O Controle de Pressões nas Redes de Água como

O Controle de Pressões nas Redes de Água como Instrumento para o
Combate a Desperdícios com Foco na Sustentabilidade.
Ricardo Röver Machado*
Resumo: Neste trabalho desenvolve-se o tema do controle de pressões, vinculandoo como agente fundamental no combate a desperdícios e à sustentabilidade. Após a
contextualização do cenário atual, foi realizada a revisão e a apresentação de
conceitos referenciados por consistente bibliografia, permitindo a apresentação dos
meios e tecnologias disponíveis para controlar pressões, reduzir desperdícios e
desfrutar dos benefícios econômicos e ambientais. O artigo encerra-se com a
apresentação de alguns casos registrados na Companhia Riograndense de
Saneamento (CORSAN) e com as conclusões respectivas, tornando claro que é
fundamental o estudo dos fenômenos e o conhecimento do ferramental tecnológico
disponível para a obtenção de resultados que resultem na eliminação dos
desperdícios.
Palavras-chave: Perdas. Desperdício. Controle de Pressões. Sustentabilidade.
Energia Elétrica.
Abstract: The main goal of this research is the theme of control pressures, linking it
as the key agent in sustainability and combating waste. After contextualizing the
current scenario was done the review and presentation of concepts referenced by
consistent bibliography, allowing the presentation of means and technologies
available to control pressures, reduce waste and enjoy the economic and
environmental benefits. The article concludes with the presentation of some cases
reported in Companhia Riograndense de Saneamento (CORSAN) and their
conclusions, making clear that it is important to study the phenomena and have the
knowledge of technology tools available for obtaining the results and elimination of
waste.
Key-words: Losses. Waste. Controlpressures. Sustainability. Eletric Energy.
___________________
Ricardo Röver Machado é engenheiro civil, com especialização em Gestão Empresarial e em
Negociação. Foi Diretor de Operações na CORSAN onde coordena o Programa Especial de Gestão de
Perdas e Sustentabilidade. É Diretor da Associação Brasileira de Engenharia Sanitária.
1
INTRODUÇÃO
Na atualidade o tema “Sustentabilidade” tem-se constituído no foco de muitas
discussões no meio técnico. Dada a crescente consciência ambiental, cada vez mais
estimulam-se idéias e pesquisas que proporcionem uma melhor utilização dos
recursos disponíveis gerando menos resíduos, aproveitando melhor as tecnologias,
consumindo menos energia e preservando a natureza.
No Setor de Saneamento, principalmente no segmento de sistemas de
abastecimento de água ocorrem perdas significativas do seu principal insumo, as
quais são decorrentes das suas atividades de engenharia e gestão. Estas perdas
podem ser classificadas como perdas aparentes e perdas reais.
As perdas aparentes correspondem aos volumes de água consumidos, mas
não contabilizados pela companhia de saneamento, ou seja, não faturados. São
perdas decorrentes de erros na medição dos hidrômetros (por equívoco de leituras
ou falha nos equipamentos), por fraudes e ligações clandestinas, ou mesmo por
falhas no cadastro comercial.
As perdas reais correspondem a vazamentos que ocorrem em todos os
pontos
do
sistema
implantado,
desde
a
captação
da água,
tratamento,
armazenamento e distribuição refletindo-se na qualidade do serviço prestado à
população, bem como em elevados custos operacionais devido aos altos valores
dedicados à manutenção e ao consumo excedente de produtos químicos e energia
elétrica, principalmente.
Ao longo deste artigo serão abordados aspectos relacionados às pressões
hidráulicas nas redes de distribuição de água que se vinculam diretamente às
perdas reais, cuja gestão, caso deficiente, reflete-se em desperdícios de recursos
hídricos, materiais, produtos químicos, mão-de-obra e energia elétrica, causando
prejuízos não apenas à concessionária de serviços de saneamento, como também à
sociedade em geral e ao meio ambiente.
2
2
CONTEXTUALIZAÇÃO DO CENÁRIO ATUAL
A gestão dos desperdícios de água tem sido tratada com bastante ênfase nos
últimos tempos, recebendo grande atenção da sociedade, e também dos agentes
financiadores das obras de Saneamento.
A Associação Brasileira de Engenharia Sanitária (ABES) aborda o tema como
prioritário e tem trazido este assunto à pauta na imprensa em veículos de
abrangência local, regional, estadual e federal. Também a Associação Brasileira das
Empresas Estaduais de Saneamento (AESBE) e a Associação Nacional dos
Serviços Municipais de Saneamento (ASSEMAE) têm realizado sistematicamente
palestras e cursos no sentido de estimular trabalhos e padronizar ações pertinentes
ao tema no território nacional.
Com relação aos investimentos em saneamento, o Ministério das Cidades
apenas aceita financiar projetos para expansão de sistemas de produção de água
em cidades com altos Índices de Perdas quando, em conjunto, são apresentados
projetos para a redução de desperdícios.
