Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp

CV 950 – Trabalho Final de Curso1º Semestre de 2015

Estudo de um DMC como Ferramenta de Gestão de Perdas de Água

Aluno: Fabio de Melo Sotelo

Curso: Engenharia Civil

RA: 104866

Orientador: Paulo Vatavuk

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Sumário

1) Resumo......................................................................................................................................3

2) Objetivo......................................................................................................................................3

3) Introdução..................................................................................................................................4

3.1) Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água...........................................................4

3.2) Setorização.........................................................................................................................6

4) Fundamentação Teórica...........................................................................................................8

4.1) Distritos de Medição e Controle – Conceitos.................................................................8

4.2) Características da implantação de DMC’s......................................................................9

4.3) Gerenciamento de Pressões em DMCs.........................................................................10

4.4) Gerenciamento de Vazões em DMCs.............................................................................12

4.5) Balanço Hídrico...............................................................................................................13

4.6) Indicadores para redução de perdas em DMC’s...........................................................14

4.6.1) Perdas Reais Inevitáveis..........................................................................................14

4.6.2) Perdas por vazamentos inerentes..........................................................................14

4.6.3) Índice de perdas por ligação (IPDt)........................................................................15

4.6.4) Índice de perdas na distribuição (IPD)...................................................................15

4.6.5) Índice de águas não faturadas (ANF).....................................................................15

4.6.6) Índice de perdas de infraestrutura (ILI)..................................................................16

5) Materiais e Métodos................................................................................................................16

6) Desenvolvimento....................................................................................................................18

6.1) Características do municípios e Implantação de DMCs..............................................18

6.2) Gestão de DMS utilizada.................................................................................................18

6.3) Balanço Hídrico...............................................................................................................18

7) Conclusões..............................................................................................................................18

Kjh jlh..............................................................................................................................................18

8)......................................................................................................................................................18

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1) Resumo

Distritos de Medição e Controle (DMC’s) são subdivisões de setores de sistemas de abastecimento de água, caracterizando-se por serem áreas menores e mais gerenciáveis, delimitadas e isoladas. A utilização de DMC’s possibilita um controle efetivo de pressões e vazões na rede de distribuição, proporcionando a identificação de vazamentos e a redução de perdas de água. A metodologia de utilização de DMC’s é internacionalmente aceita como uma prática efetiva para a redução de perdas de água, entretanto sua aplicação é relativamente recente no campo de redes de distribuição de água. Neste presente trabalho será realizado um acompanhamento da operação do DMC Jardim Europa, na cidade de Bragança Paulista. Serão coletados dados de vazão, pressão, entre outros, para caracterizar o comportamento do DMC, bem como se verificará a utilização de softwares e ferramentas por parte da empresa que opera o sistema de abastecimento do município. O programa do Banco Mundial WB-EasyCalc será utilizado para fazer o balanço hídrico e diagnosticar a situação do DMC. Deste modo, pretende-se avaliar a utilização da metodologia de DMC como ferramenta no controle de perdas de água em sistemas de abastecimento.

2) Objetivo

Distritos de Medição e Controle (DMC’s) são subdivisões de setores de sistemas de abastecimento de água, caracterizando-se por serem áreas menores e mais gerenciáveis, delimitadas e isoladas. A utilização de DMC’s possibilita um controle efetivo de pressões e vazões na rede de distribuição, proporcionando a identificação de vazamentos e a redução de perdas de água. A metodologia de utilização de DMC’s é internacionalmente aceita como uma prática efetiva para a redução de perdas de água, entretanto sua aplicação é relativamente recente no campo de redes de distribuição de água. Neste presente trabalho será realizado um acompanhamento da operação do DMC Jardim Europa, na cidade de Bragança Paulista. Serão coletados dados de vazão, pressão, entre outros, para caracterizar o comportamento do DMC, bem como se verificará a utilização de softwares e ferramentas por parte da empresa que opera o sistema de abastecimento do município. O programa do Banco Mundial WB-EasyCalc será utilizado para fazer o balanço hídrico e diagnosticar a situação do DMC. Deste modo, pretende-se avaliar a utilização da metodologia de DMC como ferramenta no controle de perdas de água em sistemas de abastecimento.

