1 Auditorias de perdas de água em sistemas de abastecimento Helena Alegre Chefe do Núcleo de Engenharia Sanitária e Investigadora Principal no Laboratório

1

Auditorias de perdas de água em sistemas de abastecimento

Helena AlegreChefe do Núcleo de Engenharia Sanitária e

Investigadora Principal no Laboratório Nacional de Engenharia Civil

Maio de 2003

2

• Não se aprende uma língua estrangeira comprando um dicionário

• Não se controlam perdas de água comprando um detector de fugas

3

Estrutura da apresentação

• Revisão dos componentes de usos e destinos

da água num sistema de abastecimento

• Estabelecimento das variáveis principais

• Revisão dos indicadores de uso mais

frequente

• Selecção dos indicadores mais adequados

• Cálculo dos termos do balanço hídrico e dos

indicadores de perdas para um caso de

estudo

4

Perdas: perspectivas de enfoque

• Técnico: fugas ou extravasamentos elevados estão associados a infrastruturas deficientes

• Financeiro e económico: nem toda a água entrada no sistema é facturada– Para além da água perdida em fugas e

extravasamentos, há sempre água utilizada que não é facturada

• Ambiental: nem toda a água entrada no sistema é consumida

5

Referência básica

•Blue Pages “Losses from water supply systems – Standard terminology and recommended performance indicators” Comité de Operação e Manutenção, Associação Internacional da Água (IWA), 2000

(Autores: Allan Lambert e Wolfram Hirner)

6

Objectivos das “Blue Pages”

• Estabelecer uma terminologia normalizada de perdas de água

• Recomendar uma metodologia de cálculo das perdas reais e das perdas aparentes a partir do balanço hídrico

• Recomendar indicadores de perdas normalizados

Publicação gratuita; HA pode fornecer cópia por e-mail Disponível em: www.iwahq.org.uk

http://www.iwahq.org.uk/

8

Revisão dos componentes de usos e destinos da água num sistema

de abastecimento

Convenções terminológicas utilizadas

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(*) - podem localizar-se em qualquer ponto entre a captação e o tratamentoÁg

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consumidores

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ÁGUA ENTRADA NO SISTEMAConsumo Consumo autorizado autorizado

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[m[m3 3 /ano]/ano]

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[m[m3 3 / ano]/ ano]

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facturadofacturado[m[m33 / ano] / ano]

CConsumoonsumo medido facturado medido facturado(inclu(incluindo água exportadaindo água exportada))

CConsumoonsumo não medido facturado não medido facturado

Uso não autorizadoUso não autorizado

Erros de mediçãoErros de medição

Perdas aparentesPerdas aparentes [m[m33 / ano] / ano]

Perdas reaisPerdas reais[m[m33 / / anoano]]

CConsumoonsumo medido não facturado medido não facturado

CConsumoonsumo nem medido nem nem medido nem facturadofacturado

FFugas nugas nos ramais os ramais até ao ponto até ao ponto de abastecimentode abastecimento

FFugas e ugas e extravasamentosextravasamentos nosnos reservatórios reservatórios

FFugas nougas no sistema de adução e sistema de adução e distribuiçãodistribuição

(en geral, o contador do (en geral, o contador do consumidor)consumidor)(en geral, o contador do (en geral, o contador do consumidor)consumidor)

ÁGUA ENTRADA NO SISTEMA

ÁGUA ENTRADA NO SISTEMAConsumo Consumo autorizado autorizado

ttotalotal [m[m3 3 /ano]/ano]

Perdas de água Perdas de água

totaistotais [m[m33 / / anoano] ]

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[m[m3 3 /ano]/ano]

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[m[m3 3 / ano]/ ano]

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CConsumoonsumo autorizado não autorizado não

facturadofacturado[m[m33 / ano] / ano]

CConsumoonsumo medido facturado medido facturado(inclu(incluinda água exportadainda água exportada))

CConsumoonsumo não medido facturado não medido facturado

Uso não autorizadoUso não autorizado

Erros de mediçãoErros de medição

Perdas aPerdas aparentes parentes [m[m33 / ano] / ano]

