quinta-feira, 28 de dezembro de 2017

É preciso uma ponte entre a D. Luis I e a Arrábida

Todos sabemos isso! 
Eu nasci na freguesia da Sé da cidade do Porto já faz muitos anos. 
Sou do tempo em que o trânsito dentro da cidade era infernal, muito pior do que agora, horas infindáveis em para arranque e buzinadelas, do tempo em que não havia a Ponte do Freixo, a VCI nem os semáforos. Era o tempo da "prioridade da direita" combatida com o "mete, mete, mete, mete, já entrou".
No entretanto, muita coisa melhorou mas subsiste um grande problema: na parte ocidental da cidade, há visível incapacidade de a Ponte da Arrábida dar vazão ao trânsito, seja para circular, seja para ligar a A28 (a Norte) com a A44, a A29 e a A1.
E a população da cidade diminui para metade e o comercio mudou para os centros comerciais em Gaia e Matosinhos!

E quando há um toque?
Santa Vaca (da expressão americana, holy cow), são horas de desespero, uma manhã de trabalho perdida, muitos litros de combustível desaproveitados, muito carro sobre-aquecido.
Muita gente já pensou neste problema e a conclusão de todos foi que é preciso fazer um novo atravessamento entre a Ponte da Arrábida e a Ponte Luís I e até há propostas arquitectónicas, por exemplo, para uma ponte na zona da alfândega. 
No entanto, todas as ideias foram chumbadas por causa do impacto na paisagem. 
É preciso fazer uma ponte alta como a Ponte Arrábida e isso causa na paisagem uma enorme alteração visual. 
Como somos, em termos estéticos, conservadores, não é possível fazer tal ponte, pelo menos nos próximos 50 anos.

Calma, calma, tem que ser possível!
Tem que se fazer uma ponte que ninguém consiga ver!
O Luís Filipe Meneses pensou num túnel, que é possível em termos de engenharia, mas eu quero uma ponte, grande, enorme mas que ninguém veja.
Pensei eu, "isto tem que ser possível". 
Se, por um lado, o David Copperfield foi capaz de esconder a Estátua da Liberdade e o Sócrates milhões de euros e, por outro lado, dizem (a ucraniana e a minha mãe ;-) que sou a pessoa mais inteligente do mundo, mesmo que precise da ajuda da Santa Vaca, tenho que ser capaz de a esconder, é só uma pontezita sobre o Rio Douro.
Mas como se pode esconder uma coisa tão grande?
Pintando de tinta invisível? Não!
Ficando o mais longe possível da Arrábida? Era essa a ideia da ponte na Alfândega mas não dá porque fica perto da Luís I.
Para uma ponte não causar impacto na paisagem é preciso esconde-la atrás de outra coisa qualquer. 

Passeie, passei.
Já fiz aquele caminho entre pontes muitas vezes, sempre com a pergunta "onde se pode esconder a nova ponte?" na mente.
Como é possível meter uma ponte bem à vista de toda a gente, com toda a gente a olhar e sem que ninguém seja capaz de ver. 
Tem que ser atrás de alguma coisa mas o que há por ali suficientemente grande para esconder uma ponte de enorme dimensão?

Já sei, descobri!
Ora olhe para a figura seguinte! É capaz de ver lá a nova ponte?
Não consegue? Mas olhe que ela está lá !!!!!!

Fig. 1 - A Ponte da Arrábida e, à esquerda, ..., a nova ponte!

A solução é encostar a nova ponte à Ponte da Arrábida.
A Ponte da Arrábida tem um piso com 25,5 m de largura que apoiam em dois arcos com 8,5m de largura cada e, entre eles, há um espaço rendilhado com outros 8,5m. 
No piso actual, tem 6 faixas de rodagem (de 3,25m), uma faixa central (de 1,8m) e 2 passeios (de 2,1m).
A ideia é a nova ponte ficar encostada à actual Ponte da Arrábida, ser apenas mais um arco e mais um espaço rendilhado, iguais em tudo ao que existe ficando perfeitamente misturados com o que lá está.
Uma pessoa que olhe para a linha de horizonte, não vai ver qualquer diferença estética, vai ficar tudo na mesma. A única diferença é que, por baixo, vai passar a haver 3 arcos em vez de dois.

Fig. 2 - A nova ponte está ali, encostadinha, mas ninguém a consegue ver.

A nova ponte.
Actualmente, os elevadores não funcionam por os passeios superiores não oferecerem condições de segurança (são muito estreitos e encostados a carros a passar a mais de 100km/h). 
Começa-se por demolir os actuais elevadores de um lado da ponte, constrói-se a nova ponte e refazem-se os elevadores de forma a ficar, em termos visuais, tudo na mesma.
Durante a construção haverá condicionamento no trânsito mas a ponte pode continuar aberta.
Na ponte aumentada, será possível meter mais 10 baixas de rodagem (de 3,25m) e duplicar a largura dos  passeios para 4 m o que tornará mais seguro o atravessamento por pessoas e bicicletas e possibilitando que os elevadores voltem a funcionar.

Vamos a umas contas.
Vi no JN (2011) que passam na Ponte da Arrábida uma média de 136 mil carros por dia.
Vamos supor que 60% desse tráfego é a horas em que há algum congestionamento.
Vamos supor que com a nova ponte, a vida dos passantes melhorava 0,10€ por passagem.
Resultaria da nova ponte um ganho de 8160€/dia
Vamos supor que a obra se amortiza em 25 anos a uma taxa de juro de 5%/ano.
Dá 43 milhões de euros.
Bastava cobrar uma portagem de 0,10€/passagem entre as 7h30 e as 9h30 e as 5h00 e as 7h00 e a receita seria mais do que suficiente para fazer a nova ponte e ainda para melhorar os 7 km que ligam a A28 (Norte) à A44(Sul).

Fiquei contente com este poste.
Porque, apesar de haver 7300 milhões de pessoas no mundo, tive uma ideia que nunca ninguém teve.
Nem o Edgar Cardoso.

