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JOSÉ DO CARMO DE SOUZA JÚNIOR
DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE COMO
FERRAMENTA DE GESTÃO DE PERDAS EM REDES
DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
CAMPINAS
2014
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO
JOSÉ DO CARMO DE SOUZA JÚNIOR
DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE COMO
FERRAMENTA DE GESTÃO DE PERDAS EM REDES
DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Orientador: Prof. Dr. Paulo Vatavuk
Dissertação de Mestrado apresentada a Faculdade de Engenharia Civil,
Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de Recursos Hídricos, Energéticos e Ambientais.
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELO ALUNO JOSÉ DO CARMO DE SOUZA JÚNIOR E ORIENTADO PELO PROF. DR. PAULO VATAVUK. ASSINATURA DO ORIENTADOR
______________________________________
CAMPINAS
2014
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RESUMO
O volume global de perdas de água é significativo. Cada ano, mais de 32 bilhões de m3 de água tratada são perdidos por vazamentos em redes de distribuição. Tendo em vista a complexidade dos sistemas de abastecimento de água, a divisão em sistemas menores permite analisar individualmente cada componente do sistema e definir ações que proporcionem uma gestão mais adequada. O presente trabalho tem por objetivo apresentar as ferramentas para gestão de perdas de água através da utilização dos Distritos de Medição e Controle (DMC's), que são áreas menores e mais gerenciáveis e possibilitam um controle efetivo de pressões e vazões nas redes de distribuição, proporcionando a redução dos volumes de água perdidos. A metodologia de utilização dos DMC's é internacionalmente aceita como uma das melhores práticas para redução de perdas de água, entretanto, sua aplicação é relativamente recente no campo de redes de distribuição. As áreas de abrangência dos DMC's são definidas tomando-se por base parâmetros como número de ligações de água, requisitos de pressão mínima e máxima, nível atual de vazamentos, limites do sistema de abastecimento, como áreas de bombeamento e áreas de válvulas redutoras de pressão, ou limites definidos através de estudos que identificam locais estratégicos para implantação de medidores de vazão. Após a implantação dos DMC's é realizado o gerenciamento das perdas de água, através do monitoramento das pressões e vazões. Os efeitos positivos do gerenciamento das pressões são reais para diminuir as perdas de água através da redução de pressões. A medição de vazão em redes de distribuição é outro fator importante no controle de perdas de água, pois sua correta utilização tem influência direta nos índices de perdas, onde é possível identificar áreas com níveis elevados de vazamentos. O trabalho apresenta um estudo de caso da implantação de DMC's no município de Bragança Paulista, operado pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP, demonstrando as ferramentas utilizadas para o gerenciamento das pressões e vazões, e propõe uma metodologia para intensificar os trabalhos de redução de perdas em DMC's, através de um sistema de informações geográficas, indicadores de desempenho adotados pela International Water Association (IWA) e da elaboração do balanço hídrico com o software gratuito do Banco Mundial WB-EasyCalc. Os resultados demonstram que a ferramenta possibilita uma gestão efetiva, através de uma ação mais focada nos DMC's que apresentam os maiores índices de perdas de água. Palavras-chave: Água – Distribuição, Abastecimento de água, Engenharia de abastecimento de água.
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ABSTRACT
The overall volume of water losses is considerable. Each year, more than 32 billion m3 of drinking water are lost through leakage in water distribution networks. Given the complexity of water supply systems, the division into smaller structures allows the analysis of individual components and define actions that provides better management. This study presents the tools for managing water losses using District Metered Areas (DMAs), which are smaller and more manageable areas and enable effective control of pressures and flows in water distribution networks, providing a reduction in the volume of water losses. The methodology of using DMAs is internationally accepted as one of the best practices for reducing water losses, however, it’s application is relatively new in the field of water distribution networks. The areas covered by the DMAs are defined by taking into consideration parameters like number of connections, minimum and maximum pressure requirements, current leakage level, limits of the water supply system as pump areas, and pressure reducing valves areas, or boundaries defined by studies that identify strategic locations for deployment of flowmeters. After having established DMAs, management of water losses is performed supervising the pressures and flow rates. The pressure management result in positive effects reducing water losses through reduced pressures. The measurement of flow in water distribution networks is another important factor in water loss control, because it’s proper use has a direct influence on loss rates, where can identify areas with high levels of leakage. This study presents a case study about implementation of DMAs in the city of Bragança Paulista, operated by the Water Sanitation & Company of the State of São Paulo - SABESP, showing the tools used to manage pressures and flow rates, and proposes a methodology to improve works about water losses reduction in DMAs, through a Geographic Information System, performance indicators used by the International Water Association (IWA) and the development with the free water balance software from the World Bank, WB EasyCalc. The results shows that the tool allows effective management of water losses through actions in DMAs wich have the highest water losses. Keywords: Water - Distribution, Water supply, Engineering water supply.
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................... 1
1.1 DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE ...................................................................... 1
1.2 PERDAS EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA ................................................ 2
1.3 SETORIZAÇÃO ............................................................................................................... 5
1.4 OBJETIVOS .................................................................................................................... 9
1.4.1 OBJETIVO GERAL .................................................................................................................... 9
1.4.2 OBJETIVO ESPECÍFICO ............................................................................................................ 9
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................................... 11
2.1 DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE .................................................................... 11
2.1.1 CONCEITOS ...........................................................................................................................11
2.1.2 HISTÓRICO ............................................................................................................................12
2.1.3 CRITÉRIOS PARA IMPLANTAÇÃO ..........................................................................................17
2.1.4 LIMITES .................................................................................................................................22
2.1.5 DEFINIÇÃO DA ÁREA DE ABRANGÊNCIA ..............................................................................23
2.1.6 NÚMERO DE LIGAÇÕES DE ÁGUA ........................................................................................24
2.1.7 RESTRIÇÕES ..........................................................................................................................29
2.1.8 VERIFICAÇÃO DA ESTANQUEIDADE ......................................................................................30
2.2 GERENCIAMENTO DE PRESSÕES EM DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE ... 32
2.2.1 DMC's EM ÁREAS DE VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO .................................................33
2.2.2 DMC'S EM ÁREAS DE BOMBEAMENTO (“BOOSTERS”) ........................................................36
2.2.3 MONITORAMENTO DE PONTOS CRÍTICOS ...........................................................................38
2.3 GERENCIAMENTO DAS VAZÕES EM DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE ...... 39
2.3.1 MEDIÇÃO DE VAZÃO ............................................................................................................39
xii
2.3.2 VAZÃO MÍNIMA NOTURNA ..................................................................................................43
2.3.3 CONSUMO NOTURNO ..........................................................................................................44
2.3.4 BALANÇO HÍDRICO ...............................................................................................................45
2.4 SISTEMAS DE SUPORTE À GESTÃO DE DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE 46
2.4.1 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) ..................................................................46
2.4.2 SISTEMAS DE TELEMETRIA ...................................................................................................48
2.4.3 SISTEMAS DE MODELAGEM HIDRÁULICA ............................................................................50
2.5 METODOLOGIAS E INDICADORES PARA REDUÇÃO DE PERDAS DE ÁGUA EM
DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE ............................................................................ 52
2.5.1 RELAÇÃO PRESSÃO X VAZAMENTOS (METODOLOGIA FAVAD) ...........................................52
2.5.2 CONCEITO DA ESTIMATIVA DE VAZAMENTOS INERENTES E ARREBENTADOS
(METODOLOGIA BABE) .........................................................................................................................55
2.5.2.1 PERDAS REAIS INEVITÁVEIS ..............................................................................................56
2.5.2.2 PERDAS POR VAZAMENTOS INERENTES ..........................................................................58
2.5.3 ÍNDICE DE PERDAS POR LIGAÇÃO (IPDt) ..............................................................................59
2.5.4 ÍNDICE DE PERDAS NA DISTRIBUIÇÃO (IPD) .........................................................................61
2.5.5 ÍNDICE DE ÁGUAS NÃO FATURADAS (ANF) ..........................................................................61
2.5.6 ÍNDICE DE PERDAS DA INFRAESTRUTURA (ILI) .....................................................................62
2.5.7 METODOLOGIAS PARA DETECÇÃO E LOCALIZAÇÃO DE VAZAMENTOS ...............................63
3 MATERIAIS E MÉTODOS DE PESQUISA ........................................................................ 65
3.1 MÉTODOS UTILIZADOS .............................................................................................. 65
3.1.1 METODOLOGIA PROPOSTA ..................................................................................................66
3.2 MATERIAIS UTILIZADOS ............................................................................................. 74
4 ESTUDO DE CASO: IMPLANTAÇÃO DE DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE NO
MUNICÍPIO DE BRAGANÇA PAULISTA/SP ............................................................................ 79
4.1 CARACTERÍSTICAS DO MUNICÍPIO ........................................................................... 79
xiii
4.2 IMPLANTAÇÃO DOS DMC'S NO MUNICÍPIO .............................................................. 80
4.3 GESTÃO ATUAL DE DMC'S NO MUNICÍPIO ............................................................... 87
4.3.1 MONITORAMENTO DAS VAZÕES NOS DMC’S ......................................................................89
4.3.2 MONITORAMENTO DAS PRESSÕES NOS DMC’S ..................................................................92
4.3.3 RESULTADOS COM A GESTÃO ATUAL DE DMC’S .................................................................96
4.4 GESTÃO DE DMC'S COM A METODOLOGIA PROPOSTA ....................................... 100
4.4.1 DESENHO DO DMC NO SIG .................................................................................................100
4.4.2 LEVANTAMENTO DOS VOLUMES MICROMEDIDOS NO SIG ...............................................105
4.4.3 LEVANTAMENTO DOS VOLUMES MACROMEDIDOS ..........................................................107
4.4.4 CÁLCULO DO ÍNDICE DE PERDAS POR LIGAÇÃO ................................................................108
4.4.5 CÁLCULO DO PERCENTUAL DE ÁGUAS NÃO FATURADAS ..................................................109
4.4.6 ELABORAÇÃO DO RANKING DOS DMC’S COM AS MAIORES PERDAS ................................110
4.4.7 BALANÇO HÍDRICO COM O SOFTWARE WB-EASYCALC......................................................113
4.4.8 RESULTADOS COM A METODOLOGIA PROPOSTA..............................................................139
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES .......................................................................... 145
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 147
xiv
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DEDICATÓRIA
Ao único e verdadeiro Senhor e
Salvador: Jesus Cristo. A Ele toda
honra, toda glória e todo louvor!
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xvii
AGRADECIMENTOS
Ao Primeiro e o Último, o Alfa e o Ômega: Jesus Cristo! Por ter feito tudo novo em
minha vida e ter me transformado em uma nova criatura.
À minha esposa Márcia Lina Almeida de Souza, pelo amor, carinho e compreensão;
simplesmente a esposa mais linda que Jesus já fez!
Aos meus filhos lindos e abençoados, Lucas Almeida de Souza e Júlia Almeida de
Souza, um presente de Deus para minha vida.
Aos meus pais, Carmo e Leni, pelo carinho que sempre demonstraram.
Aos meus irmãos, Elthon, Pedro e Luciana, pelo incentivo aos estudos.
Ao Professor Doutor Paulo Vatavuk, pela orientação, ensinamentos e parceria durante
todos os trabalhos realizados.
Aos Professores Doutores Edevar Luvizotto Júnior e José Geraldo Penna de Andrade,
pelas valiosas contribuições a esta dissertação.
Aos engenheiros da Sabesp, José Carlos de Camargo e Luiz Paulo Madureira, pela
visão de futuro e incentivo a este trabalho.
À toda equipe da Sabesp do Polo de Manutenção Bragança Paulista, em especial à
equipe do CCO Bragança Paulista, Carlos Sales, Marcus Trestini, José Silvério, Natália
Cursi e Johnny William, aos encarregados José Carlos e João Rafael, ao Técnico
Sidnei Teixeira e ao analista Sérgio Conti pela significativa contribuição ao trabalho.
Ao estudante Fábio de Melo Sotelo, pela contribuição e parceria na pesquisa realizada.
Ao Primeiro e o Último, o Alfa e o Ômega: Jesus Cristo! Por ter feito tudo novo em
minha vida e ter me transformado em uma nova criatura.
xviii
xix
“O temor do Senhor
é o princípio do conhecimento,
mas os insensatos desprezam
a sabedoria e a disciplina.”
(Provérbios 1.7)
xx
xxi
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Configuração típica em distritos de medição e controle .............................................. 1
Figura 2 - Integração necessária para redução de perdas de água ............................................ 3
Figura 3 – Cidades com Águas Não Faturadas acima de 20% ................................................... 4
Figura 4 – Cidades com Águas Não Faturadas abaixo de 20% .................................................. 5
Figura 5 – Setorização em zonas de pressão (alta e baixa) ........................................................ 6
Figura 6 - Setorização clássica em redes de distribuição de água .............................................. 8
Figura 7 - Mapa com a delimitação de distritos em 1924 .......................................................... 12
Figura 8 - Divisão da rede em DMC's após análise da relação custo/benefício ........................ 21
Figura 9 - Número de ligações de água em DMC's ................................................................... 27
Figura 10 - Vazamentos Visíveis e Não Visíveis ....................................................................... 32
Figura 11 – Estrutura redutora de pressão (detalhe da válvula redutora de pressão) ............... 33
Figura 12 – Medidor de vazão junto à válvula redutora de pressão .......................................... 34
Figura 13 - Modulação de pressão em válvulas redutoras ........................................................ 35
Figura 14 - Estação Pressurizadora - "Booster" ........................................................................ 37
Figura 15 - Ponto crítico em redes de distribuição de água ...................................................... 38
Figura 16 – Macromedição em sistemas de abastecimento de água ........................................ 40
Figura 17 - Medidor de vazão eletromagnético ......................................................................... 41
Figura 18 - Diagnóstico da macromedição em sistemas de abastecimento .............................. 42
Figura 19 - Componentes da Vazão Mínima Noturna ............................................................... 44
Figura 20 - Matriz do Balanço Hídrico IWA ............................................................................... 46
Figura 21 - Representação de diferentes tipos de dados no SIG .............................................. 48
Figura 22 – Telemetria em sistema de abastecimento de água ................................................ 50
Figura 23 - Representação simplificada de um modelo de redes hidráulicas ............................ 52
Figura 24 - Detecção de vazamentos com geofone eletrônico .................................................. 64
xxii
Figura 25 - Fluxograma com a metodologia proposta para aprimorar a gestão de DMC's ........ 67
Figura 26 - DMC Cantareira, detalhe do hidrômetro eletromagnético ....................................... 71
Figura 27 - Macromedidor DMC Jardim América ...................................................................... 75
Figura 28 - Manômetro Digital ................................................................................................... 76
Figura 29 - Data-logger Maxxiloger ........................................................................................... 77
Figura 30 - Software WB-EasyCalc ........................................................................................... 78
Figura 31 - Principais características do município de Bragança Paulista ................................. 79
Figura 32 - Delimitação da área de abrangência da VRP CDHU .............................................. 83
Figura 33 - Instalação de data-logger no ponto crítico VRP CDHU ........................................... 84
Figura 34 - Projeto de instalação hidromecânica VRP CDHU ................................................... 86
Figura 35 – Sistema redutor de pressão VRP CDHU instalado ................................................. 87
Figura 36 - Equipamentos monitorados por telemetria .............................................................. 89
Figura 37 - Monitoramento das vazões no DMC Bosque das Pedras ....................................... 91
Figura 38 - Monitoramento diário das vazões mínimas noturnas nos DMC's ............................ 92
Figura 39 - Monitoramento das pressões de sucção e recalque DMC Águas Claras ................ 93
Figura 40 - Monitoramento do ponto crítico no DMC Torozinho ................................................ 95
Figura 41 - Gráfico dos vazamentos em redes e ramais no município de Bragança Paulista .... 98
Figura 42 - Índice de perdas de água no município de Bragança Paulista ................................ 99
Figura 43 - Desenho de DMC´s no modo de edição no sistema Signos.................................. 101
Figura 44 – Desenho do DMC Jardim América ....................................................................... 102
Figura 45 - Sumário de dados básicos DMC Jardim América ................................................. 103
Figura 46 - Relatório das redes de água DMC Jd América ..................................................... 104
Figura 47 - Consulta Espacial das Ligações no Sistema Signos ............................................. 106
Figura 48 - Dados operacionais do DMC no sistema Signos .................................................. 107
Figura 49 - Volume macromedido DMC Jardim América ........................................................ 108
xxiii
Figura 50 – Desenho dos DMC’s no município de Bragança Paulista ..................................... 111
Figura 51 - Ranking dos DMC's por índice de perdas ............................................................. 112
Figura 52 - Planilha inicial do software WB-EasyCalc - "Start" ................................................ 114
Figura 53 - Planilha volume de entrada no sistema - "Sys. Imput" .......................................... 115
Figura 54 - Planilha consumo faturado - "Billed Cons" ............................................................ 116
Figura 55 - Planilha consumos não faturados - "Unb. Cons." .................................................. 117
Figura 56 - Histórico de irregularidades no DMC Jd América .................................................. 118
Figura 57 – Planilha consumo não autorizado - "Unauth. Cons." ............................................ 119
Figura 58 - Planilha imprecisão de medidores e erro de manipulação de dados - "Meeter errors"
............................................................................................................................................... 120
Figura 59 - Planilha dados da rede - "Network" ....................................................................... 122
Figura 60 - Curvas de nível no DMC Jardim América ............................................................. 123
Figura 61 - Pressões de recalque do booster DMC Jardim América ....................................... 124
Figura 62 - Pressões no ponto crítico DMC Jardim América ................................................... 125
Figura 63 - Planilha Pressões - "Pressure" ............................................................................. 126
Figura 64 - Planilha Abastecimento Intermitente - "Intermittent supply" .................................. 127
Figura 65 - Planilha informação financeira - "Financial data" .................................................. 128
Figura 66 - Planilha balanço hídrico em m3/dia - "Water Balance m3day" ............................... 129
Figura 67 - Planilha balanço hídrico para o período - "Water Balance" ................................... 130
Figura 68 - Planilha balanço hídrico m3/ano - "Water Balance m3year" .................................. 131
Figura 69 - Planilha indicadores de performance - "PI´s" ........................................................ 133
Figura 70 - Matriz de avaliação de perdas reais -"Matrix" ....................................................... 135
Figura 71 - Planilha gráficos, visualização do ILI - "Charts" .................................................... 137
Figura 72 - Planilha gráficos, visualização do volume e valor de perdas de água - "Charts" ... 138
Figura 73 - Planilha gráficos, percentual de águas não faturadas - "Charts" ........................... 139
Figura 74 - Serviços de manutenção executados no DMC Jd América ................................... 140
xxiv
Figura 75 - Índice de Perdas DMC Jd América ....................................................................... 141
Figura 76 - Índice de perdas acumulado por DMC's ............................................................... 142
Figura 77 - Identificação das ligações para a troca de ramal nos DMC’s ................................ 144
xxv
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Número de Ligações de Água em DMC's Pesquisados ........................................... 28
Tabela 2 - Número de Ligações de Água em DMC's de Pequeno Porte ................................... 28
Tabela 3 - Ensaios para obtenção do coeficiente exponencial N1 ............................................ 54
Tabela 4 - Perdas reais inevitáveis em litros/(ligação*dia) ........................................................ 57
Tabela 5 – Critérios para o dimensionamento de hidrômetros .................................................. 69
Tabela 6 - Vazões de hidrômetros classe B .............................................................................. 70
Tabela 7 - Precisão dos macromedidores de vazão ................................................................. 72
Tabela 8 - DMC's implantados no município de Bragança Paulista .......................................... 81
Tabela 9 - Monitoramento diário das vazões na ETA Bragança ................................................ 90
Tabela 10 - Queda na pressão de sucção DMC Primavera ...................................................... 94
Tabela 11 - Histórico dos serviços de manutenção em redes e ramais de água ....................... 97
xxvi
xxvii
LISTA DE SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANSI American National Standards Institute
AWWA American Water Works Association
BABE Background and Burst Estimates
CAD Computer Aided Design
CCO Centro de Controle da Operação
CDMA Code Division Multiple Acess
CEP Controle Estatístico de Processo
CLP Controlador Lógico Programável
CSI Comercial, Serviços e Informações
DEFOFO Diâmetro Equivalente ao Ferro Fundido
DMA District Metered Area
DMC Distrito de Medição e Controle
DTA Documento Técnico de Apoio
EPA United States Environmental Protection Agency
ETA Estação de Tratamento de Água
FAVAD Fixed and Variable Area Discharge
FOFO Ferro Fundido
GIS Geografic Information System
GIZ Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (Germany)
GPRS General Packet Radio Services
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas
ISO International Organization for Standardization
IWA International Water Association
JICA Japan International Cooperation Agency
LP Linha Privativa
MC Unidade de Negócio Centro da Sabesp
MN Unidade de Negócio Norte da Sabesp
NBR Norma Brasileira
NTS Norma Técnica Sabesp
xxviii
PC Ponto Crítico de Abastecimento
PEAD Polietileno de Alta Densidade
PPMS Ponto de Pressão Média do Setor
PVC Policloreto de Vinil
SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo
SIG Sistema de Informações Geográficas
SIGAO Sistema de Gerenciamento ao Atendimento Operacional
SIGNOS Sistema de Informações Geográficas no Saneamento
SNIS Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento
SWAN Smart Water Network Forum
USAID United States Agency for International Development
VRP Válvula Redutora de Pressão
WB World Bank
WDN Water Distribution Network
WHO World Health Organization
WLTF Water Loss Task Force
WRC Water Research Centre
xxix
LISTA DE SÍMBOLOS
ANF = águas não faturadas [m3]
B(X)i = total de benefícios econômicos no período [$]
C(X)i = custo total dos investimentos no período [$]
CARL = perda real atual [l/dia]
Cramal = comprimento médio do ramal desde a divisa do imóvel ao hidrômetro [m]
ICF = fator de condição da infraestrutura
ILI = índice de perdas da infraestrutura
intR = taxa anual de retorno [%]
IPD = índice de perdas na distribuição [%]
IPDt = índice de perdas totais por ligação [l/(lig*dia)]
Lm = extensão da rede [m]
n = número de períodos de investimento [mês]
n = fator de correção da pressão
N1 = expoente da relação pressão/vazão do vazamento
NL = número de ligações de água [un]
NPV(X) = valor presente líquido [$]
P = pressão média [mca]
P0 = pressão inicial na rede [mca]
P1 = pressão final na rede [mca]
PMn = pressão média noturna [mca]
Q0 = vazão inicial dos vazamentos [m3/h]
Q1 = vazão final dos vazamentos [m3/h]
ti = tempo entre o início do projeto e o início do período de investimento [mês]
UARL = perda real inevitável [l/dia]
VD = volume disponibilizado [m3]
Vi = vazamentos inerentes no DMC [l/h]
VU = volume utilizado [m3]
xxx
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE
Os distritos de medição e controle (DMC's), são áreas de controle menores,
obtidas a partir da subdivisão dos setores de abastecimento de água. A partir dos
DMC's é possível estabelecer o gerenciamento das pressões e vazões nestas áreas de
menor abrangência, visando reduzir as perdas de água que ocorrem nos sistemas de
distribuição. A figura 1 apresenta a configuração típica em DMC's.
