Experimentação e amostragem combinadas para cálculo do ...41 Experimentação e amostragem combinadas para cálculo do rendimento de parque de medidores de água Milton José Nielsen

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Experimentação e amostragemcombinadas para cálculo do rendimentode parque de medidores de água

Milton José NielsenAirton BonatoElizabeth Siqueira JuliattoJuarez TrevisanMarlene Alves de Campos Sachet

Resumo

O cálculo do rendimento de um parque demedidores, cuja metodologia é apresenta-da neste trabalho, tem o mérito de incorpo-rar/traduzir em um único número o desem-penho de um parque de medidores. Este“número” serve como parâmetro de contro-le e planejamento. No processo de cálculode rendimento são usadas algumas ferra-mentas como o inventário do parque, ohistograma de consumo, a curva caracterís-tica de erros e os cavaletes comparativos,que se revelam extremamente poderosas eeficazes para o controle e gerenciamento doparque, bem como fornecem um conheci-mento objetivo do desempenho dos medi-dores. O rendimento do parque de medido-res permite a quantificação, a avaliação eprojeção da evolução das perdas não-físi-cas decorrentes de erros de medição; o es-tabelecimento de regras de manutenção ede seleção, dimensionamento e troca dosmedidores. Do ponto de vista financeiro eeconômico, permite se fazer um planejamen-to que vise elevar e manter o rendimento doparque de medidores de água a níveis de-sejáveis ao longo do tempo. Comosubproduto, e não menos importante, o con-junto de informações envolvidas nestametodologia contribui para: o estabeleci-mento de matrizes tarifárias mais amplas eestruturas de preços mais apropriadas; a

melhoria das previsões de demanda deágua de curto e longo prazo; a melhoriados projetos de redes de distribuição deágua; o aumento da conservação da água;a seleção e o dimensionamento de medi-dores de água para melhorar a contabili-dade da água consumida e cobrada. Esteartigo visa contribuir para a bibliografiasobre o assunto de micromedição, sob aótica da realidade brasileira. Este trabalhofoi premiado no 21.º Congresso de Enge-nharia Sanitária e Ambiental em João Pes-soa em 2001, como melhor trabalho técni-co na forma de poster.

Palavras-chave: experimentação; amos-tragem combinada; medidores de água;parque de medidores de água; cálculo es-timativo do rendimento.

Abstract

Calculating the performance of a watercounter compound, whose methodology wehereby present, has the advantage ofincorporating/translating in a single figure,the performance of a whole water metercompound. Such “figure” serves as aparameter for control and planning. In theperformance calculation process differenttools are used, such as the center’s inventory,consumption histogram, the characteristicerror curve, and a field comparison meter,

Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v.19, n.19, p. 41-58, jul./dez. 2003

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that are extremely powerful and efficient forcontrolling and managing the compound,as well as for providing objective data onthe meters’ performance. The performanceof a meter compound enables the quanti-fication, assessment and projection of theprogress of non-physical losses due tomeasurement errors, and the establishmentof rules for meter maintenance and selection,dimensioning and replacement. From thefinancial and economic standpoint, it enablesplanning aiming at increasing andmaintaining the water meter compound’sperformance at desirable levels, along time.As a by-product, and not less important, theset of data involved in this methodologycontribute to: the establishment of ampler farematrices, and more adequate pricestructures; the improvement of short and long-term water demand forecasts; theimprovement of water supply network design;better water conservancy; the selection anddimensioning of water meters to improveaccounting processes involving consumedand charged water. This article aims atadding to the bibliography on micro-measuring issues, seen from the standpointof Brazilian reality. The paper was voted thebest technical paper (poster) at the 21st

Conference on Sanitation and EnvironmentalEngineering, held in João Pessoa in 2001.

Key words: experimenting; combined sampling;water meters; water meter compound;performance estimation calculation.

Introdução

A micromedição na Companhia de Sa-neamento do Paraná (Sanepar) tem a sua his-tória e as suas raízes. O uso de medidores deágua na cidade de Curitiba, foi proposto jáem 1907. Na ocasião, “a cota de água porprédio foi fixada em 1.000 litros diários, dis-tribuídos por penas de água e no caso de

maior consumo, o consumidor deveria ad-quirir o hidrômetro, que seria instalado asua custa, sendo o excesso pago pelos pre-ços que seriam estipulados oportunamente“1.

Iniciava-se assim uma estratégia demicromedição, ao se estabelecer regras paraos maiores (médios e grandes) consumidoresda época. No ano de 1912 havia em Curitiba,2.371 ligações de água, “que na realidadecorrespondiam a menos da metade do núme-ro total de prédios abastecíveis na cidade “.2

O relatório do engenheiro J. Niepce daSilva, ex. - diretor de Obras e Viação e en-tão secretário de Estado, do mesmo ano de1912, confirma o que se observara anteri-ormente quanto ao insuficiente volume deágua em estiagem, para se atender as 2.371ligações existentes.