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3) Introdução

1.1) Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água

Um dos maiores desafios presentes na administração de sistemas de distribuição de água é controlar as perdas, compreendidas como a diferença entre os volumes produzidos ou entregues ao sistema e os volumes consumidos de forma autorizada. As perdas refletem a eficiência operacional do sistema e as condições de infraestrutura, sendo possível classificá-las de duas formas: perdas reais (ou físicas), que ocorrem quando a água é perdida antes de chegar aos consumidores, principalmente devido a vazamentos em estruturas, equipamentos e tubulações do sistema; e perdas aparentes, quando a água é consumida de forma não-autorizada, situação que ocorre principalmente devido a submedições em hidrômetros imprecisos, irregularidades (p.ex. ligações clandestinas), fraudes ou falta de cadastro dos consumidores. (Freitas, 2010).

Segundo Kingdom et al., citados por SOUZA JR., (2014), o volume global de perdas de água é grande. Por ano, mais de 32 bilhões de m3 de água tratada são perdidos por vazamentos em redes de distribuição, quantidade que responde por cerca de 40% do volume total de água produzida no mundo. Outros 16 bilhões de m3 por ano são entregues aos clientes, mas não são faturados devido a furtos ou problemas de medição. Uma estimativa do custo total anual para as empresas de saneamento, devido às perdas de água, é da ordem de 14 bilhões de dólares.

No Brasil, país que concentra cerca de 13% da água doce do planeta (WRI, apud MOTTA, 2010), algumas regiões já passam por problemas relacionados a falta de abastecimento de água ou apresentam condições críticas. Com o aumento da demanda e a degradação de recursos hídricos existentes, a escassez de água tornou-se uma realidade. Gerenciamentos deficitários dos recursos hídricos também são um fator que contribui para esse quadro.

No País, a maior parte dos municípios tem seu abastecimento de água gerido pela administração pública, por meio de companhias estatais ou municipais; outros tem seu sistema gerido pela iniciativa privada. O cenário brasileiro de perdas de água no setor de saneamento é bastante problemático. A média brasileira de perdas de água é de aproximadamente 40% (incluindo perdas reais e aparentes), mas em algumas empresas de saneamento essas perdas superam 60% (ABES, 2013). A existência de elevados índices de perdas de faturamento tem como consequência uma menor arrecadação às companhias de saneamento, o que por sua vez acarreta em um menor investimento em infraestrutura adequada. Na figura 1 observa-se um mapa que apresenta as perdas de faturamento no território brasileiro.

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Figura 1. Índices de perdas de faturamento em 2007 nos estados brasileiros. Fonte: Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento - SNIS, apud MOTTA, 2010.

Com essa situação, é importante para as companhias de saneamento que operam o abastecimento de água nos municípios a adoção de soluções que reduzam as perdas, a fim de aumentar suas receitas e investir em infraestrutura. De acordo com Farley, citado por SOUZA JR., (2014), o gerenciamento das perdas é uma atividade que requer um compromisso de longo prazo e integração entre processos em uma companhia de saneamento.

Algumas companhias públicas já adotaram programas de combate às perdas e conservação de recursos hídricos. A Sabesp, detentora de sólido programa, apresentou, no Relatório Analítico de Perdas de 2008, um índice de perdas na Região Metropolitana de SP de 452 litros / (ligação x dia), valor elevado quando comparado a outras regiões no mundo.

A tabela 1 apresenta uma classificação de sistemas de abastecimento, elaborado pelo Banco Internacional para a Reconstrução e o Desenvolvimento (BIRD), baseado em indicadores de perdas típicos esperados em países desenvolvidos ou em desenvolvimento, em função das pressões médias na distribuição de água (Liemberg et al., citado por MOTTA, 2010).

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Tabela 1. Classificação de sistemas de abastecimento de acordo com índice de perdas no sistema. Fonte: Liemberg et al., apud MOTTA, 2010.