Na atualidade, os Índices de Perdas são vistos como verdadeiros indicadores
de eficiência, refletindo diretamente na imagem e credibilidade da empresa
concessionária. Desta forma, são bastante utilizados como elementos de
comparação, inclusive entre empresas públicas e entes privados, constituindo-se em
consistente fator diferencial à concorrência no mercado.
Neste contexto, o meio técnico entende que os desperdícios devem ser
combatidos através de medidas preventivas e de gestão, qualificando equipes,
aprimorando os processos relacionados à escolha de materiais e equipamentos,
melhorando os procedimentos de manutenção, e, principalmente, fazendo um
efetivo controle da distribuição da água nos sistemas, o que inclui a importante
tarefa de gerenciar as pressões nas redes de distribuição.
A aplicação de novas tecnologias é um fator fundamental a ser ressaltado:
hoje, as empresas de saneamento têm investido grandes somas de recursos em
instrumentos e equipamentos com tecnologias de ponta. Neste sentido destacam-se
os chamados Centros de Controle Operacional (CCO) onde se podem visualizar
3
diversos parâmetros: níveis de reservatórios, condições de operação de estações de
bombeamento, análises físico-químicas da água e pressões nas redes, tornando
possível não apenas a visualização de problemas históricos, como também o
aparelhamento de interações e soluções imediatas para estas deficiências.
Os Centros de Controle Operacional alavancaram a disseminação da
necessidade de gerenciar pressões para combater desperdícios, quebrando-se o
antigo paradigma segundo o qual “os desperdícios deveriam ser combatidos com
pesquisa de vazamentos”. O acompanhamento tecnológico deixou evidente que
os vazamentos se constituem em verdadeiras “válvulas de alívio” às redes de
distribuição e que, não havendo redução de pressões, estas fugas, depois de
localizadas e consertadas (com altos custos financeiros e sociais), voltarão a
ocorrer após alguns dias, em pontos diferentes do mesmo setor, comprovando
a necessidade de ajustarem-se as pressões previamente aos trabalhos de
pesquisa.
Bastante oportuno mencionar o fato de que as questões relacionadas à
gestão de pressões em sistemas de distribuição têm perfeita aplicabilidade para
as residências da população: reduzindo pressões (com a colocação de um
reservatório domiciliar, por exemplo), reduzem-se os consumos e as possibilidades
de rompimentos de canalizações internas, e, também, os desperdícios que ocorrem
na própria utilização da água nas atividades diárias de limpeza e higiene.
3
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E CONCEITUAL:
Considerando as características dos elementos envolvidos nos processos de
gestão de pressões nas redes de distribuição é apresentado a seguir um conjunto de
conceitos e conhecimentos relacionados a este tema:
4
3.1
AS PERDAS DE ÁGUA:
Perda é aquela quantidade de água existente em qualquer parte do sistema
de abastecimento que não está contabilizada e faturada pela concessionária, ou que
chega ilegalmente ao consumidor final (Coelho, 2001).
Elas resultam basicamente de três origens:
•
Erros de medição devido à falta de manutenção, imprecisão ou falta de
sensibilidade dos medidores submetidos a vazões muito pequenas, ou de
métodos inadequados de medição;
•
Fornecimento não faturado, seja por uso clandestino, seja por erro na
avaliação de consumo (usuário sem medidor), etc.
•
Vazamentos em diversas partes do sistema, como adutoras, redes de
distribuição, ramais prediais, etc.
3.2
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA DOS SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Para uma concessionária de água ser considerada eficiente e eficaz, esta
deve ser capaz de atender as condições de quantidade, qualidade, continuidade,
confiabilidade e custo (WHO - World Health Organization, 1994).
Para atingir estes parâmetros, é necessário um adequado monitoramento do
sistema como um todo, o que, no Brasil, não é ainda uma realidade: devido à
escassez de recursos financeiros, as empresas de saneamento procuram solucionar
os problemas com ações locais, que não contemplam melhorias no longo prazo e na
maioria das vezes têm caráter emergencial (Morais, Cavalcante e Almeida, 2010).
Das observações acima se conclui que existe ainda a premente necessidade
de trabalhar-se com a efetiva gestão das perdas, combatendo o desperdício de água
com ações técnicas e preventivas, de modo a evitar ações emergenciais e as
naturais improvisações que resultam da falta de um planejamento prévio.