Dizia ele em seu relatório que do volumede água tomado nos mananciais, grandeparte se perde, devido aos “inúmeros defei-tos inerentes a uma rede geral de distribuiçãoconstruída por assim dizer a esmo, e igual-mente com a adoção do regime de penas deágua, tão favorável ao desperdício”.3

Do relatório ainda consta que “essevolume disponível seria melhor aproveitadose fossem outras as condições técnicas darede e se desde logo ficasse estabelecido oemprego sistemático de hidrômetros”4 ou demedidores de água. E assim evoluía a estra-tégia de micromedição.

Também, o mesmo relatório descreveque “como a água não chega às casassituadas nos pontos altos da cidade, quese reduza ou cesse a distribuição na partebaixa durante certas horas e que os consu-midores da zona alta instalem caixas deágua de 800 a 1.000 litros para acumula-rem o volume necessário e distribuído nashoras de suprimento”.5 Este foi o princípiooficial do abastecimento indireto emCuritiba e talvez em todo o Paraná.

O engenheiro Niepce da Silva, insistia

1-6 Francisco Saturnino Rodrigues de Brito, Livro/Projeto “Saneamento de Curitiba”.

Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v.19, n.19, p. 41-58, jan./jun. 2003

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ainda em seu relatório em favor do “em-prego de contadores ou hidrômetros”6 e su-gere o recurso do “aluguel do hidrômetroa cada consumidor “7. Assim então, aquitem-se não só uma disposição de conser-vação de água, mas também a estratégiade micromedição que vai se consolidando.

“No ano de 1913 o número de “pe-nas” ou de ligações de água equipadas compenas era de 2.545 e eram desprovidas de“penas” (ou seja “torneiras livres”) os “esta-belecimentos” estaduais, federais e munici-pais. E ainda, o número de 41 estabeleci-mentos industriais que pagavam excesso deágua que consumiam. Finalmente em 1920,quando o número total de ligações já erade 2.950, encomenda-se e são instalados1.000 medidores de água.8

Na atualidade, desde a segunda meta-de da década de 70, a Sanepar tem o Pro-grama de Desenvolvimento Operacional(PDO), até recentemente apoiado financei-ramente pelo SFS/CEF, que contemplava ocombate às perdas e recursos para a microe macromedição.

O programa de combate a perdas foi exe-cutado com maior ênfase às perdas físicas/va-zamentos e quanto à micromedição ateve-seprincipalmente no objetivo de ter e manter 100%das ligações medidas o que tem ocorrido comsucesso e normalidade por longo tempo.

No ano de 1995 a Sanepar passou adesenvolver um Plano de Gestão da Redede Distribuição de Água. No desenvolvimen-to de tal plano concebeu-se um capítulo paraa execução da análise, combate e controledas perdas de água nas redes de distribui-ção e nas ligações de água.

Para se fazer a análise das perdas e paraque a mesma fosse consistente, foram feitasobservações, hipóteses e experimentos de-senvolvidos, estudos e levantamentos, inclu-sive para uma quantificação e qualificaçãobásica dos medidores instalados existentes.

Em 1997, o parque total de medidores

de água instalados nos municípios opera-dos pela Sanepar era de aproximadamen-te de 1.750.000 medidores, sendo que 97%deles eram medidores velocimétricos Qn=1,5m3/h, Unijato classe A.

Uma das conclusões muito importantedos estudos foi a de que, ao lado dos vaza-mentos, as perdas decorrentes de erros demedição eram as mais significativas, diferen-temente do que se acreditava pois 100% dasligações são micromedidas e a troca demedidores quebrados ou parados se faziasempre entre uma leitura mensal e outra, ouseja, normalmente em menos de 15 dias.

Simultaneamente, constatou-se que a bi-bliografia ou a literatura técnica sobre o temamicromedição e respectivos medidores era es-cassa mesmo nos países que priorizam o abas-tecimento direto; e que relativamente ao abas-tecimento indireto, era mais escassa ainda.

Ao mesmo tempo em que a falta destaliteratura técnica especializada - e, conse-qüentemente a falta de estudos, dados e in-formações representava dificuldades que re-tardavam a análise das perdas, também seconstituía uma oportunidade para que estu-dos fossem realizados e para que referênci-as e parâmetros fossem estabelecidos.

Além de se ter a totalidade das ligaçõesde água equipadas com medidores, torna-va-se necessário e importante o conhecimen-to dos medidores de água e seu desempe-nho ao longo do tempo, ou seja: ter domí-nio sobre o parque de medidores.

Daí, passou-se a desenvolver um mo-delo e um plano para Gestão de Parques deMedidores de Água de Sistemas de Abaste-cimento de Água; devido à sua importânciapara o faturamento, para análise, combatee controle das perdas de água , e outras di-versas finalidades.