Figura 1 - Configuração típica em distritos de medição e controle
Fonte: Adaptado de Klingel & Knobloch (2011)
Podem ser estabelecidos DMC's com medição de vazão em uma única entrada
de água (o mais recomendado, pois facilita o controle), DMC's com entradas múltiplas
2
(mais de um medidor de vazão), ou ainda DMC's em cascata (a água é medida
sequencialmente em um DMC menor).
1.2 PERDAS EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Do ponto de vista operacional, as perdas de água podem ser divididas em
perdas reais e perdas aparentes. As perdas reais correspondem ao volume de água
produzido que não chega ao consumidor final devido à ocorrência de vazamentos nos
diversos componentes do sistema de abastecimento, como reservatórios, adutoras,
redes e ramais. As perdas aparentes correspondem ao volume de água consumido,
porém não medido, decorrente de fatores como erros de medição nos hidrômetros,
fraudes, ligações clandestinas e falhas no cadastro comercial, sendo que nesses casos
a água é efetivamente consumida, mas não é faturada (FREITAS, 2010).
Segundo relatório do Banco Mundial, elaborado por Kingdom et al. (2006), o
volume global de perdas de água é significativo. Cada ano, mais de 32 bilhões de m3 de
água tratada são perdidos por vazamentos nos sistemas de distribuição, ou seja, entre
40 e 50% de toda a água produzida no mundo é perdida através de vazamentos. Um
adicional de 16 bilhões de m3 por ano são entregues aos clientes, mas não são
faturados. Uma estimativa conservadora do custo total anual para as empresas de
saneamento, devido às perdas de água, é da ordem de 14 bilhões de dólares.
Farley (2008), apresenta a gestão de perdas de água não como uma atividade
pontual, mas como uma atividade onde há a necessidade de um compromisso de longo
prazo e envolvimento de diversas áreas, bem como a integração entre processos em
uma companhia de saneamento, onde todos tem que ser envolvidos, para que a
informação seja acessível e seja compreendida por todos. Trata-se de um processo
complexo, com impacto na empresa, como questões financeiras e satisfação dos
clientes, e não apenas a solução de um problema técnico, mas é uma questão ligada à
3
gestão de ativos, operação, atendimento ao cliente, aporte de recursos e outros fatores,
conforme demonstrado na figura 2.
Figura 2 - Integração necessária para redução de perdas de água
Fonte: Adaptado de Farley (2008)
A integração apresentada é realmente necessária para se obter resultados
satisfatórios na redução de perdas de água. Usualmente as empresas de saneamento
possuíam uma única área responsável pela redução de perdas de água, o que se
mostrou ineficiente, pois são necessárias diversas ações, com o envolvimento de
praticamente todas as áreas da empresa, para se obter a redução de perdas.
Podemos observar que os diversos itens citados são necessários e estão inter-
relacionados, como por exemplo, na gestão da infraestrutura, onde há a necessidade
de substituição de redes, ramais, hidrômetros, etc, deve haver uma gestão eficiente,
onde devem ser previstos recursos financeiros para atendimento desses itens ao longo
ÁGUAS NÃO FATURADAS
CONHECIMENTODO SISTEMA DE
ABASTECIMENTO
AÇÕESCOMERCIAIS
GESTÃO DA INFRAESTRUTURA
ATENDIMENTOAO CLIENTE
GESTÃOEFICIENTE
OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO
RECURSOSFINANCEIROS
SISTEMAS DE INFORMAÇÕES
4
do tempo (devido aos custos elevados), nas questões de operação e manutenção dos
sistemas é necessário uma equipe bem treinada e com conhecimento profundo do
sistema de abastecimento, de forma a identificar problemas como vazamentos e falta
de água com a maior brevidade possível, os sistemas de informações são necessários
para suporte das ações comerciais, operacionais e acatamento das informações dos
clientes, entre outras diversas atividades que são necessárias para se obter resultados
satisfatórios na redução de perdas.
A Smart Water Network Forum (SWAN), (2011), apresentou documento
demonstrando os índices de águas não faturadas (ANF) em diversas cidades do
mundo, sendo estas cidades divididas em dois grandes blocos: cidades com ANF acima
de 20% e cidades com ANF abaixo de 20%, conforme apresentado nas figuras 3 e 4.
Figura 3 – Cidades com Águas Não Faturadas acima de 20%
Fonte: SWAN Forum (2011)
Observam-se as maiores perdas de água nas cidades dos seguintes países:
Equador, Turquia e Bulgária, respectivamente, e as menores perdas nas cidades dos
seguintes países: Austrália, Cingapura e Dinamarca, respectivamente. A cidade de São
Paulo é citada no referido documento com o índice ANF de 38%.
5
Figura 4 – Cidades com Águas Não Faturadas abaixo de 20%
Fonte: SWAN Forum (2011)
1.3 SETORIZAÇÃO
Tendo em vista a complexidade dos sistemas de abastecimento de água, a
divisão em sistemas menores, tais como: captação, tratamento, adução, reservação e
distribuição, permite analisar individualmente cada componente do sistema e definir
ações que proporcionem uma gestão mais adequada (GOMES, 2011).
Da mesma forma, o sistema de distribuição de água é dividido em sistemas
menores, chamados setores, que delimitam diversas áreas de abastecimento,
geralmente a partir de reservatórios, ou em alguns casos, a partir de derivações em
marcha de adutoras.
Segundo Yoshimoto et al. (1998), o setor de abastecimento é definido pela área
abastecida por um reservatório de distribuição, destinado a regularizar as vazões e
equalizar as pressões na rede de distribuição. Através da implantação de reservatórios,
que podem ser elevados, apoiados, enterrados ou semienterrados, é possível
estabelecer setores, de forma a evitar pressões excessivas nas redes e atender os
6
pontos mais desfavoráveis, ou seja, os pontos mais distantes ou de cota mais elevada.
A figura 5 apresenta um desenho esquemático de setorização que demonstra a área
atendida pelos reservatórios elevado (zona alta) e apoiado (zona baixa), sendo que a
zona intermediária deve ser abastecida preferencialmente pela zona baixa, visando
reduzir despesas com energia elétrica.
Figura 5 – Setorização em zonas de pressão (alta e baixa)
Fonte: Yoshimoto et al. (1998)
Mais recentemente, observa-se que devido ao alto custo e dificuldade de
manutenção de reservatórios elevados tipo torre, têm-se optado pela construção de
boosters de pequena capacidade para abastecimento da zona alta ou zona de coroa,
devido ao menor custo de implantação e maior facilidade de manutenção. Esses
equipamentos são instalados geralmente com controlador lógico programável (CLP) e
inversor ou conversor de frequência, o que permite manter pressões adequadas na
rede de distribuição e um atendimento aos requisitos de pressão mínima e máxima nos
imóveis.
7
Segundo Morrison et al. (2007), as redes de distribuição de água devem ser
divididas em setores adequadamente dimensionados, utilizando o conhecimento
operacional da rede, dados hidráulicos de pressão e vazão, limites naturais tais como
rios, ferrovias, estradas e topografia da cidade, de modo que a área seja dividida em
zonas de pressão adequadas.
Segundo a Norma Técnica Brasileira ABNT NBR 12218 (1994), o setor de
medição é a parte da rede de distribuição perfeitamente delimitada e isolável, com a
finalidade de acompanhar a evolução do consumo e avaliar as perdas de água na rede.
Deve ser dividido em zonas, nas quais as pressões dinâmicas e estáticas deverão
obedecer aos limites mínimo e máximo pré-estabelecidos, respectivamente 100 e 500
KPa (aproximadamente 10 e 50 metros de coluna d’água - mca ou mH2O), porém,
quando justificado tecnicamente, poderão ocorrer exceções.
Entende-se que essas exceções de atendimento às pressões mínima e máxima
estabelecidas são aceitas devido a locais onde a topografia irregular, com a existência
de grandes desníveis geométricos, não permite realizar o abastecimento dentro desses
padrões com um custo/benefício aceitável.
A setorização traz inúmeras vantagens, porém há algumas dificuldades para
implantação, como falta ou desatualização de cadastro técnico das redes de
distribuição para verificação dos limites, obtenção da estanqueidade dos setores,
ocorrência de problemas de qualidade da água e, durante a fase de implementação,
poderão ocorrer dificuldades ao nível do fornecimento de água, com eventuais
reclamações de clientes (GOMES, 2011).
Gonçalves e Lima (2007), apresentam a setorização clássica, ponderando que
as grandes extensões das redes de distribuição de água necessitam ser divididas em
setores que possibilitem um melhor gerenciamento, conforme demonstra a figura 6.
Observa-se porém que em muitos casos, apesar de serem criados os setores de
8
abastecimento, muitos não possuem os macromedidores de vazão instalados,
dificultando o gerenciamento das perdas de água.
Figura 6 - Setorização clássica em redes de distribuição de água
Fonte: Gonçalves e Lima (2007)
Apesar do aumento da eficiência operacional com a implantação de setores de
abastecimento, ainda há dificuldades no gerenciamento das perdas de água desses
setores, devido a grande área de abrangência dos mesmos. Dessa forma, a divisão dos
setores de abastecimento em áreas de controle menores, chamadas de Distritos de
Medição e Controle (DMC's), possibilita uma gestão mais focada, visando reduzir as
perdas que ocorrem nos sistemas de distribuição de água.
9
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 OBJETIVO GERAL
A dissertação visa avaliar a utilização dos DMC's como uma ferramenta efetiva
na gestão de perdas de água e propor uma metodologia para aprimorar os trabalhos de
redução de perdas com a utilização dos DMC’s.
1.4.2 OBJETIVO ESPECÍFICO
A partir da visão do objetivo geral do trabalho, são propostos os seguintes
objetivos específicos:
Discutir as diversas alternativas para implantação de DMC's;
Demonstrar as formas de gerenciamento de perdas de água realizadas
atualmente com a utilização de DMC's no município de Bragança Paulista;
Propor uma metodologia para aprimorar a gestão de perdas de água com a
utilização de DMC’s, utilizando como suporte um sistema de informações
geográficas;
Avaliar através de indicadores de desempenho e da utilização do balanço
hídrico, as perdas de água em DMC's, em um estudo de caso real.
10
11
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE
2.1.1 CONCEITOS
Em diversas bibliografias pesquisadas, encontram-se referências aos DMC's
como uma prática moderna de gerenciamento para redução de perdas em redes de
distribuição de água.
Entretanto, a aplicação de distritos de medição e controle é relativamente recente
no campo de redes de distribuição de água e sua gestão é geralmente parte de uma
estratégia de redução de perdas nos sistemas de abastecimento (MARQUES et al.,
2005; GOMES, et al. 2012).
Segundo Farley et al. (2008), dividir uma rede de abastecimento de água em
distritos de medição e controle (DMC's), que são áreas menores e mais gerenciáveis, é
internacionalmente aceito como uma das melhores práticas para redução de perdas de
água em sistemas de abastecimento público, pois permite compreender melhor o
sistema e facilita a análise e a identificação de problemas de pressão e vazão nas
redes de distribuição.
Sabesp (2008), relata a implantação dos DMC's como uma metodologia utilizada
nas maiores e mais sérias companhias de saneamento do mundo e como prática já
incorporada na filosofia da moderna gestão do processo de distribuição de água.
Di Nardo e Di Natale (2011), complementam ainda que o gerenciamento de
redes de abastecimento de água pode ser substancialmente desenvolvido através da
implantação do DMC, que é uma das mais eficientes técnicas para detecção de perdas
de água e gerenciamento das pressões.
12
Considerando-se as referências sobre os DMC's em diversas bibliografias, em
países distintos, entende-se que a utilização dos DMC's é internacionalmente aceita
como uma das melhores práticas para redução de perdas em sistemas de distribuição
de água.
2.1.2 HISTÓRICO
Segundo Thornton (2013), os primeiros relatos sobre a utilização de conceitos
para subdividir os setores de abastecimento em áreas menores são bem antigos, sendo
datados de 1924, conforme apresentado na figura 7.
Figura 7 - Mapa com a delimitação de distritos em 1924
Fonte: Thornton (2013)
13
Os primeiros relatos sobre a implantação de distritos são da cidade de Cincinnati,
estado de Ohio, nos Estados Unidos da América, onde se verifica a utilização de mapas
com a divisão do sistema de distribuição de água em distritos.
Apesar dos primeiros relatos da utilização dos conceitos da subdivisão de
sistemas de distribuição em áreas menores em 1924, na investigação realizada em
busca de literatura especializada sobre o assunto, somente após 1980 foram
encontrados documentos sobre os DMC´s.
Segundo John Morrison & Steve Tooms (2007), nos últimos anos diversos
trabalhos internacionais foram publicados apresentando os conceitos dos DMC's,
visando desenvolver a redução de perdas de água em sistemas de distribuição, entre
eles:
1980 - Leakage Control Policy and Practice (Políticas e Práticas para Controle de
Vazamentos)
Este trabalho realizado em 1980 pelo National Water Council (Conselho Nacional
das Águas), no Reino Unido, aborda os conceitos iniciais de DMC, descrevendo que os
mesmos são formados a partir da instalação de um medidor ou uma combinação de
medidores de vazão onde são registrados os dados dos volumes de entrada de água
em cada área e descreve o planejamento dos DMC's, abordando questões como o
número de ligações de água, dimensionamento e calibração dos medidores de vazão,
monitoramento e realização de vistorias nos DMC's.
Este relatório é o pioneiro na descrição das práticas para implantação e gestão
de perdas de água com a utilização de DMC’s, sendo que diversos trabalhos
elaborados posteriormente tiveram como base este trabalho.
1985 - A Water Authorities Association (Associação das Autoridades das Águas), em
14
conjunto com o Water Research Centre (Centro de Pesquisa da Água), ambos do Reino
Unido, lançam uma segunda edição do relatório Leakage Control Policy and Practice,
para ampliar a divulgação das práticas de gestão de perdas com a utilização de DMC’s,
considerando que diversos procedimentos deste trabalho passaram a ser utilizados
pelas empresa de abastecimento de água do Reino Unido após o lançamento da
primeira edição.
1994 - Managing Leakage (Gerenciando Vazamentos)
Este trabalho foi elaborado pela U.K. Water Industry Association (Associação das
Empresas de Água do Reino Unido), publicado pelo Water Research Centre em
conjunto com a Water Services Association (Associação dos Serviços de Água), é
dividido em diversos relatórios que apresentam temas como a metodologia para o
controle de vazamentos associada ao uso dos DMC's, gerenciamento de pressões e a
medição da vazão mínima noturna em DMC's para o gerenciamento dos vazamentos.
Após a publicação, o documento se tornou uma referência para o controle de
vazamentos no Reino Unido, sendo a metodologia posteriormente expandida para
outros países. Este trabalho vem sendo atualizado ao longo dos anos, passando por
atualizações desde o seu lançamento, sendo a versão mais recente lançada no ano de
2011.
1999 A Manual of DMA Practice (Manual de Práticas de DMC's)
Elaborado pela U.K. Water Industry, este manual disponibiliza diversas
orientações para o gerenciamento de DMC's, apresentando as diversas fases
necessárias para a implantação e a gestão de perdas nos sistemas de distribuição de
água com a utilização de DMC's. Compreende as diversas etapas de criação,
manutenção, monitoramento, detecção de vazamentos e gerenciamento de pressões
nos DMC's. Apresenta as diversas técnicas utilizadas no gerenciamento de pressões e
vazões nos DMC's.
15
2001 Leakage management and control (Gerenciamento e controle de vazamentos)
Publicado pela World Health Organization (WHO), a Organização Mundial da
Saúde, através do Water Supply and Sanitation Collaborative Council (Conselho de
Cooperação para o Abastecimento de Água e Saneamento), apresenta diversas
referências aos trabalhos anteriores e apresenta o foco da detecção de vazamentos em
DMC's, abordando também tópicos sobre a manutenção e principais problemas que
podem ocorrer na implantação de DMC's, como alterações na qualidade da água. São
apresentados os conceitos sobre a implantação de sistemas de telemetria para
monitoramento dos DMC's e a utilização de áreas de gerenciamento de pressão (áreas
de bombeamento - boosters e válvulas redutoras de pressão - VRP's), para serem
utilizadas como DMC's.
2004 Managing Leakage by District Metered Areas: a practical approach (Gestão de
vazamentos por Distritos de Medição e Controle: uma abordagem prática)
Este artigo, publicado pela International Water Association - IWA (Associação
Internacional da Água), através do grupo denominado Water Loss Task Force - WLTF
(Força Tarefa para Redução de Perdas de Água) em 2004, apresenta questões como a
vazão mínima noturna, vazamentos inerentes e consumos noturnos em DMC's. O artigo
faz parte de uma série de artigos publicados pela IWA visando a elaboração de um
manual para o gerenciamento de perdas de água em DMC's, manual este que veio a
ser concluído em 2007.
2007 Leakage Management Technologies (Tecnologias para o Gerenciamento de
Vazamentos)
Elaborado pela American Water Works Association (AWWA), a Associação
Americana de Trabalhos sobre a Água e United States Environmental Protection
Agency (EPA), a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, é um trabalho
16
complexo, que aborda diversos temas do gerenciamento de perdas em DMC's, como
implantação, definição de medidores de vazão, monitoramento de dados de pressão e
vazão, análise dos dados, gerenciamento de pressões para gestão de vazamentos e
especificação de VRP's. Demonstra a aplicação de DMC's em empresas de
abastecimento de água na América do Norte.
2007 District Metered Area Guidance Notes (Distritos de Medição e Controle: Notas
de Orientação)
Elaborado pelo grupo de especialistas em gerenciamento e operação eficiente da
WLTF, tem o objetivo de ser um orientador sobre DMC's e apresenta os critérios de
implantação, controle e detecção de vazamentos, avaliação da vazão mínima noturna,
vazamentos inerentes, estimativa de consumos e principais problemas na implantação.
Apresenta ainda, exemplos de implementação bem sucedida em alguns países, como
Estados Unidos, Reino Unido, Malásia e Indonésia, demonstrando a aplicação dos
principais indicadores de performance adotados pela IWA.
2008 - The Manager's Non-Revenue Water Handbook (Manual de Gerenciamento
de Águas Não Faturadas)
Publicado pela United States Agency for International Development (USAID), a
Agência dos Estados Unidos para o Desenvolvimento Internacional, em parceria com a
empresa da Malásia, Ranhill Utilities Berhad, trata-se de um manual com uma proposta
de apresentar o entendimento sobre as perdas de água em sistemas de abastecimento.
Aborda os conceitos de águas não faturadas e estabelece os passos para o cálculo do
balanço hídrico, detalhamento das perdas reais, onde apresenta as questões sobre o
gerenciamento das pressões e vazões, perdas aparentes, onde detalha questões como
a margem de erro dos medidores de vazão, como tratar as questões de abastecimento
com irregularidades causadas pelos clientes, critérios para implantação e
monitoramento de DMC's e apresenta alguns estudos de casos de implantação bem
17
sucedida na empresa de abastecimento de água da Malásia. Apresenta a utilização do
software do banco mundial WB-Easy Calc para realização das etapas do balanço
hídrico.
2011 - Guidelines for water loss reduction. A focus on pressure management.
(Diretrizes para Redução de Perdas de Água. Um Foco no Gerenciamento de
Pressões)
Publicado pelo ministério de cooperação econômica e desenvolvimento da
Alemanha (GIZ), em parceria com a empresa alemã VAG Armaturen, este guia traz
conceitos para o entendimento da ocorrência de perdas em sistemas de distribuição de
água, com foco no gerenciamento de pressões nas redes, apresentando
detalhadamente as questões sobre válvulas redutoras de pressão, demonstrando a
modulação e operação dos diversos tipos de válvulas, monitoramento dos pontos
críticos nas redes de distribuição, onde adota a utilização dos DMC's como área de
controle, apresentando ainda, em um anexo, as principais ferramentas para
implantação de DMC's e subsídios para utilização de sistemas de informações
geográficas e modelagem hidráulica como ferramentas de apoio para o gerenciamento
de DMC's.
Pode-se notar nos diversos trabalhos citados, a relação direta dos DMC's com a
questão de localização de vazamentos nas redes de distribuição de água. Observa-se
ainda que as pesquisas foram iniciadas no Reino Unido na década de 80 e a partir da
década de 90 se expandiram para diversos países.
2.1.3 CRITÉRIOS PARA IMPLANTAÇÃO
A concepção de um conjunto de DMC’s é muito subjetiva, e é improvável que
dois engenheiros trabalhando em um mesmo sistema de abastecimento venham a
propor a mesma concepção (FARLEY et al., 2008).
18
Isso demonstra a complexidade da definição de DMC's, pois há diversos parâmetros
relacionados aos sistemas de distribuição de água, que serão apresentados a seguir.
De forma geral, a implantação de DMC's em sistemas de distribuição existentes sempre
terá que considerar as características operacionais já existentes no sistema. Já em
sistemas novos, a definição de DMC's pode ser planejada juntamente com os setores
de abastecimento que estão sendo criados. Em ambos os casos, podem-se utilizar
modelos de redes hidráulicas para auxiliar na implementação dos DMC's, porém no
caso de redes existentes, o processo se torna mais complexo devido a necessidade de
calibração do modelo hidráulico.
Segundo Morrison et al. (2007), diversos fatores devem ser considerados para
implantação dos DMC's, são eles:
Nível atual de vazamentos
Nível econômico de perdas
Número de ligações de água
Problemas de qualidade da água
Requisitos de pressão mínima e máxima
Capacidade de combate a incêndios
Número de válvulas a serem fechadas
Número de medidores de vazão
Grandes consumidores
Condições da infraestrutura
Área geográfica
Uso e ocupação da área
Topografia
Farley et al., (2008), também apresentam critérios a serem utilizados na definição
dos DMC's:
19
Número de ligações de água
Válvulas a serem fechadas
Número de medidores de vazão
Variações de pressão dentro da área estabelecida
Limites naturais (rios, canais de drenagem, estradas de ferro, rodovias, etc)
As condições de fronteira naturais do sistema, tais como estações elevatórias,
boosters, válvulas redutoras de pressão (VRP’s) e reservatórios de pequena
capacidade também podem ser utilizados para implantação dos DMC's. As partes da
rede de abastecimento com comportamento hidráulico, padrões de consumo, estado de
conservação e parâmetros de qualidade da água semelhantes, também devem ser
considerados para estabelecimento dos DMC's (GOMES, 2011).
Como as áreas de VRP's e bombeamento são áreas bem definidas, elas são
fundamentais na implantação de DMC's em sistemas de distribuição existentes, pois
com a instalação de medidores de vazão nesses locais, imediatamente são criados os
DMC's, não necessitando de implantação de válvulas e/ou outras adequações para
criação do DMC, evitando assim, possíveis problemas com a qualidade da água.