Fig. 3 - Para poderem comparar a actual Ponte da Arrábida com a futura (Fig. 1)

O problema do canal.
Um anónimo levantou o problema de não haver canal para alargar a VCI entre a A28 e a A44.
Primeiro, se a nova ponte "resolver" o problema Campo Alegre /Afurada (2600m) já justifica a obra.
Actualmente, no sentido Norte-Sul, à tarde, a entrada a Norte a partir do Campo Alegre causa muito congestionamento porque o tráfego entra numa pista já com trânsito muito intenso (que vem da VCI). A saída a Sul para a Afurada também causa congestionamento porque os carros têm que cruzar sobre a ponte e a saída é imediatamente a seguir à ponte.
No sentido Sul-Norte, de manhã, a entrada a Sul a partir do "Gaia Shopping" causa muito congestionamento porque entram todos os veículos da Afurada e a pista já tem trânsito intenso (que vem da A44). A saída a Norte para a Campo Alegre é terrível, causa enorme congestionamento porque os carros têm que vêm de Sul cruzar sobre a ponte, a saída é imediatamente a seguir à ponte e a entrada está sempre empancada.
O melhoramento deste nó obriga a alargar a VCI numa extensão de 2000m mas não precisa de qualquer intervenção ao nível dos viadutos.
A ponte mais a melhoria no nó deve custar entre 25 milhões€ e 35 milhões € (fazendo uma proporção com os 54 milhões € que custou da Ponte da Arrábida e os 28 milhões € da Ponte do Infante, a preços de 2017).
Fig. 4 - Nova Ponte (faixas a vermelho) com a melhoria do nó Campo Alegre e Afurada (faixas a azul são as existentes). As 10 pistas na ponte, reduzem para 4 pistas até Boavista/Bessa Leite e, depois, para as actuais 6 pistas.

Segundo, melhorar a ligação A28/A44-A29 (extensão de 6500m) obriga a demolir apenas duas casas.
Passando na auto-estrada, parece que as casas estão encostadas mas apenas em dois pontos não existe o necessário canal com 50m de largura.
Por isso, basta demolir duas casas para passar de 6 faixas para 8 faixas (duas faixas da ponte morreriam no nó do Campo-Alegre / Afurada), o que não tem comparação com abrir outra via com 4 faixas.
Fazer o alargamento em 4 km de VCI deve custar mais uns 8 milhões €, 2 milhões€ por km.

Fig. 5 - Entre a A28 e a A44-A29, só existem 2 pontos com menos de 50m de largura

domingo, 24 de dezembro de 2017

Proposta para Ponte de D. Cosme, no Rio Douro

A cidade do Porto tem a baixa histórica congestionada. 
As guerras no Norte de África, os problemas políticos na Turquia, a confusão na Catalunha e as viagens de avião e os hosteis baratos têm alimentado o crescimento do turismo nas cidades portuguesas de que o Porto/Gaia é apenas um exemplo. Garantiu-me o meu amigo P.S. que até Valongo tem turistas!
Povinho aos magotes quer dizer reabilitação urbana para a reconversão das casas velhas, decrepitas e abandonadas em  locais de apoio aos turistas, actividade económica e animação generalizada sem qualquer mérito dos autarcas (que encontraram nas taxas turísticas a galinha dos ovos de ouro) ou do governo central.
Havendo muito turista, sem nada para fazer, com vontade de circular no espaço público, sem sossego no corpo, caminham em movimento aleatório à espera de encontrar alguma coisa nunca antes vista e que possa ser fotografada e contada para fazer roer de inveja os amigos que ficaram em casa, descansadinhos.
A baixa do Porto é cortada pelo Rio Douro e o turista, vendo de um lado que pouco ou nada há para ver, olhando para a outra margem, vem-lhe à esperança que é lá que está a tal pedra que o José Hermano Saraiva dizia ser do maior significado histórico para a humanidade:

"Foi aqui, nesta mesma pedra, neste mesmo sítio onde estou a pousar a minha mão, que D. Afonso Henriques se apoiou pelas 14 horas e 32 minutos do dia 13 de Setembro de 1127, a meio da Batalha do Courato e da Francesinha contra os mouros liderados pelo Zapussaqueno, num momento de vento e chuva miudinha, com perigo para a própria vida, para arrear o calhau.
Não fosse esse momento de enorme importância para a humanidade, hoje, em vez do courato, comíamos chamuças, em vez de francesinhas, comíamos kebabes e, em vez de coca-cola, bebíamos sumo de tomate."

Sempre segundo a lei do movimento browneano, isto é, andando como uma barata tonta, o turista volta e meia atravessa o Rio Douro pela Ponte Luís I, tanto pelo tabuleiro inferior (onde circulam carros) como pelo tabuleiro superior (onde circula o metro).
Além da esperança que vê na outra margem, a travessia per si já é uma atracção turística.
O ritual da subida das Escadas do Codeçal onde as gordas, logo na curva à direita, já perderam o fôlego e param curvadas com a mão apoiada no joelho, olham para trás para a Ponte Luís I, imaginando ser assim o "momento" com o Brad Pitt em cima delas. O chegar lá cima, ao fim dos 226 degraus, e virar à esquerda por um caminho todo porco e a cheira mal, a recordar o cheirinho da infância, dos tempos em que o povinho dormia com o penico debaixo da cama. Atravessar o Douro pelo tabuleiro superior com a esperança de poder dizer "quase fui trucidado pelo metro", carruagens que quase nunca passam. Subir à Serra do Pilar que, afinal, não é serra nenhuma, "Chama-se Serra do Pilar porque em tempos houve aqui um serração que o Infante Santo usou para construir os mastros das Naus que foram tomar Ceuta aos  infiéis sarracenos". Depois, descer pelas vielas de Gaia, a olhar para um lado e para o outro, na tentativa de encontrar as atracções turísticas que não existem para, finalmente, re-atravessar o rio pelo tabuleiro inferior de volta ao estado de barata tonta.

O problema destas travessias é que os passeios do tabuleiro inferior da ponte são muito estreitos, um metrito, o que causa problemas de segurança aos peregrinos e congestionamento aos automobilistas. Por causa disso, os autarcas do Porto e de Gaia reuniram-se e apontaram a ideia de que há necessidade de construir uma ponte a conta baixa entre a Ponte Luís I e a Ponte do Infante.
Este poste serve para apresentar a minha proposta de arquitectura.