Uma das perguntas, mais importantes ebásicas a serem respondidas sobre um par-que de medidores de água é “Qual é o seurendimento?”

7-8 Francisco Saturnino Rodrigues de Brito, Livro/Projeto “Saneamento de Curitiba”.


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Na Sanepar, o Grupo Específico de Su-porte aos Processos Operacionais (Gespo),é encarregado de estabelecer diretrizes ecoordenar todas as ações para análise,combate e controle das perdas de água.Também acumula todas as informações dasações empreendidas e dos resultados e pro-gressos obtidos ao longo destes últimos anos.

Estas informações e indicadores mostramque nos sistemas operados pela Sanepar asperdas de água estão diminuindo graças aum conjunto de ações sistêmicas. Entre elas,a renovação dos parques de medidores.

No ano de 1997 foi decidido que oparque de medidores precisava ser renova-do de tal forma que a idade máxima de seusmedidores fosse de 5 anos e que as contascom histórico de consumo mensal igual oumaior que 100 m3/mês deveriam ser equi-padas com medidores classe C.

As diretrizes da Diretoria de Operações(DO) para o ano de 1999 já estabeleciamque contas com histórico de consumo men-sal igual ou maior que 30 m3/mês deveriamser equipadas com medidores classe C (ex-ceção feitos aos casos em que eram reco-mendados medidores do tipo Woltmann eCompostos) e que as contas com históricode consumo mensal menor que 30 m3/mêsdeveriam ser equipadas com medidores clas-se B ou B+. Ainda neste mesmo ano, enten-deu-se que a renovação do parque deveriaser feita no máximo em até cinco anos.

Também no ano de 1999 iniciou-se estarenovação, porém de maneira conservado-ra ou até com ânimo moderado. As diretri-zes da Diretoria de Operações, contêm to-das estas orientações; e as mesmas têm sidoaplicadas com determinação.

De ora em diante, as palavras medi-dor(es), neste trabalho, passam a ser en-tendidas como medidores de água ouparque(s) e parque(s) de medidores, enten-da-se como parques de medidores de água.

Objetivos

Calcular o rendimento individual e co-letivo dos medidores de um parque de me-didores de água tem o objetivo de se saberquais as perdas não-físicas decorrentes deerros de medição; se fazer a avaliação dasmesmas; projetar a sua evolução (aumentoou redução); estabelecer regras de manu-tenção e de seleção, dimensionamento e tro-ca dos medidores. Se for o caso, do pontode vista financeiro e econômico, para se fa-zer planejamento e se elevar e manter o ren-dimento do parque de medidores de água aníveis desejáveis ao longo do tempo.

Enfatizando a obtenção de melhor co-nhecimento e entendimento de como as li-gações de água residenciais demandam oproduto, ou como elas são abastecidas, tantona quantidade e, principalmente, na forma;por que isto é uma necessidade de planeja-mento estratégico, de engenharia, de pla-nejamento operacional e de operação.

Deve-se ainda considerar que dentro dosmotivos para se buscar o maior entendimen-to de como se demanda a água, tambémestão: o estabelecimento de matrizes tarifáriasmais amplas e estruturas de preços mais apro-priadas; a melhoria das previsões de deman-da de água de curto e longo prazo; a melhoriados projetos de redes de distribuição de água;o aumento da conservação da água; a sele-ção e o dimensionamento de medidores deágua para melhorar a contabilidade da águaconsumida e da receita.

Métodos

O método de trabalho consiste na exe-cução de experimentações e amostragenscombinadas com vistas a se obter os dados eas informações que produzam as respostasdesejadas ou que possibilitem alcançar os ob-jetivos. As experimentações e as amostragensdevem ser executadas em conformidade comos princípios e as técnicas de projetos estatís-ticos de experimentos e também com os pro-cedimentos clássicos da metodologia científi-ca. A obtenção de dados e informações so-


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bre desempenho dos medidores de água sefaz principalmente por meio de ensaios e detestes de laboratório e de campo.

O aparato instrumental e metrológicoa ser utilizado nos testes consiste em:

a) materiais e equipamentos do labo-ratório da Unidade de Serviço Medi-dores de Vazão (USMV), principalmen-te: bancada de teste de medidor deágua individual gravimétrica conven-cional; bancada de teste de medido-res de água múltipla gravimétrica con-vencional; bancada de teste de medi-dores de água múltipla eletrônica;banco de dados da Unidade de Servi-ço Medidores de Vazão (USMV) -Sanepar - Sistema de Controle deHidrômetros – SICH; lentes e lupas.b) materiais e equipamentos de usono campo pela USMV, principalmen-te: medidores de água volumétricosQn = 1,5 m3/h classe metrológica De C +, resolução de 0,1 litros e equi-pados para emissão de pulsos (0,1 li-tro por 1 pulso e 1 litro por 1 pulso) -medidores referenciados como medi-dores padrão verdadeiro convencio-nal; Data Loggers para registro e acu-mulação simultânea de dados de pres-são/vazão e respectivos softwares;cavaletes de testes comparativos quepermitem a instalação em série dosmedidores padrão verdadeiro conven-cional, medidor instalado em uso eoutros medidores que se deseje com-parar e que possam ser alternativaspara substituição dos medidores ins-talados em uso com vistas a melhoriado rendimento do parque de medido-res em estudo; bancadas de teste demedidores de água, portátil; recipientevolumétrico calibrado Inmetro de 20litros e cronômetros.