Recentemente, outros parâmetros também tem sido empregados na definição de
DMC's, considerando as questões relativas a implantação, tais como custo dos
medidores de vazão, instalação de válvulas, interligações necessárias, seccionamento
para isolamento das redes, etc.
Gomes et al. (2012), propõem a divisão de redes de distribuição de água em
DMC's através da função objetivo que maximiza o valor presente líquido da diferença
entre os benefícios econômicos (redução de perdas de água através de redução da
pressão média) e o custo total de implantação dos DMC's (medidores de vazão,
tubulações para interligação de redes e reforço do abastecimento, válvulas, etc),
conforme apresentado na equação 1:
20
onde:
NPV(X) – valor presente líquido ($) n – número de períodos de investimento B(X)i – total de benefícios econômicos no período ($) C(X)i – custo total dos investimentos no período ($) ti – tempo entre o início do projeto e o início do período de investimento intR – taxa anual de retorno (%)
A divisão dos DMC's neste caso, é feita após a construção e calibração de um
modelo de simulação hidráulica e dois modelos operacionais, o primeiro utilizado para
dividir as redes de distribuição de água em DMC's, baseado em conceitos da teoria dos
grafos, utilizando o algoritmo de Floyd–Warshall e critérios definidos pelo projetista, tais
como extensão de rede, número máximo de ligações e diferença de nível permitida,
sendo ainda impostas as restrições tais como capacidade de bombeamento e
capacidade de reservação. O segundo modelo identifica o número apropriado de
medidores de vazão e sua respectiva localização, válvulas limítrofes e tubulações de
reforço necessárias, através da resolução de um problema de otimização, considerando
o cálculo do custo/benefício para implantação dos DMC’s.
Um exemplo da implantação de DMC's após a análise do custo/benefício é
apresentada por Gomes et al. (2012), conforme figura 8.
(1)
21
Figura 8 - Divisão da rede em DMC's após análise da relação custo/benefício
Fonte: adaptado de Gomes (2012)
Observa-se que no exemplo citado, obtido a partir de um estudo de caso
hipotético, foram criados 03 DMC's, porém nota-se que foram instalados medidores de
vazão somente na entrada dos DMC's 1 e 2, não havendo medidor de vazão específico
para o DMC 3, porém sua vazão pode ser obtida pela diferença entre a vazão total do
setor e a vazão dos demais DMC's. Este procedimento pode induzir a erros, pois
quaisquer problemas nos medidores de vazão 1 e 2, induzirão a erros na medição de
vazão do DMC 3. Assim, sempre que possível, deve-se ter um medidor na entrada de
cada DMC, para manter uma maior confiabilidade dos dados.
Devem também ser consideradas as questões de operação e manutenção
durante a realização dos estudos de implantação, bem como a estruturação de equipes
para o gerenciamento dos mesmos, devendo ser observados itens como a obtenção
dos dados (campo ou telemetria), equipes de análise e especialmente quanto aos
22
medidores de vazão, pois possuem elevado custo de manutenção e em alguns casos
pode ser necessária a interrupção do abastecimento para manutenção dos mesmos.
Com relação aos DMC's temporários, onde as medições das pressões e vazões
são realizadas através de equipamentos portáteis, com uma determinada
periodicidade, os mesmos também auxiliam nos trabalhos de redução de perdas,
porém, sempre que possível, os DMC's devem ser instalados de forma permanente, de
modo a proporcionar um gerenciamento constante.
2.1.4 LIMITES
Os DMC's podem ser definidos tomando-se por base os limites naturais, como
rios, canais de drenagem, estradas de ferro, rodovias, divisa de municípios, limites do
sistema de abastecimento, como áreas de bombeamento “boosters”, área de válvulas
redutoras de pressão (VRP´s), áreas de pequenos reservatórios (geralmente em
sistemas de menor porte), ou podem ser definidos através da elaboração de estudos
onde pode-se determinar um local adequado para instalação de medidor de vazão,
geralmente áreas isoláveis mais facilmente.
Thornton et al.(2008), complementam que cada DMC deve ser abastecido
preferencialmente a partir de um único ponto de entrada de água, uma vez que isso
facilita a implantação do DMC, reduz os erros de medição de vazão, e permite uma
melhor compreensão pelos operadores do sistema. Ressalta que por outro lado,
devem-se privilegiar os pontos de abastecimento a partir de reservatórios, já que estes
permitem equilibrar as flutuações de consumo, as pressões à jusante, e o sistema
adutor à montante.
Os limites também podem ser definidos com o auxílio de um modelo matemático
de redes hidráulicas, porém sempre será necessário a verificação posterior destes
limites antes de sua efetiva implantação, tendo em vista que o modelo teórico pode
23
apresentar resultados que na prática não sejam viáveis de serem implantados
imediatamente, havendo a necessidade de realizar alguns ajustes para viabilizar a
implantação.
2.1.5 DEFINIÇÃO DA ÁREA DE ABRANGÊNCIA
O tamanho de cada DMC tem um impacto sobre o seu custo de implantação,
pois quanto menor a área de abrangência do DMC, maior é o custo para implantação,
devido à necessidade de um número maior de medidores de vazão, válvulas e
intervenções necessárias nas redes para proporcionar a estanqueidade do DMC e
posteriormente, a manutenção também tenderá a ter um custo maior. Nota-se porém,
que áreas de controle menores, possibilitam um controle mais efetivo na gestão dos
DMC’s. Na prática, haverá sempre uma variação significativa do tamanho de cada DMC
devido ao leiaute da infraestrutura existente e da necessidade de otimizar as pressões
(MORRISON et al., 2007).
Embora a dimensão dos DMC's possa estar relacionada com o número de
ligações (ramais) e/ou a extensão da rede, a topologia depende fundamentalmente do
traçado da rede, do desnível topográfico e do comportamento hidráulico do sistema
(GOMES, 2011).
Segundo Lambert & Taylor (2010) há várias opiniões quanto ao tamanho ideal
dos DMC's, porém na prática haverá sempre uma variação significativa do tamanho de
cada DMC, em função da infraestrutura existente.
De forma geral, a implantação de DMC's sempre terá que considerar as
características operacionais locais. Como geralmente há deficiências nos cadastros
técnicos das redes de distribuição de água das empresas de saneamento, recomenda-
se que as equipes de operação e manutenção sejam envolvidas no processo de
construção dos DMC's, pois o conhecimento sobre as áreas de abastecimento,
24
manobras de registros hidráulicos, etc, podem auxiliar na obtenção de um melhor
resultado. A definição de DMC's sem considerar os requisitos operacionais existentes,
pode levar a construção de DMC's extremamente teóricos, podendo ocasionar
problemas no abastecimento durante o processo de implantação dos mesmos.
2.1.6 NÚMERO DE LIGAÇÕES DE ÁGUA
Não há um consenso quanto ao número de ligações (também chamados
conexões ou ramais) de água que devem fazer parte de um DMC, porém a literatura
apresenta números relativamente semelhantes em diversos estudos.
A Water Authorities Association, que publicou em 1985 um dos trabalhos
pioneiros sobre DMC's, refere que um DMC ideal deve possuir entre 2000 e 5000
ligações, para que os trabalhos de redução de perdas possam ser realizados de forma
adequada e cita que a configuração das redes de distribuição tem grande efeito sobre
os limites e a área de abrangência do DMC. O trabalho porém não relata
especificamente porque utilizar entre 2000 e 5000 ligações.
O trabalho realizado pela IWA, por Morrison et al. (2007), apresenta que em
áreas urbanas os DMC's variam entre 500 e 3000 ligações e que em DMC's com mais
de 5000 ligações, torna-se difícil identificar pequenos vazamentos nas redes. Ressalta
entanto, que os DMC's maiores podem ser divididos em pequenos DMC's temporários
por fechamento de válvulas previstos no estudo de concepção, de modo a facilitar as
atividades de detecção de vazamentos e cita que em locais com redes de distribuição
em condições ruins, com grande ocorrência de vazamentos, podem ser utilizados com
menos de 500 ligações. O número de ligações apresentado está associado ao custo de
implantação dos DMC's, pois quanto menor o DMC, maior é o custo de implantação e
manutenção, apesar do DMC menor trazer vantagens como a localização e agilidade
no reparo de vazamentos, bem como a redução dos custos com detecção. Pondera que
25
na prática, sempre haverá uma variação significativa no tamanho dos DMC 's, devido a
topologia da rede existente e a necessidade de adequação das pressões.
Farley et al. (2008) afirmam que os DMC's possuem geralmente entre 1000 e
2500 ligações e apresenta um estudo de caso em Ranhill, Malásia, onde foram
implantados 820 DMC's com uma média de 1055 ligações cada. Alguns critérios para
implantação como número de medidores de vazão, número de válvulas e topografia são
citados. Para empresas com restrição orçamentária, há a sugestão de implantação de
DMC's com cerca de 5000 ligações, podendo-se subdividir os mesmos futuramente,
inferindo-se que o número de ligações está associado ao custo de implantação, porém
não está explicitamente apresentado no trabalho.
Thornton et al. (2008) sugere o DMC ideal com cerca de 1000 ligações, porém
relata que geralmente os DMC's possuem entre 3000 e 5000 ligações. O DMC ideal
citado está relacionado a facilitar os trabalhos de detecção de vazamentos, porém
implica em um aumento significativo dos custos, por isso a adoção de um número maior
de ligações.
Sabesp (2008) informa que o tamanho ideal para um DMC depende do tipo de
uso encontrado na área em estudo e pode variar entre 500 e 2500 ligações, sendo que
estudos efetivamente realizados pela empresa propõe a utilização de cerca de 2000
ligações para cada DMC. O estudo realizado considera as questões do custo de
implantação e propõe a utilização de todas as VRP's já existentes para serem utilizadas
como DMC's e recomenda a instalação dos macromedidores em redes de diâmetro
menor, evitando assim custos elevados com medidores de grande porte.
Lambert & Taylor (2010) afirmam que o número de ligações em áreas urbanas
deve variar entre 500 e 3000 ligações, dimensionamento geralmente utilizado no Reino
Unido. Também associam a quantidade de ligações a topologia das redes e a
26
necessidade de adequação das pressões, considerando que em DMC's com mais de
5000 ligações a localização de pequenos vazamentos se torna extremamente difícil.
United States Environmental Protection Agency, EPA (2010) relata o uso de 1500
a 2000 ligações em DMC's de forma a proporcionar um monitoramento adequado das
vazões, determinando com maior precisão a identificação de áreas com ocorrência de
vazamentos, considerando também as características das redes hidráulicas, topografia
e consumos dos clientes.
Gomes (2011) cita que a experiência tem demonstrado que em áreas urbanas a
dimensão média para DMC's deve estar compreendida entre 500 e 3000 ligações,
podendo vir a ser reduzida para valores da ordem dos 500 a 1000 ligações em sistemas
mais antigos, porém, não se recomendam valores acima de 5000 ligações, pelo fato de
se tornar mais difícil a localização de vazamentos. Ressalta que se deve considerar a
análise custo/benefício entre diferentes alternativas de implantação, observando-se as
características de cada sistema. Em um estudo de caso hipotético, apresentado por
Gomes (2012), são obtidos resultados entre 2303 e 4089 ligações por DMC, obtidos a
partir da divisão das redes com a utilização da teoria dos grafos.
De forma geral, os diversos autores consideram na definição do número de
ligações a questão do custo de implantação e manutenção dos DMC's, a topologia e as
características das redes hidráulicas. Podem ocorrer problemas com DMC's muito
grandes (dificuldade na localização de vazamentos, maior custo com pesquisa de
vazamentos, não obter um resultado efetivo em redução de perdas) e no caso de
DMC's muito pequenos os problemas são os custos elevados de implantação e a
necessidade de uma estrutura muito grande para uma operação e manutenção
adequada.
Outros parâmetros também podem ser utilizados para definição dos DMC's,
como por exemplo, a NBR 12218 (1994) que não utiliza critérios relativos ao número de
27
ligações. A norma estabelece alguns parâmetros como a extensão máxima de rede e o
número máximo de válvulas para isolamento da área. A figura 9 apresenta o número de
ligações de água em DMC's.
Figura 9 - Número de ligações de água em DMC's
Fonte: Adaptado de Gomes (2011)
Pode-se observar ainda que em sistemas de abastecimento de água de pequeno
porte, como em municípios pequenos, áreas ou núcleos isolados e outros locais com
poucos habitantes e baixo número de ligações, os DMC's podem ser divididos em áreas
menores com o número de ligações inferior ao mínimo recomendado nas literaturas
citadas, pois as mesmas se referem a grandes centros urbanos. A divisão dependerá
basicamente dos limites naturais e zonas de pressão existentes.
A tabela 1 apresenta um resumo com o número de ligações mínimo e máximo
apresentado pelos diversos autores pesquisados, enquanto a tabela 2 apresenta o
28
número de ligações em DMC's estabelecidos em áreas de VRP e boosters, no
município de Bragança Paulista, operado pela Sabesp.
Tabela 1 - Número de Ligações de Água em DMC's Pesquisados
FONTE MÍNIMO MÁXIMO
Morrison et al. (2007) 500 3000
Farley et al. (2008) 1000 2500
Sabesp (2008) 500 2500
Thornton et al. (2008) 1000 5000
Lambert&Taylor (2010) 500 3000
EPA (2010) 1500 2000
Gomes (2011) 500 3000
MÉDIA 786 3000
Fonte: Elaborado pelo autor neste trabalho
Tabela 2 - Número de Ligações de Água em DMC's de Pequeno Porte
DMC TIPO N° LIGAÇÕES
Vila Real Área de Booster 38
Campo Verde Somente DMC 44
Bosques da Pedra Área de Booster 89
Água Comprida Somente DMC 104
Portal das Estâncias Área de Booster 129
Hípica Área de Booster 155
MÉDIA 93
Fonte: Sabesp (2013)
29
Observando-se a tabela 1 e a tabela 2 nota-se uma grande diferença entre o
número de ligações pelo fato da primeira se referir ao número médio de ligações em
sistemas de abastecimento de água complexos, em grandes centros urbanos, enquanto
a segunda refere-se ao número médio de ligações nos menores DMC's implantados em
um município de pequeno porte (Bragança Paulista/SP).
Analisando alguns sistemas, podemos citar como exemplo a cidade de São
Paulo, onde cada unidade de negócio da Sabesp administra cerca de 800 mil ligações
de água, ou seja, um DMC médio com 2000 ligações, sugerido pela Sabesp (2008),
corresponde a 0,25% do total. No caso de implantação de DMC’s citado por Farley et al.
(2008), o número médio de 1055 ligações por DMC corresponde a 0,13% do total de
820 mil ligações de água. No município de Bragança Paulista, também operado pela
Sabesp, que possui cerca de 50 mil ligações de água e 620 Km de redes de
distribuição, os menores DMC's implantados possuem em média 93 ligações, o que
corresponde a 0,19% do total de ligações do município, porém no município, nos 30
DMC’s existentes, o número médio é de 772 ligações, ou seja, 1,54% do total de
ligações.
Pode-se verificar que mesmo sistemas de grande porte são distintos e não
mantém uma proporcionalidade no número de ligações de água enquanto sistemas de
pequeno porte possuem características bem peculiares para implantação de DMC’s.
Pode-se afirmar, entretanto, que em ambos os casos há a possibilidade de implantação
de DMC's para intensificar os trabalhos de redução de perdas de água nas redes
distribuição, porém não é possível estabelecer uma correlação entre esses sistemas.
2.1.7 RESTRIÇÕES
Para dividir um setor de abastecimento em uma série de DMC's, é essencial o
fechamento de algumas válvulas para o isolamento de determinadas áreas, ou o
seccionamento e isolamento de trechos das redes de distribuição, além da instalação
30
de medidores de vazão. Este processo pode interferir nas pressões do sistema de
abastecimento, tanto no DMC que está sendo implantado, quanto nos DMC's do
entorno. Deve-se observar, portanto, a garantia do abastecimento de água para os
clientes, de forma que não haja intermitência, falta de água, pouca pressão, pressões
muito elevadas ou qualquer outra alteração que venha a comprometer o fornecimento
de água em termos de pressão e vazão, segundo os parâmetros adotados na NBR
12218/94 ou as características de potabilidade da água definidas em legislação, no
caso do Brasil, a portaria do Ministério da Saúde n° MS 2914 (2011), dispõe sobre os
procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano
e seu padrão de potabilidade.
2.1.8 VERIFICAÇÃO DA ESTANQUEIDADE
Segundo Morrison et al. (2007), após o desenho dos limites dos DMC's, deve ser
realizado ensaio através do fechamento de válvulas para verificação da estanqueidade
da área definida, também chamado teste de “pressão zero”. Caso haja válvulas que
apresentem problemas de estanqueidade, os limites do DMC podem ser
comprometidos devido à entrada ou saída de água que não estará sendo
adequadamente medida. No teste é realizado o fechamento das válvulas de entrada e
válvulas limítrofes e verificadas as pressões no interior do DMC. Isto envolve o
fechamento da água que entra no DMC, e a verificação se a pressão tende a zero. Um
problema comum encontrado no campo, é a existência de válvulas fechadas,
parcialmente fechadas ou encobertas após serviços de pavimentação. Se forem
encontradas válvulas defeituosas, estas deverão ser substituídas ou reparadas e o
teste de pressão repetido. O uso de um modelo matemático de redes hidráulicas,
permite que alguns problemas sejam previamente identificados.
Morrison et al. (2007), listam ainda, o procedimento típico para um ensaio de
“pressão zero”:
31
Identificação das válvulas limítrofes através da marcação das tampas de válvulas
(por exemplo, pintando de vermelho a tampa da válvula);
Programar a realização do ensaio no período da madrugada, geralmente entre
01:00 e 05:00h, informando clientes com necessidades especiais (hospitais,
presídios, grandes consumidores, etc.);
Assegurar que a equipe tem uma planta indicando os limites do DMC, as
válvulas de entrada de água e de divisa com outros DMC's;
Instalar medidores de pressão (data-loggers) em locais-chave de todo o DMC
(geralmente pontos de entrada de água, pontos de maior cota, pontos mais
distantes, etc.);
Fechar a entrada de água do DMC para isolamento do mesmo;
Analisar os dados de pressão. Se a pressão tende a zero, então é provável que
o limite esteja correto;
Se a pressão não diminui, uma segunda verificação deve ser feita através da
simulação de consumo (por exemplo, a abertura de um hidrante) para induzir
algum fluxo. Se não há interligações desconhecidas, a pressão deve permanecer
baixa, tendendo a zero. Se o teste falha, isto é, a pressão sobe, é provável que
exista alguma interligação desconhecida;
Caso necessário, pode-se ainda realizar uma subdivisão dentro do DMC para
identificar as interligações desconhecidas.
Após consolidada esta etapa do teste de estanqueidade dos DMC's, os mesmos
estão aptos para que sejam iniciados os trabalhos de gerenciamento das pressões e
vazões em cada um deles.
32
2.2 GERENCIAMENTO DE PRESSÕES EM DISTRITOS DE MEDIÇÃO E
CONTROLE
O gerenciamento de pressões pode ser definido como uma prática de gestão das
pressões do sistema de abastecimento, de forma a atingir os melhores níveis de serviço
e garantir a oferta suficiente e eficiente para os consumos autorizados (THORNTON &
LAMBERT, 2005). Segundo Katja et. al (2011), os efeitos positivos do gerenciamento
das pressões são reais para diminuir as perdas de água através da redução de
pressões desnecessárias ou excessivas, assim como a eliminação de grandes
variações de pressão ou transitórios hidráulicos. Estes fatores frequentemente causam
rompimento das tubulações de distribuição de água e possuem relação direta com a
taxa de vazamentos. Isto significa que a gestão das pressões é o único método que tem
um impacto positivo em todos os três componentes de perdas de água reais:
vazamentos visíveis, vazamentos não-visíveis (detectáveis) e vazamentos inerentes
(não detectáveis). Os componentes dos vazamentos são apresentados na Figura 10.
Figura 10 - Vazamentos Visíveis e Não Visíveis
Fonte: Tardelli Filho (2004)
33
2.2.1 DMC's EM ÁREAS DE VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO
Em locais onde há pressões excessivas, são geralmente instaladas estruturas
redutoras de pressão. Essas estruturas são geralmente compostas pela válvula
redutora de pressão (VRP), válvulas de manobras, controladores de válvula e são
instaladas em uma caixa de concreto ou alvenaria, conforme apresentado na figura 11.
A instalação de VRP´s possibilita manter uma pressão adequada nas redes e
minimizar a ocorrência de vazamentos (MORRISON et al., 2007).
A área de abrangência desta VRP, ou seja, a área onde a pressão está sendo
reduzida, pode também ser utilizada como DMC, bastando para isto, a instalação de um
medidor de vazão junto a VRP, conforme apresentado na figura 12.
Figura 11 – Estrutura redutora de pressão (detalhe da válvula redutora de pressão)
Fonte: Heimann, 2004
34
Figura 12 – Medidor de vazão junto à válvula redutora de pressão
Fonte: Adaptado de Klingel & Knobloch (2011)
Segundo Klingel & Knobloch (2011), existem quatro modos básicos de
modulações em VRP’s:
Saída fixa: é o sistema de controle de pressão mais básico, onde a pressão de
saída da VRP é mantida a um nível desejado em todos os momentos.
Baseada no tempo: a pressão de saída da VRP é modulada de acordo com os
horários, normalmente para reduzir a pressão durante a noite, quando as vazões
são mais baixas.
Baseada nas vazões: são definidas diferentes pressões de saída de acordo com
a variação das vazões durante o dia, a fim de manter a pressão mínima
necessária no ponto crítico.
Operação remota: tipo mais avançado de modulação da pressão, onde a
pressão de saída da VRP é continuamente controlada através de sensores
35
interligados a um sistema de telemetria e a pressão é mantida estável no nível
desejado, geralmente observando-se pontos críticos do sistema.
As modulações de pressões em válvulas redutoras são apresentadas na figura
13.
Figura 13 - Modulação de pressão em válvulas redutoras
Fonte: Adaptado de Klingel & Knobloch (2011)
36
2.2.2 DMC'S EM ÁREAS DE BOMBEAMENTO (“BOOSTERS”)
Ao contrário das VRP’s, há locais onde é necessário fornecer energia, ou seja,
elevar a pressão para que possam ser abastecidas as cotas mais elevadas, havendo
portanto a necessidade de implantação de estações de bombeamento, também
chamadas de estações pressurizadoras ou “boosters”.
Sempre que possível, as áreas devem ser atendidas por gravidade e a
setorização deve prever o menor número de ligações abastecidas por bombeamento,
visando à redução de despesas com energia elétrica e a redução dos volumes dos
vazamentos, pois estes aumentam proporcionalmente com o aumento da pressão.