O teste da foto.
O turismo é um negócio que favorece as pessoas das terriolas. Então, quando o artista  projecta uma obra  não pode pensar apenas na funcionalidade directa nem na minimização dos custos pois a obra tem uma funcionalidade indirecta que é chamar turistas.
A coisa até pode não servir directamente para nada, como a Torre Eiffel ou as Pirâmides do Egipto, mas tem que ser uma atracção turística!
Desta forma, para começar, o artista vai ter que responder a duas simples questões filosóficas:

Questão 1: Será que alguém no seu juízo perfeito vai tirar uma selfie com esta merda como fundo?
Questão 2: Será possível identificar o local por esta merda estar como fundo da selfie?

O meu emprego.
É num edifício que os parolos meus colegas (notar que parolo apenas quer dizer que não têm formação estética nem gosto estético sofisticado) acham ser de grande valia arquitectónica.
O problema é que chumba o teste da selfie, nunca lá foi visto nenhum turista a tirar selfies!

Vamos à minha proposta.
Existem 665 m entre a Ponte de Luís I e a Ponte do Infante. A localização que proponho é a meia distância, no ponto em que a Serra do Pilar é mais elevada, com distância suficiente para a ponte se individualizar pois prevejo que se vai tornar a maior atracção Porto.
O mais barato seria uma ponte de betão igual à Ponte do Infante mas, como nunca vi ninguém fotografar tal ponte, eu quero uma coisa diferente, algo nunca visto em mais parte nenhuma do mundo.
Depois de muito pensar, a minha proposta é uma ponte metálica suspensa por dois cabos de aço.
Claro que vão dizer "Mas isso já é por demais conhecido e visto, temos a ponte sobre o Tejo e milhars de outras pontes espalhadas pelo mundo."
Mas eu estou a pensar algo diferente, algo assimétrico, sem pilares e com os cabos ancorados directamente no maciço rochoso das Fontainhas / Guindais (à cota 43m) e da Serra do Pilar (à cota 88m).
Fig. 1 - Vista lateral da nova ponte sobre o Douro, a Ponte de D. Cosme.

Pegando em todas as fotografias tiradas pelos turistas por esse mundo fora, milhares e milhares de milhões de milhões, não existe nenhuma que se assemelhe à minha proposta pelo que será, com  toda a certeza, uma atracção turística capaz de identificar o local de forma única. Quem vir uma selfie com isto, já sabe onde foi tirada. Dirão "You have been in D. Cosme Bridge"

Em planta.
Do lado de Gaia, o acesso à ponte será pelas Caves Burmester que serão destruídas (ver Fig. 2) e, depois, para não destruir a escarpa que vai até ao rio (ver, Fig. 3), passa para cima da água e faz uma curva à esquerda (ver, Fig. 4).
Do lado do Porto, a D. Cosme encosta a 90.º à Av. do Gustavo Eiffel (ver, Fig. 4).

Fig. 2 - Mesmo no sítio onde estão as Caves Burmester (que mudem para outro sítio).
Aquela foto da mulher nua, está mesmo no google street, podem confirmar!

Fig. 3 - Vista da Escarpa da Serra do Pilar com o local de amarração dos cabos (cruzes vermelhas) e "encosto" da Ponte de D. Cosme (traço vermelho).


Fig. 4 - Vista em planta da localização da Ponte de D. Cosme (a vermelho) e dos cabos (a preto).

Ainda falta uma atracção turística.
Ao contrário do que pensa o Sr. Presidente da Câmara, não é preciso meter elevadores na baixa do Porto porque o turista gosta de subir e descer escadarias para ocupar o tempo.
Querem saber quantas pessoas, por ano, sobem no elevador que vai da Ribeira para a Sé?
Zero, nem uma para amostra (aquilo até está fechado).
E no funicular dos Guindais?
Eu passo lá muitas vezes e vão meia dúzia de pessoas, de vez em quando, muito raramente.
Então, a boa atracção turística é o cabo ser uma ponte pedonal a ligar os Guindais à Serra do Pilar, o cabo a abanar, quase com perigo de vida, uma subida difícil, alguns lugar com 30% de inclinação, óptimo lugar para tirar selfies únicas.

O perfil transversal.
Proponho um perfil com 12 metros, dois passeios de 2,2m  e duas faixas de rodagem de 3.75m e, quando à ponte pedonal, proponho 3m (ver, Fig. 5).

Fig. 5 - Corte transversal da ponte onde os cabos mais se aproximam do tabuleiro.

Uma nota sobre o nome das cidades do Porto e de Gaia.
É senso comum que, no antigamente, Porto e Gaia eram a mesma cidade que se chamavam Portus Cale mas isso não corresponde ao consenso histórico.
Quando vieram os romanos chegaram à região norte-litoral da Península Ibérica, puseram o nome de Gallaecia a toda a região a norte do Rio Vouga. Cale talvez fosse o nome da deusa mãe dos celta ou o termo usado pelos grego para dizer que a terra era bonita (ver). O certo é que, na altura da chegada dos romanos, a região era muito pouco povoada, a actual cidade do Porto não teria mais de 100 habitantes,  situação que piorou aquando da reconquista (havia constantes incursões ora para matar todos os sarracenos, ora para matar todos os cristãos que se aventuravam nesta terra de atrito entre cristãos a norte e sarracenos a sul).
Com achegada dos romanos, como a sua economia era carregar coisas (madeira, minerais, peixe e carne salgados, cereais e escravos) em barcos para levar para Roma, não havendo estradas, foi construído um porto fluvial/marítimo na Ribeira da Vila no que é hoje a Praça da Ribeira.
Esse porto, naturalmente, era conhecido pelos romanos como o Porto de Cale.
Portus deu origem a Porto e Cale a Gaia.
No Sec. IX, foi re-utilizado o termo Portus Cale para separar o condado da Galiza (na parte norte da Galécia)  do condado que se formou a sul, com as terras conquistadas por Vímara Peresa os mouros.