Procedimentos e Ações

Os procedimentos e ações aqui propos-

tos são exemplificados pela aplicação dosmesmos no parque de medidores de águada cidade de Palmeira-PR.

1 Inventário do parque de medidoresNormalmente as companhias que admi-

nistram os sistemas de abastecimento de águapossuem bancos de dados correlacionadosde seu sistema de gerenciamento comerciale ou de seu cadastro de medidores. O levan-tamento de dados sobre a composição e aconstituição de um parque de medidores deágua deve ser um procedimento rotineiro re-gular executado através de registros automa-ticamente atualizados e periodicamente veri-ficados quanto à sua exatidão e qualidadepor levantamentos feitos no campo.

A emissão de relatórios sobre a compo-sição de um parque de medidores de água éimportante, pois os mesmos são básicos paraa gestão do parque de medidores e se cons-tituem numa poderosa ferramenta gerencial.

O inventário do parque mostra como omesmo está composto quantitativamente pormarcas, tipos, faixas de consumo, faixas de vo-lume registrado e idade; e como o mesmo estáconstituído segundo diversas combinações des-tas características. A análise do inventário per-mite fazer um diagnóstico preliminar ou estabe-lecer o perfil do parque de medidores de água,principalmente do ponto de vista quantitativo,mas revela também importantes traços qualita-tivos, como por exemplo o seu perfil etário.

No caso de Palmeira-PR, a Unidade deServiço da Tecnologia da Informação (Usti)forneceu, a pedido da USMV, um relatóriode usuários classificados em três faixas deconsumo mensal:

1) de 0 a 10 m3/mês; 2) 11 a 20 m3/mês;3) 21 a 30 m3/mês, contendo as informaçõesnecessárias para que a USMV executasse oinventário detalhado do parque de medidoresde Palmeira-PR, conforme tabelas 1, 2 e 3.

Note-se que em 2001 já existia uma di-retriz da Diretoria de Operações determinan-do que a ligação dos usuários, com consu-mo mensal igual ou superior a 30 m3/mês,


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fossem equipadas com medidores classe C.Em 2003 essa diretriz alterada, orientando

que ligação com consumo mensal igual ousuperior a 15m3/mês, fosse equipada commedidores classe C.

Fonte: Gecip/USMV - Sanepar - Cidade de Palmeira-PR.


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2 Seleção de usuários com baseno inventário

Fazer uma primeira seleção de um pe-queno grupo de ligações com seus medido-res, ou seja uma amostra de pequeno porte,porém representativa.

2.1 Instalar cavaletes de testescomparativos

Estes são cavaletes ou suportes móveisque permitem a instalação em série do medi-dor de água existente numa ligação selecio-nada e de um medidor padrão verdadeiroconvencional para efeito de testes compara-tivos das leituras de ambos; e ainda de umou mais medidores, a título de experimenta-ção dos mesmos, como alternativas de subs-tituição dos medidores instalados em uso comvistas à renovação e melhoria do rendimentodo parque de medidores de água em estudo.

Este cavalete deve ficar instalado numaligação selecionada no mínimo por uma se-mana, mas preferivelmente durante um pe-ríodo de um ano, durante o qual se devefazer muitas leituras dos medidores nele ins-talados e comparações entre elas.

Inicialmente, devem ser feitas leituras:a) Diárias; p. ex. - durante duas se-manas; uma ou duas durante o verão emais uma ou duas durante o inverno;b) semanais; p. ex. durante dois meses,um mês de inverno e outro de verão;c) mensais; p. ex. durante um ano.Assim, por comparação das leituras dos

medidores instalados em série, pode-se fa-zer um primeiro cálculo dos rendimentos re-lativos das medições da ligação seleciona-da e de seu respectivo medidor instalado,no período desejado de um dia a um ano.

Os resultados dos cálculos de rendi-mentos relativos a uma ou mais ligaçõessemelhantes e seus respectivos medidores,podem ser estatisticamente tratados e sin-tetizados como médias e utilizados para ocálculo estimativo do rendimento de umgrupo de medidores semelhantes a eles.

De forma semelhante, pode-se aplicar

o mesmo procedimento para todos os gru-pos de medidores de água mostrados peloinventário, e conseqüentemente, de formamatematicamente ponderada, então fazero cálculo estimativo de rendimento paratodo o parque de medidores.