A área abastecida pelo “booster” pode ser utilizada também como um DMC,
bastando para isso a implantação de um macromedidor junto ao bombeamento, que
proporcionará a medição da vazão bombeada para a região abastecida pelo
“booster” e o controle das vazões de entrada no DMC, além do controle das
pressões de montante e jusante no “booster”.
Segundo Francato (2002), os “boosters” são geralmente compostos por
associações de bombas em série ou paralelo, em muitos casos com a utilização de
variadores de frequência devido às variações das vazões ao longo do dia, de acordo
com a necessidade do sistema, e têm o objetivo de garantir as pressões mínimas
adequadas em pontos críticos da rede, sem a necessidade de reservatórios elevados
(torres) para o abastecimento das cotas mais elevadas .
Francato (2002), descreve ainda que a operação de um “booster” torna-se
complexa devido à variação das demandas de consumo ao longo do dia,
necessitando que a operação de bombeamento seja realizada sob diversas
condições de vazão e altura manométrica e apresenta um estudo das funções
objetivo para a otimização na operação de “boosters”, considerando, entre outros
37
parâmetros, a minimização da pressão média e da perda de carga nas tubulações de
distribuição.
A figura 14 apresentada pela empresa MOLEIRO PEDROSO (2013),
demonstra o esquemático de um “booster” com a utilização de bomba submersível,
onde pode se verificar a utilização de um medidor de vazão para controle das vazões
bombeadas para uma determinada área de abastecimento.
Figura 14 - Estação Pressurizadora - "Booster"
Fonte: Disponível em: <http://www.moleiro.com.br/produtos.asp>. Acesso em 25/06/13.
38
2.2.3 MONITORAMENTO DE PONTOS CRÍTICOS
Gomes (2011), define por ponto crítico a zona do sistema de abastecimento
onde será mais difícil garantir a pressão mínima de funcionamento durante as horas
de maior consumo, podendo ser um hospital, escola, indústria, hidrante, ponto mais
afastado e/ou de cota mais elevada, entre outros, podendo existir mais do que um
ponto crítico no sistema, porém para um determinado instante, apenas um ponto é
considerado como mais desfavorável. Nestas condições, a atuação da VRP em
função do ponto crítico, tem o objetivo de ajustar a pressão ao valor de referência
pretendido, conforme apresentado na figura 15.
Figura 15 - Ponto crítico em redes de distribuição de água
Fonte: Adaptado de Klingel & Knobloch (2011)
Neste caso, as VRP´s são ajustadas para que a pressão de jusante atenda às
condições de vazão máxima e a pressão seja mantida no ponto crítico.
Segundo Arikawa (2005), três requisitos básicos devem ser observados para
os pontos críticos de abastecimento:
39
A diferença de cota altimétrica entre a VRP e o ponto crítico;
A perda de carga entre a VRP e o ponto crítico, sob condições de vazão
máxima projetada.
Nível mínimo de pressão de serviço requerido no ponto crítico (10 mca,
segundo a NBR 12218/94);
2.3 GERENCIAMENTO DAS VAZÕES EM DISTRITOS DE MEDIÇÃO E
CONTROLE
A medição de vazão em redes de distribuição de água, também chamada de
macromedição, é um fator muito importante no controle de perdas, pois sua correta
utilização tem influência direta nos indicadores de perdas. Isso se torna claro quando
se tem consciência das magnitudes das vazões que passam por esses aparelhos e o
quanto uma medida incorreta, mau dimensionamento, má instalação, falta de
manutenção, ou ainda, a falta de macromedição, podem influenciar nos resultados
obtidos no controle de perdas (TSUTIYA, 2004).
2.3.1 MEDIÇÃO DE VAZÃO
A entrada de água em um DMC, seja abastecido por gravidade, por
bombeamento ou em áreas de VRP’s, deve possuir um medidor de vazão, para que
seja possível quantificar os volumes disponibilizados, ou seja, os volumes de água
que entraram no DMC. A partir desse volume de entrada, é possível realizar um
comparativo com os volumes micromedidos (volumes utilizados pelos clientes), de
forma a proporcionar o cálculo dos volumes de água perdidos.
A figura 16 apresenta um desenho esquemático de um sistema de
macromedição, onde se pode observar os pontos de medição de vazão em diversas
partes do sistema de abastecimento de água, inclusive DMC's.
40
Figura 16 – Macromedição em sistemas de abastecimento de água
Fonte: Adaptado de Tsutiya (2004)
Existem diversos tipos de medidores de vazão que podem ser utilizados nos
sistemas de abastecimento de água, são eles (TSUTIYA, 2004):
Medidores de vazão para condutos livres:
o Calhas e vertedouros;
o Medidores eletrônicos (eletromagnético, ultrassônico).
Medidores de vazão para condutos forçados:
o Medidores deprimogêneos (venturi, bocal, placa de orifício);
o Medidores tipo turbina (hidrômetro, Woltmann, composto, proporcional);
o Medidores eletrônicos (eletromagnético, ultrassônico).
Medidores de velocidade de escoamento ou de inserção:
o Tubo de Pitot;
o Molinete;
o Medidores eletrônicos (eletromagnético, ultrassônico).
41
Os principais erros nos sistemas de macromedidores são o dimensionamento
ou instalação inadequados, problemas com a instrumentação ou transmissão de
dados e descalibração do medidor. Com relação à instalação, devem ser observadas
as distâncias mínimas necessárias entre as conexões, válvulas, etc., e o
macromedidor, para que não haja interferência na medição.
Deve-se observar, para que nenhuma dessas ocorrências venha a prejudicar a
macromedição nos sistemas de abastecimento, sendo necessário portanto a
periódica aferição e calibração dos medidores de forma a manter a confiabilidade dos
volumes medidos. A figura 17 demonstra o princípio de funcionamento de um
medidor de vazão eletromagnético.
Figura 17 - Medidor de vazão eletromagnético
Fonte: Adaptado de Tsutiya (2004)
Arikawa (2005), propõe uma metodologia para realização do diagnóstico da
macromedição, conforme fluxograma apresentado na figura 18.
42
Figura 18 - Diagnóstico da macromedição em sistemas de abastecimento
Fonte: Arikawa (2005)
43
2.3.2 VAZÃO MÍNIMA NOTURNA
Segundo Farley et al. (2008), a vazão mínima noturna é a menor vazão de
entrada no DMC durante um período de 24 horas e ocorre, nas regiões urbanas,
geralmente entre 02 e 04 horas da manhã, quando o consumo é mínimo e as perdas
por vazamentos atingem os níveis máximos. Os dados de vazões mínimas noturnas
podem ser medidos diretamente através de um equipamento “data-logger”
registrador de vazão, que fará o registro dos dados, sendo esses dados significativos
para a avaliação das perdas reais em um sistema de abastecimento.
Segundo Klingel & Knobloch (2011), a vazão mínima noturna é um método
adequado para analisar áreas do sistema de abastecimento de água que operam de
forma contínua devendo ser observado inicialmente o volume de água medido na
entrada do DMC, subtraindo-se os consumos noturnos domésticos, os consumos
noturnos industriais ou comerciais, as vazões transferidas para outros setores ou
DMC's, caso haja, sendo os volumes restantes provenientes de perdas ocasionadas
por vazamentos.
Morrison et al. (2007), apresentam os componentes da vazão mínima noturna
conforme figura 19, onde se pode verificar os parâmetros analisados, tais como a
variação da pressão de acordo com a vazão horária (aumento da vazão e diminuição
da pressão em horários de maior consumo e vice-versa), volumes de consumos
noturnos e volumes perdidos por vazamentos da rede (incluindo-se os demais
componentes, como os ramais e os cavaletes) e vazamentos inerentes.
O método de avaliação da vazão mínima noturna é também conhecido por
método Bottom-Up (“de baixo para cima”), pois avalia as perdas de água por meio
de pesquisas e análises em cada componente do sistema e os volumes totais
perdidos são calculados através da somatória das parcelas de volumes perdidos
(MELATO, 2010).
44
Figura 19 - Componentes da Vazão Mínima Noturna
Fonte: Adaptado de Morrison et al. (2007)
2.3.3 CONSUMO NOTURNO
Segundo Morrison et al. (2007), os consumos noturnos podem ser divididos da
seguinte forma:
Consumo Doméstico (ligações residenciais)
Consumo Não-Doméstico (ligações em comércios, escolas, etc., mas
geralmente os maiores consumos ocorrem durante o dia);
Consumidores Especiais (ligações em indústrias, hospitais, clínicas,
atividades agrícolas, etc.).
A quantificação dos consumos noturnos pode ser feita de duas formas: o
primeiro e mais adequado método é a verificação dos consumos noturnos efetivos,
com verificação em campo, obtendo-se uma amostragem de cada DMC, atribuindo-
45
se um consumo noturno típico para cada distrito, sendo que devem ser realizados
todos os esforços para quantificar os valores que proporcionarão o cálculo confiável
das perdas de água. Outra forma de cálculo é através da estimativa dos consumos
noturnos com a utilização da metodologia BABE (MORRISON et al., 2007), que será
apresentada no item 2.5.2.
2.3.4 BALANÇO HÍDRICO
Segundo Melato (2010), a avaliação de perdas de água em um sistema de
abastecimento, ou parte dele, pode ser realizada através da metodologia de
auditoria das águas, onde podem ser identificados os volumes de água perdidos,
com o objetivo de subsidiar a empresa de saneamento com dados e informações
que possibilitem a implantação de programas para redução de perdas, sendo o
balanço hídrico, padronizado pela IWA, também chamado método Top-Down (“de
cima para baixo”), um dos métodos mais utilizados para a avaliação das perdas de
água.
O cálculo do balanço hídrico inicia-se com o volume de água que entra num
determinado sistema. Este volume é dividido em 02 grandes grupos: consumos
autorizados e perdas de água. Os consumos autorizados faturados (obtido através
das leituras dos hidrômetros e consumos estimados que foram faturados) são
responsáveis pela composição das águas faturadas no sistema. Os consumos
autorizados, porém não faturados (geralmente proveniente de usos operacionais,
bombeiro, etc.), em conjunto com as perdas reais (provenientes dos vazamentos) e
perdas aparentes (provenientes de problemas na micromedição e irregularidades
nas ligações), compõe as parcelas responsáveis pelas águas não faturadas no
sistema, conforme apresentado na figura 20.
46
Figura 20 - Matriz do Balanço Hídrico IWA
Fonte: Melato (2010)
2.4 SISTEMAS DE SUPORTE À GESTÃO DE DISTRITOS DE MEDIÇÃO E
CONTROLE
2.4.1 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG)
O sistema de informação geográfica (SIG) ou Geographic Information System
(GIS), é uma ferramenta de suporte à gestão, que integra um software de desenho
CAD (Computer Aided Design), com ferramentas de gerenciamento de cartografia
47
digital, ligados a um software de gerenciamento de banco de dados, conectando
informações espaciais, econômicas e físicas. A principal função do SIG é o
gerenciamento de um banco de dados geográfico, que possui dados alfanuméricos
com informações sobre os clientes e dados georreferenciados com a localização
espacial dos clientes (SARZEDAS, 2009).
Sarzedas (2009), apresenta ainda que os SIG’s são geralmente estruturados
da seguinte forma:
Sistemas de Informações de Clientes – sistema que armazena todas as
informações relativas aos clientes;
Gerenciamento Técnico – informações e controle da operação da
infraestrutura das redes de abastecimento;
Gerenciamento Administrativo – dados adicionais econômicos e financeiros
que são importantes para o gerenciamento dos bancos de clientes e
infraestrutura.
Klingel & Knobloch (2011), apresentam a aplicação de diferentes tipos de
dados de informações geográficas representados por geometrias tais como linhas,
polígonos e pontos, também chamados de áreas, onde cada geometria é
considerada uma camada, sendo também integrada a camada com a imagem de
satélite, conforme apresentado na figura 21.
A integração desses diferentes tipos de dados em um único sistema, possibilita
a disponibilização de diversas informações em uma determinada área geográfica,
proporcionando agilidade na obtenção dos dados.
48
Figura 21 - Representação de diferentes tipos de dados no SIG
Fonte: Adaptado de Klingel & Knobloch (2011)
2.4.2 SISTEMAS DE TELEMETRIA
Os sistemas de telemetria ou telemedição, permitem a obtenção de dados à
distância, proporcionando a agilidade na obtenção de informações e a tomada de
decisões na operação dos sistemas de abastecimento de água. Em alguns casos,
também é possível a utilização de comandos de forma remota, tais como abertura e
fechamento de válvulas, regulagem de VRP’s, adequações no bombeamento, etc.
Através da telemetria é possível acompanhar os dados de pressão e vazão,
níveis de reservatórios, parâmetros de qualidade da água, etc., possibilitando um
efetivo gerenciamento dos DMC's. São identificadas com brevidade, alterações nas
49
vazões (aumento ou diminuição da vazão média diária ou vazão mínima noturna),
alterações nas pressões (jusante e montante de VRP’s e “Boosters”), falha de
equipamentos (parada de “booster”, pressão não sendo reduzida na VRP), baixo
nível ou extravasamentos de reservatórios, etc.
A evolução tecnológica nas áreas de telecomunicações e informática
possibilitou a implantação de sistemas de telemedição nas diversas partes dos
sistemas de abastecimento de água, porém o elevado custo de implantação e de
aquisição dos equipamentos ainda são obstáculos para uma ampla utilização desses
sistemas. A transmissão dos dados de telemetria pode ser feita de diversas formas,
entre elas, rádio-modem, linha privativa (LP), linha discada, fibra ótica, tecnologia
celular (Code Division Multiple Access - CDMA ou General Packet Radio Services -
GPRS ) e satélite. Em alguns sistemas adaptados, pode-se obter a informação em
tempo real sobre a ocorrência de vazamentos de água em redes de distribuição e
alterações em medidores (PACHECO, 2010).
A figura 22 apresenta um esquemático de um sistema de telemetria, onde são
operados, remotamente, 07 grupos moto-bomba e 02 válvulas de entrada de
reservatórios através de sistema de telemetria com transmissão de dados por LP e
redundância com rádio-modem, ou seja, caso ocorram problemas na transmissão
através da LP, é automaticamente acionada a transmissão de dados através do
sistema de rádio-modem. Também são monitoradas as pressões de sucção na
entrada dos conjuntos moto-bomba e as pressões das 03 adutoras de recalque, bem
como os níveis dos reservatórios e as vazões de distribuição, sendo possível
visualizar, através da identificação por cores, os grupos moto-bomba que estão
ligados e desligados (verde = ligado; vermelho = desligado). O sistema realizada
ainda o armazenamento dos dados das pressões, níveis e vazões, possibilitando
uma análise dos dados históricos.
50
Figura 22 – Telemetria em sistema de abastecimento de água
Fonte: Sabesp (2013)
2.4.3 SISTEMAS DE MODELAGEM HIDRÁULICA
Nas redes de distribuição de água mais complexas, é aconselhável a utilização
de um modelo matemático de redes hidráulicas, para permitir que sejam realizadas
análises integradas do sistema (MORRISON et al., 2007).
A modelagem de redes é um processo de construção de uma simulação de
computador das redes hidráulicas, utilizando um software especializado. Após a
construção, o modelo deve verificado em campo, para se realizar a calibração, ou
seja, realizar os ajustes necessários para que o modelo possa refletir a realidade.
Um modelo de redes hidráulicas calibrado, permite a realização de simulações nos
51
DMC's através da análise de pressões e vazões, sem a necessidade de
intervenções no abastecimento. Caso a empresa de saneamento não possua um
sistema de modelagem hidráulica, pode estabelecer os DMC's através de áreas que
são mais facilmente isoláveis (FARLEY et al., 2008).
Segundo Klingel & Knobloch (2011), os modelos de redes hidráulicas oferecem
uma valiosa ferramenta para a operação e gestão dos sistemas de distribuição de
água de forma eficiente, podendo ser realizadas:
Definição de limites de DMC's;
Gestão de pressões em DMC's;
Verificação da capacidade de vazão do sistema;
Detecção de deficiências no abastecimento e qualidade da água;
Análise de vulnerabilidade do sistema, segurança do abastecimento e
resposta a emergências.
Klingel & Knobloch (2011) também descrevem que a topologia de uma rede de
distribuição de água pode ser descrita por um conjunto finito de nós e links, onde
deve ser atribuído para cada link um nó de início e um nó de extremidade. Cada link
representa uma secção homogênea de um tubo, os nós designam mudanças físicas
na seção de tubo, tais como material e diâmetro, equipamentos de bombeamento
instalados e também são utilizados para modelar pontos de entrada e saída de água
do sistema, como os reservatórios e clientes atendidos, conforme apresentado na
figura 23.
52
Figura 23 - Representação simplificada de um modelo de redes hidráulicas
Fonte: Adaptado de Klingel & Knobloch (2011)
2.5 METODOLOGIAS E INDICADORES PARA REDUÇÃO DE PERDAS DE ÁGUA
EM DISTRITOS DE MEDIÇÃO E CONTROLE
2.5.1 RELAÇÃO PRESSÃO X VAZAMENTOS (METODOLOGIA FAVAD)
Segundo estudos realizados por Morrison et al. (2007), o efeito da pressão,
embora bem entendido na teoria, tem sido apenas recentemente aplicado na gestão
de vazamentos, tanto em termos de redução, como para a manutenção de um baixo
nível de vazamentos em redes de água.
A metodologia FAVAD (FIXED AND VARIABLE AREA DISCHARGE), que
traduzido significa Seção de Descarga Constante e Variável (ZANIBONI, 2009), foi
53
desenvolvida em 1994 no Reino Unido por John May e apresenta um
equacionamento para diversas condições encontradas nas redes de distribuição de
água (TARDELLI FILHO, 2004). Pode ser utilizada para interpretar uma ampla gama
de dados de ensaios experimentais, considerando pressão, material das tubulações
e vazão dos vazamentos, permitindo também analisar os componentes do consumo
dos clientes e estabelecer procedimentos e vários indicadores de desempenho que
permitem a gestão dos sistemas de abastecimento de água de forma mais eficiente e
eficaz (LAMBERT, 2000).
Considerando a proposta da metodologia FAVAD, pode-se observar alguns
princípios da hidráulica utilizados no referido método, como a descarga em orifícios,
utilizada como base para equacionar os vazamentos de água em tubulações.
Segundo Morrison et al. (2007), a IWA realizou trabalho considerável para
compreender a relação entre pressão e vazamento, chegando a uma expressão
simples e confiável para a relação entre pressão e vazão de vazamento,
considerando a situação antes e após os trabalhos de redução da pressão, conforme
apresentado na equação 2:
Onde:
P0 = pressão inicial na rede;
P1 = pressão final na rede;
Q0 = vazão inicial dos vazamentos;
Q1 = vazão final dos vazamentos;
N1 = expoente da relação pressão/vazão do vazamento, com base no material
empregado.
(2)
1
0
1
0
1
N
P
P
Q
Q
54
O coeficiente exponencial N1 relaciona diretamente a vazão dos vazamentos
com a pressão, porém este coeficiente varia de acordo com o material empregado
nas tubulações de distribuição de água, pois os orifícios dos vazamentos em
materiais mais rígidos tendem a ter uma menor variação em função do aumento de
pressão.
Observa-se ainda nos estudos realizados, que o expoente N1 tipicamente varia
de 0,5 a 1,5 dependendo do tipo predominante de vazamento e tipo de tubulação
(material rígido ou flexível). O valor médio de N1 para os grandes sistemas com
diversos materiais de tubulações é geralmente assumido como 1, o que significa uma
relação linear entre a pressão e a vazão dos vazamentos.
Gonçalves e Lima (2007), especificam que os valores de N1 variam de acordo
com o tipo de material e demonstram os valores de 0,5 para tubos de ferro fundido e
aço, pois a seção do tubo não se altera com o vazamento, 1,00 para uma utilização
simplificada do método, considerando a redução linear do vazamento em função da
pressão, 1,15 para áreas de abastecimento que apresentam diversos tipos de
materiais empregados e 1,5 para tubos plásticos como Policloreto de Vinil (PVC) e
Polietileno de Alta Densidade (PEAD), pois a seção desses tubos plásticos se altera
em função do vazamento.
Farley & Trow (2003), apresentam os resultados de ensaios realizados para
verificação do expoente N1, conforme apresentado na tabela 3.
Tabela 3 - Ensaios para obtenção do coeficiente exponencial N1
Fonte: Farley & Trow (2003)
55
Observa-se que a pressão utilizada na equação 2, para se obter a relação
entre pressão e vazão dos vazamentos, é a que caracteriza a pressão média no
DMC. A obtenção da pressão média no DMC possibilita que se calcule a vazão dos
vazamentos na área de abrangência do DMC, tendo em vista que quanto maior a
pressão, maior será a vazão dos vazamentos, ou seja, a vazão dos vazamentos é
diretamente proporcional à pressão exercida nas tubulações.
Segundo Melato (2010), a pressão média pode ser calculada obtendo-se
inicialmente a cota média da região abastecida, através da ponderação das cotas
altimétricas onde estão localizadas as ligações de água, podendo ser utilizadas as
curvas de nível, modelos de análise hidráulica de rede ou plantas cadastrais da rede
de distribuição e logo após com a instalação de “data-logger” no ponto médio
determinado, recomendando um período mínimo de 07 dias.
A pressão média também pode ser calculada determinando-se no DMC os
pontos que tenham a maior e a menor cota geométrica e instalando-se “data-
loggers”, obtendo-se nesses pontos as pressões mínima e máxima, respectivamente,
e calculando a pressão média do DMC através da média aritmética destas pressões
(GONÇALVES e LIMA, 2007).
Pode-se também calcular a pressão média noturna, que é a média das
pressões quando a vazão mínima noturna é calculada (MORRISON et al., 2007). Os
métodos citados para o calculo da pressão média, também podem ser utilizados para
o cálculo da pressão média noturna.
2.5.2 CONCEITO DA ESTIMATIVA DE VAZAMENTOS INERENTES E
ARREBENTADOS (METODOLOGIA BABE)
Arikawa (2005), apresenta detalhadamente o conceito BABE (Background and
Bursts Estimates), que permite estimar os componentes das perdas reais e
demonstra os parâmetros e os processos que influenciam as mesmas. A modelagem
56
deste tipo de perda de água é baseada em hipóteses e séries históricas do sistema
de abastecimento, tendo a finalidade de avaliar os componentes de vazamentos em
uma determinada área, em conjunto com outras metodologias, como o balanço
hídrico e a vazão mínima noturna. Para tanto, é necessário estimar a ocorrência de
vazamentos visíveis, não-visíveis e inerentes, a frequência e tempo de duração dos
vazamentos, condições da infraestrutura e pressão média do sistema.
2.5.2.1 PERDAS REAIS INEVITÁVEIS
Segundo Motta (2010), as perdas inevitáveis são aquelas que ocorrem em um
espaço de tempo entre o conhecimento do vazamento e o seu reparo efetivo.