De acordo com a classificação proposta, a RMSP se enquadra na faixa “C” de países em desenvolvimento. Considerando que a região apresenta um índice de perdas abaixo da média nacional, pode-se concluir que há muito o que se fazer no combate às perdas de água.

1.2) Setorização

Sistemas de abastecimento de água incluem todas as estruturas necessárias, da captação de água bruta até o local de consumo de água potável. Os componentes de um sistema são (Tsutiya, apud MOTTA, 2010):

a) Manancial: fonte de onde a água é retirada. Superficiais ou subterrâneos;b) Captação: equipamentos e instalações para retirar água do manancial;c) Adução: tubulação que liga captação ao tratamento, ou este à rede de

distribuição;d) Estação de Tratamento: visa adequar a água aos padrões de potabilidade;e) Reservatório: estrutura empregada para acúmulo de água, com função de regular

a vazão de acordo com o consumo e garantir pressões requeridas;f) Rede de distribuição: conjunto de tubulações com a finalidade de levar a água do

reservatório ou da adutora aos pontos de consumo;g) Ramal domiciliar: onde é feita a ligação da tubulação para os consumidores.

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, citado por SOUZA JR., 2014). Da mesma forma, o sistema de distribuição de água é dividido em sistemas menores, chamados setores, que proporcionam uma gestão mais eficaz e intervenções focadas. O setor de abastecimento é definido pela área abastecida por um reservatório de distribuição (Yoshimoto et al., apud SOUZA JR., 2014).

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Segundo a IWA (2007), as redes de distribuição de água devem ser divididas em setores adequadamente dimensionados, utilizando o conhecimento local 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.

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 2.

Figura 2. Setorização clássica em rede de abastecimento de água. Fonte: Gonçalves e Lima apud SOUZA JR. (2014).

Apesar do aumento da eficiência operacional com a implantação de setores de abastecimento, ainda há dificuldades na operação dos mesmos, devido à grande abrangência desses setores. Segundo Tardelli Filho, citado por MOTTA (2010), o controle de pressões em áreas grandes são pouco eficazes, por não ser possível distinguir claramente os resultados das ações de controle. Assim, 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 a redução de perdas de água que ocorre nas tubulações dos sistemas de distribuição.

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4) Fundamentação Teórica

1.3) Distritos de Medição e Controle – Conceitos

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, o que possibilita uma gestão com ações mais focadas, visando reduzir as perdas de água que ocorrem nos sistemas de distribuição. A figura 3 apresenta a configuração típica em DMC's.

Figura 3. Configuração típica em distritos de medição e controle. Fonte: Adaptado de Klingel & Knobloch, apud SOUZA JR. (2014).

A divisão de uma rede de abastecimento de água em DMC’s, que são áreas menores e mais gerenciáveis, é internacionalmente tida como uma das melhores práticas para redução de perdas de água em sistemas de abastecimento público. Essa prática permite compreender melhor o sistema e facilita a identificação e análise de problemas de pressão e vazão nas redes de distribuição (Farley et.al., citados por SOUZA JR., 2014).

As área que abrangem DMC’s são delimitadas e isoladas, de modo que as vazões possam ser monitoradas nas entradas de cada área, o que permite identificar vazamentos na rede (MOTTA, 2010). Um setor de abastecimento pode ser dividido em diversos DMC’s, caso a rede de distribuição apresente condições que possibilitem essa desfragmentação.

A aplicação de DMC’s é relativamente recente na área de redes de distribuição de água, sendo principalmente associada a uma estratégia de controle e redução de perdas nos sistemas de abastecimento (Marques et al., apud SOUZA JR., 2014).

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1.4) Características da implantação de DMC’s

Segundo Farley, apud SOUZA JR. (2014), a concepção de um DMC é um processo muito subjetivo, levando a concepções muitas vezes distintas. Há diversos parâmetros relacionados a sistemas de abastecimento de água. Em geral, a implantação de DMC’s em sistemas de distribuição existentes tem de considerar características operacionais já existentes nos mesmos. No caso de sistemas novos, a implantação de DMC’s pode ser planejada em alinhamento com os setores em criação.