5
3.3
A GESTÃO DAS PERDAS:
Lambert & Hirner (2000), a partir de análises e pesquisas concluíram que o
combate aos desperdícios, ou efetivo controle das perdas físicas deve estar
centrado em quatro atividades básicas (Figura 1):
Gerenciamento da Pressão: minimizar os reflexos negativos que ocorrem no
sistema quando este trabalha continuamente com pressões elevadas, ou quando
sofre com aumentos bruscos de pressão ou com pressões negativas (vácuo). Estes
objetivos são atingidos por ações de setorização nos sistemas, controle suave de
partida e desligamento de motores, utilização de reservatórios e pela introdução de
válvulas redutoras de pressão (VRP);
Controle Ativo de Vazamentos: consiste na pesquisa de vazamentos não
visíveis realizada através da utilização de instrumentos detectores de ondas sonoras
(geofones, hastes de escuta, correlacionadores de ruídos). Sua eficácia está
relacionada ao gerenciamento de pressões, visto que os vazamentos tenderão a
retornar caso as redes permaneçam submetidas a pressões elevadas;
Velocidade e Qualidade dos Reparos: é o tempo que decorre entre o
conhecimento da existência do vazamento e o seu efetivo estancamento pelas
6
equipes de manutenção. De modo a evitar reincidências e consequentes prejuízos,
as equipes devem ser adequadamente treinadas e os materiais, de boa qualidade.
Gerenciamento da Infraestrutura: os materiais que constituem as redes de
distribuição e os demais componentes físicos e eletromecânicos devem ser
adequados às condições de operação do sistema. Qualquer ação de adequação na
infraestrutura deve ser precedida da análise dos três itens anteriormente citados, em
especial a análise das pressões do sistema, cuja adequação pode preservar outras
ações (ex. uma substituição de redes pode ser evitada com a adequação das
pressões no setor).
3.4
O CONTROLE DAS PRESSÕES:
De acordo com a NBR 12.218/1994-ABNT, a pressão máxima nas tubulações
utilizadas para o abastecimento público deve ser de 50 mca1 e a pressão mínima, de
10 mca.
A pressão de serviços é um parâmetro fundamental, pois o seu descontrole
tem duplo efeito no desperdício de água: uma elevação no nível de pressões, além
de aumentar a frequência de rompimentos de redes, aumenta também a vazão de
água por perdida nos vazamentos.
“Controlar pressões possibilita reduzir o volume perdido em vazamentos,
economizando recursos de água e custos associados. Permite também
reduzir a frequência de arrebentamentos de tubulações e consequentes
danos que têm reparos onerosos, minimizando também as interrupções de
fornecimento e os perigos causados ao público usuário de ruas e estradas.
Além disso, permite prover ao consumidor um serviço com pressões mais
estabilizadas, diminuindo a ocorrência de danos às suas instalações
internas até a caixa d'água (tubulações, registros e boias), e reduzir os
consumos relacionados com as altas pressões da rede (Lambert&Hirner,
2000).”
1
mca: unidade de medida de pressões e significa “metros coluna de água”.
7
Assim, sempre que ocorrem pressões elevadas em um sistema de
distribuição, esta situação deve ser analisada tecnicamente para avaliarem-se as
suas origens e as possibilidades de correção.
Desta forma, além de aperfeiçoar a operação dos sistemas, o controle das
pressões reduz desperdícios, aumenta a capacidade de atendimento, posterga
novas obras e, consequentemente, traz retorno financeiro imediato.
Os benefícios esperados com o controle de pressões no sistema são:
•
Redução do volume perdido através de vazamentos;
•
Redução do consumo doméstico em lavagem de carros e calçadas,
irrigação de jardins, etc.;
•
Redução do número de ocorrências de vazamentos;
•
Redução dos custos de manutenção;
•
Diminuição da possibilidade de fadiga das tubulações inclusive em
instalações internas dos usuários;
•
Estabelecimento de um abastecimento mais constante ao usuário;
•
Maior vida útil ao sistema de abastecimento;
•
Redução nas contas de energia elétrica;
•
Redução na produção de água diária e na geração de resíduos;
•
Redução nos custos operacionais.
O controle de pressões é, portanto, o elemento mais importante na estratégia
de gestão operacional, constituindo-se no caminho mais simples e de resultados
mais imediatos para reduzir perdas físicas em sistemas de distribuição de água.
3.5
RELAÇÃO ENTRE O CONTROLE DE PRESSÕES E O DESPERDÍCIO:
Como a redução de pressões está diretamente relacionada aos desperdícios,
a utilização de uma VRP geralmente é uma ótima alternativa para diminuir pressões,
8
e, consequentemente, reduzir as possibilidades de ocorrerem vazamentos em redes
e ramais prediais, com baixos custos.
A Tabela a seguir integra o trabalho de Sarzedas, Ramos e Matsuguma
(1999), desenvolvido na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e pode ser
projetada para outros sistemas de distribuição de água:
Tabela 1: Relação entre a Redução de Pressão e a Redução da Perda
Sarzedas, Ramos e Matsuguma (1999).
De acordo com os resultados obtidos na RMSP, nos setores com predomínio
de pressões em torno de 40 mca, a taxa de vazamentos estimada oscilou em torno
de 1,29 m³/h x km. Em regiões onde mais de 50% das redes têm pressões
superiores a 60mca a taxa verificada foi de 2,36 m³/h x km.