De acordo com Lambert & Thornton (2002), as perdas reais inevitáveis
dependem fundamentalmente das condições da infraestrutura da rede, e uma
situação ideal envolve baixos índices de vazamentos inerentes, baixa frequência de
vazamentos e agilidade e qualidade no reparo de vazamentos. Valores avaliados por
Lambert (1997), a partir de dados de referência de diversos países, foram obtidos em
diversos ensaios em redes de boa qualidade, onde os componentes das perdas
inevitáveis anuais apresentam os seguintes valores:
Redes primárias e secundárias: 18 L/km/dia/mca (litros/quilômetro/dia/metro
de coluna d’água)
Ramais de água: 0,8 litros/ligação/dia/metro de coluna d'água
A equação originalmente elaborada considera além dos volumes citados e da
pressão média, a distância entre a divisa do imóvel e o hidrômetro, dessa forma, as
perdas reais anuais inevitáveis ou UARL (Unavoidable Annual Real Losses), podem
ser expressas pela equação 3:
57
onde:
UARL = perda real anual inevitável;
Lm = extensão da rede (km);
NL = n° de ligações de água (un);
Cramal = comprimento médio do ramal desde a divisa do imóvel ao hidrômetro;
P = pressão média (mca).
Observa-se que no Brasil o hidrômetro fica em uma distância pequena da
divisa do imóvel, devendo ser reavaliado o item Cramal para aplicação da equação nos
parâmetros existentes no Brasil.
A equação 3 pode ser manipulada de muitas formas, como por exemplo, a
apresentada na tabela 4 (ARIKAWA, 2005).
Tabela 4 - Perdas reais inevitáveis em litros/(ligação*dia)
Fonte: Arikawa (2005)
(3)
58
Bezerra & Cheung (2013), relatam que a equação 3 foi avaliada em um DMC
pertencente ao sistema de abastecimento de água da cidade de Nova Aurora, estado
do Paraná, onde um sistema composto por 2.639 metros de rede de PVC e 113
ligações, foi avaliado durante o período de 01 ano, entre 2008 e 2009, e obtido um
volume macromedido de 14.198 m3 e um volume micromedido de 13.170 m3, ou
seja, uma perda total de 1028 m3. Calculando-se a perda inevitável, para a pressão
média local de 17,25 mca, obtida a partir da média em quatro pontos de medição
monitorados por sete dias, chegou-se ao resultado apresentado, com a utilização da
equação 3.
Nota-se que na avaliação realizada o componente Cramal não foi considerado na
equação, tendo em vista que os hidrômetros se encontravam próximos à divisa dos
imóveis. Considerando-se que a perda total foi de 1028 m3 no ano, os autores
concluíram que 84,5% deste valor foram perdas reais inevitáveis e o restante, 15,5%,
foram perdas reais evitáveis e perdas aparentes, e que para o caso em questão os
valores obtidos estão próximos à equação formulada pela IWA, demonstrando que a
equação proposta tem aderência para aplicabilidade nos DMC's.
2.5.2.2 PERDAS POR VAZAMENTOS INERENTES
As perdas reais inerentes são aquelas provenientes de pequenos vazamentos
que ocorrem nas juntas dos tubos e conexões e não conseguem ser detectadas
através dos métodos de detecção acústicos (MOTTA, 2010).
Morrison et al. (2007), também apresentam no conceito BABE a forma de
cálculo para estimativa dos vazamentos inerentes, que pode ser aplicada aos DMC's,
𝑈𝐴𝑅𝐿 (𝐿/𝐷𝐼𝐴) = (18 x 2,639 + 0,8 x 113 + 0 x 113) x 17,25
UARL (L/DIA) = 2.378,8 litros/dia = 868,2 m3/ano
(3)
59
considerando a pressão de referência de 50 mca, conforme apresentado na equação
4:
Vi = ICF x (0,02 x Lm) + (1,25 x NL) + (0,033 x Cramal x NL) (PMn/50)n
Onde,
Vi = vazamentos inerentes no DMC (l/h);
Lm = extensão da rede (m);
NL = n° de ligações de água (un);
PMn = pressão média noturna (mca);
ICF = fator de condição da infraestrutura (bom estado=1/mau estado=4/em
média=2);
Cramal = comprimento médio do ramal desde a divisa do imóvel ao hidrômetro;
n = fator de correção da pressão (dados internacionais=1,5).
Ressalta-se que a equação originalmente apresentada propõe ainda a inclusão
de um termo adicional para o cálculo em localidades onde há não hidrômetros para
efetuar a medição do consumo dos imóveis, termo que não está incluído na equação
acima, tendo em vista que as instalações no Brasil não seguem este padrão.
No trabalho elaborado por Morrison et al. (2007), não há demonstração de
aplicações práticas da equação 4. Por se tratar de uma equação teórica, com um
grande número de variáveis e a adoção de parâmetros estabelecidos com base na
pressão de referência de 50 mca, entende-se que a mesma ainda tem que ser
desenvolvida para que seja verificada sua aplicabilidade.
2.5.3 ÍNDICE DE PERDAS POR LIGAÇÃO (IPDt)
O índice de perdas por ligação é também chamado índice de perdas totais na
distribuição (IPDt), por abranger as perdas totais, ou seja perdas reais e perdas
(4)
60
aparentes, e é um dos indicadores mais utilizados pelas empresas de saneamento.
Considerando-se um período determinado, esse indicador é calculado a partir
do volume disponibilizado - VD (volume produzido que é efetivamente entregue ao
sistema, seja através de estações de tratamento de água, poços, etc), subtraindo-se
o volume utilizado - VU (volume micromedido através dos hidrômetros) e o volume
de usos operacionais (lavagem de reservatórios, desinfecção de redes, hidrantes,
etc) e/ou sociais (abastecimento em áreas não regularizadas), em relação ao número
de ligações de água ativas (ligações em pleno funcionamento, não considerando
ligações cortadas ou suprimidas temporariamente ou definitivamente).
Este índice faz parte do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento
(SNIS), apresentado como indicador IN051 (SNIS, 2012). A equação 5 apresenta a
fórmula para cálculo do índice de perdas por ligação, sendo que o resultado é
apresentado geralmente em litros por ligação, por dia.
De forma geral, como os volumes de usos operacionais são difíceis de serem
calculados mensalmente, as empresas de saneamento adotam um valor médio,
utilizado para o cálculo do índice de perdas mensal, mesmo quando efetivamente
estes volumes não são utilizados. Considerando que o estudo nos DMC's visa
aprofundar os trabalhos para uma efetiva redução de perdas, no cálculo do índice de
perdas por ligação nos DMC's, não serão considerados volumes referentes aos usos
operacionais no estudo de caso que será posteriormente apresentado neste trabalho.
Bezerra e Cheung (2013), ressaltam que esse indicador é recomendado
somente para sistemas de abastecimento em áreas urbanas, onde a densidade é
(5)
61
superior a 20 ligações/km de rede.
2.5.4 ÍNDICE DE PERDAS NA DISTRIBUIÇÃO (IPD)
O índice de perdas na distribuição é um indicador calculado em percentual e
considera o VD, VU e os usos operacionais e/ou sociais, conforme apresentado na
equação 6. Na interpretação deste indicador, deve-se observar que o mesmo
contempla as perdas reais e perdas aparentes, pois como o resultado é apresentado
em percentual, pode-se ter uma interpretação equivocada que todo o percentual se
refere às perdas reais, o que leva as empresas de saneamento a utilizarem em
menor escala este indicador. O indicador também é apresentado no SNIS, indicador
IN049 (SNIS, 2012).
Este índice não será utilizado nos DMC's, devido à similaridade com o índice
de águas não faturadas, que será apresentado a seguir e se mostra um indicador
mais adequado.
2.5.5 ÍNDICE DE ÁGUAS NÃO FATURADAS (ANF)
Segundo Farley (2008), a maioria dos países desenvolvidos têm uma sólida
infraestrutura e práticas operacionais estabelecidas para a gestão de águas não-
faturadas, podendo o indicador em questão ser utilizado para avaliar a eficiência nos
sistemas de distribuição. O indicador é calculado em percentual, obtido através da
diferença entre o VD e o VU, em relação ao VD, não sendo considerados os valores
de usos sociais e/ou operacionais conforme apresentado na equação 7.
100*(%)
VD
VUVDANF
(7)
(6)
62
Os volumes de águas não faturadas também são obtidos como resultado final,
quando se realiza a aplicação da metodologia do balanço hídrico.
2.5.6 ÍNDICE DE PERDAS DA INFRAESTRUTURA (ILI)
Proposto por Lambert (1997), para a obtenção de um indicador que permitisse
a comparação das perdas reais entre sistemas de abastecimento distintos, o Índice
de perdas da infraestrutura (Infrastructure Leakage Index - ILI) é um indicador de
perdas reais, que demonstra as condições das redes de distribuição de água. O
indicador é utilizado pela IWA (International Water Association) e é também indicado
pela AWWA (American Water Works Association).
Segundo Farley (2008), o ILI é particularmente útil em redes onde o índice de
águas não faturadas é relativamente baixo, pois pode ajudar a identificar as áreas
que possuem potencial para redução das perdas. É a relação do volume atual de
perdas reais (Current Annual Real Losses – CARL) e o volume das perdas reais
inevitáveis (Unavoidable Annual Real Losses - UARL), conforme apresentado na
equação 8.
O resultado da equação 8 demonstra as características do sistema de
abastecimento avaliado, por exemplo, um ILI = 2 significa que as redes de
distribuição de água apresentam uma perda real atual 2 vezes maior que a perda
real inevitável.
O ILI é considerado por grande parte dos especialistas como o indicador mais
consistente e mais avançado na atualidade (BEZERRA & CHEUNG, 2013).
ILI = CARL/UARL (8)
63
2.5.7 METODOLOGIAS PARA DETECÇÃO E LOCALIZAÇÃO DE VAZAMENTOS
A sistemática de detecção de vazamentos é uma das principais ações
utilizadas após a identificação do aumento da vazão nos DMC's, ou seja, sempre que
há um problema com as vazões nos DMC’s, esta é a primeira ação a ser tomada, por
isso será apresentada neste item. Há ainda diversas outras ações para redução de
perdas, algumas estruturais, como substituição de redes, ramais, hidrômetros, etc.,
que não serão apresentadas no escopo deste trabalho.
Segundo Zaniboni (2009), diante da necessidade de processos sustentáveis e
de conservação ambiental, as metodologias e os equipamentos utilizados para
detecção de vazamentos têm contribuído de forma relevante para a redução das
perdas reais em sistemas de abastecimento de água.
Segundo Monteiro (2006), existem diversos métodos e equipamentos para
localizar vazamentos, dentre os quais se destacam:
Inspeção Visual: a forma mais elementar de localizar vazamentos, onde é
percorrido o caminhamento das tubulações, procurando por indícios de
vazamentos visíveis.
Métodos Não Acústicos: métodos alternativos, geralmente adaptados de
outras finalidades para utilização nos sistemas de distribuição de água, porém
com uso muito restrito. Entre eles destacam-se os métodos de injeção de gás,
termografia, radar de subsolo, etc.
Técnicas Acústicas: método mais utilizado, baseado no princípio que o
vazamento é composto por diferentes sons, provenientes do contato do líquido
com partículas do solo e da fricção das partículas de água com as paredes do
tubo. Esses vazamentos podem ser detectados através de equipamentos de
detecção acústica, tais como correlacionadores de ruído, armazenadores ou
64
loggers de ruído e geofone eletrônico, que é o equipamento mais utilizado e
consegue captar as vibrações provenientes do movimento da água fora do
tubo, conforme apresentado na figura 24.
Figura 24 - Detecção de vazamentos com geofone eletrônico
Fonte: Disponível em: <http://www.sewerin.com>. Acesso em 23/04/13
A divisão das redes de distribuição em DMC's permite direcionar as ações
somente para os locais que apresentaram alguma variação nas vazões
acompanhadas diariamente, proporcionando a redução dos custos com detecção de
vazamentos.
65
3 MATERIAIS E MÉTODOS DE PESQUISA
São descritos a seguir os materiais e métodos utilizados no estudo de caso
realizado para avaliação dos DMC's.
3.1 MÉTODOS UTILIZADOS
Para elaboração dos trabalhos, foram adotadas as seguintes etapas descritas
na metodologia a seguir:
a) Levantamento das informações do contrato de implantação de DMC's no
município de Bragança Paulista – nesta etapa foram realizados os levantamentos
dos dados do contrato realizado pela Sabesp com a empresa Enops Engenharia, no
período de 2007 a 2009, para implantação dos DMC's no município de Bragança
Paulista. Foram verificados os estudos e dimensionamentos realizados, identificando
os DMC's implantados em áreas de boosters, áreas de VRP’s, áreas de pequenos
reservatórios e áreas exclusivas de implantação de DMC's, bem como o número total
de ligações em cada DMC. O levantamento permitiu verificar a situação anterior e
posterior à implantação dos DMC's.
b) Aplicação dos conceitos do gerenciamento das pressões e vazões nos DMC's,
estudados na revisão bibliográfica - no gerenciamento das pressões são analisadas
as pressões de acordo com o tipo de DMC, no caso de áreas de bombeamento são
analisadas pressões de sucção e recalque dos boosters, bem como os pontos
críticos, em VRP's são analisadas pressões de montante e jusante nas válvulas e
também os pontos críticos. No gerenciamento das vazões são verificadas as vazões
de entrada em cada DMC, bem como a vazão mínima noturna para identificação de
possíveis vazamentos, além da realização do balanço hídrico para conhecer
detalhadamente a vazão no DMC.
c) Definição da área de estudo – definição de um DMC específico, para
aplicação da metodologia proposta a seguir, visando aprimorar a gestão de perdas
66
com a utilização dos DMC’s, através das ferramentas apresentadas na revisão
bibliográfica.
3.1.1 METODOLOGIA PROPOSTA
O trabalho visa, além de discutir os critérios de implantação e demonstrar as
formas de gerenciamento de perdas de água em DMC’s, propor uma metodologia
que conduza a uma investigação mais profunda nos trabalhos de redução de perdas,
utilizando-se os DMC's como ferramenta de gestão.
Observa-se, no estudo de caso que será apresentado, que foram realizadas as
etapas de criação dos DMC's e que atualmente são realizados os trabalhos de
gerenciamento das pressões e vazões, o que vem proporcionando resultados
significativos na redução de perdas de água.
O fluxograma apresentado na figura 25 a seguir, apresenta as etapas
propostas para intensificar os trabalhos de redução de perdas em DMC's,
considerando-se que os mesmos já estão implantados, independente dos critérios
que foram utilizados nesta etapa de implantação e considerando também a
disponibilidade de um sistema de informações geográficas para suporte na obtenção
de informações. As etapas compreendidas no fluxograma proposto são:
a) Levantamento de dados do DMC - nessa etapa devem ser levantados os
dados que foram utilizados para a criação inicial do DMC, de forma que se obtenha o
máximo de informações sobre as características do DMC implantado, como a área
de abrangência, número de ligações, etc . No estudo de caso que será apresentado,
os dados foram obtidos a partir de informações do contrato realizado pela Sabesp
para os trabalhos de redução de perdas no município de Bragança Paulista.
67
Figura 25 - Fluxograma com a metodologia proposta para aprimorar a gestão de DMC's
Fonte: Elaborado pelo autor neste trabalho
68
b) Desenho do DMC no SIG - após o levantamento inicial da área de
abrangência do DMC, realiza-se o desenho do DMC através de um polígono inserido
no SIG com os limites da área de abrangência do DMC. Este desenho serve como
base inicial e deverá ser checado em campo, na próxima etapa do trabalho.
c) Verificação dos limites em campo - após o desenho do DMC no SIG, realiza-
se a plotagem de um mapa sendo verificado por uma equipe de campo se os limites
estão desenhados corretamente. São verificadas as válvulas limítrofes, entrada de
água do DMC e ligações de água pertencentes ao DMC. Esta etapa é muito
importante, pois é necessário saber com precisão quais imóveis estão sendo
abastecidos com a água macromedida no DMC. Um número de imóveis incorreto
causará distorções no cálculo do índice de perdas de água. Caso necessário, pode-
se realizar a verificação da estanqueidade do DMC, conforme descrito na revisão
bibliográfica no item 2.1.8.
d) Ajuste do desenho do DMC no SIG - concluída a etapa de vistoria em campo,
realizam-se os ajustes necessários no desenho realizado inicialmente no SIG.
Havendo a necessidade de ajustes, os mesmos devem ser feitos e pode-se
prossseguir com a próxima etapa. Tratando-se de um número significativo de ajustes,
recomenda-se uma nova plotagem e uma nova vistoria em campo para verificar se os
limites realmente estão corretos.
e) Levantamento dos volumes micromedidos no SIG – devido a integração do
SIG com os demais sistemas, realiza-se através da interface com o sistema
comercial, a obtenção do número de ligações dentro do DMC e o volume
micromedido no período de referência, geralmente mensal. Os volumes
micromedidos são obtidos a partir da somatória dos consumos dos hidrômetros
instalados nos imóveis, sendo dimensionados segundo os limites superior e inferior
de consumo em m³/mês, conforme demonstrado no anexo D da Norma Técnica
Sabesp (NTS) número 181, apresentada na tabela 5.
69
Em geral, os imóveis residenciais utilizam o hidrômetro de menor capacidade,
ou seja, hidrômetros “Y”.
Tabela 5 – Critérios para o dimensionamento de hidrômetros
Fonte: Sabesp (2012)
O principal problema com relação aos hidrômetros é a questão da submedição,
ou seja, a medição a menor dos volumes que efetivamente passam pelos
hidrômetros. Isso ocorre quando as vazões que efetivamente passam pelos
hidrômetros são inferiores à sua vazão mínima de referência, principalmente durante
o abastecimento noturno das caixas de água das residências ou devido à inclinação
dos hidrômetros. Ressalta-se ainda, que a vazão mínima de referência varia em
função da classe metrológica do hidrômetro. A tabela 6, apresenta as vazões em
litros/hora dos hidrômetros classe B, que são geralmente utilizados em residências
(hidrômetros classe C apresentam uma maior precisão, porém com custos mais
70
elevados).
Tabela 6 - Vazões de hidrômetros classe B
Fonte: Sabesp (2012)
Ensaios realizados pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) para
avaliação da submedição em hidrômetros de pequena capacidade (IPT, 2007),
obtiveram uma submedição de 17%, com incerteza de 4%, valores que serão
utilizados no estudo de caso. Outros trabalhos apresentam números próximos, como
Borges (2007), que apresenta 13% e Melato (2006) que adota os valores do IPT,
porém utiliza o valor de 13% para um parque de hidrômetros com diversas
capacidades.
Novas tecnologias tem sido utilizadas para tentar solucionar a questão da
71
submedição de hidrômetros. Pode-se citar um estudo que está sendo realizado na
Unidade de Negócio Centro da Sabesp - MC, para avaliação de hidrômetros
eletromagnéticos. Estes hidrômetros estão sendo desenvolvidos por um único
fabricante, empresa Sensus, e serão avaliados no DMC Cantareira, apresentado na
figura 26, localizado na região central do município de São Paulo, onde serão
substituídos 1014 hidrômetros taquimétricos convencionais por hidrômetros
eletromagnéticos, que serão acompanhados por um período de 02 anos, visando
avaliar se haverá uma melhoria significativa com relação à questão da submedição.
Como haverá telemetria no macromedidor do DMC e em todos os hidrômetros
eletromagnéticos instalados, o projeto prevê ainda, o cálculo do indicador de perdas
do DMC em tempo real.
Figura 26 - DMC Cantareira, detalhe do hidrômetro eletromagnético
Fonte: Sabesp MC (2014)
72
f) Levantamento dos volumes macromedidos - são obtidos a partir do
macromedidor instalado no DMC. Pode ser obtido através de telemetria, ou quando
não há telemetria, através de levantamento em campo para a leitura do
macromedidor. Os dados são acompanhados diariamente, porém para efeito do
cálculo dos indicadores de perdas, são calculados os valores mensais (através do
volume totalizado no macromedidor no período do mês de referência, em média 30
dias). A precisão dos volumes macromedidos varia em função dos diversos tipos de
macromedidores de vazão utilizados, entre eles, eletromagnéticos, ultrassônicos,
mecânicos e de inserção, entre outros, conforme apresentado na tabela 7.
Tabela 7 - Precisão dos macromedidores de vazão
Fonte: Farley et al. (2008)
Para o estudo de caso, a macromedição será realizada através de
macromedidor mecânico, tipo “Woltmann”, onde será adotado o percentual de erro
de 2% com base na tabela 7 (Mechanical Meters 1,0 – 2%).
g) Cálculo do Índice de Perdas por ligação no DMC em litros/(ligação*dia) -
calculado através da diferença dos volumes macromedido e micromedido, em
relação ao número de ligações de água ativas (ligações em pleno funcionamento,
não considerando ligações cortadas ou suprimidas temporariamente ou
definitivamente), indica o volume de água perdido relacionado ao número de
ligações, tendo em vista que quanto maior o número de ligações, maior a
73
probabilidade de ocorrência de vazamentos, devido a maior quantidade de conexões
e derivações da rede de distribuição de água. Este indicador faz parte do SNIS e
permite o comparativo das perdas de água entre sistemas de abastecimento de água
distintos. O cálculo deste indicador está descrito na revisão bibliográfica no item
2.5.3.
h) Cálculo do percentual de águas não faturadas no DMC - calculado através da
diferença dos volumes macromedido e micromedido, em relação ao volume
macromedido, expressa um valor de perdas percentual no DMC, conforme descrito
na revisão bibliográfica no item 2.5.5.
i) Elaboração do "ranking" dos DMC's com as maiores perdas - visa elaborar
uma classificação de forma a indicar os DMC's que possuem um maior volume de
água perdido. Este "ranking" visa tratar esses DMC's como prioritários e direcionar as
ações de redução de perdas para estes distritos, sendo baseado no indicador de
perdas por ligação, considerando que quanto maior o número de ligações, maior a
probabilidade de ocorrência de vazamentos de água, pois a maior parte dos
vazamentos ocorre nos ramais das redes de distribuição.
j) Balanço hídrico das águas dos DMC's com as maiores perdas - tem por
objetivo conhecer detalhadamente os volumes de água do DMC, as perdas reais e
aparentes, através da utilização de um software. O balanço hídrico está descrito na
revisão bibliográfica no item 2.3.4 e será aplicado no estudo de caso, no DMC que
apresentar o maior índice de perdas por ligação.
k) Ações para redução de perdas nos DMC's com as maiores perdas -
conhecendo-se os DMC's com maior perda de água, pode-se desta forma, direcionar
as ações de redução de perdas de forma mais focada, considerando-se também que
os recursos para redução de perdas são geralmente escassos em relação a grande
quantidade de redes e ramais dos sistemas de distribuição de água. A detecção de
vazamentos, uma das principais ações para redução de perdas, é descrita na revisão
74
bibliográfica no item 2.5.7.