Morrison et al., citados por SOUZA JR. (2014), determina diversos fatores a serem considerados para a implantação dos DMC's, são eles:

● Nível atual de vazamento;● Nível econômico de perdas;● Número de ligações de água;● Problemas de qualidade da água;● Requisitos de pressão mínima e máxima;● Número de válvulas a serem fechadas;● Número de medidores de vazão;● Condições da infraestrutura;● Área geográfica;● Uso e ocupação da área;● Topografia.

Farley et al., apud SOUZA JR. (2014) também apresentam critérios a serem utilizados na definição de DMC's:

● 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).

Gomes, apud SOUZA JR. (2014) acrescenta que condições de fronteira naturais do sistema, como estações elevatórias, boosters, válvulas redutoras de pressão (VRP) e reservatórios de pequena capacidade também são utilizáveis na implantação de DMC’s. Em especial áreas de VRP’s e de bombeamento, por serem bem definidas, são fundamentais na implantação de DMC’s em sistemas de abastecimento existentes, sendo necessário apenas a instalação de medidores de vazão nas entradas.

Em relação à área de abrangência de DMC’s, quanto menor a área, maior é o custo para implantação, pois se torna necessário um número maior de medidores de vazão, válvulas e outras adaptações na rede para proporcionar a estanqueidade do DMC, além de a manutenção se tornar mais onerosa. Dessa forma, o tamanho tem impacto no custo de implantação de um DMC. Por outro lado, em áreas menores o controle da gestão do DMC pode ser mais efetivo.

Quanto ao número de ligações (ramais) presentes em um DMC, não há um consenso. A Water Authorities Asoociation (1985) afirma que um DMC ideal deve possuir entre 2000 e

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5000 ligações, para que os trabalhos de redução de perdas possam ser realizados de forma adequada.

Segundo Morrison et al., citado por SOUZA JR. (2014), em áreas urbanas os DMC’s variam entre 500 e 3000 ligações e, em DMC’s com mais de 5000 ligações, torna-se difícil identificar pequenos vazamentos nas redes. Ressalta, porém, que os DMC's maiores podem ser divididos em pequenos DMC's temporários através do fechamento de válvulas, de modo a facilitar a detecção de vazamentos. Cita também que em locais com redes em condições ruins, com grande ocorrência de vazamentos, podem ser utilizados DMC’s com menos de 500 ligações.

A Sabesp (2008) informa que o tamanho ideal para um DMC depende do tipo de uso encontrado na área em questão, podendo variar entre 500 e 2500 ligações. Estudos realizados pela empresa propõem cerca de 2000 ligações para cada DMC.

Em pesquisa realizada em 2014 com empresas que operam o abastecimento de água em 37 municípios do Estado de São Paulo, obteve-se como resultado, em valores médios, um mínimo de 909 ligações e máximo de 7875 ligações de água em DMCs.

A tabela 2 (SOUZA JR., 2014) mostra um resumo com os números mínimo e máximo de ligações indicadas para DMC’s, segundo bibliografias consultadas.

Tabela 2. Número mínimo e máximo de ligações em um DMC indicadas por fontes. Fonte: SOUZA JR., 2014

Referência Número mínimo Número 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

Dessa forma, nota-se que não há um consenso para a questão do número de ligações. Deve-se considerar a dificuldade na localização de vazamentos em DMC’s muito grandes e um consequente resultado menos efetivo. No caso de DMC’s com menos ligações, a questão é voltada para os maiores custos de implantação e manutenção.

1.5) Gerenciamento de Pressões em DMCs

Os DMC’s podem ser gerenciados de diversas maneiras. Uma delas é o gerenciamento de pressões do sistema, que consiste em manter as pressões do sistema em níveis mínimos possíveis durante a maior parte do tempo e sem prejuízo para os consumidores (MOTTA, 2010). Os efeitos desse gerenciamento são vistos na redução de pressões desnecessárias ou excessivas, além da eliminação de grandes variações de pressão. Tais fatores podem causar rompimento de tubulações, estando, assim, relacionados com a taxa de vazamentos (Katja et al, 2011).