Este trabalho apresenta também a relação entre os desperdícios de água e a
pressão média noturna, demonstrando o quanto é importante controlar pressões nos
períodos onde os consumos são mínimos e os níveis de pressões reduzem-se
consideravelmente (Figura 2):
Figura 2: Relação entre o Índice de Vazamentos e a Pressão Média Noturna
Sarzedas, Ramos e Matsuguma (1999).
9
3.6
ESTIMATIVA DE DESPERDÍCIOS EM VAZAMENTOS:
Vazamentos decorrentes de rompimentos de canalizações são elementos
importantes para a análise de desperdícios em um sistema de distribuição,
principalmente quando se tem como objetivo o controle de pressões e o
estabelecimento de padrões comparativos.
Neste sentido o Ministério das Cidades (2007) apresenta, em “Métodos para
Avaliação das Perdas nos Vazamentos” a fórmula a seguir, onde a vazão estimada
em pequenos orifícios varia em função da pressão existente no local do vazamento
e da área da fissura por onde escoa o vazamento.
Assim:
Q = C x S x (2 x g x h)1/2 onde,
Q= Vazão calculada do vazamento, em l/s;
C= 0,61(adota-se este valor adimensional)
h= Pressão medida no local do vazamento, em mca;
S= Área da fissura por onde escoa o vazamento, em cm²;
g= 9,8 (Aceleração da Gravidade, em m/s²).
Ao aplicarmos esta fórmula verificamos que os resultados são, efetivamente,
bem realísticos, ou seja, que esta formulação contempla uma boa aproximação
prática: por exemplo, ao reduzirmos de 40 para 20 mca a pressão em uma
canalização, o vazamento que porventura exista apresentará uma redução da
ordem de 30% em sua vazão.
10
4
MELHORIAS NO PROCESSO COM EMPREGO DE TECNOLOGIA:
Com o foco na redução do desperdício de água a partir do aprimoramento
operacional dos sistemas de distribuição, as empresas de saneamento têm utilizado
o seguinte caminho tecnológico para o controle de pressões nas redes:
4.1
CONSTRUÇÃO DE UMA BASE CARTOGRÁFICA E CADASTRO TÉCNICO
DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO:
Consiste na coleta e organização de informações geográficas e técnicas que
permitam a visualização, em planta, das redes e equipamentos que compõe os
sistemas de distribuição. Compreende as seguintes etapas:
• Aquisição de imagens de alta resolução;
• Processamento e ortorretificação2 das imagens;
• Vetorização3 e extração de informações para elaboração da Base
Cartográfica;
• Implantação de marcos geodésicos4;
• Levantamento e coleta de informações em campo para a confecção da
planta digital do sistema de abastecimento.
A construção de uma base cartográfica com cadastramento de redes é
essencial ao trabalho de controle de pressões, visto que o sucesso dos resultados
também depende da confiabilidade nas informações respectivas a distâncias,
altitudes e características das canalizações.
2
Ortorretificação é a correção de deformações geométricas ocorridas na imagem quando da sua captação.
3
Vetorização é o trabalho de transformar uma imagem digitalizada em um desenho constituído por linhas e
pontos, possibilitando a melhor visualização e trabalhabilidade.
4
Marcos Geodésicos são pontos cujas coordenadas planimétricas e altimétricas são de alta precisão.
11
4.2
CENTROS
DE
CONTROLE
OPERACIONAL
(CCO):
AUTOMAÇÃO,
TELEMETRIA E TELECOMANDO:
Os CCOs são estações de supervisão, onde operadores monitoram
informações de níveis, pressões e operação das estações de bombeamento, tendo,
inclusive, a possibilidade de ligar/desligar motores e acionar válvulas.
A partir de sensores eletrônicos instalados em reservatórios, estações de
bombeamento ou em pontos estratégicos da rede distribuidora são feitas coletas de
informações e o seu envio ao Centro de Controle Operacional. Estas informações,
que são visualizáveis instantaneamente e armazenadas em meio digital, propiciam
tanto análises mais profundas do sistema como as rápidas tomadas de decisões, o
que permite, inclusive, antecipar as ações técnicas corretivas antes mesmo da
comunicação de problemas pelos usuários.
4.3
CONTROLE DE TRANSIENTES HIDRÁULICOS:
Chama-se transiente ou transitório hidráulico o regime variado que ocorre
durante qualquer alteração no movimento ou paralisação eventual de um elemento
do sistema (Magalhães, Santos e Castro, 2002).
De fato, os chamados “Transientes Hidráulicos” são fenômenos físicos que
ocorrem em uma tubulação onde existe água com pressão e movimento, após o
líquido sofrer alterações em seu sentido de fluxo, velocidade ou em sua pressão.
Após a ocorrência de variações (como quando do acionamento ou
desligamento de uma bomba ou o fechamento brusco de uma válvula), o regime
permanente que existe antes de haver a perturbação é alterado, dando origem a um
regime não permanente, onde diversos fenômenos físicos acontecem e podem
trazer consequências prejudiciais a redes, válvulas e equipamentos.