Fig. 6 - Nesta selfie, quando a menina tirar o braço, vê-se a Ponte de D. Cosme, a maior atracção turística da Península Ibérica e arredores.

Fig. 7 - O que dirá à entrada da ponte para turista ver.

quinta-feira, 23 de novembro de 2017

Uma barragem de regularização

Imaginem o seguinte exercício.
Vamos imaginar que o caudal médio de entrada na Barragem do Alto Dão é de 250 l/s que são 7,9 hm3/ano.
Qual terá que ser sua capacidade de armazenamento da barragem para conseguir descarregar sempre o mesmo caudal?

Vou ter que pegar em dados sobre a precipitação e a evaporação.
 Fui ao site do clima buscar uns dados sobre temperatura e precipitação em Viseu que será representativo do que se vai passar na bacia hidrográfica da Barragem do Alto Dão.

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Temp. mínima (°C) 3,3 3,7 6,0 7,5 9,6 12,9 14,7 14,8 13,3 10,1 6,4 3,8
Temp. média (°C) 7,o 7,9 10,3 12,4 14,6 18,6 21,1 21,2 19,0 14,8 10,2 7,3
Temp. máxima (°C) 10,7 12,2 14,6 17,3 19,6 24,4 27,5 27,7 24,7 19,6 14,1 10,9
Chuva (mm) 176 164 115 102 83 51 12 14 54 114 160 140

Do quadro calculo que o total de chuva anual é 1185 mm, e vi noutro sítio qualquer que, em Viseu, a evapotranspiração total é 794 mm. Assim, de cada metro quadrado de bacia hidrográfica, sobram  391 litros que são escoados pelo Rio Dão. 
Isto que dizer que a bacia hidrográfica terá uma área de 20,2km2 (que compara com os 400 km2 da Barragem de Fragilde).
A evapotranspiração também se mede numa estação meteorológica. Mas como não encontro os dados, dividi o total pelos meses tendo em atenção a temperatura média (para fins ilustrativos). Naturalmente, nos meses mais quentes, a evaporação é maior.
Com estes dados, consegui dimensional o volume da albufeira.

mm/m2 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Chuva 176 164 115 102 83 51 12 14 54 114 160 140
Evapo-transpiração 59 67 88 107 127 162 185 186 166 129 88 62
Saldo hídrico 117 97 27 0 0 0 0 0 0 0 72 78
Caudal de saída 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6 32,6
Albufeira 170 234 228 196 163 130 98 65 33 0 40 85
Percentagem 43% 60% 58% 50% 42% 33% 25% 17% 8% 0% 10% 22%
Albufeira (Hm3)  3,4 4,7 4,6 3,9 3,3 2,6 2,0 1,3 0,7 0,0 0,8 1,7

 Em termos médio perfeitos, a albufeira terá que ser capaz de armazenar 60% do caudal médio anual, um total de 4,7 hm3.
1 hm3 são 1 000 000 m3 

Mas há os anos de seca.
Seria necessário considerar um folga para os anos com precipitação abaixo da média.
Sendo assim, se a albufeira da Barragem do Alto Dão tiver uma capacidade de 6,5 hm3, 80% do caudal médio anual, fica com uma almofada de segurança de 1,8 hm3.
Não é possível garantir um caudal constante a 100% pelo que, mesmo com 120% de capacidade, será necessário fazer pequenos ajustamentos julho, agosto, setembro, outubro e novembro em função do nível da albufeira para não haver rupturas que são mais prováveis nos meses de setembro e outubro. 

E os custos de fazer a barragem?
Com esta pequena barragem, nunca mais haverá seca em Viseu nem interrupção do caudal ecológico e o custo da sua construção fica bem abaixo dos 10 milhões de euros.

A nova barragem também pode ser na Ribeira de Coja, na Ribeira do Carapito ou no Rio de Ludares.
E fica garantida água para a praia de Mangualde

quarta-feira, 22 de novembro de 2017

A seca em Viseu é má cabeça

Vejam como tudo é estranho. 
Dado 1) Nas notícias, o sistema de fornecimento de Viseu, Nelas, Mangualde e mais umas terras serve uma população de 130 mil habitantes.
Dado 2) Uma pessoa, sem poupar, gasta em consumo doméstico de 3 m3 / mês, 100 l/dia.
Dado 3) O sistema é abastecido na Barragem de Fagilde.
Dado 4) Em Fagilde, o Rio Dão tem um caudal médio de 4760 litros/segundo.

Agora vem a minha investigação.
Exagerando para 150 mil pessoas e um generoso consumo de 4,5 m3/mês, 12 meses no ano, num ano dá um consumo total de 8,2 hm3/ano, uma média de 260 l/s
Com umas contas, resultou-me que o Rio Dão tem em Fagilde um caudal médio de 4760 l/s, 18 vezes mais!

Mau, alguma coisa não bate certo.
Passam em Fagilde 4760 l/s e são consumidos 260 l/s e não há água?
Mesmo que se perca 74% da água (em regas e fugas), só são precisos 1000 l/s e passam lá 4760 l/s.
Naturalmente que isto só pode ser incompetência de políticos e gestores públicos que se querem desculpabilizar usando a técnica do Caliméro: "Meu Deus, eu sou muito competente mas é a seca, o aquecimento global e o Passos Coelho que estão a prejudicar o meu trabalho que é perfeito e quem disser que não só pode ser por maldade."

A Barragem de Fagilde é uma farsa.
Tem capacidade para 2,8 hm3 e passam no local 156 hm3 por ano o que traduz que a barragem tem capacidade para armazenar a água correspondente a 6,5 dias de caudal médio do Rio Dão (daquele local).
É isso, a barragem não tem qualquer capacidade de armazenamento, não consegue armazenar nem uma semana da água do rio enquanto que a Barragem do Alqueva armazena mais de 2 anos.
Fez-se uma barragem para dizer que se fez alguma coisa e não se fez nada.