Deve-se considerar ainda que a redução de perdas até valores nulos é
praticamente inviável, e a partir do patamar denominado nível econômico de perdas,
o benefício obtido é inferior ao custo com os trabalhos de redução de perdas
(GOMES, 2012).
3.2 MATERIAIS UTILIZADOS
Para elaboração dos trabalhos, foram utilizados os materiais, descritos a
seguir:
a) Macromedidor de vazão - utilizado para obtenção dos dados de vazão do
DMC. O estudo de caso será realizado em DMC Jardim América, que possui
macromedidor mecânico tipo "Woltmann" da marca Sensus. A especificação do
macromedidor, informada pelo fabricante, é descrita a seguir:
“Medidor Woltmann Horizontal Marca Sensus, Modelo Meinecke WPD DN 80mm
(3”), Classe B, Vazão nominal Qn = 120 m3/h e vazão máxima Qmáx = 200m3/h,
vazão de transição Qt = 0,8 m3/h, vazão mínima Qmin = 0,5 m3/h, flanges PN 10/
PN 16 segundo ABNT 7675. Temperatura máxima de operação 50°C. Carcaça em
ferro fundido com tratamento anticorrosivo à base de pintura de epóxi de alta
resistência Relojoaria orientável em 360°, imune a campos magnéticos externos e
feita em cobre e vidro totalmente estanque (IP68), preparado para leitura remota por
“reed-switch” e sensor óptico. O medidor tem o elemento de medição intercambiável
para permitir sua manutenção sem necessidade de retirar sua carcaça da rede de
água, parafusos de fixação internos dos mecanismos de medição em aço inox,
turbina termoplástica, mancais em pedra 2541,91 2033,52 de safira e apoio da
turbina removível, com dispositivo externo de regulagem em carga, pressão de
serviço de 16 bar (1,6MPa), sem o conjunto de instalação (contra-flanges, parafusos,
porcas e juntas de vedação). A fabricação e os ensaios são em conformidade com
75
as Normas ISO 4064-1, DIN 501, NBR 5426, 6414, 7669, 7675 e 14005.”
A figura 27 apresenta o macromedidor tipo Woltmann, instalado no DMC
Jardim América, sendo os dados de vazão obtidos através do sistema de telemetria.
Figura 27 - Macromedidor DMC Jardim América
Fonte: Sabesp (2014)
b) Manômetro digital – utilizado para realizar as medições das pressões
manométricas no DMC de forma instantânea para verificação dos pontos críticos,
estanqueidade ou como auxílio nos trabalhos de detecção de vazamentos, ou ainda,
quando há alguma necessidade específica de medição da pressão no DMC. O
manômetro utilizado é da marca Gulton, modelo Gulpress 1000, com faixa de
medição de 0 a 199,9 mca, com amostragem média de 4 leituras calculadas em 2,9
ms e indicada a cada 0,5 s, display LCD 3 ½ dígitos, altura 13 mm com 3 pontos
decimais, bateria 9 V, dimensões: 110 x 42 mm, peso 0,300 Kg, engate rápido ¾
BSP para conexão com torneira ou outro local, conforme informações do fabricante.
76
O manômetro é apresentado na figura 28.
Figura 28 - Manômetro Digital
Fonte: Disponível em: <http://www.frabetti.com.br/arquivos/
produtos/kit_para_medicao_de_pressao.pdf>. Acesso em 09/07/14.
c) Sistema de Informações Geográficas - utilizado no levantamento de dados dos
DMC's estudados, possibilita o levantamento das principais características físicas,
tais como área de abrangência, extensão de redes de distribuição e número de
ligações de água. Também proporciona a obtenção dos dados comerciais, relativos
à micromedição dos imóveis, ou seja, o sistema faz a somatória dos volumes
medidos nos hidrômetros de cada ligação pertencente ao DMC, para utilização no
cálculo do índice de perdas. O sistema utilizado pela Sabesp, que será empregado
no estudo de caso, é denominado SIGNOS (Sistema de Informações Geográficas no
Saneamento), que possibilita ainda o levantamento de dados históricos dos volumes
micromedidos. O sistema de informações geográficas está descrito na revisão
77
bibliográfica no item 2.4.1.
d) Sistema de Telemetria - utilizado para obtenção dos dados de pressões e
vazões no DMC's de forma remota. Os sistemas utilizam em grande parte a
transmissão de dados via modem GPRS e em alguns casos LP. Através dos
sistemas de telemetria são acompanhadas as vazões e as pressões para
monitoramento do DMC's, auxiliando na operação dos mesmos. No estudo de caso,
será utilizado o sistema de telemetria utilizado pela Sabesp no município de
Bragança Paulista, denominado “Maxxireader”, desenvolvido pela empresa Enops
Engenharia. O sistema de telemetria está descrito e apresentado na revisão
bibliográfica no item 2.4.2.
e) Data-loggers - utilizados para obtenção e registro dos dados de pressões e/ou
vazões, são instalados em pontos do sistema onde é necessário a obtenção destes
parâmetros, que podem ser transmitidos através de telemetria, ou podem ser obtidos
localmente. O equipamento utilizado é um data-logger denominado Maxxiloger,
fabricado pela empresa Enops Engenharia, que possui display, bateria para 5 anos,
range de 0 a 1200 mmH2O, precisão de 0,25% do fundo de escala e memória para
600 mil dados, conforme informações do fabricante. O equipamento é apresentado
na figura 29.
Figura 29 - Data-logger Maxxiloger
Fonte: Disponível em: <http://www.enops.com.br/site/index.php? /20090729106/Data-Logger/pressao.html>. Acesso em 09/07/14.
78
f) Software para cálculo do balanço hídrico - é utilizado o software do Banco
Mundial (World Bank WB-EasyCalc v4.05), para elaboração do balanço hídrico,
permitindo uma avaliação mais detalhada dos volumes de água perdidos em cada
DMC. O software é gratuito e disponibilizado em 17 idiomas, com a utilização de
planilha do Microsoft Excel, conforme apresentado na figura 30. O balanço hídrico
está descrito na revisão bibliográfica no item 2.3.4 e os passos com a utilização do
software serão apresentados no estudo de caso descrito no item 4.4.7, onde a
sequência de utilização do software segue os passos descritos por MELATO (2006),
que também é responsável pela atualização da versão disponibilizada em língua
portuguesa.
Figura 30 - Software WB-EasyCalc
Fonte: World Bank (2012). Disponível em: <http://www.liemberger.cc>. Acesso em
19/06/2013).
79
4 ESTUDO DE CASO: IMPLANTAÇÃO DE DISTRITOS DE MEDIÇÃO
E CONTROLE NO MUNICÍPIO DE BRAGANÇA PAULISTA/SP
4.1 CARACTERÍSTICAS DO MUNICÍPIO
O estudo de caso apresenta a implantação de DMC's no município de
Bragança Paulista, estado de São Paulo. O município está localizado a
aproximadamente 80 Km da capital São Paulo e é sede da região bragantina,
composta por um total de 16 municípios. A figura 31 apresenta o croqui de
localização e as principais características do município.
Figura 31 - Principais características do município de Bragança Paulista
Fonte: http://www.ibge.gov.br/cidadesat/xtras/perfil.php. Acesso em 28/06/13.
80
4.2 IMPLANTAÇÃO DOS DMC'S NO MUNICÍPIO
Os sistemas de abastecimento de água no município são operados pela
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – Sabesp. Em 2007, a
Unidade de Negócio Norte da Sabesp – MN, responsável pela operação dos
sistemas de abastecimento de água em 08 municípios da região bragantina, efetuou
contratação para prestação de serviços de engenharia para adequação de
macromedidores de vazão e implantação de DMC's para controle de perdas, que
será foco do estudo de caso em questão.
Inicialmente foram dimensionadas e projetadas as instalações de
macromedidores de vazão em áreas de bombeamento “boosters”, válvulas redutoras
de pressão (VRP’s) e reservatórios de pequeno porte localizados em bairros
isolados, pois devido às questões de topografia do município de Bragança Paulista,
por existirem grandes desníveis geométricos dentro do perímetro atendido pelas
redes de distribuição de água, há uma grande quantidade de equipamentos de
bombeamento e VRP's.
Logo após iniciaram-se os estudos visando a redução de pressão em pontos
do sistema de distribuição que possuíam pressões elevadas. Dessa forma, foram
projetadas novas VRP’s para possibilitar a redução de pressão nestas áreas, sendo
que as mesmas já foram projetadas prevendo a instalação de macromedidores de
vazão, possibilitando a redução de pressão e a criação de um novo DMC em cada
válvula instalada.
Posteriormente os estudos contemplaram a verificação de novas áreas onde
fosse possível a instalação somente de macromedidores, geralmente áreas isoladas
ou facilmente isoláveis, para criação de novos DMC's.
A tabela 8 apresenta os 30 DMC’s implantados no município de Bragança
Paulista, com as informações sobre a área de cada DMC em Km2, extensão de
81
redes em metros, número de ligações em ordem crescente e os valores médios
relativos a cada um destes itens.
Tabela 8 - DMC's implantados no município de Bragança Paulista
Fonte: Sabesp (2013)
82
A seguir, serão detalhados os passos que foram utilizados para implantação
dos DMC's nas novas áreas de VRP’s. Foram considerados os seguintes parâmetros
nos estudos realizados:
Área de abrangência da VRP;
Dados característicos da VRP;
Medição de vazão e pressão na entrada da área;
Medição de pressão no ponto crítico;
Dimensionamento da VRP;
Avaliação do retorno do investimento com a instalação da VRP;
Projeto executivo do sistema de redução de pressão.
Os estudos foram iniciados com a delimitação da área onde se pretendia
instalar a VRP, sendo então identificada a entrada da área e verificados os locais
necessários para se realizar o isolamento da área, prevendo-se, então, a instalação
de válvulas de manobra ou o seccionamento das redes, de forma a isolar a área
delimitada.
A figura 32 apresenta a delimitação da área de implantação de uma VRP, para
redução das pressões e criação de um DMC no bairro CDHU, onde também foi
necessária a implantação de uma válvula de manobra para isolamento da área.
Observa-se a utilização das curvas de nível, para identificar as cotas do local onde
será instalada a VRP e do ponto crítico de abastecimento da região delimitada, ou
seja, o ponto mais desfavorável (geralmente o ponto mais alto ou mais distante)
onde ocorre a menor pressão manométrica.
Logo após, foram identificados os dados técnicos da área, tais como diâmetro
e material da tubulação de entrada, extensão de rede, número de ligações e
consumo mensal dos clientes dentro da área delimitada. Também são identificadas
as pressões máxima, mínima e média e as vazões máxima, mínima e média.
83
Figura 32 - Delimitação da área de abrangência da VRP CDHU
Fonte: Adaptado de Sabesp (2013)
As medições de vazão são realizadas inicialmente com tubo Pitot e logger
diferencial de pressão, após a instalação de um ponto de tomada na rede de água,
visando obter dados que possibilitem o dimensionamento de um macromedidor
adequado, pois estes equipamentos devem funcionar em faixas de trabalho
adequadas para que realizem uma medição confiável, portanto é de grande
importância dimensionar um medidor que consiga medir as vazões máximas e
mínimas no DMC.
São ainda realizadas medições de pressão em diversos pontos internos à área
delimitada, de forma a identificar a variação destas pressões após a instalação da
VRP. Com relação ao dimensionamento da VRP, também são analisadas as
LOCAL
DA VRP
PONTO
CRÍTICO
84
condições de operação, ou seja, as pressões de montante e jusante, de forma que a
redução de pressão não esteja dentro da zona de cavitação da válvula, pois uma
redução abrupta pode ocasionar a cavitação da válvula.
Após a instalação da válvula, na fase de pré-operação, o ponto crítico passa a
ser monitorado para verificar a redução de pressão ocorrida neste ponto, conforme
apresentado na figura 33.
Figura 33 - Instalação de data-logger no ponto crítico VRP CDHU
Fonte: Sabesp (2013)
Realiza-se ainda o estudo da viabilidade econômico financeira, considerando-
se que a redução de pressão proporciona uma redução na vazão dos vazamentos,
conforme já apresentado anteriormente na metodologia FAVAD, na equação 2, item
85
2.5.1 da revisão bibliográfica.
Para o DMC CDHU, os valores apresentados foram calculados com a
utilização da equação 2:
Po = 45 mca
Qo = 0,01321 m3/h*ligação (perda de 317 litros/ligação*dia em 2007)
P1 = 30 mca
N1 = 1,15 (material PVC e F°F°)
n° de ligações = 429
Com a instalação da VRP, tem-se então uma redução das perdas de água de
0,01321 m3/h para 0,00829 m3/h para cada ligação, como há um total de 429
ligações, obtém-se uma redução total de 3,5551 m3/h, ou 2.559,69 m3/mês.
Considerando o custo de implantação do sistema redutor de pressão no período,
que foi de R$ 86.312,57, e adotando-se um custo médio de produção, na época do
estudo, de R$ 1,00/m3, ou seja, uma economia de R$ 2.559,69/mês, obtém-se um
retorno do investimento em um período de 34 meses.
O projeto executivo de instalação da montagem hidromecânica da VRP CDHU
é apresentado na figura 34, demonstrando a instalação da VRP, macromedidor,
válvulas de manobra e demais peças utilizadas na montagem. Nota-se que a VRP é
projetada com um “by-pass”, ou seja, uma tubulação alternativa para passagem de
água, visando não interferir no abastecimento, caso seja necessário a manutenção
da VRP ou do macromedidor.
(2) hmQQ
P
P
Q
QN
/300829,0145
30
01321,0
15,1
1
1
0
1
0
1
86
Figura 34 - Projeto de instalação hidromecânica VRP CDHU
Fonte: Sabesp (2013)
87
Observa-se ainda, que a VRP foi projetada em forma de cavalete, ou seja, a
instalação foi projetada de forma que a válvula fique acima do solo, evitando desta
forma a construção de caixa subterrânea, facilitando a manutenção, por não se tratar
de um espaço confinado, conforme pode ser observado na figura 35.
Figura 35 – Sistema redutor de pressão VRP CDHU instalado
Fonte: Adaptado de Sabesp (2013)
4.3 GESTÃO ATUAL DE DMC'S NO MUNICÍPIO
A gestão dos DMC's no município é realizada diariamente através dos
sistemas de suporte à gestão. São utilizados os sistemas de telemetria para o
monitoramento e são realizadas ações preventivas e/ou corretivas nos DMC's
FILTRO MACROMEDIDOR VRP VENTOSA
VÁLVULA DE
MANOBRA
VÁLVULA DE
MANOBRA
88
sempre que necessário.
As pressões e vazões são monitoradas através dos sistemas de telemetria,
onde são verificadas alterações nos padrões de trabalho adotados, como por
exemplo, aumento da vazão média ou mínima noturna nos DMC´s, diminuição de
pressões de montante e jusante em VRP’s, alterações de pressões em pontos
críticos, alteração nas pressões de sucção e recalque em boosters, etc, sendo
iniciadas ações tais como detecção acústica de vazamentos (geofonamento),
substituição de ramais, troca de hidrômetros, regulagem de VRP’s e boosters, etc.
A telemetria dos DMC's é realizada em sua grande maioria através de
tecnologia GPRS, onde a transmissão dos dados dos equipamentos é realizada 04
vezes ao dia, em horários estratégicos que possibilitam maior agilidade na
identificação de problemas e envio às equipes de campo para execução dos
serviços, ou seja, às 06h, 10h, 16h e 20h.
Para os reservatórios e estações de bombeamento de maior capacidade, a
telemetria é realizada através de LP, possibilitando o monitoramento 24h. Os dados
são encaminhados para a Central de Controle do Abastecimento - CCO Bragança
Paulista, que também realiza a análise dos dados históricos e o cálculo dos
indicadores de perdas de água.
A figura 36 apresenta o software para monitoramento das pressões e vazões
através da telemetria, com a utilização do equipamento e software denominado
Maxxireader, desenvolvido pela empresa Enops Engenharia.
89
Figura 36 - Equipamentos monitorados por telemetria
Fonte: Sistema Maxxireader
4.3.1 MONITORAMENTO DAS VAZÕES NOS DMC’S
Inicialmente é realizado o monitoramento das vazões provenientes da estação
de tratamento de água (ETA) do município, que possui 04 macromedidores de vazão
eletromagnéticos. O controle das vazões da ETA é um direcionador inicial no caso de
aumento de vazão, seja por vazamentos ou por consumo efetivo, pois será possível
identificar em qual das alças de adução o problema está ocorrendo. Utilizam-se as
ferramentas do controle estatístico de processo (CEP) para se determinar as vazões
médias e os limites de controle inferior e superior, sendo que após a identificação de
causas especiais, ou seja, vazões acima ou abaixo dos limites estabelecidos, podem
ser verificados os DMC´s que se encontram dentro da área de abrangência da
respectiva adutora que apresentou o aumento de vazão.
90
A tabela 9 apresenta as vazões nos 04 macromedidores instalados na ETA
Bragança Paulista.
Tabela 9 - Monitoramento diário das vazões na ETA Bragança
Fonte: Sabesp (2014)
As vazões dos DMC's também são monitoradas diariamente, de forma a
identificar se ocorre algum aumento significativo, indicando possíveis vazamentos.
Quando identificado o aumento de vazão, imediatamente são iniciadas ações para
localização dos vazamentos, em geral através de pesquisa acústica com geofone
eletrônico. Localizando-se um ou mais vazamentos, verifica-se no monitoramento
diário, se as vazões retornaram aos padrões normais de operação, indicando que o
problema foi solucionado. A figura 37 apresenta um exemplo de aumento de vazão
no DMC Bosque das Pedras.
91
Figura 37 - Monitoramento das vazões no DMC Bosque das Pedras
Fonte: Sistema Maxxireader
O monitoramento das vazões é um dos principais pontos na gestão de DMC's
para a obtenção de resultados efetivos nos trabalhos de redução de perdas de água.
A vazão mínima noturna dos DMC's também é monitorada diariamente para
identificação de possíveis vazamentos. Considerando que durante o período noturno
o consumo diminui, entre 02 e 04 horas da manhã ocorrem as vazões mínimas
noturnas, conforme apresentado no item 2.3.2 da revisão bibliográfica. As vazões
ocorridas durante este período podem estar relacionadas à existência de
vazamentos, ou podem ser também um consumo noturno proveniente de uma
indústria, comércio, recuperação de reservatórios, etc., por esse motivo é importante
acompanhar as vazões noturnas e conhecer as características de cada DMC.
De forma geral, são realizados trabalhos de detecção de vazamentos nos
DMC's e após sanados os vazamentos, são realizados novos trabalhos de detecção.
Aumento de Vazão
92
Não ocorrendo mais vazamentos, adota-se a vazão mínima noturna de referência do
DMC, sendo então monitorada a vazão diariamente e comparada com a vazão de
referência. São iniciados novos trabalhos de detecção de vazamentos somente nos
DMC's que apresentam alteração durante o monitoramento. A figura 38 apresenta o
monitoramento diário das vazões mínimas em DMC's.
Figura 38 - Monitoramento diário das vazões mínimas noturnas nos DMC's
Fonte: Sabesp (2013)
4.3.2 MONITORAMENTO DAS PRESSÕES NOS DMC’S
O monitoramento das pressões também é realizado diariamente e é de
extrema importância para a gestão dos DMC's. Além da identificação de possíveis
vazamentos através do monitoramento, como por exemplo, uma despressurização
Q (m3/h)
Q (m3/h)
Dia
Dia
93
no ponto crítico pode indicar um provável vazamento, há também um grande
benefício na operação das redes de distribuição, tendo em vista que com o
monitoramento podem ser identificadas paradas no bombeamento quando a pressão
de recalque está igual a pressão de sucção, ou a não atuação de VRP's quando a
pressão de jusante está igual a pressão de montante. A figura 39 apresenta o
monitoramento das pressões de sucção e recalque no DMC Águas Claras,
estabelecido em uma área de booster.
Figura 39 - Monitoramento das pressões de sucção e recalque DMC Águas Claras
Fonte: Sistema Maxxireader
A tabela 10 apresenta um exemplo de monitoramento do DMC Primavera,
estabelecido em uma área de booster, onde são monitoradas as vazões e as
pressões de sucção e recalque. Pode-se verificar, em destaque na referida tabela, a
identificação de uma queda significativa na pressão de sucção do booster, apesar
de não ocorrerem alterações nas pressões de recalque, o que pode ter ser sido
94
ocasionado por um vazamento à montante do bombeamento, ou algum outro
problema, que após é verificado em campo pelas equipes operacionais.
Tabela 10 - Queda na pressão de sucção DMC Primavera
Fonte: Sistema Maxxireader
Com relação aos pontos críticos, o monitoramento também é realizado de
forma a manter um acompanhamento dos padrões pré-estabelecidos, onde
geralmente se busca manter a pressão mínima de 10 mca estabelecida na NBR
12218/94, tanto em áreas de bombeamento, como em áreas de VRP's, de forma a
95
minimizar o surgimento de vazamentos nas tubulações de distribuição dos DMC's. A
figura 40 apresenta o monitoramento do ponto crítico no DMC Torozinho.
Figura 40 - Monitoramento do ponto crítico no DMC Torozinho
Fonte: Sistema Maxxireader
Em casos excepcionais, a pressão pode ser mantida acima da pressão
mínima, porém não é recomendado, considerando que uma pressão maior
proporcionará uma maior vazão dos vazamentos, conforme já apresentado na
metodologia FAVAD, no item 2.5.1 da revisão bibliográfica.
96
Observa-se no monitoramento realizado que a pressão no ponto crítico
permanece próxima a 20 mca, ou seja, acima da pressão mínima estabelecida,
porém esses valores podem sofrer variações em função do dia e hora de maior
consumo, como se pode verificar no próprio gráfico, onde a pressão cai para cerca
de 16 mca no horário por volta das 12 horas. Deve-se observar que a pressão
mínima de 10 mca deve ser mantida mesmo no horário de maior consumo.
4.3.3 RESULTADOS COM A GESTÃO ATUAL DE DMC’S
A gestão atual das perdas de água no município de Bragança Paulista com a
utilização dos DMC’s, trouxe resultados significativos através da gestão das vazões
e pressões nos DMC’s.
Pode-se observar na tabela 11 o histórico das manutenções corretivas
realizadas em redes e ramais de água do sistema de distribuição, no período entre
2009 e 2013, onde é apresentado o quantitativo mensal de serviços executados.
Verifica-se que os vazamentos em redes de água tiveram uma queda
significativa no período, com uma redução de 454 vazamentos no ano de 2009 para
262 vazamentos no ano de 2013, com uma tendência de queda favorável, fato esse
que teve uma contribuição significativa devido a implantação dos DMC’s, pois as
alterações nas pressões nos DMC’s, que poderiam gerar um número maior de
vazamentos, passaram a ser identificadas com o monitoramento dos mesmos.