Analisar o sistema com vistas a evitar transientes hidráulicos torna-se de
grande importância no combate a desperdícios, visto que a rápida variação de
pressões traz como consequências o rompimento imediato de canalizações
12
pelo chamado “golpe de aríete” ou a gradual fadiga dos materiais
proporcionando futuros vazamentos.
Para a análise de transientes estão disponíveis softwares específicos no
mercado, os quais realizam a modelagem do sistema a partir de informações de
campo ou projetadas, identificam os pontos de maior fragilidade e indicam os
dispositivos a utilizar para evitar os transientes ou as suas consequências negativas:
válvulas de alívio, ventosas, chaminés de equilíbrio, volantes de inércia, dentre
outros.
4.4
CONVERSORES DE FREQUÊNCIA E SOFT-STARTERS.
Os conversores de frequência e soft-starters são dispositivos eletrônicos que
promovem uma variação gradual na rotação do eixo, e, por consequência, na
velocidade do fluxo e na variação das pressões no sistema, evitando as
consequências negativas dos chamados “transientes hidráulicos”.
Os conversores de frequência, também conhecidos como “Inversores de
Frequência”, controlam a velocidade de partida e do desligamento dos motores,
permitindo fazê-la variar ao longo do período de operação conforme parâmetros
previamente estabelecidos que podem ser vinculados a consumo, níveis de
reservatórios, horários noturnos, dentre outros.
Os Soft-Starters são dispositivos eletrônicos que garantem uma partida e
desligamento suave dos motores, sendo utilizados quando não é necessária uma
maior atenção à variação da velocidade durante o período de operação.
Em ambos os casos, a partida suave dos motores garante um gradual
incremento na pressão da canalização adutora e das redes a ela interligadas,
reduzindo riscos de rompimentos e consequentes desperdícios.
13
4.5
SETORIZAÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO:
Consiste na delimitação de parte do sistema de distribuição de modo a
possibilitar-se o controle das vazões e das pressões nesta parcela.
A setorização parte da análise das pressões e da sua vinculação a unidades
de bombeamento ou a reservatórios, bem como dos desníveis geográficos e
canalizações alimentadoras principais.
A individualização a partir das pressões (setorização ou zoneamento de
pressões) é uma excelente forma de controlar um sistema, pois permite trabalhar de
modo específico em cada parte que o compõe. Permite também a realização de
manobras e intervenções localizadas, sem prejudicar o sistema como um todo.
Neste sentido existe hoje a difusão do conceito de Distrito de Medição e
Controle (DMC), onde o estudo de concepção dos setores é desenvolvido a partir do
levantamento em campo das reais condições de operação do sistema, por meio de
medições de vazão e mapeamento de pressões combinando, inclusive, as
respectivas informações comerciais. Cada DMC possui sistema de medição de
vazão e nele é realizado o monitoramento das pressões.
Assim, a setorização proporciona uma grande variedade de possibilidades
técnicas, pois o isolamento de parte do sistema permite não apenas um adequado
controle de pressões a partir da implantação de válvula redutora de pressão,
reservatório, ou outra solução projetada, como também possibilitar análises do
conjunto de indicadores de eficiência comercial e operacional centralizadas neste
setor.
4.6
VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO (VRP):
As válvulas redutoras de pressão são equipamentos que permitem reduzir as
pressões da área por ela atendida, mantendo-as dentro dos parâmetros
estabelecidos pela ABNT (pressões entre 10 e 50 mca), mesmo quando ocorrem
maiores variações na pressão que a alimenta ao longo do dia.
14
Também conhecidas como “válvulas de quebra-pressão” seu acionamento é
hidraulicamente simples, sendo a diferença de pressão controlada pelo próprio fluxo
do fluido através de suas câmaras internas interligadas.
Com uma ótima relação custo/benefício, elas são muito utilizadas nas
ações de setorização de redes, reduzindo automaticamente as pressões,
absorvendo transientes hidráulicos e permitindo uma adequada vazão à
parcela do sistema por ela atendida.
4.7
GESTÃO DOS NÍVEIS DOS RESERVATÓRIOS:
Considerando que os reservatórios são elementos da maior importância nos
sistemas de distribuição, não apenas pelos volumes que armazenam, mas também
por serem os delimitadores dos níveis de pressões nas redes, torna-se da maior
importância o seu monitoramento, e gestão.
Os Centros de Controle Operacional permitem hoje o gerenciamento da
operação das estações elevatórias e redes em conjunto com a gestão da
reservação, trazendo a possibilidade de acompanhamento simultâneo dos níveis dos
reservatórios e de medições de pressões nas redes em pontos estratégicos, Assim
pode-se trabalhar com reservatórios menos cheios em períodos da noite,
reduzindo
níveis
de
pressão
nos
horários
de
menor
consumo,
e,
consequentemente, os desperdícios.