Atendendo ao estabelecido nas “Dire-trizes para a Experimentação e Amostragemde Medidores de Água Qn= 0,75 e 1,5 m3/h” em Palmeira-PR, foi selecionado um pri-meiro grupo de 9 ligações, a saber 6 paratestes comparativos preliminares e mais 3para testes comparativos complementares doprimeiro grupo; e um segundo grupo de mais20 ligações para repetição de testes com-parativos preferenciais. Os testes compara-tivos do segundo grupo são denominadospreferenciais porque devem ser executadosapós a experiência adquirida com os testesfeitos para primeiro grupo, tendo os proce-dimentos ajustados; e uma melhor identifi-cação de grupos mais significativos e repre-sentativos mostrados pelo inventário.

2.2 Levantar os perfis e histogramas deconsumos das mesmas ligações

Neste mesmo grupo de ligações fo-ram instalados os cavaletes de testes com-parativos com um medidor padrão verda-deiro convencional medidores de águavolumétricos Qn=1,5m3/h classe metro-lógica D e C +, resolução de 0,1 litros eequipados para emissão de pulsos (0,1 li-tro por 1 pulso e ou 1 litro por 1 pulso),cada instalação deve receber um DataLogger para registro e acumulação simul-tânea de dados de pressão/vazão pelo pe-ríodo mínimo de uma semana, para le-vantamento do perfil de consumo destasligações.

Os dados aqui apresentados correspon-dem a um consumidor residencial que dis-põe de um reservatório com volume de 500litros, tem um consumo médio de 18m3/mês(portanto está na faixa de consumo 10 a 20m3/mês) e seu ramal é abastecido com umapressão entre 28 a 56 mca.


48Fonte: Gecip/USMV - Sanepar - Cidade de Palmeira-PR

Fonte: Gecip/USMV - Sanepar - Cidade de Palmeira-PR


Nas figuras 1 e 2 é apresentada aplotagem dos dados de vazão, no eixo y, pelo

tempo, no eixo x, o que se configura no per-fil de consumo.

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A figura 2 organiza os dados de formaa se visualizar o % do Consumo Total paraos diferentes valores de vazão que ocorremno período de logging, podendo-se obser-var o quanto as baixas vazões representamem termos do volume consumido no perío-do.

Trabalhando-se os dados e informaçõesobtidos pelo data logging, pode-se obter ohistograma de consumo e dados sobre a in-tensidade, freqüência e duração das vazõese de faixas de vazões. Caso se queira as pres-sões registradas podem também ser objetode análise.

Os dados e informações deste grupo deligações, tratados estatisticamente, permitemobter perfis e histogramas de consumo tipo,representativos de parte ou de todas as liga-ções. À medida que se façam outros datalogging, com o passar do tempo, e que seobtenham novos perfis e histogramas deconsumo de outras ligações de água e, após

o tratamento estatístico, novos perfis ehistogramas-tipo serão obtidos, cada vezmais fidedignos e representativos.

Os perfis e histogramas de consumorevelam “quanto” e “como” as ligações de-mandam a água que consomem; possibili-tando uma melhor seleção e dimensio-namento dos medidores de água, dentreoutros benefícios. As informações obtidas dascurvas características de erros de medido-res, novos ou usados, combinadas com ados histogramas de consumo permitem aelaboração do cálculo estimativo do rendi-mento para cada combinação e a compa-ração dos resultados possíveis.

Acrescentando-se, ainda o conhecimen-to das características físico-químicas da águae as condições de pressão de abastecimen-to, pode-se fazer uma decisão acertada, in-clusive com cálculos de custos e benefícios.

Na figura 3 são apresentadas comoexemplo informações gráficas obtidas na ci-dade de Palmeira - PR.



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3 Amostragem do inventárioPara se avaliar melhor o parque de

medidores de água, principalmente sob oponto de vista qualitativo, deve-se fazer en-saios e testes de laboratório e de campoque reflitam o desempenho dos mesmos ede seus componentes ao longo do tempo,bem como as conseqüências devido aoaumento dos volumes registrados.

O item anterior (2) trata dos ensaios,testes e experimentações de campo. Ob-viamente é impraticável testar todos os me-didores existentes e instalados no parquede medidores inventariado. Portanto, é ne-cessário fazer uma amostragem para tes-tes, que seja representativa do parque demedidores inventariado, segundo as quan-tidades preponderantes e significativas eque pesam de forma determinante no ren-dimento do mesmo.