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Em locais onde ocorrem pressões excessivas, costuma-se instalar válvulas redutoras de pressão (VRP’s), que possibilitam manter pressões adequadas na rede e minimizar vazamentos (Morrison et al., citado por SOUZA JR., 2014). Conforme mencionado anteriormente, a área de abrangência de uma VRP pode configurar um DMC, sendo necessária a instalação de um medidor de vazão junto à válvula. A figura 12 apresenta a configuração de tubulação com VRP e medidor de vazão.

VRP’s também são implantadas para o monitoramento de pontos críticos, definidos por Gomes, citado por SOUZA JR. (2014) como zonas de um sistema onde é mais difícil garantir a pressão mínima de funcionamento durante as horas de maior consumo. Exemplos são hospitais, escolas, indústrias, ponto afastado ou ponto alto da rede. A VRP atua com o objetivo de ajustar a pressão de acordo com o valor de referência requisitado. Para os pontos críticos devem ser observados requisitos a diferença de cotas entre a válvula redutora e o ponto crítico e o nível mínimo de pressão requerido (10 mca segundo a NBR 12218/94).

Figura 4. Esquematização de tubulação com válvula redutora de pressão e medidor de vazão. Fonte: Klingel & Knobloch (2011).

Enquanto as VRPs são indicadas para controlar as vazões excessivas, há locais onde se faz necessário o fornecimento de energia, através da elevação da pressão para que seja possível abastecer locais com cota mais elevada. Nessas regiões, é necessário a implantação de “boosters”, que são estações de bombeamento ou estações pressurizadores. Assim como em áreas com a presença de VRP, as áreas abastecidas por “booster” também podem configurar um DMC, bastando para isso a instalação de um medidor de vazão para a macromedição no distrito.

1.6) Gerenciamento de Vazões em DMCs

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Um outro tipo de gerenciamento de DMC’s é o gerenciamento de vazões. 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.

Um DMC deve possuir um medidor de vazão para que se possa quantificar os volumes entregues, aqueles que entram no Distrito. Assim, pode-se comparar esse volume de entrada com os volumes micromedidos, aqueles utilizados pelos consumidores, e então calcular os volumes perdidos. A figura 4 apresenta um esquema de um sistema de macromedição em DMC’s.

Figura 5. Macromedição em sistemas de abastecimento de água. Fonte: Adaptado de Tsutyia apud SOUZA JR. (2014)

Um outro gerenciamento aplicável em DMC’s é a vazão mínima noturna (VMN), definida por Farley et al., citados por SOUZA JR. (2014) como a menor vazão de entrada em um DMC durante um período de 24 horas, ocorrendo geralmente entre 2 e 4 horas da manhã. É um método adequado para analisar áreas do sistema de abastecimento que operam continuamente, devendo ser observado inicialmente o volume de água medido na entrada do DMC, para subtrair-se os consumos noturnos domésticos, consumos noturnos industriais ou comerciais, sendo os volumes restantes provenientes de perdas ocasionadas por vazamentos.

1.7) Balanço Hídrico

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O Balanço Hídrico é um dos métodos mais utilizados para a avaliação das perdas de água, sendo padronizado pela IWA. Trata-se de uma metodologia de auditoria das águas, através da qual é possível identificar volumes de água perdidos, com o objetivo de fornecer dados e informações às empresas de saneamento, possibilitando a adoção de programas para reduzir as perdas. Para a realização do balanço, inicia-se com o volume de água que entra no sistema onde será feita a análise. Esse volume é dividido em dois grupos: consumos autorizados e perdas de água. A tabela 3 apresenta a matriz utilizada na metodologia.

Tabela 3. Matriz de Balanço Hídrico da IWA. Fonte: SOUZA JR., 2014.