5
ALGUNS RESULTADOS OBTIDOS:
A seguir são apresentados exemplos de trabalhos desenvolvidos na
Companhia Riograndense de Saneamento utilizando-se a metodologia de realizar a
análise técnica do sistema para projetarem-se soluções com a melhor tecnologia
disponível, e realizarem-se os procedimentos operacionais adequados.
15
Os casos apresentados comprovam a eficácia do controle de pressões no
combate ao desperdício e demonstram seus reflexos positivos na redução dos
custos operacionais com benefícios também à sociedade e ao meio ambiente:
5.1
SANTA CRUZ DO SUL/RS: INSTALAÇÃO DE VÁLVULA REDUTORA DE
PRESSÃO, TRABALHO DESENVOLVIDO PELO ENG. RAFAEL DE OLIVEIRA
GONÇALVES.
Santa Cruz do Sul, polo mais importante da indústria fumageira e com grande
desenvolvimento no ramo do comércio e serviços, é uma importante cidade da
região central do Rio Grande do Sul. O seu sistema de abastecimento de água é
bastante complexo e consiste em 598 km de redes, 22 reservatórios e 18 estações
de bombeamento que são alimentados por uma estação de tratamento (ETA), e 5
poços profundos. Nesta cidade são distribuídos anualmente 14 bilhões de litros de
água que garantem o abastecimento dos seus cerca de 120 mil habitantes.
Com o relevo notadamente ondulado, os trabalhos de controle de pressões
em Santa Cruz do Sul são extremamente importantes e essenciais para a
preservação das condições de abastecimento. De modo a evitarem-se faltas de
água em alguns setores conjugadas com pressões altíssimas em outros, existem
hoje nesta cidade 21 Válvulas Redutoras de Pressão em operação, além de estudos
já desenvolvidos para ampliações destes quantitativos.
O setor apresentado na Figura 3, foi por muitos anos considerado um grave
problema na distribuição de água. Ele é abastecido a partir da Rua Florianópolis e
alimentado pelo Reservatório R2, de 1.000 m³ localizado na cota 130m, que o
denomina “Setor R-1000”.
Devido aos desníveis geográficos que variam entre as cotas 88 e 60m as
pressões que se verificavam variavam entre 42 e 70 mca, o que resultava em
constantes rompimentos de redes, trazendo, além dos desperdícios, transtornos a
usuários e despesas operacionais (custos de manutenção, produtos químicos,
energia elétrica, dentre outros).
16
Figura 3: Setor R-1000, Bairro Faxinal Velho, Santa Cruz do Sul/RS.
Fonte: Coordenadoria Operacional de Santa Cruz
De modo a solucionar o problema foi projetada a instalação de uma válvula
redutora de pressão. Os trabalhos foram realizados no período de 25 de fevereiro a
junho de 2013 e consistiram na verificação da estanqueidade do setor (verificação
dos limites da área que seria atendida pela VRP), preparação do local, instalação da
válvula e confecção da caixa de proteção.
A válvula foi devidamente dimensionada (diâmetro nominal da canalização,
100 mm e diâmetro nominal da VRP, 50 mm) e instalada em um ponto onde a
pressão de chegada era de 42 mca, sendo reduzida (pela VRP) para 20 mca. Com a
sua instalação, as pressões no setor passaram a permanecer variando entre 20 e 31
mca, ou seja, dentro dos limites estabelecidos pela ABNT (10 a 50 mca).
Os resultados referentes à redução dos vazamentos encontram-se na tabela
apresentada a seguir:
17
Logradouros
Vazamentos consertados
entre janeiro e abril de
2013
Vazamentos verificados nos
dois meses seguintes à
instalação da VRP
Rua Florianópolis
2
0
Rua Santa Maria
4
0
Rua Conselheiro
Rihedel
3
0
Rua Mauricio
Cardoso
9
0
Travessa Iraí
1
0
Rua Curitiba
4
0
Rua Feliciano
Almeida
3
0
Total
26
0
Tabela 2: Comparativo dos vazamentos consertados antes e após a instalação da VRP.
Fonte: Sistema SCI/CORSAN
Como pode ser observado, os vazamentos efetivamente zeraram após a
instalação da VRP, possibilitando não apenas o deslocamento de empregados
para outras atividades produtivas, como também evitando os custos
respectivos a escavações, materiais, repavimentações, dentre outros.
5.2
CANOAS/RS: AÇÕES DE REDUÇÃO E CONTROLE DE PRESSÕES,
TRABALHO DESENVOLVIDO PELO ENGENHEIRO RAFAEL PINTO DA
CUNHA.
Localizado na Região Metropolitana de Porto Alegre, o sistema de distribuição
de Canoas/RS é o maior sistema da CORSAN: suas redes apresenta uma extensão
de 740 km composta por 13 reservatórios e 8 estações de bombeamento, sendo
18
alimentada por 4 estações de tratamento. Para abastecer cerca de 420 mil
habitantes são anualmente disponibilizados cerca de 36 bilhões de litros de água
neste sistema.