Vamos supor que a barragem era mais alta.
A barragem tem uma cota à altura do leito do rio de 18,5 m e a albufeira tem uma profundidade média de 3,8m.
A barragem custou 25 M€ (não sei em 1985 ou a preços actualizados para 1995, a minha fonte é má). Vamos supor que a barragem tinha uma altura de apenas mais 5 metros, passando de 18,5 m para 23,5 m, em fase de construção, implicaria uma aumento nos custos que não seria superior em 20%.
Só este pequeno acrescento multiplicaria por 3 ou 4 a capacidade de armazenamento da albufeira, acabando para todo o sempre a falta de água na zona de Viseu. 
Bem sei que ultrapassar a cota dos 18,5 m inundaria um bocadinho de Vila Corça, entre a Variante e a Rua Principal.


Prejudicam-se 150 mil pessoas para não inundar um bocadinho de Vila Corça, uma área que tem menos de cem habitantes. 

Bem sei que o projecto é de 1979.
Bem sei que nessa altura havia muita confusão, em 1978 começamos com o governo do Nobre da Costa (que durou 2 meses e 25 dias), continuou com o governo do Mota Pinto (que durou 8 meses e 10 dias) e acabou com o governo da Pintassilgo (que durou 5 meses e 2 dias) mas, no entretanto, já passou tempo suficiente para resolver o problema.

O problema está nas manifestações.
Uma empresa privada, na procura do lucro teria que facturar o máximo vendendo o máximo possível de água. E, para o conseguir, teria que arranjar soluções.
Uma empresa pública, quanto maior for o prejuízo e a dificuldade no abastecimento de água, melhor os esquerdistas acham que está a servir as populações.
E, depois, as populações sem água não fazem manifestações.
A água está caríssima mas o povo vai-se convencendo que é mesmo assim.
Há dinheiro para tudo, só é preciso fazer manifestações e anunciar greves.

E soluções para o futuro?
Estou a imaginar que existem 4 soluções técnicas possíveis que vou apresentar pela ordem da minha preferência..

A) Fazer a Barragem do Alto Dão.
Esta barragem será prioritariamente para armazenamento de água, com uma capacidade na ordem dos 6 hm3 (caudal médio de influxo de 250 l/s = 190 l/s para armazenamento mais  60 l/s para caudal ecológico).
Para ser mais económico, deve ficar localizada onde o Rio Dão ainda é pequenino, bem acima de Fagilde.
Se em Fagilde, a bacia hidrográfica do Rio Dão tem 400 km2 e produz 4760 l/s, para 250 l/s, a nova barragem pode ficar muito acima, ainda acima de Penalva do Castelo.
Em termos de gestão da albufeira, a barragem descarrega um caudal ecológico mínimo de 100 l/s o que vai permitir que a Barragem de Fagilde passe a ter um caudal ecológico significativo (que neste momento é zero).
Depois, quando houver falta de água em Fagilde, aumentam-se as descarregas.
Dos 6 hm3, descontando o caudal ecológico, teremos 5 hm3 que serão suficientes para descarregar 365 l/s durante 5 meses que é muito mais do que o máximo que poderá ser necessário durante a seca "como nunca antes visto".
Esta solução fica por tuta e meia e ainda se paga a ela própria se houver geração de electricidade.
Os eventuais impactos negativos identificados pelos ecologistas terá mais do que compensação pela implementação do caudal ecológico.

Penso que o nome "Barragem do Alto Dão" é bonito (um bocadinho parecido com a Barragem do Alto Rabagão" mas sempre é melhor que "Nova Barragem").

B) Aumentar a altura da Barragem de Fagilde.
Aumentar a cota actual em 1m, aumenta a capacidade de armazenamento em 1000000 m3 que dá para abastecer 130000 habitantes a 100 litros/dia durante 77 dias.
Para ter água suficiente para regas, lavar caixotes do lixo e fugas, aumentar a capacidade de armazenamento em 5 hm3 será necessário aumentar a cota actual entre 3 e 5 metros .
Esta obra tem o problema de ser em cima de outra, havendo necessidade de re-desenhar o descarregador de cheia e, eventualmente, reforçar a estrutura, o que acarreta uns problemazitos.

C) Fazer uma barragem a jusante de Fagilde.
Ali acima das Termas de Alcafache, capaz de armazenar 5hm3 de água que, em tempos de seca extrema, terá que ser bombeada para a Barragem de Alfagilde.
A barragem a jusante é bastante mais cara que a barragem a montante e obriga a bombear a água.

D) Fazer uma ligação à barragem da Aguieira.
Talvez seja esta a solução que o decisor político vai implementar.
Para complementar o abastecimento (com um máximo de 200 l/s), basta uma conduta de 38 cm (15´´).
Para mim é a pior solução porque a Barragem da Aguieira dista 50 km à Barragem de Fagilde e por montes e vales.
É uma obra de execução simples e rápida mas vai custar muito dinheiro em bombagens.
Mas, como quem paga é o consumidor e o decisor político é tanto melhor quanto pior fizer, vai ser isto que vai ser feito.

Diminuir a pressão da rede de água é a maior barbaridade já dita.
O secretário de Estado do Ambiente, Carlos Martins, veio dizer que, para poupar água, pode ser diminuida a pressão da rede pública de água.
Se isso acontecer, vai deixar de haver água nas zonas altas e nos andares superiores.
Nos prédios onde há bombagem (como é o caso do meu), não tem qualquer impacto porque a rpessão na torneira é a pressão da bomba.
A pressão na rede de água é a que os técnicos consideram óptima em termos económicos. Se mais pressão pode aumentar as fugas em condutas envelhecidas, também adia a sua substituição, garante água nas zonas altas e permite o débito em condutas subdimensionadas (em zonas onde, no entretanto, aumentou o número de moradores).

segunda-feira, 20 de novembro de 2017

O poder dos computadores na Engenharia

Este poste vai ser muito pequenino. 
E vai servir para avaliar o impacto do poder de cálculo dos computadores na construção de grandes obras.
Assim, vou comparar duas pontes que são totalmente iguais (arco de betão sobre o rio Douro) uma feita por volta de 1960 e outra por volta de 2001.