Perdas reaisPerdas reais[m[m33 / / anoano]]

CConsumoonsumo medido não facturado medido não facturado

CConsumoonsumo nem medido nem nem medido nem facturadofacturado

FFugas nos ramais até aougas nos ramais até ao ponto ponto de abastecimentode abastecimento

FFugas e ugas e extravasamentosextravasamentos nosnos reservatórios reservatórios

FFugas nougas no sistema de adução e sistema de adução e distribuiçãodistribuição

Como se calcula ?Como se calcula ?Como se calcula ?Como se calcula ?

Água

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Medição nas zonas de medição e controlo

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(*) - podem localizar-se em qualquer ponto entre a captação e o tratamentoÁg

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- Ponto de controlo de caudalM

M

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M

• Caudal médio entrado no sistema: 133,5 m3/h• Cerca de 3 700 consumidores / 11 500 habitantes• Densidade de ramais: 30/km de conduta• Cerca de 950 ramais• Comprimento médio dos ramais: 15 m• Pressão média de serviço: 40 m Origem própria de Origem própria de

águaáguaCaudal médio: 78,5 Caudal médio: 78,5

mm33/h/h

Venda a outra Venda a outra entidade: entidade: Caudal Caudal

médio: 16,126 mmédio: 16,126 m33/h/h

Transferência de outro Transferência de outro sistema: sistema:

Caudal médio: 55,0 mCaudal médio: 55,0 m33/h/h

14

Metodologia de cálculo da água não facturada e das perdas reais

• Passo 0: Definir o sistema (ou parte do sistema) a auditar e definir as datas de referência (um ano)

• Passo 1: Determinar o volume de água entrada no sistema e introduzi-lo na célula correspondente.– Água captada: 78,5 x 24 x 365 = 687.660 m3

– Água tratada importada: 55,0 x 24 x 365 = 481.800 m3

– Água bruta importada: 0 m3

– Água entrada no sistema:

687.660 m3 + 481.800 m3 + 0 = 1.169.460 m3

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Consumo autorizado

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Consumo autorizado facturado[m3 / ano]

Consumo autorizado não

facturado[m3 / ano]

Consumo medido facturado

Consumo não medido facturado

Uso não autorizado

Erros de medição

Perdas aparentes [m3 / ano]

Perdas reais[m3 / ano]

Consumo medido não facturado

Consumo nem medido nem facturado

Fugas nos ramais até ao ponto de abastecimento

Fugas e extravasamentos nos reservatórios

Fugas no sistema de adução e distribuição

16


Passo 2:

• A) Determinar o consumo medido facturado (os tipos de consumidores podem ser diferentes dos que se apresentam) – Distribuição directa

• Consumo doméstico: 428.145 m3

• Consumo industrial: 75.555 m3

• Consumo público: 50.370 m3

• Total parcial: 554.070 m3

– Água exportada: 16,126 x 24 x 365 = 141.264 m3

– TOTAL: 554.070 m3 + 141.264 m3 = 695.334 m3

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Consumo medido facturado695.334 m3

Consumo não medido facturado

Uso não autorizado

Erros de medição








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Passo 2 (continuação ):

• B) Determinar o consumo não medido facturado– Consumidores sem contador (12%, 150 l per capita/d):

75.555 m3

– Rega de espaços verdes: 540 m3

(exemplo: por estimação de tempo de rega diária aproximado, caudal médio por aspersor, quantidade aprox. de aspersores e número de meses de rega por ano);

– Lavagem de ruas: 375 m3

(exemplo: por estimação do número de auto-tanques que se enchem por dia x capacidade de cada um x número de dias de utilização por ano)

– Total: 75.555 + 540 + 375 = 76.470 m3

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Consumo autorizado

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[m3 / ano]

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[m3 / ano]



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Consumo não medido facturado76.470 m3

Uso não autorizado

Erros de medição








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Passo 2 (continuação ):