Assim a amostra deve ser:a) fruto da análise e do estudo do in-ventário;b) uma seleção de medidores de águacapaz de conter em si o potencial derevelar, através de ensaios e testes, osdados e as informações sobre o de-sempenho dos medidores de água doparque inventariado (p. ex. curvas ca-racterísticas de erros), face às funçõesque lhes são inerentes e trabalhos quelhes são impostos, nas ligações quefornecem a água aos usuários;c) capaz de possibilitar que se alcan-ce os objetivos estabelecidos.Uma vez definidos os medidores que

devem compor a amostra a partir do in-ventário (marcas, tipos, idade, volume re-gistrado, etc.), deve-se ainda consideraroutras variáveis (faixa de pressão, volumedo reservatório, água/manancial, etc.) parase fazer a listagem das ligações (usuários/endereços) que tenham os medidores de-sejados. O procedimento de amostragemprossegue com a ação de retirada dos me-didores de seus cavaletes e envio dos mes-


mos para os testes de laboratório.Como se deseja realizar uma amostra-

gem e uma experimentação combinadas,os medidores retirados são substituídos poroutros medidores com os quais realiza-seuma experimentação.

No caso de Palmeira-PR, aplicando ametodologia científica, tem-se que: a “ob-servação” que os medidores de diversasmarcas, Uni Jato Qn = 1,5 m3/h classe Ae B, medem com baixo rendimento ou me-dem com erros negativos significativos,crescentes e diretamente proporcionais àidade e/ou ao volume registrado pelosmesmos. Observa-se que isto se dá relati-vamente aos padrões e perfis de consumodos usuários do sistema de abastecimentode água de Palmeira-PR.

A partir desta observação estabelece-se a “hipótese” de que: os medidores Qn= 0,75 m3/h classe B Uni Jato, neste par-que de medidores e relativos aos padrõesde consumo de seus usuários são maisadequados e mais eficientes, ou seja, quepodem medir com maior eficiência oumenor erro que os medidores em uso nes-te parque. Espera-se também que sua cur-va de erro apresente maior estabilidade aolongo do tempo e do uso.

A hipótese pode ser comprovada ounão pela “experimentação”, que neste casoconsiste em se instalar 100 medidores LAOUni Jato Qn = 0,75 m3/h classe B.

A amostra inicial de 100 medidoresfoi ampliada com mais 20 medidores paramelhorar a conformidade da amostra comos critérios apresentados acima. O tama-nho final da amostra do parque passou aser de 120 medidores.

Os primeiros 100 medidores foram re-tirados e simultaneamente substituídos pormedidores LAO Uni Jato Qn = 0,75 m3/hclasse B . Estes últimos 20 medidores nãoforam substituídos, permanecendo emcampo equipando cavaletes de testes com-parativos entre medidores usados Uni Jato

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Qn = 1,5 m3/h classe A e B e novos UniJato Qn = 0,75 m 3/h classe B e os medi-dores padrão verdadeiro e convencional,Qn = 1,5 m3/h classe D ou C+, data-logging etc. (instalações estas de maiorduração). Estas instalações permitem eauxiliam na “indução” e na “dedução” defatos e de fatores, fases estas complemen-tares da metodologia científica.

Testes de desempenho dosmedidores da amostra

Os medidores componentes da amos-tra do parque, perfeitamente identificadose vinculados às ligações de origem, de-vem ser retirados do campo, procedendo-se conforme instruções estabelecidas e cui-dados requeridos. Transportados para umlaboratório onde são testados, tendo suascurvas características de erros levantadaspara análise, comparações e tratamentosestatísticos de seus dados.

Após os testes, uma parte ou todos osmedidores da amostra são abertos e des-montados para verificação e análise do es-tado de seus componentes e identificação

do estado físico e de defeitos dos mes-mos após uso. Para cada um dos gruposde medidores apontados pelo inventárioadota-se uma curva característica de er-ros obtida a partir dos testes.

Pela comparação destas curvas comcurvas características de erros originais demedidores do mesmo modelo e tipo no-vos, pode-se observar a evolução do des-locamento das curvas de erros ao longodo tempo de uso ou volume registrado. Averificação e análise do estado físico dosmedidores testados e de seus componen-tes proporciona a oportunidade de um di-agnóstico das causas da evolução das cur-vas características de erros. Os perfis ehistogramas de consumo e os resultadosdos testes comparativos de campo tambémdevem ser considerados neste diagnósti-co. A partir daí, possíveis soluções podemser propostas visando a estabilização dascurvas.

No caso de Palmeira-PR, como exem-plo apresenta-se o comparativo das cur-vas características de erros. Figuras 4 a7.

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Cálculo do Rendimentodo parque existente

Os grupos de medidores apontadospelo inventário devem ter suas amostrastestadas, permitindo a obtenção e ado-ção de curvas características de erros mé-dios para cada um destes grupos. Ado-ta-se um histograma-tipo para cada umdos grupos, histograma este obtido apartir de levantamento de perfis de con-sumo de ligações do mesmo grupo, de-monstrado nas figuras 8 e 9.

Desta forma é possível combinar ascurvas características de erros e respec-tivos histogramas-tipo e calcular o errode medição médio ou o rendimento mé-dio da medição para uma ligação decada um dos grupos, conforme o proce-dimento experimental apresentado ante-riormente no item Instalar cavaletes de tes-tes comparativos.