Ponte da Arrábida.
Construída entre 1957 e 1963 (em média, em 1960).
Desenhada e projectada à "mão" pela equipa do Eng. Edgar Cardoso.
Vence um vão de 270 m e tem uma largura de 26,5 m.
Construída em 6 anos, custou 1,2 milhões de euros o que, a preços de 2017, corresponde a 103,6 milhões de euros.

Fig. 1 - A Ponte da Arrábida tem um arco enorme

Ponte do Infante Dão Henrique.
Vence um vão de 280 m e tem uma largura de 20 m.
Desenhada e projectada em "computador" pela equipa do Eng. Adão da Fonseca.
Construída em 27 meses, custou em 2001 próximo de 14 milhões de euros o que, a preços de 2017, corresponde a 28,2 milhões de euros.

Fig. 2 - A Ponte do Infante tem um arco pequenino

A ponte da Arrábida dava para construir 4 pontes do Infante.
E essa diferença resulta do poder de cálculo dos computadores.
Na Ponte da Arrábida o arco teve que ser forte e massivo na Ponte da Arrábida, feito com cofragens complicadas e caras (que estiveram décadas depositadas na Marginal Porto-Entre os Rios para se poder fazer outra igual) porque a equipa do Eng. Edgar Cardoso só pode dividir a ponte em meia dúzia de "peças simples" que calculou à mão.
Na Ponte do Infante o arco pode ser fininho e quase invisível, feito com uma cobragenzinha suspensa no tabuleiro da ponte, muito mais baratas, porque equipa do Eng. Adão da Fonseca pode dividiu a ponte em milhares de elementos finitos, calculados no computador.
O custo da Ponte da Arrábida daria hoje para construir 4 novas pontes.


Convido-vos para, um dia, verem o passado da engenharia na FEP-UP.
Entrando pela porta príncipal do edifício, existe um grande espaço livre (são os Passos Perdidos). Olhem para o tecto para verem como o piso de cima está suportado com vigas massivas, cortadas e em sacada.
São cortadas porque o engenheiro (não sei quem foi) não foi capaz de calcular vigas únicas (cortando-as, simplificou o cálculo). Além disso, meteu 2 pilares que o arquitecto não queria mas que o engenheiro não conseguiu evitar.

Fig. 3 - Viga em sacada e cortada, solução usada para simplificar o cálculo da estrutura 

Se aquilo fosse feito hoje, não haveria esses pilares nem vigas à vista e muito menos "vigas cortadas e em sacada". É que o próprio piso serviria de estrutura de suporte, tudo liso, feito em pré-esforço moldado no local e, traccionado a partir de cima.
Mais elegante e muito mais barato.

Fig. 4 - Podem-se usar tirantes para deixar na entrada do R/C um espaço livre de pilares. Os tirantes podem ficar à vista ou serem escondidos em elementos de arquitectura.

Fig.5 - Os tirantes são feios? Olhe o Ninho do Pássaro!

Fig. 6 - E o que acha deste edifício?
Uma faculdade não seria uma oportunidade para fazer algo avant gard?
Já está convencido que estamos rodeados por parolos?

Sou um engenheiro enferrujado.
Mas, depois de ler o comentário do Toninho, calculei as forças da estrutura da Fig. 3 e, realmente, para forças verticais não é preciso o tirante exterior (não coloquei o piso 3 nem cargas no piso 2 apenas para não complicar o desenho).
Calculei com "cortes" (que é o que me lembro) e penso que está bem calculado mas já estou um "pouco" enferrujado!

Fig. 7 - Tensões de uma estrutura com R/C desempedido e 2 pilares "no ar"
Azul está em compressão (betão) e verde está em tracção (aço).

Fig. 8 - Assim, já ficaria uma obra nunca antes vista


quarta-feira, 15 de novembro de 2017

Acuda-me Deus que vem ai a Inteligência Artificial

Nos últimos tempos falou-se muito da Inteligência artificial.
Naturalmente, tudo comentários de pessoas que nem sabem o que é a inteligência, quanto mais, a inteligência artificial.
Entre os principais medos dessas pessoas, vem a "perda de postos de trabalho" e as "máquinas virarem-se contra a mulher, o homem e o sexo indeterminado"
Mas vamos ver estas análises são sem sentido.


Comparemos um processador de um computador com um cérebro humano.
A inteligência tem por base o nosso cérebro que, para todos os efeitos, é uma máquina (sem alma).
Sendo o cérebro uma máquina e o computador também uma máquina, será de pensar que, um dia, haverá um computador mais inteligente que um cérebro humano.
O cérebro e o computador são máquinas muito simples, feitas pela repetição de elementos, transístores no caso do computador e neurónios no caso do cérebro.


Cada transístor tem três ligações.
Cada neurónio tem cerca de 10000 ligações.
Para uma máquina emular um neurónio, terá que ter vários transístores, não sei bem quantos, mas talvez  3300.
O processador topo de gama da Intel (Xeon Broadwell-E5) tem 330 milhões transístores (médio por núcleo físico) o que será equivalente a 100000 neurónios.
Um cérebro tem 100 000 milhões de neurónios, um milhão de vezes mais que o processador Xeon.

O que faz um computador.Tem transístores que realizam a operação lógica "E" (e outras coisas).
Se entrar corrente corrente eléctrica por ambos os terminais de entrada, sai corrente eléctrica pelo terminal de saída.
Se falhar corrente em alguma das entradas, não sai corrente na saída.


Fig. 1 - O que faz um transístor (0 é sem corrente eléctrica e 1 é com corrente eléctrica)


Fig. 2 - Ilustração do operador "Soma" de dois números com 1 bit (A+B=Z+Of)

A soma de 2 números do Excel (com 15 casas significativas = 64 bits) obriga a usar 2 * 64 -1 = 127 vezes o operador Soma  da Fig. 1. No caso de uma multiplicação será necessário usar o "processador" 127 * 64 = 8128 vezes e uma potenciação obriga a 127 * 64*64 = 520192 somas.
A evolução dos processadores é no sentido de realizar operações "complexas" e em simultâneo (é o Instruction Set). Por exemplo, num processador de 2 bits, são realizadas duas somas das Fig. 2 em simultâneo (ver Fig. 3). Os processadores que usamos são de 64 bits realizam 64 somas elementares em simultâneo (no esquema da Fig. 3, precisará de 256 transístores).
Também são implementadas operações mais exigentes como multiplicações (exigirá 16256 transístores).
Pela extensão da Fig. 3 podemos imaginar a confusão que vai dentro de um processador, com milhares de milhões de transístores (e outras coisas) e milhares de milhões de ligações numa área de 6 cm2.