Em Canoas, ao início do mês de Julho 2013 entrou em operação o Centro de
Controle Operacional, o qual, combinado com ações de setorização, automação e
telemetria, instalação de conversores de frequência, gestão de níveis de
reservatórios e modificação de procedimentos operacionais, alcançou as melhorias
apresentadas a seguir, as quais comprovam a eficácia das ações de controle de
pressão no combate a desperdícios e garantia da sustentabilidade:
Figura 4: Número de vazamentos de rede consertados em Canoas/RS de Abril a Agosto/2013.
Fonte: Sistema SCI/CORSAN.
Figura 5: Despesas com repavimentação asfáltica em Canoas/RS de Abril a Agosto/2013.
Fonte: Notas Fiscais Sistema de Contabilidade/CORSAN.
19
Dos gráficos acima se depreende que a drástica redução de vazamentos
trouxe consigo consideráveis reduções de custos operacionais: em apenas um mês
as despesas em repavimentação asfáltica reduziram-se em 12%, indicando que
apenas 10 meses seriam necessários para cobrir os custos de 1 ano de contrato.
Houve benefícios também à sustentabilidade tanto no seu aspecto
ambiental relativo à extração de matérias-primas, como também no seu
aspecto energético (redução na produção dos insumos e nos serviços de
aplicação do asfalto nas obras), e reflexos sociais relativos à segurança e
mobilidade da população decorrentes das obras de consertos.
5.3
ESTEIO/RS: AÇÕES DE REDUÇÃO E CONTROLE DE PRESSÕES,
TRABALHO
DESENVOLVIDO
PELO
ENGENHEIRO
LUIZ
ANTÔNIO
RATKIEWICZ.
Localizado na Região Metropolitana de Porto Alegre, o sistema de distribuição
de água de Esteio disponibiliza aproximadamente 7 bilhões de litros de água ao ano
para o abastecimento dos seus cerca de 80 mil habitantes a partir de uma estação
de tratamento, 198 km de redes, 7 reservatórios e 5 estações de bombeamento.
Com a implantação do Centro de Controle Operacional em Janeiro/2013
houve a oportunidade de monitorarem-se à distância os níveis dos reservatórios, as
pressões em pontos estratégicos da rede e a operacionalidade das estações de
bombeamento. Com isso, várias modificações foram realizadas nos procedimentos
operacionais no sentido de diminuir pressões no sistema a partir da conjugação
entre a operação das estações de bombeamento e os níveis dos reservatórios.
Ao diminuírem-se as pressões principalmente nos períodos noturnos, houve
considerável redução no número de vazamentos, com reflexos também positivos
nos consumos de energia elétrica, conforme apresentado a seguir:
20
Figura 7: Número de vazamentos de rede consertados em Esteio/RS de Janeiro a Maio/2013
Fonte: Sistema SCO/CORSAN
Figura 8: Consumo de energia em kWh na ETA Esteio/RS de Janeiro a Maio/2013
Fonte: Sistema SCO/CORSAN
Considerando-se o consumo médio brasileiro de 157 kwh por residência
(EPE, 2010) pode-se afirmar que a economia de 50.000 kWh ao mês (apenas
abr/mai de 2013), se projetada ao longo de 1 ano, possibilitaria o atendimento
do consumo mensal da população urbana atendida pela CORSAN em Nova
Santa Rita (3.800 residências), cidade da Região Metropolitana de Porto Alegre
vizinha a Esteio.
21
5.4
SANTA MARIA/RS: AÇÕES DE REDUÇÃO E CONTROLE DE PRESSÕES,
TRABALHO DESENVOLVIDO PELO ENGENHEIRO JOSÉ VILMAR VIEGAS E
PELO TÉC. IVO BERTOLDO.
Santa Maria, localizada na região central do Rio Grande do Sul abastece
cerca de 260 mil habitantes através de um sistema de distribuição que conta com
867 km de redes, 8 estações de bombeamento, 15 reservatórios, 1 poço profundo e
1 estação de tratamento que disponibiliza anualmente cerca de 25 bilhões de litros
de água.
Devido ao seu perfil ondulado (semelhante à conformação de Santa Cruz do
Sul), faz-se absolutamente necessário o empreendimento de ações técnicas para o
controle de pressões.
Pioneira na implantação de válvulas redutoras de pressão desde a década de
90, Santa Maria verificou grande incremento de VRPs instaladas, conforme pode ser
observado na Figura 9.
Figura 9: Válvulas redutoras de pressão instaladas em Santa Maria desde o ano 2000.
Fonte: Coordenadoria Operacional de Santa Maria
Os resultados têm sido muito positivos, refletindo-se nas atividades de
manutenção e nos custos operacionais daquele sistema, conforme se pode
depreender dos gráficos apresentados nas Figuras 10 e 11:
22
Figura 10: Número de economias de Santa Maria desde o ano 2001.