A opção de instalar cavaletes pararealizar testes comparativos, também ser-ve como procedimento calibrador ecomparador para esta etapa (cálculo dorendimento do parque existente), confor-me tabela 4.

Comparam-se os resultados obtidosdos cálculos relativos entre os medido-res instalados em série no cavalete ten-do como base o medidor padrão verda-deiro convencional, com os resultados

nos cálculos estimativos, obtidos dacombinação de curvas característica deerros dos medidores e dos histogramas-tipo de consumo, demonstrado na tabe-la 5, na qual são apresentadas informa-ções relativas à faixa de vazão, volume re-gistrado no período, erro de medidor, vo-lume não medido-calculado. O resultadofinal é o cálculo de rendimento.

O erro médio percentual da medi-ção é calculado pela soma dos erros,atribuídos a cada % de volume escoadoatravés do medidor, correspondente acada vazão ou faixa de vazões dohistograma-tipo adotado através dasuperposição das curvas das figuras 4 e5 (o caso da ligação) e figura 7 e 8 (nocaso do cálculo do rendimento do par-que).

Estes erros ou rendimentos médiosindividuais, são ponderados pelo núme-ro ou quantidade de medidores existen-tes em cada um destes respectivos gru-pos. O cálculo da média destas ponde-rações é o erro médio ponderadopercentual geral (EMP%) do parque demedidores. Tabela 6.

Chega-se à síntese dos procedimen-tos e ações executados: o cálculo do ren-dimento do parque de medidores. Estecálculo é feito a partir do erro médioponderado percentual, ou seja igual a(100 - EMP %).

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Fonte: Testes de laboratório - Gecip/USMV - Sanepar 2000


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Fonte: Pesquisa de campo - Gecip/USMV - Sanepar 2000 - Cidade de Palmeira-PR

Fonte: Pesquisa de campo - Gecip/USMV - Sanepar 2000 - Cidade de Palmeira-PR


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Resultados

Além da obtenção da primeira estimati-va do rendimento do parque de medidoresde água da cidade de Palmeira-PR, estabe-leceu-se e validou-se uma “Metodologiapara o Cálculo do Rendimento de um Par-que de Medidores de Água”. Certamenteesta metodologia é passível de aperfeiçoa-mento ao longo do tempo e após aplicaçãoem outros parques de medidores da Sanepar.Esta mesma metodologia, procedimentos eações também estão sendo aplicados emMorretes-PR, São José dos Pinhais-PR e emGuarapuava-PR.

Os perfis e os histogramas de consumoobtidos pelo data logging e o tratamento es-tatísticos dos dados levantados, além de tra-zerem melhor compreensão da demanda deágua pelos usuários, possibilitam uma me-lhor seleção e dimensionamento dos medi-dores para estas respectivas condições deconsumo. Tem-se agora, um conhecimentomais consolidado das intensidades, freqüên-cias e durações das vazões medidas; e pode-se contribuir com estes dados para que osfabricantes de medidores possam avaliarmelhor o funcionamento de seus equipamen-tos. Estes resultados são objeto de outro es-tudo a ser apresentado num futuro próximo.

Mas o mais importante é que se temestabelecidas as bases que permitem o pla-nejamento da renovação de cada um dosparques de medidores com vistas à melhoriade rendimento com a possibilidade de sedefinir as suas regras de troca e/ou manu-tenção dos medidores.

Conclusões

O maior entendimento de como osusuários demandam a água através de suasligações, agora possibilita:

1) estabelecimento de matrizes tarifáriasmais amplas e estruturas de preços maisapropriadas;2) a melhoria das previsões de deman-

da de água de curto e longo prazo;3) a melhoria dos projetos de redes dedistribuição de água;4) a ampliação de ações da conserva-ção da água;5) a seleção e o dimensionamento demedidores de água para melhorar acontabilidade da água consumida; econseqüentemente da receita.Conhecidos os dados e as informações

que permitiram o cálculo do rendimento deum parque de medidores por meio dametodologia proposta, pode-se: planejar amelhoria do rendimento do mesmo parque,o que corresponde à “teoria” dos métodoscientíficos, fazer a simulação ou o cálculoestimativo de rendimento esperado do par-que, relativo a medidores selecionados comoalternativas possíveis de serem utilizados nasubstituição dos medidores instalados exis-tentes no parque de medidores em questão,combinar os histogramas obtidos com ascurvas características de erros dos medido-res selecionados para estas simulações emais os resultados de testes comparativosentre estes medidores selecionados e osmedidores adotados como padrões verda-deiros convencionais, ou simplesmente ametodologia para cálculo do rendimento deum parque de medidores.

Conforme já mencionado na introdu-ção, as informações das ações empreendi-das e dos resultados e progressos obtidosao longo destes últimos anos, mostram queas perdas de água estão diminuindo graçasa um conjunto de ações sistêmicas. Entre elasestá a renovação do parque total de aproxi-madamente 2.000.000 de medidores.