Ilustração do operador "Soma" de dois números com 2 bit (A1A2+B1B2=Z1Z2Of)

Se o processador trabalhar a 3 GHz e em cada ciclo de relógio for realizada, em média, uma soma de 64 bits, podem ser realizadas 3 mil milhões de somas por segundo.
O processador é extraordinário porque, partindo das coisas muito simples que um transístor faz com a electricidade, sem ter qualquer parte móvel, acede à memória para  ler o programa a executar (a lista das instruções) e, de acordo com esse programa, acede à memória para ler dados e escrever resultados. Além disso, controla o acesso aos periféricos como, por exemplo, o disco rígido e a placa gráfica.
Talvez seja a maior realização da humanidade (depois do controlo do fogo, da invenção da escrita, da descoberta da electricidade, bem, ... muita coisa é extraordinária).

Bem sei do anúncio que o número de transístores num processador duplica a cada 2 anos.
Sendo verdade, seriam precisos apenas 40 anos para termos um processador com a capacidade do cérebro humano.
O problema é que a duplicação de transístores tem sido na "batata frita" e não no processador propriamente dito. Assim, acontece pelo multiplicar do número de processadores, cores, em cada unidade de processamento, por estar lá mais e mais memória e por conter ainda outras coisas como controladores.
Por exemplo, o processador Xeon Broadwell-E5 (preço de 3500€) tem 7200 milhões de transístores com 22 núcleos físicos e 44 virtuais e com 55MB de memória SRAM na "batata frita" (que usam cerca de 2640 milhões de transístores).
E por causa da dificuldade na paralelização e pelos problemas de controlo da comunicação entre os núcleos, 100 núcleos têm uma capacidade bastante menor que 100 vezes a capacidade de um núcleo.

Comparemos o volume de um processador com o volume do nosso cérebro.
O nosso cérebro tem um volume de 1200 cm3, todo cheinho de neurónios a realizar operações, cada um ligado a 10000 outros.
O processador é uma fatiazinha muito fininha com um volume de menos de 0,01 cm3.
Em termos tecnológicos (que, naturalmente, pode mudar) não se vê como aumentar o volume dos processadores para uma máquina tridimensional.

Mas os computadores fazem coisas extraordinárias.
Se pegarmos num engenheiro bom e o pusermos a fazer contas com papel e lápis, no tempo em que o engenheiro faz uma conta, um computador de 500€ faz 500 milhões de contas.
Uma hora desse computador a calcular uma estrutura obrigaria 6000 engenheiros a fazer contas durante toda a sua vida profissional.
Um computador é capaz de ter 100000 livros em formato PDF num disco que custa 50€ (uma média de 0,05 cêntimos por livro) e encontrar em alguns segundos todos os livros onde está escrita uma determinada frase, trabalho que levaria dezenas de anos a um leitor atento.
Imaginemos milhares de pessoas por hora a entrar numa estação de metropolitano e um computador com acesso a uma câmara é capaz de as identificar todas em tempo real.
Milhares de carros a andar numa autoestrada a 120km/h e, partindo das imagens de uma câmara, o computador identifica todos os veículos, vai à conta e chumba cada um com a portagem.
Mas será isto inteligência artificial?


O que será a inteligência?
Para podermos saber se existe IA temos, primeiro, que saber o que é a inteligência.
Não é fácil definir este conceito mas, sendo que já investiguei nesta área (a minha aula nas provas de agregação foram sobre a racionalidade económica) vou tentar.
Para saber se algo é inteligente, temos que
  1) ter um problema sobre o qual sabemos o que responderia um ser perfeitamente inteligente,
  2) o que responderia um ser não inteligente e
  3) estar garantido que o ser respondeu de forma autónoma (i.e., sem intervenção de outro ser inteligente).
Um ser não inteligente responde aleatoriamente.

Vamos supor que descobrimos um extraterrestre que queremos avaliar.
Primeiro) O avaliador começa por ter um problema do qual conhece a solução, por exemplo, 100 perguntas de  escolha múltipla do tipo:
Pergunta 1 - Multiplicando 2 por 9 e dividindo por 3, obtemos o valor:
A)  5          B) 6         C) 7        D) 8         E) 9
...
Pergunta 100 - Multiplicando 3 por 7 e dividindo por 3, obtemos o valor:
A)  5          B) 6         C) 7        D) 8         E) 9
Por cada resposta certa é somado um ponto e, por cada errada, são descontados 0,25 pontos.

Segundo) Depois de sabida a nota obtida pelo extraterrestre, o avaliador calcular a probabilidade de essa nota ou uma superior ser obtida por um indivíduo não inteligente (i.e., que responde aleatoriamente).
Vamos supor que o extraterrestre teve 4 valores. A probabilidade de obter uma nota igual ou maior que esta com respostas perfeitamente aleatórias é de apenas 0,016%.
    #R code
    notas<-rep(0,1000000)
    for (i in 1:1000000)
        {resp = sample(1:5,100, rep=TRUE)
         notas[i]=1.25*length(resp[resp==1]) - 25}
   length(notas[notas>=20])/1000000 #Prob. de uma nota >=4 valores


Fig. 1 - Probabilidade de obter uma nota na escala 1/20 quando a resposta é aleatória.


Terceiro) O avaliador garantiu que o extraterrestre é autónomo (não recebeu as resposta de outro ser inteligente).

Então, o avaliador tem que concluir que o extraterrestre é inteligente (com probabilidade superior a 99,99%)  porque passou o teste da aleatoriedade e está verificada a autonomia.