Quanto aos vazamentos em ramais de água, pode-se observar que os mesmos se
mantiveram praticamente estáveis, necessitando de ações estruturais como a
substituição de ramais, para que possa ocorrer uma redução significativa no número
97
Tabela 11 - Histórico dos serviços de manutenção em redes e ramais de água
Fonte: Sabesp (2013)
de manutenções realizadas anualmente, tendo em vista que ainda há ramais de
água no município que possuem materiais não mais utilizados atualmente, ou seja,
ramais em ferro galvanizado, PVC e PEAD antigo (cor preta). A figura 41 apresenta
o gráfico com o histórico e linha de tendência linear dos vazamentos em redes e
ramais de água no município de Bragança Paulista, no período entre 2009 e 2013.
98
Figura 41 - Gráfico dos vazamentos em redes e ramais no município de Bragança Paulista
Fonte: Sabesp (2013)
99
Os resultados demonstram que após a implantação da metodologia dos DMC's
no município de Bragança Paulista, iniciada no ano de 2007, houve uma redução
significativa nos índices de perdas de água por ligação, conforme apresentado na
figura 42, fato esse que teve uma contribuição relevante devido a implantação dos
DMC’s, pois as alterações nas vazões nos DMC’s passaram a ser identificadas com
maior brevidade devido ao monitoramento dos mesmos, minimizando dessa forma
os volumes de água perdidos.
Figura 42 - Índice de perdas de água no município de Bragança Paulista
Fonte: Sabesp (2013)
Visando aprimorar a gestão de perdas de água com a utilização dos DMC’s,
prosseguiu-se com a metodologia proposta, apresentada a seguir no item 4.4.
100
4.4 GESTÃO DE DMC'S COM A METODOLOGIA PROPOSTA
Através da metodologia proposta no fluxograma da figura 25, no item 3.1.1,
foram desenvolvidas as etapas que serão apresentadas a seguir, visando aprimorar
os trabalhos de redução de perdas de água, através da utilização dos DMC's. Os
trabalhos foram desenvolvidos, através da aplicação em um estudo de caso real,
desenvolvido nesta pesquisa em conjunto com o Centro de Controle da Operação da
Sabesp do município de Bragança Paulista.
4.4.1 DESENHO DO DMC NO SIG
Os DMC´s são desenhados no modo de edição (escrita) do sistema de
informações geográficas da Sabesp, denominado Signos, pela equipe do Centro de
Controle da Operação de Bragança Paulista. Após o desenho, são realizadas
vistorias em campo para se verificar os limites e as ligações que fazem parte do
DMC, principalmente nos casos de boosters e VRP´s, pois no controle de pressões
muitas vezes podem ser encontrados locais bem próximos, onde um imóvel está
dentro da área de redução/aumento de pressão e outro pode ter o abastecimento
realizado por gravidade.
A figura 43 apresenta a tela do sistema Signos, onde, com a devida senha de
acesso, o usuário passa a utilizar o modo de edição, denominado escrita, para
realizar a inserção do polígono com a área de abrangência do DMC.
101
Figura 43 - Desenho de DMC´s no modo de edição no sistema Signos
Fonte: Sistema Signos
Após os trabalhos de desenho e verificação em campo, os DMC´s são
submetidos à aprovação da área de cadastro técnico através do próprio sistema e
após validação passam a ser disponibilizados para todos os usuários do sistema
Signos, possibilitando a obtenção dos dados relativos aos DMC’s.
A figura 44 apresenta o desenho do DMC Jardim América, que será objeto
deste estudo de caso. O DMC está estabelecido em uma área de bombeamento e
fica localizado próximo a região central do município de Bragança Paulista.
102
Figura 44 – Desenho do DMC Jardim América
Fonte: Sistema Signos
No sistema Signos constam as informações geográficas do DMC, como
localização da área por coordenadas e perímetro, bem como diversas outras
informações provenientes da integração com os demais sistemas, como o comercial
e o operacional. O DMC Jardim América possui cerca de 0,5 Km2 e um perímetro de
4,4 Km, sendo composto por um total de 344 ligações de água, sendo a maior parte
das ligações residenciais e poucas ligações em alguns comércios situados na
entrada do bairro, conforme apresentado na figura 45.
103
Figura 45 - Sumário de dados básicos DMC Jardim América
Fonte: Sistema Signos
Também são disponibilizados os dados de cadastro técnico das redes e ramais
de água, onde existem informações como a extensão de redes com seus respectivos
materiais e diâmetros, conforme apresentado no relatório da rede de água na figura
46. Há ainda a possibilidade de obtenção de outros relatórios com informações
cadastrais como válvulas de manobra, ventosas, VRP´s, reservatórios, boosters e
demais componentes das redes de distribuição de água.
104
Figura 46 - Relatório das redes de água DMC Jd América
Fonte: Sistema Signos
Observa-se com relação às redes de distribuição de água, que há pouco mais
de 8,6 Km de redes, sendo a maior parte em PVC, porém há ainda algumas redes
antigas em ferro galvanizado e ferro fundido cinzento sem revestimento e algumas
redes novas em PEAD, com os diâmetros variando entre 20 e 100 mm. Cabe
ressaltar que alguns diâmetros existentes não são mais utilizados para redes de
distribuição de água, como o caso dos diâmetros de 20, 25 e 40 mm, o que pode
trazer problemas para as manutenções a serem executadas nessas redes.
105
4.4.2 LEVANTAMENTO DOS VOLUMES MICROMEDIDOS NO SIG
Uma grande vantagem do sistema Signos, além dos dados anteriormente
citados, é a integração com os sistemas comercial e operacional, de forma que
esses dados conseguem ser visualizados espacialmente, possibilitando assim uma
análise mais abrangente.
No sistema comercial, chamado CSI (Comercial, Serviços e Informações), há
um banco de dados com todas as informações comerciais referentes aos imóveis,
tais como: número de ligações, volume micromedido (consumos mensal dos
clientes), categoria de uso (residencial, comercial, industrial, etc), hidrômetro
instalado e histórico de consumo.
A obtenção dos dados comerciais do sistema CSI através do sistema Signos é
realizada com a utilização da ferramenta denominada consulta espacial das
ligações, para obtenção das informações comerciais na área de abrangência do
DMC.
A figura 47 apresenta a somatória dos volumes micromedidos, ou seja, o
consumo de água de todas as ligações dentro do DMC Jd América, no mês de
janeiro de 2014, que será utilizado como mês de referência no estudo de caso. O
valor total micromedido neste mês foi de 8.636 m3, observando-se na referida
consulta, que o DMC possui 344 ligações de água, das quais 333 são ligações ativas
(ou normais) e 11 ligações são inativas (ou suprimidas).
Para o cálculo do indicador de perdas de água por ligação, serão considerados
os quantitativos referente às ligações ativas, conforme explicitado na revisão
bibliográfica, no item 2.5.3.
106
Figura 47 - Consulta Espacial das Ligações no Sistema Signos
Fonte: Sistema Signos
A partir do sistema Signos, obtém-se em poucos instantes, além de dados
geográficos, dados de cadastro técnico, comerciais e operacionais dentro do DMC,
que podem ser agrupados de diversas formas, o que gera maiores subsídios para a
tomada de decisão a partir de diversas informações.
A figura 48 apresenta a obtenção dos dados operacionais do sistema
107
denominado SIGAO (Sistema de Gerenciamento ao Atendimento Operacional), a
partir do sistema Signos, onde são disponibilizados os dados referentes aos serviços
de manutenção executados nas redes, ramais e cavaletes do sistema de distribuição
de água. Há ainda a possibilidade de obtenção de outros relatórios com informações
de reclamações de falta de água e problemas de qualidade da água.
Figura 48 - Dados operacionais do DMC no sistema Signos
Fonte: Sistema Signos
4.4.3 LEVANTAMENTO DOS VOLUMES MACROMEDIDOS
O volume macromedido é obtido através dos dados de telemetria do medidor
Woltmann horizontal marca Sensus, instalado no DMC Jardim América, cuja
especificação técnica é apresentada nos materiais utilizados, item 3.2 a). O sistema
Maxxireader registra os dados de vazão a cada 15 minutos e transmite os dados ao
Centro de Controle da Operação de Bragança Paulista 04 vezes ao dia. Para o
cálculo do volume macromedido mensal, são coletados os dados de telemetria entre
o primeiro e o último dia do mês, obtendo-se o volume de água fornecido ao DMC.
No DMC Jardim América, o volume macromedido no mês de janeiro de 2014,
108
foi de 15.273 m3, como demonstrado na figura 49.
Figura 49 - Volume macromedido DMC Jardim América
Fonte: Sistema Maxxireader
4.4.4 CÁLCULO DO ÍNDICE DE PERDAS POR LIGAÇÃO
O índice de perdas por ligação é obtido pela diferença entre o volume
macromedido e o volume micromedido, ou seja, o volume perdido durante o mês,
dividido pelo número total de ligações de água ativas dentro do DMC, conforme
109
apresentado na equação 5, no item 2.5.3 da revisão bibliográfica. Este indicador visa
relativizar as perdas ocorridas ao número de ligações de água existentes, tendo em
vista que a maior incidência de vazamentos de água ocorre nos ramais das ligações,
portanto quanto maior o número de ligações, maior a probabilidade da ocorrência de
vazamentos. O indicador visa ainda possibilitar o comparativo entre sistemas de
distribuição de água distintos. Observa-se que no cálculo deste indicador, são
subtraídos os volumes utilizados em usos operacionais, tais como águas utilizadas
pelo Corpo de Bombeiros, lavagem de reservatórios, serviços de desinfecção de
novas redes, etc, porém não houveram usos operacionais no DMC Jardim América
no mês de janeiro de 2014, sendo apresentado com a utilização da equação 5, o
cálculo do índice de perdas por ligação.
4.4.5 CÁLCULO DO PERCENTUAL DE ÁGUAS NÃO FATURADAS
O indicador de águas não faturadas é calculado através da equação 7,
apresentada no item 2.5.5 da revisão bibliográfica, e mostra a relação entre o volume
disponibilizado ao DMC (VD) e o volume utilizado pelos clientes (VU), dividido pelo
VD, obtendo-se a relação percentual das águas não faturadas no DMC. Para o DMC
Jd América, os valores foram obtidos através da equação 7.
(5)
110
4.4.6 ELABORAÇÃO DO RANKING DOS DMC’S COM AS MAIORES PERDAS
O estudo de caso visa aprofundar a investigação sobre as perdas de água em
cada área de controle, visando dessa forma estabelecer as áreas prioritárias para a
tomada de ações de redução de perdas, considerando-se que os recursos para a
redução de perdas nas empresas de saneamento são escassos, por isso o
detalhamento de cada área proporcionará identificar através de indicadores, a
prioridade de intervenção e direcionamento das ações. Assim, foi elaborado o
ranking das perdas de água dos DMC's do município de Bragança Paulista, com
base em janeiro de 2014, onde a figura 50 apresenta os DMC’s desenhados no
sistema Signos e a figura 51 apresenta o ranking calculado a partir do índice de
perdas por ligação, classificado em ordem decrescente do índice.
Ressalta-se que não foi possível realizar o cálculo em todos os DMC's
desenhados, pois alguns apresentavam indisponibilidade e/ou inconsistência de
dados, seja por problemas de comunicação de dados na telemetria, locais sem
telemetria que não possuíam coleta manual de dados, problemas nos
macromedidores ou alterações no DMC para equacionar problemas de
abastecimento, sendo que estes casos passaram a ser avaliados pela Sabesp para
os ajustes necessários. O DMC Jardim América foi o que apresentou o maior índice
de perdas por ligação, por esse motivo, será então realizado o balanço hídrico
buscando investigar a causa da maior ocorrência de perdas neste DMC.
100*(%)
VD
VUVDANF
(7)
111
Figura 50 – Desenho dos DMC’s no município de Bragança Paulista
Fonte: Sistema Signos
112
Figura 51 - Ranking dos DMC's por índice de perdas
Fonte: Sabesp (2014)
113
Deve-se observar ainda que as perdas de água nos sistemas de distribuição
são inevitáveis, portanto pode-se chegar a conclusão que alguns DMC's não
necessitam de intervenção, ou por possuir a perda muito baixa, pode não ser
economicamente viável a implantação de ações de redução de perdas nestes
DMC's.
4.4.7 BALANÇO HÍDRICO COM O SOFTWARE WB-EASYCALC
A utilização do balanço hídrico visa detalhar os volumes de água que foram
disponibilizados ao DMC. Para tanto foi utilizado o software do Banco Mundial WB-
EasyCalc, apresentado nos materiais utilizados, item 3.2 f).
Em geral, os balanços hídricos são realizados para períodos anuais, porém a
metodologia proposta é que os balanços sejam realizados em uma área menor, o
DMC, e também em um período menor, mensal, visando a tomada de ações com
agilidade e efetividade na redução de perdas. O próprio software já teve avanços
nesse sentido, pois a versão disponibilizada em 2010 apresentava somente o
balanço hídrico anual, porém atualmente o software disponibiliza a partir da mesma
entrada de dados e especificação do período em dias, o balanço hídrico diário,
mensal e anual.
A seguir será apresentado o balanço hídrico do DMC Jardim América, por ser o
que apresentou o maior índice de perdas por ligação no mês de janeiro de 2014, mês
que será utilizado como referência neste balanço.
O cálculo do balanço hídrico é iniciado pelo preenchimento da planilha
"Start"/Início, com o preenchimento do nome do DMC, o mês/ano de referência dos
dados e o período com os dias para o qual estão sendo inseridos os dados do
balanço hídrico. Pode-se observar ainda, conforme apresentado na figura 52, que a
planilha inicial apresenta uma listagem com as demais planilhas do software, que
serão apresentadas a seguir.
114
Figura 52 - Planilha inicial do software WB-EasyCalc - "Start"
Fonte: Software WB-EasyCalc
Na sequência, prossegue-se com o preenchimento da planilha volume de
entrada no sistema – “Sys. Imput”, conforme apresentado na figura 53. São lançados
os dados do volume disponibilizado, ou seja, o volume de água macromedido na
entrada do DMC no período mensal, que no DMC Jd América foi de 15.273 m3.
Como o software disponibiliza a possibilidade de inclusão da margem de erro
percentual, foi adotado o percentual de 2% de erro com base tabela 7 – precisão dos
macromedidores de vazão, descrita na metodologia no item 3.1.1 f), referente ao tipo
de medidor utilizado, ou seja, macromedidor mecânico tipo Woltmann.
115
Figura 53 - Planilha volume de entrada no sistema - "Sys. Imput"
Fonte: Software WB-EasyCalc
Em seguida, na planilha consumo faturado – “Billed Cons”, apresentada na
figura 54, são lançados os volumes utilizados pelos clientes, ou seja, a somatória dos
volumes micromedidos através do hidrômetro de cada imóvel. No caso em questão,
foram lançados os volumes totais micromedidos no DMC Jd América, que totalizaram
8.636 m³. O software possibilita realizar o lançamento em etapas, dividindo os
volumes por capacidade dos hidrômetros, ou outra divisão que se queira fazer, por
exemplo, lançar os consumos por quadras, rotas, etc.
116
Ressalta-se que esses volumes são os efetivamente consumidos pelos
clientes, não considerando a questão da tarifa mínima estabelecida em lei, ou órgão
regulador, por exemplo, no estado de São Paulo, os clientes com consumo entre 0 e
10 m3/mês são faturados com a tarifa mínima de 10 m3. O software permite ainda
inserir consumos faturados, porém não medidos, como o caso de ligações sem
hidrômetro, porém no DMC Jd América todas as ligações são micromedidas através
dos hidrômetros.
Figura 54 - Planilha consumo faturado - "Billed Cons"
Fonte: Software WB-EasyCalc
Logo após, é apresentada a planilha consumos não faturados – “Unb. Cons.”,
onde são lançados os volumes que foram efetivamente utilizados e que possuem
117
ciência da empresa de saneamento, micromedidos ou não, utilizados em usos
operacionais para lavagem de reservatórios, desinfecção e/ou descarga de redes,
utilização de hidrantes pelo Corpo de Bombeiros, ou ainda, usos denominados
sociais, tais como aglomerações urbanas irregulares, onde o fornecimento de água
não é faturado. No caso do DMC Jd América, não houveram consumos não
faturados, conforme apresentado na figura 55.
Figura 55 - Planilha consumos não faturados - "Unb. Cons."
Fonte: Software WB-EasyCalc
Após o lançamento dos consumos não faturados, a planilha consumo não
autorizado – “Unauth. Cons.”, permite o lançamento das informações sobre
consumos não autorizados pela empresa de saneamento, tais como ligações
118
irregulares, fraudes, hidrômetros violados, etc, denominados de forma geral como
irregularidades.
No caso do DMC Jd América, estas informações foram estimadas com base
em pesquisa realizada com o software Microsoft SQL no banco de dados do sistema
comercial CSI, para verificação do histórico de irregularidades, com posterior
elaboração de gráfico em planilha excel, conforme apresentado na figura 56.
Figura 56 - Histórico de irregularidades no DMC Jd América
Fonte: Sistema CSI
Pode-se verificar no histórico de irregularidades que no período de 05 anos
houveram somente 21 suspeitas de irregularidade na área de abrangência do DMC
Jd América, com a confirmação de somente 01 caso de irregularidade em 2010,
sendo 62% das vistorias originadas por informações dos técnicos de atendimento
que visitam os imóveis mensalmente para leitura do hidrômetro e entrega da conta
119
de água e os outros 38% provenientes da denúncia de clientes e informação das
equipes operacionais.
Dessa forma, foi adotado o volume de consumos não autorizados em 1 m3/dia,
totalizando 31 m3/mês, considerando o baixo histórico de irregularidades
confirmadas, adotando-se a margem de erro para consumos não autorizados
utilizada por Melato (2006) de 10%. A figura 57 apresenta a planilha de consumos
não autorizados.
Figura 57 – Planilha consumo não autorizado - "Unauth. Cons."
Fonte: Software WB-EasyCalc
Prossegue-se com o lançamento dos dados na planilha imprecisão de
medidores e erro de manipulação de dados – “Meeter erros”, apresentada na figura
58, que permite o lançamento de informações sobre os erros de submedição que
120
ocorrem nos hidrômetros. Foi adotado o percentual de submedição de 17%, com
uma margem de erro de 4%, com base nos ensaios realizados pelo IPT (2007),
conforme descrito na Metodologia no item 3.1.1 e).
Figura 58-Planilha imprecisão de medidores e erro de manipulação de dados-"Meeter errors"
Fonte: Software WB-EasyCalc
121
Nota-se que o item prática de leituras erradas não foi preenchido, tendo em
vista que o sistema de leitura é totalmente informatizado.
Na planilha dados da rede – “Network”, figura 59, é informado o comprimento
das redes de distribuição de água, em quilômetros, e o número de ligações de água
dentro do DMC. Os dados lançados, são os obtidos a partir do sistema Signos.
Ressalta-se que a planilha apresenta um item para lançamento das ligações inativas
e no caso do DMC Jd América, há 11 ligações inativas. Quando, porém, esses
valores são lançados há uma alteração no índice de perdas por ligação, na planilha
indicadores de performance, pois o software passa a considerar também as ligações
inativas, prejudicando assim o cálculo do indicador, pois o mesmo é baseado no
número de ligações ativas. Sendo assim, não foram lançadas as ligações inativas,
visando não prejudicar o cálculo do indicador de perdas por ligação.
122
Figura 59 - Planilha dados da rede - "Network"
Fonte: Software WB-EasyCalc
O próximo passo é a obtenção da pressão média no DMC, para lançamento na
planilha pressões – “Pressure”. A pressão média no DMC foi obtida a partir da média
das pressões registradas no recalque do booster e ponto crítico, ou seja, nos pontos
extremos do DMC. O ponto crítico, por sua vez, foi identificado a partir das curvas de
nível do DMC, figura 60, onde foi instalado data-logger registrador de pressão
Maxxiloger, equipamento especificado nos Materiais Utilizados item 3.2 e).
123
Figura 60 - Curvas de nível no DMC Jardim América
Fonte: Adaptado do Sistema Signos
As pressões no recalque do booster, são registradas diariamente no sistema
de telemetria Maxxireader. Foi obtida a pressão média de 123 mca no recalque do
booster, conforme apresentado na figura 61 e a pressão média de 23 mca no ponto
crítico, conforme apresentado na figura 62, obtendo-se a pressão média de 73 mca
no DMC Jd América.
LOCAL
DO
BOOSTER
DATA-
LOGGER
PONTO
CRÍTICO
124
Figura 61 - Pressões de recalque do booster DMC Jardim América
Fonte: Sistema Maxxireader
125
Figura 62 - Pressões no ponto crítico DMC Jardim América
Fonte: Sistema Maxxireader
Após o cálculo da pressão média no DMC, realiza-se o lançamento dos dados
na planilha de pressões, figura 63, sendo utilizada a unidade metro (mca). O valor da
pressão média será utilizado para o cálculo das perdas inevitáveis no DMC na
planilha indicadores de performance, que será apresentada posteriormente. A
margem de erro estimada foi de 2%, considerando a precisão do equipamento data-
logger.
126
Figura 63 - Planilha Pressões - "Pressure"
Fonte: Software WB-EasyCalc
A planilha intermitência no abastecimento – “Intermittent supply”, figura 64,
permite lançar o período em que efetivamente há água no DMC. No caso do DMC Jd
América, não há intermitência no abastecimento, dessa forma, foi adotado na
planilha o período de 24 horas, ou seja, sem intermitência no abastecimento, não
sendo adotada margem de erro para esse caso.
127
Figura 64 - Planilha Abastecimento Intermitente - "Intermittent supply"
Fonte: Software WB-EasyCalc
Na planilha informação financeira, figura 65 é possível a partir da tarifa média
de venda de água e do custo de produção e distribuição por m3, obter os valores
financeiros referentes as perdas de água reais e aparentes. Geralmente são
utilizados os valores de venda para as perdas aparentes, tendo em vista que é uma
água que efetivamente chegou ao cliente final, porém não foi medida. No caso das
perdas reais, geralmente são utilizados os valores do custo de produção e
distribuição, considerando que esta água foi perdida por vazamentos nas redes de
distribuição de água, portanto, antes de chegar ao cliente final. O software porém
128
permite que o usuário faça a definição de qual valor será utilizado, tanto nas perdas
reais quanto nas perdas aparentes. Foram adotados os seguintes valores na
planilha: tarifa média de água e custo de produção de água no estado de São Paulo,
respectivamente, R$ 2,59/m3 e R$ 1,43/m3 (SNIS, 2012). Os resultados
apresentados tem como base os volumes de perdas constantes na planilha do
balanço hídrico anual, que será apresentada a seguir.
Figura 65 - Planilha informação financeira - "Financial data"
Fonte: Software WB-EasyCalc
129
Após serem informados os dados nas planilha anteriores, o software apresenta
o balanço hídrico de 03 formas distintas (as demais margens de erro apresentadas
são calculadas automaticamente pelo software):
Balanço hídrico em m3/dia - todos os valores, desde os volumes de entrada,
consumos e perdas, são apresentados em m3 por dia (figura 66);
Balanço hídrico para o período - todos os valores são apresentados em
função do período indicado na tela inicial do software. Para o DMC Jd América
foi indicado o período de 31 dias, correspondente ao mês de janeiro (figura
67);
Balanço hídrico anual - todos os valores, desde os volumes de entrada,
consumos e perdas, são apresentados em m3 por ano (figura 68).
