e ainda do índice numérico das torneiras.

O preenchimento das fichas de inventariação do cadastro, visa a transcrição, de um modoorganizado e centralizado, das principais características dos elementos de cadastroexistentes na EPAL mas dispersos por diversos documentos.

Apresenta-se em seguida as etapas desenvolvidas na 2.ª fase do projecto deInformatização do Cadastro de Distribuição.

Conforme anteriormente foi enumerado, esta fase foi composta por:

• Desenvolvimento do modelo funcional• Carregamento digital da informação do cadastro

2.1 Desenvolvimento do Modelo Funcional

Após ter sido efectuado estudo pormenorizado sobre a solução que se consideraria comomais conveniente para o desenvolvimento do modelo para a EPAL, foi seleccionada umabaseada em:

• Utilização de equipamento formado por estações de trabalho com tempo deprocessamento e capacidades de armazenamento compatíveis com o volume deinformação a ser tratado

• Software de base para desenvolvimento - FRAMME (Facilities RulebaseApplication Model Management Environment) da INTERGRAPH

• Base de dados - DBMS Oracle da Oracle Corporation, como estrutura desuporte de base de dados alfanumérica.

• CAD - Microstation

Embora no início todo o desenvolvimento tenha sido efectuado em ambiente UNIX, fez-se posteriormente a transferência para ambiente WINDOWS NT a fim de acompanhar astendências a nível mundial que se vêm verificando.

Para o desenvolvimento do modelo funcional efectuou-se primeiramente uma definiçãode requisitos e posteriormente elaborou-se a concepção lógica e a construção do modelo.

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Definição dos Requisitos

Definem-se 3 níveis de requisitos:

• funcionais - onde constavam o levantamento e a especificação das grandesfuncionalidades

• de informação - onde foi estabelecido o nível de informação a ser contempladona base de dados, a forma de organização da informação (tabelas, níveis,camadas) e o tipo de informação (simbologia a ser utilizada)

• operacionais - onde se definiram os tipos e a qualidade dos output’s

Concepção lógica e construção do modelo funcional

Neste domínio foi elaborada a descrição pormenorizada sobre a forma de como o modelodeveria operar, tendo nesta actividade sido realizadas as seguintes tarefas:

• definição dos interfaces com o utilizador, ou seja os métodos para utilização domodelo

Figura 5 - Exemplo de Menus de Utilização.

• definição dos «headers» e «footers» a utilizar nos output’s gráficos e alfanuméricos• definição dos diferentes módulos do modelo, designadamente os de gestão/adminis-

tração, actualização, consulta e produção de saídas gráficas e relatórios

Figura 6 - Botões de Utilização.

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Relativamente ao módulo de consulta indicam-se em seguida algumas dasfuncionalidades que se consideram com bastante interesse na utilização do modelofuncional:

• consulta de características: após a indicação de um órgão, um conjunto deórgãos ou uma área, o modelo funcional apresenta a ficha de característicasdesses órgãos e permite a impressão dos correspondentes relatórios.

• consulta de localização: após a indicação de características de um determinadotipo de elemento do cadastro, o modelo funcional localiza todos os elementosque apresentam as características indicadas, permitindo a impressão derelatórios sobre esses elementos.

• operação de «trace»: seleccionando-se um ponto sobre o traçado de umaconduta, o modelo funcional apresenta-nos a localização das válvulas deseccionamento mais próximas que garantam o isolamento da zona, ou seja ocorte de abastecimento ao ponto seleccionado, destacando-se as canalizaçõesafectadas.

• estatísticas: funcionalidades que permitem produzir relatórios sobre diâmetros ecomprimentos de tubagens, tipos de materiais, etc.

• associação ao ficheiro de clientes: funcionalidades que permitem a interligaçãodo cadastro ao ficheiro de clientes tendo em vista a identificação dos clientesprioritários e respectiva notificação em caso de corte de abastecimento, e apreparação de ficheiros de dados tendo como objectivo a utilização de modelomatemático da rede.

2.2 Carregamento Digital da Informação de Cadastro

O desenvolvimento desta actividade da 2.ª fase do projecto foi efectuada através daexecução das seguintes tarefas:

• Codificação digital gráfica de tubagens e nós• Codificação digital gráfica de órgãos de manobra, segurança, instrumentos de

medida e outros órgãos• Codificação digital alfanumérica na base de dados.