Outra característica considerada na concepção de DMC’s é o sistema de suporte informatizado adotado. Os mais utilizados são:

Sistema de Informação Geográfica (SIG): ferramenta que integra software de desenho, gerenciamento de cartografia digital e banco de dados, conectando informações espaciais, físicas, econômicas etc. (Sarzedas apud SOUZA JR., 2009).

Telemetria: permite 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. É possível a utilização de comandos de forma remota, tais como abertura e fechamento de válvulas, regulagem de VRP’s, etc. (SOUZA JR., 2014).

Modelagem Hidráulica: simulação de computador das redes hidráulicas, através de softwares específicos

1.8) Metodologias e Indicadores para redução de perdas em DMC’s

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3.6.1) Relação Pressão x Vazamentos

Segundo 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 do inglês significa “Seção de Descarga Constante e Variável” (ZANIBONI, 2009), foi 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 série 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 1:

Onde: P = pressão inicial na rede;P0 = pressão final na rede;Q1 = vazão inicial dos vazamentos;Q1 = vazão final dos vazamentos;N1 = expoente da relação pressão/vazão do vazamento, com base no material empregado.

METODOLOGIA FAVAD (TESE ZÉ)

3.6.2) Perdas Reais Inevitáveis

As perdas inevitáveis são aquelas que ocorrem entre o conhecimento do vazamento e o seu reparo (MOTTA, 2010), e dependem da infraestrutura da rede do local. Lambert (1997) avaliou valores a partir de dados de diversos países, em redes de boa qualidade, obtendo os seguintes resultados para as perdas inevitáveis anuais:

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(1)

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

Com isso, as perdas inevitáveis (UARL, do inglês “Unavoidable Annual Real Losses”) podem ser expressas pela expressão (2), a seguir:

Onde:UARL = perda real anual inevitável;Lm = extensão da rede (km);NL = número de ligações de água (un.);Cramal = comprimento médio do ramal desde a divisa do imóvel até o

hidrômetro;P = pressão média (mca).

SOUZA JR. (2014) observa que, como no Brasil o hidrômetro fica a uma distância pequena em relação ao imóvel, o parâmetro Cramal deve ser reavaliado.

3.6.3) 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 a forma de cálculo para estimativa dos vazamentos inerentes, que pode ser aplicada aos DMC's. Considera-se pressão de referência de 50 mca. A fórmula é apresentada na equação (3).

Onde:Vi = vazamentos inerentes no DMC (l/h);Lm = extensão da rede (km);NL = número 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 até o

hidrômetro;n = fator de correção da pressão (dados internacionais = 1,5).

3.6.4) Índice de perdas por ligação (IPDt)

O índice de perdas por ligação, também chamado de índice de perdas totais na distribuição (por abranger as perdas totais, ou seja, as físicas e as aparentes), é um dos índices mais utilizados por empresas de saneamento.

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(2)

(3)

Tomando como referência um período determinado, esse índice é calculado a partir do volume disponibilizado (VD – volume produzido entregue aos usuários) subtraindo-se o volume utilizado (micromedido pelos hidrômetros) e o volume de usos operacionais (por exemplo, para lavagem de reservatórios, redes etc) e usos sociais (abastecimento de áreas não-regularizadas), e divide-se o valor obtido pelo produto do número de ligações ativas (em funcionamento) pelo número de dias do período considerado. Obtém-se resultado em litros por ligação por dia. A equação (4) mostra o cálculo.

3.6.5) 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 (5).

3.6.6) Índice de águas não faturadas (ANF)

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 6.

Os volumes de águas não faturadas também são obtidos como resultado final, quando se realiza a aplicação da metodologia do balanço hídrico.

3.6.7) Índice de perdas de infraestrutura (ILI)

O Índice de perdas de infraestrutura (ILI, do inglês Infrastructure Leakage Index) foi proposto por Lambert (1997) para a obtenção de um indicador que permitisse a comparação das perdas reais entre sistemas de abastecimento distintos. O ILI demonstra as condições da rede de distribuição, sendo utilizado pela IWA (International Water 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 calculado através da expressão 7:

ILI = CARL/UARL

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(4)

(5)

(6)

(7)

Onde:CARL = volume atual de perdas reais (Current Annual Real Losses)UARL = volume das perdas reais inevitáveis (Unavoidable Annual Real Losses)

Por exemplo, um ILI = 2 significa que as redes de distribuição de água apresentam uma perda real atual duas vezes maior do que perda inevitável.