• C) Calcular o consumo facturado total– Total : 771.804 m3 + 76.470 m3 =

771.804 m3

• D) Introduzir os resultados nas duas células respectivas

ÁG

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m3

Consumo autorizado

total [m3 /ano]


[m3 / ano]

Água facturada

771.804 m3


[m3 / ano]

Consumo autorizado facturado

771.804 m3


facturado[m3 / ano]



Uso não autorizado

Erros de medição








22


• Passo 3: Calcular o volume de água não facturada como a diferença entre a água entrada no sistema e a água facturada.– Total : 1.169.460 m3 – 771.804 m3 =

397.656 m3

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Consumo autorizado

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[m3 / ano]

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397.656 m3


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facturado[m3 / ano]



Uso não autorizado

Erros de medição








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Passo 4:• A) Definir o consumo medido não

facturado– Consumo próprio da EG: 450 m3

– Consumos públicos: 12.500 m3

– Outros: 0 m3

– Total : 450 m3 + 12.500 m3 + 0 m3 = 12.950 m3

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Consumo autorizado

total [m3 /ano]


[m3 / ano]

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397.656 m3


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Uso não autorizado

Erros de medição



Consumo medido não facturado12.950 m





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Passo 4 (continuação ):• B) Definir o consumo autorizado nem medido

nem facturado– Rega de espaços verdes: 20.000 m3

– Lavagem de ruas: 43.000 m3

– Combate de incêndios: 5.000 m3

– Consumo p/ lavagem de reservatórios ou condutas: 3.000 m3

– Outros: 0 m3

– Total : 20.000 + 43.000 + 5.000 + 3.000 = 71.000 m3

ÁG

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Consumo autorizado

total [m3 /ano]


[m3 / ano]

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facturado[m3 / ano]



Uso não autorizado

Erros de medição



Consumo medido não facturado12.950 m3

Consumo nem medido nem facturado: 71.000 m3




28


Passo 4 (continuação ): • C) Calcular o consumo

autorizado não facturado– Total : 12.950 m3 + 71.000 m3 =

83.950 m3

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Consumo autorizado

total [m3 /ano]


[m3 / ano]

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facturado83.950 m3



Uso não autorizado

Erros de medição








30


• Passo 5: Somar os volumes correspondentes ao consumo autorizado facturado e ao consumo autorizado não facturado; introduzir o resultado como consumo autorizado.– Total : 771.804 m3 + 83.950 m3 =

855.754 m3

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Consumo autorizado

total 855.754 m3


[m3 / ano]

Água facturada

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397.656 m3


771.804 m3


facturado83.950 m3



Uso não autorizado

Erros de medição








32


• Passo 6: Calcular as perdas de água como a diferença entre a água entrada no sistema e o consumo autorizado.– Total : 1.169.460 m3 – 855.754 m3

= 313.706 m3

ÁG

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A:

1.1

69.4

60

m3

Consumo autorizado

total 855.754 m3


313.706 m3

Água facturada

771.804 m3


397.656 m3


771.804 m3


facturado83.950 m3



Uso não autorizado

Erros de medição








34


• Passo 7:• a) Avaliar, usando os melhores

métodos disponíveis, o uso não autorizado – Utilização ilícita temporária de marcos

e bocas de incêndio– Ligações ilícitas– Total: desconhecido (10.000-20.000 m3

)

ÁG

UA

EN

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Consumo autorizado

total 855.754 m3


313.706 m3

Água facturada

771.804 m3


397.656 m3


771.804 m3


facturado83.950 m3



Uso não autorizado: 15.000 m3

Erros de medição








36


Passo 7 (cont.):• b) Avaliar, usando os melhores métodos

disponíveis, o erro correspondente a cada parcela do consumo autorizado – Erro da água autorizada medida (10%

contador, leitura e registo) = 10% x (695.334 + 12.950) = 70.828 m3

– Erro da água autorizada não medida (20%) = 20% x (76.940 + 71.000) = 29.588 m3

– Total: 70.828 + 29.588 = 100.416 m3

ÁG

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Consumo autorizado

total 855.754 m3


313.706 m3

Água facturada

771.804 m3


397.656 m3


771.804 m3


facturado83.950 m3




Erros de medição: 100.416m3








38


Passo 7 (cont.):• c) Somar os uso não autorizado

e os erros de medição e registar o resultado na célula de perdas aparentes.