Todas estas informações compiladas in-dicam que nos sistemas operados pelaSanepar, em média, as perdas físicascorrespondem a 35% a 45% das perdas to-tais, e em média as perdas não-físicascorrespondem a 65% a 55% por cento dasperdas totais.

Inicialmente estimava-se que as perdasfísicas fossem em média da ordem de 65%

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das perdas totais, enquanto que as perdasnão-físicas (principalmente erros de medição)em média fossem da ordem de 35% das per-das totais. Estes números foram questiona-dos, pois acreditava-se então que bastavater se 100% das ligações micromedidas paraque não existisse um erro de medição signi-ficativo.

Atualmente devido às informaçõesacumuladas, a constatação de que as per-das não-físicas são maiores que as perdasfísicas parece lógica, para os sistemas dedistribuição de água operados pelaSanepar. Isto porque as perdas físicas têmsido combatidas desde a década de 70,com maior ou menor intensidade, enquan-to que o parque de medidores envelhecianaturalmente.

Estima-se que o rendimento do parquetotal de medidores, atualmente (abril/2001)tende a 75%, levando em conta que 35% a45% das perdas totais são físicas e 65% a55% das perdas totais, não-físicas.

Se os histogramas de consumo de to-dos os sistemas de distribuição forem seme-lhantes aos já levantados para as cidadesparanaenses de Palmeira, Morretes, São Josédos Pinhais e Guarapuava, ou seja, se o co-nhecimento de como a água tem sido de-mandada nestas cidades pudesse ser gene-ralizado e pretendendo reduzir estes índicesde perdas físicas e não-físicas em 50%, porexemplo nos próximos “x” anos, além dasprovidências, de combate às perdas físicasconclui-se que o rendimento do parque to-tal de medidores deve se tornar maior que87%.

Atualmente aproximadamente 5% dasligações estão equipadas com medidoresvelocimétricos classe C. Os estudos prelimi-nares indicam que este número precisa setornar maior que 20%, para que se possaatingir um rendimento maior que 87%.

Além disso precisa-se de medidoresadequados e de baixo custo para as contascom consumo de 0 a 10 m3/mês, baixa pres-são de abastecimento e reservatórios domi-

ciliares ≥ 300 litros. A experimentação comos medidores Qn = 0,6 e 0,75 m3/hora clas-se B, vem demostrando até aqui ser uma boaopção para esta situação.

Pretendendo-se, p. ex., reduzir estes ín-dices de perdas físicas e não-físicas em maisuma vez 50%, em mais outros “x” anos, im-plica, entre outras providências, que o ren-dimento do parque total de medidores devese tornar maior que 95%. Portanto, paraque este rendimento da medição supere95%, precisa-se considerar, mesmo que sejaseletivamente e baseados na tecnologia atu-al, o uso de medidores volumétricos ClasseC , C + e D.

O planejamento da renovação e damanutenção de cada um dos parques demedidores da Sanepar, objetivando amelhoria do rendimento e a definição deregras de troca e/ou de manutenção, deveser uma preocupação constante.

Referências

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JULIATTO, E. S.; NIELSEN, M. J., Cálculodo rendimento do Parque de Medidores deÁgua de Palmeira- PR. Sanepar/ Gecip,2001.


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AutoresMilton José Nielsen,

engenheiro mecânico graduado pelaUniversidade Federal do Paraná, coorde-nador de projetos de pesquisas e desen-

volvimento no Grupo Específico deConsultoria Intercâmbio e Pesquisa,

Sanepar.

Airton Bonato,engenheiro operacional graduadopelo Centro Federal de Educação

Tecnológica do Paraná, coordena traba-lhos de pesquisa e desenvolvimento

tecnológico na Unidade de Serviços deMedidores de Vazão da Sanepar.

Elizabeth Siqueira Juliatto,engenheira civil graduada pela Uni-

versidade Federal do Paraná, mestre emHidrologia pela Vrije Universiteit Brussel–

Bélgica, consultora.

Juarez Trevisan,economista e administrador de empre-sas pela Faculdade de Administração e

Economia/FAE, atua na área de mediçãoda Unidade de Receita de Grandes Clien-

tes, Sanepar.

Marlene Alves de Campos Sachet,bacharel em estatística pela Universidade

Federal do Paraná, especialista em Gestãoda Qualidade e Produtividade pela FAE/

CDE, facilitadora da qualidade pela PUC/PR, atua no Grupo Específico de

Consultoria Intercâmbio e Pesquisa,Sanepar.

Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v.19, n.19, p. 41-58 jan./jun. 2003

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Experimentação e amostragem combinadas para cálculo do ...41 Experimentação e amostragem combinadas para cálculo do rendimento de parque de medidores de água Milton José Nielsen