5) Materiais e Métodos

O trabalho tem como finalidade apresentar o gerenciamento de um Distrito de Medição e Controle realizado pela Sabesp no município de Bragança Paulista. O DMC escolhido para acompanhamento e análise denomina-se Europa e, a partir do gerenciamento feito pela companhia, serão levantados dados e gráficos para se avaliar o desempenho da metodologia de DMC no combate às perdas de água.

Será realizado um levantamento das características do DMC em estudo, como número de ligações, critérios para implantação, área de abrangência, etc. O DMC será desenhado no SIG, e posteriormente serão levantados os volumes micromedidos no DMC, através da integração do SIG com sistemas operados pela companhia. Os volumes micromedidos são obtidos a partir da somatória dos consumos dos hidrômetros instalados nos imóveis. Então, serão levantados os volumes macromedidos, obtidos a partir do medidor de vazão instalado no DMC. 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 4.

Tabela 4. 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 4 (Mechanical Meters 1,0 – 2%).

Então, será calculado o Índice de Perdas por ligação no DMC, em litros/(ligação*dia), através da diferença entre volumes macromedidos e micromedidos. Será calculado o índice de perdas não faturadas no DMC.

Por fim, será realizado o Balanço Hídrico do DMC em estudo, com o uso do software World Bank WB-EasyCalc v4.08, do Banco Mundial. O software é gratuito e disponibilizado em 17 idiomas, com a utilização de planilha do Microsoft Excel, conforme apresentado na figura 6. O passo a passo de utilização do software será descrito posteriormente.

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Figura 6. Interface do software WB-EasyCalc. Fonte World Bank. Dospinível em <http://www.liemberger.cc/>, acessado em 20/03/2015.

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6) Desenvolvimento

1.9) Características do município e Implantação de DMCs

O município de Bragança Paulista está localizado a cerca de 77 quilômetros da capital paulista, possuindo uma população de 158 856 habitantes (IBGE, 2014) e uma área de 513,589 km². A figura 7 apresenta a localização do município.

Figura 7. Localização de Bragança Paulista (Google Maps)

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, 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.

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. Devido às questões de topografia do município de Bragança Paulista, onde existem grandes desníveis geométricos dentro do perímetro atendido pelas redes de distribuição de água, há uma grande quantidade de equipamentos de bombeamento e VRP's.

Posteriormente foram realizados estudos com o intuito de reduzir a pressão em pontos do sistema de distribuição que possuíam pressões elevadas. Assim, foram projetadas novas

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VRP’s para possibilitar a redução de pressão nestas áreas, sendo que as mesmas já foram projetadas prevendo a instalação de macromedidores de vazão. Dessa forma, possibilitou-se a redução de pressão e a criação de um novo DMC em cada válvula instalada. Então, 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.

No mês de março de 2015, o município contava com 42 DMC’s implantados em sua rede de distribuição. Foram considerados os seguintes parâmetros para a implantação dos DMC’s (SOUZA JR., 2014):

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

Para o prosseguimento dos estudos de implantação de DMC’s, foram delimitadas as áreas onde se pretendia instalar a VRP ou o booster, identificando-se a entrada da área e verificando-se os locais necessários para isolar a área, através da implantação de válvulas de manobra ou do seccionamento de redes.

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.

A figura 8 mostra o mapa de localização dos DMC’s implantados em Bragança, com destaque para o DMC Europa, que servirá de exemplo para análise da gestão dos DMC’s em curso no município.

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Figura 8. Mapa dos DMC's de Bragança Paulista, com destaque para o DMC Europa.

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1.10)Gestão de DMS utilizada

1.11)Balanço Hídrico

adv M Ns

7) ConclusõesKjh jlh

8)

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