– Total: 15.000 + 100.416 = 115.416 m3

ÁG

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EN

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O S

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EM

A:

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60

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Consumo autorizado

total 855.754 m3


313.706 m3

Água facturada

771.804 m3


397.656 m3


771.804 m3


facturado530 m3



Perdas aparentes 115.416 m3









40


• Passo 8: Calcular as perdas reais como a diferença entre as perdas totais e as perdas aparentes.– Total : 313.706 m3 – 115.416 m3 =

198.290 m3

ÁG

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EN

TR

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A:

1.1

69.4

60

m3

Consumo autorizado

total 855.754 m3


313.706 m3

Água facturada

771.804 m3


397.656 m3


771.804 m3


facturado83.950 m3




Perdas reais198.290 m3








42


• Passo 9: Avaliar cada uma das partes das perdas reais utilizando os melhores métodos disponíveis (análise de caudais nocturnos, cálculo de frequência / caudal / duração de roturas, modelação , etc.), somá-las e compará-las com o resultado anterior.

ÁG

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EN

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A:

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m3

Consumo autorizado

total 855.754 m3


313.706 m3

Água facturada

771.804 m3


397.656 m3


771.804 m3


facturado83.950 m3



Perdas reais198.290 m3









44

Fiabilidade e exactidão dos dados

• Para cada célula, é indispensável avaliar de forma crítica a fiabilidade dos dados (fiabilidade: confiança na fonte de dados)

• A atribução de erros médios permite estimar a exactidão dos resultados

• Às vezes a ordem de grandeza de certos tipos de erro é a mesma ou maior do que os valores de perdas que resultam dos cálculos

• Esta avaliação permite também melhorar procedimentos de controlo e registo de caudal

45

Revisão dos indicadores de uso mais frequente

• Os dois indicadores mais conhecidos expressam-se como rendimentos:– Consumo não medido / água entrada no sistema

(%)– Consumo não facturado / água entrada no

sistema (%)

Por vezes dá-se a designação de “água não contabilizada” a qualquer destes dois indicadores (unaccounted-for water) – termo a evitar por não ter interpretação única

46

Vantagens e inconvenientes destes indicadores

• Principais vantagens:– Simples– Muito divulgados

• Principais inconvenientes:– Não são adequados ao

diagnóstico técnico dos sistema– Não permitem comparações entre

sistemas onde sejam utilizados critérios de medição distintos

47

Porquê não são adequados ao diagnóstico técnico do sistema?

• O diagnóstico do estado do sistema requer o conhecimento das perdas reais (não apenas das perdas totais)– os indicadores anteriores são insuficientes

• As perdas reais expressas em percentagem podem falsear as conclusões, por dependerem muito – da densidade de ramais

– do consumo médio por ramal

48

Variabilidade do indicador percentual de perdas reais

Ref: IWA Blue Pages

100

250 8000

1,2 %

29 %

Aglomerado rural, Edifícios unifamiliares,População envelhecida:250 l/dia/ramal

Área urbana, 25 fogos por edifício,320 l/dia/ fogo:8000 l/dia/ramal

49

Selecção dos indicadores mais adequados

Perspectivas consideradas:

• Ambiental (1 indicador)

• Técnica (4 indicadores)

• Financeira e económica (2

indicadores)

50

Indicador ambiental de perdas

Ineficiência na utilização dos recursos hídricos (%)

• perdas reais / volume entrado no sistema x 100– 198.290 / 1.169.460 x 100 = 17 %

51

Indicadores financeiros e económicos de perdas

Água não facturada (em termos de volume) (%)

• Água não facturada / volume entrado no sistema x 100– (397.656 / 1.169.460) x 100 = 34,0%

Água não facturada (em termos de custo) (%)

• Valor da água não facturada / custos correntes anuais (proporção)

52

Indicadores financeiros e económicos de perdas

Valor da água não facturada:O custo unitário a considerar é• Para o consumo autorizado não facturado e

para as perdas aparentes, o preço médio de venda

• Para as perdas reais, o mais alto dos valores seguintes: – (i) componente variável do custo da água

importada; – (ii) custo marginal de longo prazo relativo às

origens próprias de água.