Fonte: Sistema SCO/CORSAN
Figura 11: Volumes distribuídos em Santa Maria desde o ano 2001.
Fonte: Sistema SCO/CORSAN
A análise das informações apresentadas permite constatar que, decorridos
onze anos, o número de economias apresentou um crescimento de 36,34%,
enquanto o volume distribuído cresceu apenas 2,29%. Apesar do considerável
crescimento da cidade foi possível manter a operação deste importante sistema com
praticamente a mesma infraestrutura disponível desde o início do período.
De fato, a diferença que se obteve entre o crescimento populacional e o
incremento dos volumes distribuídos permite afirmar que a economia obtida
com o controle de pressões é equivalente ao abastecimento integral de uma
cidade de Santa Maria a cada 3 meses, resultado importante e inédito na
história da CORSAN.
23
6
CONCLUSÃO:
A análise do presente trabalho permite chegar às seguintes conclusões:
•
O controle das pressões é absolutamente essencial quando se
pretende combater desperdícios, controlar perdas e buscar indicadores
positivos de eficiência;
•
Os princípios que relacionam o controle de pressões ao combate aos
desperdícios têm aplicabilidade prática não apenas aos grandes
sistemas de abastecimento como também a qualquer consumidor
doméstico: reduzir pressões significa reduzir consumos e reduzir riscos
de rompimentos de canalizações e danos a equipamentos;
•
É efêmera a pesquisa de vazamentos sem terem sido antes
controladas as pressões. Os vazamentos se constituem em elementos
de alívio às canalizações que voltarão a romper-se;
•
O controle das pressões elevadas que ocorrem em sistemas de
distribuição exige análises técnicas que passam pelo cadastramento
das canalizações, estudo das pressões existentes e da setorização.
Para redução das pressões podem-se instalar válvulas redutoras de
pressão, fazerem-se modificações na setorização ou a vinculação do
setor, ou parte deste, a reservatórios ou sistemas de bombeamento com
condições técnicas mais favoráveis;
•
As mudanças bruscas de pressões (que causam os chamados
transientes hidráulicos) devem ser criteriosamente estudadas e
exigem dispositivos específicos para evitar as suas consequências
negativas: conversores de frequência, soft-starters, ventosas, chaminés de
equilíbrio (dentre outros)
•
Reduzir pressões significa combater desperdícios e reduzir custos
operacionais aumentando a vida útil dos sistemas de distribuição e,
consequentemente postergando investimentos em infraestrutura. Esta
condição amplia a capacidade de atendimento a sistemas deficientes e
24
cria condições de implantação de obras que beneficiem a economia,
trazendo um impacto muito positivo ao desenvolvimento do Estado;
•
Combater desperdícios a partir do controle de pressões possibilita uma
melhor distribuição da água, proporcionando a sua disponibilidade para
o atendimento de regiões mais distantes e mais altas, o que vem em
benefício da higiene, da saúde e da qualidade de vida da população;
•
Controlar pressões significa reduzir desperdícios e assim produzir menos
água para o atendimento de uma população sempre crescente, No caso
de Santa Maria, a economia mensal verificada em 10 anos permitiria o
abastecimento de uma cidade com 80 mil habitantes.
•
Produzir menos água, além de reduzir o consumo de produtos
químicos, significa utilizar menos energia elétrica e gerar menos
resíduos, beneficiando em muito a natureza;
•
O meio ambiente se beneficia também em mais dois aspectos: a redução
de pressões e a diminuição dos desperdícios proporciona diretamente
uma captação de menores volumes de água, preservando os recursos
hídricos, e indiretamente, um menor lançamento de esgotos
sanitários, visto que o consumo doméstico também diminui;
•
Como se pôde verificar no caso de Esteio, controlar pressões reduz o uso
de energia elétrica, reduzindo custos operacionais. Os 50.000 kWh
economizados
ao
mês
beneficiam
os
recursos
hídricos,
o
desenvolvimento da indústria e a sociedade em geral;
•
Nos casos de Canoas e Santa Cruz do Sul ficou muito evidente a redução
dos vazamentos nas redes a partir do controle das pressões. Ao
reduzirem-se os vazamentos, além do montante de desperdício de
água, reduzem-se também os custos respectivos à manutenção (mão
de obra, escavação, material de reaterro, serviços de compactação e
pavimentação). Além disso, reduz-se o custo social inerente às faltas de
água que trazem prejuízos à higiene e saúde da população, e também se
evitam transtornos ao tráfego de pedestres e veículos.
25
De fato o tema é da maior importância, e as possibilidades tecnológicas para
sua abordagem são crescentes e muito positivas tanto para a redução de pressões
como para o combate aos transientes hidráulicos como ferramentas para o combate
ao desperdício. Este trabalho torna evidente que os profissionais que atuam no setor
de saneamento devem estar sempre atentos e buscando o seu contínuo
aperfeiçoamento.
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