Figura 66 - Planilha balanço hídrico em m3/dia - "Water Balance m3day"
Fonte: Software WB-EasyCalc
130
Figura 67 - Planilha balanço hídrico para o período - "Water Balance"
Fonte: Software WB-EasyCalc
131
Figura 68 - Planilha balanço hídrico m3/ano - "Water Balance m3year"
Fonte: Software WB-EasyCalc
Após o cálculo das planilhas do balanço hídrico, a planilha indicadores de
performance, figura 69, apresenta os principais indicadores propostos pela IWA, com
base nos dados lançados anteriormente na planilha.
São apresentados os seguintes grupos de indicadores:
Nível de serviço: demonstra os valores relativos ao tempo médio de
abastecimento e pressão média, apresentando a margem de erro percentual e
através desta calculando os limites inferior e superior dos dados considerando
a margem de erro.
Volume de perdas reais: demonstra os valores das perdas reais atuais e os
valores das perdas reais inevitáveis para fins de comparação.
132
Indicadores de performance de perdas reais: através dos volumes de perdas
reais citados anteriormente, realiza o cálculo dos indicadores ILI (traduzido na
versão em português como índice infraestrutural de perdas - IEE, representa
quantas vezes o sistema está pior que o sistema ideal, ou seja, é uma relação
entre as perdas atuais e as inevitáveis), perdas reais por ligação e também
apresenta o indicadores em litros por ligação por dia por metro de pressão
(mca) e m3 por quilômetro de rede por hora.
Indicadores de perdas aparentes: demonstra os valores relativos as perdas
aparentes em percentual e em litros por ligação por dia.
Indicadores de performance financeira: demonstra os valores relativos aos
indicadores de águas não faturadas em percentual, valor percentual
considerando o custo das águas não faturadas e o custo operacional (é
necessário o lançamento do custo operacional anual na planilha informação
financeira), e o índice de perdas totais por ligação.
Em função do grupo indicadores de performance de perdas reais, o software
apresenta a matriz de avaliação de perdas reais, seguindo os parâmetros utilizados
pelo Banco Mundial.
Essa matriz classifica, em função do ILI, pressão média e perdas por ligação, o
grupo de performance em A,B,C e D, sendo A a melhor condição e D a pior condição
relativa às perdas reais, sendo ainda divido em dois blocos: países desenvolvidos e
países em desenvolvimento, conforme apresentado na figura 70.
Para o DMC Jd América, os resultados apresentam que o mesmo se classifica
no item B, ou seja, ainda existe um potencial para melhorias significativas neste
DMC.
133
Figura 69 - Planilha indicadores de performance - "PI´s"
134
Fonte: Software WB-EasyCalc
135
Figura 70 - Matriz de avaliação de perdas reais -"Matrix"
Fonte: Software WB-EasyCalc
O índice de perdas da infraestrutura (ILI) é calculado através da relação entre
as perdas reais atuais e as perdas reais inevitáveis no DMC e o cálculo será
detalhado a seguir, pois a planilha apresenta somente o resultado. Os conceitos para
136
o cálculo do ILI estão apresentados no item 2.5.6 da revisão bibliográfica. As perdas
reais atuais são obtidas após a realização do balaço hídrico, enquanto as perdas
reais inevitáveis são calculadas em função de diversos parâmetros, apresentados no
item 2.5.2 da revisão bibliográfica. Os passos para o cálculo do ILI são apresentados
a seguir:
Perda real atual - Current Annual Real Losses (CARL):
Perda real inevitável - Unavoidable Annual Real Losses (UARL):
Índice de perdas da infraestrutura - Infrastructure Leakage Index (ILI):
O resultado do ILI indica que as redes de distribuição no DMC Jd América
possuem uma perda real 5,1 vezes maior que a perda real inevitável. Deve-se
observar que este número pode ser re/ratificado quando forem realizadas as ações
para redução de perdas neste DMC, pois os valores utilizados para estimativa das
perdas aparentes, baseados no histórico de irregularidades registradas no DMC,
pode sofrer variações caso haja alguma irregularidade de grande porte não
identificada.
Para auxiliar nas análises, o software disponibiliza uma planilha com diversos
gráficos. Primeiramente é apresentado o gráfico comparativo do ILI, onde o software
já possui algumas referências internacionais cadastradas e insere o valor do ILI
CARL (L/DIA) = 469 litros/(ligação*dia)*333 ligações = 156177,00 litros/dia
UARL (L/DIA) = (18Lm + 0,8NL + C
ramal x N
L)x P
UARL (L/DIA) = (18 x 8,68953 + 0,8 x 333 + 0 x 333)x 73 = 30865,24 litros/dia
ILI = CARL/UARL
ILI = 156177,00/30865,24 = 5,1
137
calculado para o DMC (em destaque) para comparativo com esses valores, conforme
apresentado na figura 71. Em seguida, é apresentado o gráfico com os volumes e
valores (custos em R$ com base nas informações da planilha informação financeira)
relativos as perdas reais, perdas aparentes, água faturada e consumo autorizado não
faturado no DMC, conforme apresentado na figura 72. Concluindo a planilha gráficos,
é apresentado o consumo faturado em m3/dia e o detalhamento das águas não
faturadas no DMC, com os volumes em m3/dia das perdas reais, perdas aparentes e
consumos autorizados não faturados, conforme demonstrado na figura 73.
Figura 71 - Planilha gráficos, visualização do ILI - "Charts"
Fonte: Software WB-EasyCalc
138
Figura 72 - Planilha gráficos, visualização do volume e valor de perdas de água - "Charts"
Fonte: Software WB-EasyCalc
139
Figura 73 - Planilha gráficos, percentual de águas não faturadas - "Charts"
Fonte: Software WB-EasyCalc
4.4.8 RESULTADOS COM A METODOLOGIA PROPOSTA
Após a obtenção dos indicadores de desempenho utilizados pela International
Water Association - IWA, tais como o índice de perdas por ligação e o índice de
águas não faturadas, e após a realização do balanço hídrico, é possível verificar a
evolução dos trabalhos de redução de perdas de água nos DMC’s.
Pode-se observar na figura 74 o histórico com o quantitativo mensal dos
serviços de manutenções corretivas realizadas em redes, ramais e cavaletes de
água no DMC Jd América, no período entre fevereiro e junho de 2014, após o início
do cálculo do índice de perdas por DMC, onde havia sido identificado o maior índice
de perdas neste DMC.
140
Figura 74 - Serviços de manutenção executados no DMC Jd América
Fonte: Sistema Signos
Verifica-se que após a priorização e realização de serviços detecção de
vazamentos e posterior reparo dos mesmos no DMC Jd América, houve uma queda
141
significativa nas perdas de água, conforme apresentado na figura 75, onde o índice
de perdas por ligação passou de 643 litros/(ligação*dia) em janeiro de 2014 para 282
litros/(ligação*dia) em julho de 2014 e o índice de águas não faturadas no mesmo
período passou de 43,46% para 30,75%.
Figura 75 - Índice de Perdas DMC Jd América
Fonte: Sabesp (2014)
142
Ressalta-se que o DMC é uma ferramenta que auxilia na gestão de perdas,
através do direcionamento das ações para os locais que apresentam os maiores
índices de perdas, porém a redução dos volumes de água perdidos está diretamente
ligada às ações que serão efetivamente realizadas no DMC para identificar e corrigir
eventuais problemas e dessa forma proporcionar a redução dos volumes perdidos.
O índice de perdas por ligação nos DMC’s também passou a ser calculado,
além do período mensal, com os dados do período acumulado no ano, conforme
apresentado na figura 76, onde são lançados os valores do indicador acumulado
entre janeiro e julho de 2014, podendo ser verificado dessa forma os DMC’s com as
maiores perdas no período acumulado, proporcionando uma visão mais abrangente
das perdas, pois alguns DMC’s podem apresentar um índice elevado somente em
um determinado mês, devido a um problema pontual.
Figura 76 - Índice de perdas acumulado por DMC's
Fonte: Sabesp (2014)
143
Observa-se que o DMC Jd América, apesar da redução obtida, ainda é o DMC
com o maior índice de perdas, demonstrando que ainda há potencial para redução.
Considerando que a manutenção nos ramais de água se manteve estável no período
2009 a 2013 e que havia uma previsão da Sabesp para iniciar no município de
Bragança Paulista um contrato de ações estruturais para troca de ramais de água em
parceria com a Agência de Cooperação Internacional do Japão - JICA (Japan
International Cooperation Agency), foi realizada uma análise visando direcionar as
trocas de ramais de água para os DMC’s com os maiores índices de perdas,
buscando obter resultados mais efetivos.
Com a utilização do ArcGIS, um software tipo SIG que possibilita a elaboração
de mapas temáticos e que permite a importação de dados do Signos, foram
identificadas as ligações prioritárias para troca. Foram identificadas as ligações em
todos os DMC’s, sendo feita a divisão em faixas, de acordo com a idade das ligações
de água, de forma a priorizar dentro do DMC a troca das ligações mais antigas e
também identificar as ligações que não necessitam ser trocadas, pois as ligações
realizadas após o ano 2000 já utilizam o mesmo padrão de ramal utilizado
atualmente (tubo PEAD PE80 ou PE100 cor azul) e algumas ligações já foram
trocadas durante a realização de serviços de manutenção.
A figura 77 apresenta um detalhe do mapa temático elaborado com o software
ArcGIS, com cores distintas de acordo com a idade das ligações e ramais já
trocados, sendo posteriormente gerada uma relação com os dados dos imóveis que
terão os ramais trocados.
Em princípio as trocas de ramais de água seriam direcionadas para o DMC Jd
América, considerando que o mesmo ainda possui a perda mais elevada entre os
DMC’s do município de Bragança Paulista, porém após análise com as equipes
operacionais da Sabesp foi verificado a inviabilidade de realização de trocas de
ramais neste DMC, devido ao mesmo possuir diversas redes com diâmetros fora de
144
padrão, conforme apresentado anteriormente no relatório das redes de água na
figura 46, item 4.4.1. Dessa forma foi proposto direcionar as trocas de ramais para os
próximos DMC’s com os maiores índices de perdas, propondo para o DMC Jd
América uma programação futura de substituição das redes fora de padrão.
Figura 77 - Identificação das ligações para a troca de ramal nos DMC’s
Fonte: Software ArcGIS
145
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
A redução de perdas de água nos sistemas de distribuição, utilizando os DMC’s
como ferramenta de gestão, apresentou resultados significativos. Através da
metodologia proposta neste trabalho, pode-se priorizar o direcionamento das ações
para o DMC com o maior índice de perdas, obtendo-se no estudo de caso realizado,
uma redução considerável dos volumes de água perdidos, pois o índice de perdas
por ligação obteve uma redução de 643 litros/(ligação*dia) em janeiro de 2014 para
282 litros/(ligação*dia) em julho de 2014 e o índice de águas não faturadas no
mesmo período foi reduzido de 43,46% para 30,75%. Para isso os sistemas de
suporte à gestão se mostraram fundamentais, principalmente quanto ao uso do SIG,
devido à integração de diversos dados e disponibilização de informações com muita
agilidade. A ferramenta do balanço hídrico com a utilização do software WB-
EasyCalc também se mostrou bastante interessante para aprofundar as
investigações sobre as perdas de água, pois apresenta de forma detalhada os
componentes das perdas, além de indicadores e gráficos que auxiliam na gestão.
O gerenciamento através de DMC's possibilita a atuação de maneira mais focada e
eficiente, considerando que os recursos financeiros são geralmente escassos para a
realização dos trabalhos de redução de perdas. O direcionamento das ações para os
DMC’s com os maiores índices de perdas permite alcançar resultados mais efetivos,
proporcionando uma maior redução dos volumes de água perdidos nas redes de
distribuição.
Recomenda-se que a implantação de DMC’s seja iniciada através do gerenciamento
das pressões, como demonstrado no estudo de caso, com a implantação de
macromedidores de vazão em áreas de VRP’s e boosters, possibilitando a
adequação das pressões e a criação de áreas de DMC’s, bem como a utilização dos
sistemas de modelagem hidráulica para aperfeiçoamento dos estudos em trabalhos
futuros.
146
147
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA). Leakage Management Technologies. Awwa Research Foundation (AwwaRF) and the U.S. Environmental Protection Agency (EPA). 380p. Denver, 2007. ARIKAWA, Kelly Cristina de Oliveira. Perdas Reais em Sistemas de Distribuição de Água – Proposta de Metodologia para Avaliação de Perdas Reais e Definição das Ações de Controle. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 200p. São Paulo, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 12218: Projeto de Rede de Distribuição de Água para Abastecimento Público. Rio de Janeiro, 1994. BEZERRA, S.T.M.; CHEUNG, P.B. Perdas de Água: Tecnologias de Controle. Editora da Universidade Federal da Paraíba. Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica - PROCEL. 220p. João Pessoa, 2013. DI NARDO, A., DI NATALE, M. A Heuristic Design Support Methodology Based on Graph Theory for District Metering of Water Supply Networks. Engineering Optimization. 43p. 2011. E. GONÇALVES; C.V. LIMA. Controle de Pressões e Operação de Válvulas
Reguladoras de Pressão. Guias práticos – Técnicas de operação em sistemas
de abastecimento de água. Brasil. Ministério das Cidades. Programa Nacional de Combate ao desperdício de água. 65p. Brasília, 2007. FARLEY, Malcolm. Leakage Management and Control. A Best Practice Training Manual. World Health Organization (WHO). 169p. Geneva, 2001. FARLEY, M.; TROW, S. Losses in Water Distribution Networks. IWA Publishing, London, 2003. FARLEY et al.. The Manager’s Non-Revenue Water Handbook a Guide to Understanding Water Losses. Ranhill Utilities Berhad and the United States Agency for International Development (USAID). 110p. Malaysia, 2008. FRANCATO, Alberto Luiz. Otimização Multiobjetivo para a Operação de Sistemas Urbanos de Abastecimento de Água. Tese (Doutorado em Engenharia Civil). Faculdade de Engenharia Civil. Universidade Estadual de Campinas, 182p. Campinas, 2002.
148
FREITAS, Valdemir Viana. Controle e Redução de Perdas em Sistemas de Distribuição de Água: Contribuição na Preservação dos Mananciais de São Paulo. Dissertação (Mestrado em Tecnologia) - Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza. 156p. São Paulo, 2010. GOMES, Ricardo de Jesus. Modelação Matemática como Ferramenta de Gestão e Exploração de Sistemas de Distribuição de Água. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade de Coimbra. 274p. Coimbra, 2011. GOMES, R.J.; MARQUES, A.S.; SOUSA, J. Decision Support System to Divide a Large Network Into Suitable District Metered Areas. Water Science & Technology. Volume 65 Number 9 pp 1667–1675. IWA Publishing. 9p. 2012. HEIMANN, NAME A. PRV Use For Leakage Reduction: Various Technical Solutions. Technical Support & Applications Engineering Department Manager Dorot Automatic Control Valves. 14p. Israel, 2006. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Cidades. Disponível em: <http://www.ibge.gov.br/cidadesat/xtras/perfil.php>. Acesso em
28062013. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS (IPT). Determinação e Caracterização da Submedição no Rol Comum em Cada Unidade de Negócio da Sabesp – RMSP. IPT. São Paulo, 2007. KATJA, H.; ZIEGLER, D.; HAPPICH, L. Water Loss Reduction Through Pressure Management. In: Capacity Development for Drinking Water Loss Reduction: Challenges and Experiences. United Nations University. UN-Water Decade Programme on Capacity Development (UNW-DPC). 184p. Munich, 2011. KINGDOM, B.; MARIN, P.; LIEMBERGER R. The Challenge of Reducing Non-Revenue Water (NRW) in Developing Countries. How the Private Sector Can Help: A Look at Performance-Based Service Contracting. In: World Bank Discussion Paper Number 8. 52p. Washington D.C., 2006. KLINGEL, P; KNOBLOCH, A. Methods and Instruments for Reducing Real Water Losses. In: Guidelines for Water Loss Reduction. A Focus on Pressure Management. Germany. Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (GIZ) and VAG Armaturen. 236p. 2011.
149
LAMBERT, Allan. Managing Leakage: Strategies for Quantifying, Controlling and Reducing Water Losses, based on analysis of Components using BABE Concepts. Paper presented at IIR Conference – Water Pipelines and Networks Management. 162p. London, 1997. LAMBERT, Allan. What Do We Know About Pressure: Leakage Relationships in Distribution Systems? Paper presented at the IWA Conference on System Approach to Leakage Control and Water Distribution Systems Management. 8p. London, 2000. LAMBERT, A.; THORNTON, J. Avaliação de Perdas Reais. Consultoria à Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP. São Paulo, 2002. LAMBERT, A.; TAYLOR, R. Water Loss Guidelines. Water New Zealand. 102p. New Zealand, 2010. MARQUES, R., GOMES, R.; MONTEIRO, A. Benchmarking the Water Losses in Portugal. In: Leakage 2005, Specialized Conference Proceedings. IWA. Canada, 2005. MELATO, Débora Soares. Discussão de uma metodologia para o diagnóstico e ações para redução de perdas de água: aplicação no sistema de abastecimento de água da região metropolitana de São Paulo. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 133p. São Paulo, 2010. MINISTÉRIO DA SAÚDE. Portaria MS N° 2914 de 12/12/11 - Dispõe sobre os Procedimentos de Controle e de Vigilância da Qualidade da Água para Consumo Humano e seu Padrão de Potabilidade. Brasil. Ministério da Saúde. 32p. Brasília, 2011. MOLEIRO PEDROSO. Estação Pressurizadora de Água Tratada – Booster – Submersíveis. Disponível em: <http://www.moleiro.com.br/produtos.asp>. Acesso
em 25062013. MONTEIRO, Michele Roberta Pedroso dos Santos. Estudo do Método de Resposta em Frequência para Localizar e Quantificar Vazamentos Através do Monitoramento de Pressões e Vazões em Adutoras de Água Tratada. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 77p. São Paulo, 2006.
150
MORRISON, John. Managing Leakage by District Metered Areas: A Practical Approach. In: Water21 Magazine of the International Water Association. IWA Publishing. 3p. 2007. MORRISON, J.; TOOMS, S. Sustainable DMA Management to Monitor and Reduce Leakage. In: Water21 Magazine of the International Water Association. IWA Publishing. 6p. 2007. MORRISON, J.; TOOMS, S.; ROGERS, D. District Metered Areas Guidance Notes. DMA Team of the Water Loss Task Force. International Water Association (IWA). 100p. London, 2007. MOTTA; Renato Gonçalves. Importância da Setorização Adequada para Combate às Perdas Reais de Água de Abastecimento Público. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)–Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 176p. São Paulo, 2010. NATIONAL WATER COUNCIL. Leakage Control Policy and Practice. Department of the Environment. Technical Working Group on Waste of Water. 151p. London, 1980.
PACHECO, João Ricardo Batista de Martins. Perdas em Sistemas de Abastecimento Público de Água: Uma Nova Abordagem com Base na Telemedição de Consumos Domésticos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. 194p. Porto, 2010. SABESP. Distrito de Medição e Controle – DMC, Distrito de Manobra – DM. Subprograma Implantação de Distritos de Manobra e Distritos de Medição e Controle. Superintendência de Planejamento e Desenvolvimento da Metropolitana. 78p. São Paulo, 2008. SABESP. Norma Técnica Sabesp NTS 181 Rev. 3: Dimensionamento do ramal predial de água, cavalete e hidrômetro – Primeira ligação. Superintendência de Pesquisa, Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – TX. 26p. São Paulo, 2012. SABESP. Relatórios do Centro de Controle da Operação de Bragança Paulista - CCO Bragança Paulista. Unidade de Negócio Norte - MN. Bragança Paulista, 2013. SABESP. Relatórios do Centro de Controle da Operação de Bragança Paulista - CCO Bragança Paulista. Unidade de Negócio Norte - MN. Bragança Paulista, 2014.
151
SABESP. Medição Inteligente de Água, um Avanço para o Setor de Saneamento. Unidade de Negócio Centro - MC. Informativo "MC Informa" de 24/01/2014. São Paulo, 2014. SARZEDAS, Guaraci Loureiro. Planejamento para a Substituição de Tubulações em Sistemas de Abastecimento de Água. Aplicação na Rede de Distribuição de Água da Região Metropolitana de São Paulo. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 113p. São Paulo, 2009. SEWERIN Technologies for Leak Detection. Electro-acoustic Water Leak Detection. Disponível em: <http://www.sewerin.com/cms/en/products/water/electro-
acoustic-water-leak-detection.html>. Acesso em 23042013. SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE SANEAMENTO (SNIS). Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos 2012. Brasil. Ministério das Cidades. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. 164p. Brasília, 2014. SMART WATER NETWORKS FORUM (SWAN). Stated NRW (Non-Revenue Water) Rates in Urban Networks. SWAN Research. 4p. London, 2011. TARDELLI FILHO, Jairo. Controle e Redução de Perdas. In: TSUTIYA, M. T. Abastecimento de Água. 1ª Edição. Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 643p. São Paulo, 2004. THORNTON, J.; LAMBERT, A. Progress in Practical Prediction of Pressure: Leakage, Pressure: Burst Frequency and Pressure: Consumption Relationships. 10p. Halifax, 2005 THORNTON, J.; STURM, R.; KUNKEL, G. Water Loss Control. Second Edition. McGraw-Hill Companies. 632p. USA, 2008. THORNTON, Julian. Evolução dos DMC's. Consultoria à Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP. São Paulo, 2013. TSUTIYA, Milton Tomoyuki. Abastecimento de Água. 1ª Edição. Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 643p. São Paulo, 2004. UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (EPA). Control and Mitigation of Drinking Water Losses in Distribution Systems. 176p. Washington D.C., 2010.
152
U.K. WATER INDUSTRY RESEARCH LTD. Managing Leakage. U.K. Water Industry Research. London, 1994. U.K. WATER INDUSTRY RESEARCH LTD. A Manual of DMA Practice. U.K. Water Industry Research. London, 1999. WORLD BANK. WB-EasyCalc, The Free Water Balance Software, version 4.05, 2012. Disponível em: <http://www.liemberger.cc>. Acesso em 19/06/2013. YOSHIMOTO, P.M.; TARDELI FILHO, J.; SARZEDAS, G.L. Controle da Pressão na Rede. Documento Técnico de Apoio DTA D1. Brasil. Ministério das Cidades. Programa Nacional de Combate ao desperdício de água. 43p. Brasília, 1998. ZANIBONI, Nilton. Equipamentos e Metodologias para o Controle e Redução de Perdas Reais em Sistemas de Abastecimento de Água. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 155p. São Paulo, 2009.