– ((83.950 + 115.416) x 140$ + 213.879 x 80$ / 127.535.500$) x 100 = 37,0%

53

Indicadores técnicos de perdas

Perdas totais (m3/ramal/ano)• Perdas de água / número de ramais

– 313.706 / 950 = 330 m3/ramal/ano

Perdas aparentes (m3/ramal/ano)• Perdas aparentes / número de ramais

– 115.416 / 950 = 121 m3/ramal/ano

Perdas reais (l/ramal/dia)• Perdas reais x 1000 / (número de ramais x 365 x

T/100) (T = % do ano em que o sistema está pressurizado)– 198.290 x 1000 / (950 x 365 x 100/100) = 572 l/ramal/dia

Se a densidade de ramaisSe a densidade de ramais é inferior a 20 por kmé inferior a 20 por km

de conduta, estes indicadores de conduta, estes indicadores devem ser expressos por km devem ser expressos por km de conduta em lugar de por de conduta em lugar de por

número de ramaisnúmero de ramais

Se a densidade de ramaisSe a densidade de ramais é inferior a 20 por kmé inferior a 20 por km

de conduta, estes indicadores de conduta, estes indicadores devem ser expressos por km devem ser expressos por km de conduta em lugar de por de conduta em lugar de por

número de ramaisnúmero de ramais

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Indicadores técnicos de perdas

Indicador infra-estrutural de perdas • Perdas reais / perdas reais mínimas

– As perdas reais mínimas são o valor mínimo tecnicamente possível.

– Este indicador pretende eliminar a influência da pressão de serviço e do comprimento médio dos ramais na análise.

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Perdas reais mínimas (l/ramal/dia)

Densidade média de ramais (por km de conduta)

Pressão média de serviço

20 40 60 80 100

20 34 68 112

146

170

40 25 50 75 100

125

60 22 44 66 88 110

80 21 41 62 82 103

100 20 39 59 78 98

Para os casos de ramais muito curtos Para comprimento médio de ramal = 10 m

3939

1231232525

1951954949

1731733535

245245

Para comprimento médio de ramal = 30 m

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Indicador infrastrutural de perdas

– Cerca de 3 700 consumidores / 11 500 habitantes

– Densidade de ramais: 30/km de conduta– Cerca de 950 ramais– Comprimento médio dos ramais: 15 m– Pressão média de serviço: 40 m

• Valor mínimo de referência: 71 l/ramal/dia

• ILI = 572 / 71 = 8

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Cálculo prático destes indicadores

• É fácil depois de se terem calculado os termos do balanço hídrico

• O software SIGMA permite mais facilmente executar o cálculo das diversas etapas envolvidas

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Apreciação dos resultados

• O indicador de água não facturada é elevado (34%), mas não superior à média portuguesa (cerca de 40%)

• As perdas reais são de 572 l/ramal/dia, cerca de 8 vezes mais do que o valor mínimo de referência

• As perdas aparentes são significativas• Existe uma parcela significativa de

água não medida e nem facturada

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Conclusões

• Todos os sistemas de abastecimento têm perdas • Perdas elevadas correspondem a

– eficiência baixa no uso dos recursos ambientais (agua e energia) e financeiros

– baixa eficácia das infra-estruturas

• A execução sistemática de auditorias de perdas, baseadas em medições fiáveis, é o passo mais importante para controlar as perdas

• Os indicadores de perdas tradicionais são insuficientes

• A terminologia, os indicadores e a metodologia de avaliação da IWA constituem uma ferramenta adequada para o controlo de perdas.

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1 Auditorias de perdas de água em sistemas de abastecimento Helena Alegre Chefe do Núcleo de Engenharia Sanitária e Investigadora Principal no Laboratório