Será uma árvore inteligente?
A finalidade de uma árvore é produzir sementes e, para atingir este fim, as suas folhas captam energia do Sol. Acontece que as folhas que estão à sombra gastam mais energia do que a que captam do Sol.
Se a planta for inteligente, vai ter mais folhas viradas para a luz.
Acontece que, realmente, as árvores têm mais folhas viradas a Sul e, havendo outras árvores que fazem sombra, desse lado tem menos folhas. Além disso, a resposta da árvore é autónoma (não é o jardineiro que corta as folhas que estão À sombra). Assim sendo, as árvores são inteligentes porque passam quer o teste da aleatoriedade quer o teste da autonomia. 
Este exemplo mostra que, entre o ser inteligente e ter a inteligência (e capacidades) de um cérebro humano, vai uma grande distância.
Fig. 2 - Se estes arbustos tivessem crescido de forma autónoma, com certeza que eram inteligentes

Será uma máquina de lavar inteligente?
Vou imaginar uma máquina muito à frentex.
Metemos a roupa no tambor, dizemos numa escala o que achamos da sujidade da roupa e carregamos no botão START.
Depois, a máquina faz tudo
Mete água até atingir um determinado nível e vai medindo o teor de sais para, juntamente com a nossa informação quanto à sujidades, calcular a quantidade óptima de detergente e a temperatura da água.
Vai dando voltas e mais voltas medindo sempre quão turva vai ficando a água.
Quando determinar que não fica mais turva, deita a água fora, centrifuga e mete outra água.
Volta a dar voltas e mais voltas. Se a água ficar turva novamente, mete mais detergente e dá mais voltas e voltas.
Se não ficar turva, deita a água fora e centrifuga.
Mete mais um pouco de água, dá voltas e voltas e centrifuga.
Está pronta.
Agora, a pessoa retira a roupa e, se quiser, avalia a lavagem, a centrifugação e o cheiro.
A máquina vai usar a avaliação para melhorar o seu funcionamento.
Vai ainda estar ligada em rede com outras máquinas com quem partilha a informação.
Será esta máquina inteligente?
Passa o teste da aleatoriedade mas não passa o teste da autonomia.
A máquina apenas faz o que um programa pré-carregado a manda fazer, por mais complexo que seja esse programa e mesmo que se vá adaptando, segundo um programa pré-definido, em presença de nova informação.

Os flops da ficção cientifica.
Quando era criança, nos anos 1960, todos nós tínhamos a certeza que o "Espaço 1999" iria ser uma realidade. Que no anos 2000 haveria pessoas a viver na Lua e mesmo em Marte.
Nesses anos tínhamos a certeza que, em 2000, a energia nuclear de fusão iria fornecer electricidade sem limite e quase à borla.
E ainda tínhamos a certeza  que Portugal sem as colónias de África estaria condenado à pobreza e ao atraso e que, nesse caso, Angola se tornaria país rico e próspero (pois tinha petróleo e diamantes).
Sobre quanta coisa tínhamos a certeza, tínhamos a certeza que a União Soviética iria dominar o Mundo!
Hoje, na conquista do Espaço e na energia nuclear de fusão estamos exactamente no mesmo sítio que estávamos há 40 anos
Há 20 anos, quando se soube que tinham clonado a Ovelha Dolly, já se falava em clonar pessoas, centenas de países perderam tempo a proibir que se fizesse clonagem. Passado este tempo todo, estamos exactamente como no dia em que nasceu a Dolly. Se hoje alguém tentar clonar uma ovelha, vai ter tantas dificuldades como existiam há 20 anos.
As previsões feitas pelos jornalistas e comentadores, isto é, a ficção científica, está cheia de flops e hoje ainda usamos automóveis e bicicletas que são, na sua base, iguais ao que se usava há 100

Haverá hoje Inteligência Artificial?
O meu chefe, o Pavel Brazdil, fez um doutoramento, em finais dos anos 1970, em IA, trabalho pioneiro (nessa altura os computadores eram muito fraquinhos), pelo que quando eu comecei a trabalhar, como que fui obrigado a meter-me nisso. Era uma espécie de assédio: ou trabalhas nisto ou arranjo outro que trabalhe.
Nessa altura pensava-se que, com o aumento da capacidade de cálculo, a IA pudesse aparecer mas hoje, 50 anos depois dos trabalhos pioneiros, estamos exactamente no mesmo sítio. Os computadores fazem coisas maravilhosas mas não são autónomos, apenas executam programas e processam informação de acordo com o que os seus criadores decidiram.

Mas metamos 1000 anos para o futuro!
A IA é um flop tecnológico que não avançou nada nos últimos 50 anos mas vamos pensar que daqui a 1000 anos, haverá máquinas que replicam exactamente um cérebro humano.
1000 anos é muito tempo, basta pensar os problemas que tinha a humanidade no anos 1017.
Talvez imaginemos que ainda existe partes da estrada romana que liga Lisboa a Santiago de Compostela e que haverá turistas a fazer esse caminho mas também pode acontecer que já praticamente não haja humanos.
Mantendo-se em Portugal o número de filhos por mulher dos últimos 10 anos (1,32 filhos por mulher), daqui a 1000 anos Portugal só terá 10 habitantes.
A Europa terá uma população reduzida dos actuais 750 milhões de habitantes para 750 habitantes e a população mundial não será mais do que 10000 pessoas.
Esse mundo de daqui a 1000 anos, do tempo em que os computadores serão tão inteligentes como as mulheres, os homens e os sexos indeterminados, será um mundo pós-humano, em que toda a humanidade se reduzirá, por vontade própria, a uns milhares de pessoas, talvez todos a viver na mesma cidade, uma ilha paradisíaca e máquinas inteligentes tratarão de tudo, da produção agrícola, das pescas e demais coisas que dão trabalho.

Quem é que, daqui a 1000 anos vai querer trabalhar?
Se já hoje poucos o querem fazer, penso que nessa altura, ninguém vai querer trabalhar.
Apenas gozar a vida.
Como eu gostava de viver até esses tempos


Meu amor, podes não acreditar mas hoje faço 1050 anos

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