Obviamente todo este trabalho foi seguido de procedimentos visando o controlo dequalidade de codificação digital realizada, através dos seguintes passos:

• saída gráfica em papel transparente• comparação da carta saída com a de preparação «manual»• marcação dos erros e falhas encontrados• edição da carta no computador, introdução das correcções e produção de nova

saída gráfica à qual se aplicavam os passos anteriores até completa satisfaçãoem termos de qualidade.

O número total de elementos aos quais se procedeu à codificação digital foram osseguintes:

• 1 324,5 km de tubagens• 26 690 nós• 5 379 válvulas de seccionamento

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• 3 419 válvulas de descarga• 304 válvulas de ligação de zona• 33 válvulas de descarga de maré• 12 válvulas especiais• 519 ventusas• 61 medidores de caudal• 7 medidores de pressão• 2 601 outros órgãos

3.1 Divulgação e Implementação do Sistema

A 3.ª fase correspondente à implementação e divulgação do cadastro informatizado,iniciou-se com a instalação de um sistema piloto devidamente enquadrado com acções deformação orientadas pelos técnicos da EPAL responsáveis pelas áreas de Sistemas deInformação Geográfica

Realizaram-se 5 acções de formação que tiveram como formandos os técnicos da EPALdas áreas de Prevenção, Desenho, Traçados e Manutenção da Rede abrangendo-se 45trabalhadores.

A actual fase de instalação do Sistema é composta por um servidor e 8 estações detrabalho colocadas em diferentes recintos da Empresa onde se encontra o normalfuncionamento dos serviços para os quais é hoje fundamental o recurso a um sistemadeste tipo para um eficaz desempenho das suas funções laborais.

TD310TD310Pent. a 133Pent. a 133

MhzMhz64Mb/ram64Mb/ram















Sala de DesenhoSala de Desenho

DespachoDespacho

PrevençãoPrevenção

Gab. Inov.Gab. Inov.Desenvolv. TecnológicoDesenvolv. Tecnológico Manutenção de RedeManutenção de Rede

ISMP62ISMP622 Pent./ 133Mhz2 Pent./ 133Mhz128Mb Ram128Mb Ram 6 Gb 6 Gb

Figura 7 - Esquema de rede de SIG actual - Fev. 1998.

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As características dos equipamentos são as seguintes:

- 1 Servidor, ISMP62 da Intergraph(Duplo Pentium 133 MHZ, 128 Mb ram, 6 Discos de 1 Gb (trabalhandoem Mirror), 1 unidade de tape)

- 11 Workstations, TD 310(133 MHz, 64 Mb ram, Placa gráfica Matrox 2 Mb, 1 Gb Disco)

- 4 Plotters HP 750C plus- 1 Scanner A0 Eagle

O investimento global referente ao Sistema de Distribuição foi de 215.000 000 PTE emque 55.000.000 PTE se referem a Cartografia, 115.000.000 PTE a Software e 45.000.000PTE a Hardware.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. COSTA, E. R. H. Estudo de Polímeros Naturais como Auxiliares de Floculação com Base no Diagramade Coagulação do Sulfato de Alumínio. São Carlos. 1992. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia deSão Carlos-Universidade de São Paulo 1992.

2. COSTA, E. R. H. Metodologia para o uso combinado de polímeros naturais como auxiliares decoagulação. XVII CONGRESSO DE ENGENHARIA SANITÁRIA. 1993. Anais. Natal RN,1993.

3. COSTA, E. R. H. Aumento da capacidade de estações de tratamento de água através da seleção decoagulantes e auxiliares de floculação especiais, XVIII CONGRESSO DE ENGENHARIA SANITÁRIA EAMBIENTAL 1995. Anais. Salvador BA, 1995.

4. DI BERNARDO, L. Métodos e Técnicas de tratamento de Água - V. I e II. ABES - Associação Brasileirade Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro, Brasil, 1993.

5. DI BERNARDO, L. Comparação da Eficiência da Coagulação com Sulfato de Alumínio e com CloretoFérrico - Estudo de Caso - VI SIMPÓSIO LUSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA EAMBIENTAL. 1994. Anais. Florianópolis, 1994.

6. DI BERNARDO, L, Comunicação pessoal sobre Técnicas de Tratabilidade, 1993/1995.

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