2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DA MEDIÇÃO
2.1. TOPOLOGIAS DE SISTEMAS DE MEDIÇÃO INDIVIDUALIZADA
2.1.1. Componentes de sistemas de medição individualizada de
Entre os componentes integrantes de um sistema de medição remota estão os hidrômetros, os sistemas de medição remota e as conexões de diversos materiais, como PVC, PPR (Polipropileno) e cobre. Atualmente, no mercado brasileiro é possível encontrar uma gama de opções para cada um desses itens, sendo que a escolha correta deles é fundamental para a garantia da qualidade da operação do sistema.
A não-conformidade técnica de materiais e componentes da construção civil resulta em habitações e obras civis de baixa qualidade, afetando o cidadão, as empresas e o habitat urbano como um todo. (MINISTÉRIO DAS CIDADES, 2014, p. 1).
No âmbito da seleção das conexões, recorre-se aos itens aprovados pelos programas setoriais de qualidade do Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade (PBQP-h). Esse programa foi lançado pelo Governo Federal em 1990, sendo seu principal objetivo o combate a não conformidade intencional às normas técnicas de produtos. Nas palavras de Ambrozewicz (2003, p. 30):
Articulação, mobilização e parcerias: essas podem ser consideradas as palavras-chave do PBQP-H, um programa em que o Estado atua como agente indutor e mobilizador da cadeia produtiva, por meio de entidades representativas, órgãos de fomento e de normalização.
Para seleção dos hidrômetros e dos sistemas de medição remota, uma vez que eles não estão organizados em programas setoriais da qualidade, foram abordados em tópicos específicos.
Hidrômetros
Os hidrômetros são ferramentas que medem o volume de água consumido. Com os dados gerados por esses equipamentos é possível realizar a cobrança do consumo e elaborar o perfil de consumo do setor por ele atendido, informações vitais para controle da demanda de água. Nas palavras de Nielsen (2003, p. 15): “o volume de água consumido pelos usuários de um sistema de abastecimento de água é contabilizado ou medido por aparelhos denominados de hidrômetros ou medidores de água, que são homologados, testados e aprovados”. Na Figura 2.16 é apresentado um hidrômetro.
Figura 2.16. Hidrômetro.
Fonte: Techem, 2015.
No Brasil, as exigências impostas para utilização desses equipamentos em atividades econômicas estão descritas na Resolução 11 do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial Conmetro (1998, p. 3), são elas:
Corresponder ao modelo aprovado pelo Inmetro (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial);
Ser aprovados em verificação inicial, nas condições fixadas pelo Instituto;
Ser verificados periodicamente.
A aprovação dos modelos e as verificações iniciais e periódicas são legalmente regulamentadas pela Portaria n° 246 de 17 de outubro de 2000 e pelo respectivo regulamento Técnico Metrológico, do Inmetro, do Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior.
Hidrômetros especificados corretamente estimulam o uso racional de água, enquanto o inverso provoca o uso perdulário do insumo, pois quando um sistema de medição individualizada perde a precisão, o usuário pode não sentir o peso de seus hábitos de consumo, inibindo que ele adote práticas de uso racional, como conserto de vazamentos e instalação de equipamentos economizadores. Nesse sentido, Nielsen (2003, p. 20): “A performance metrológica dos medidores de água influi diretamente no consumo real dos usuários, pois provoca uma reação de comportamento do mesmo”.
Como apresentada na Figura 2.17, as ferramentas para controle da qualidade de medição de um hidrômetro são o dimensionamento, o posicionamento, as homologações e as verificações periódicas do equipamento pelas entidades responsáveis.
Figura 2.17. Hidrômetro – ferramentas para controle da qualidade.
Fonte: CARVALHAES, M.
Os hidrômetros mais utilizados são os velocimétricos, dos tipos monojato e multijato, que registram o consumo por meio do movimento de uma turbina em função da vazão de passagem, como apresentado na Figura 2.18. Essa turbina apresenta desgaste conforme o tempo de uso, justamente por isso é que para a manutenção da qualidade metrológica é fundamental a verificação periódica do hidrômetro. Tanto é assim que a Portaria n° 246 do Inmetro, item 8.1, determina que: “(...) as verificações periódicas são efetuadas nos hidrômetros em serviço, em intervalos estabelecidos pelo Inmetro, não superiores a cinco anos”.
Controle da
qualidade
de
hidrômetros
Verificações Periódicas: Desgaste e envelhecimento Dimensionamento, posicionamento e especificação de materiais Homologações INMETROFigura 2.18. Hidrômetro de turbina.
Fonte: http://g1.globo.com/tecnologia /noticia/2010/07/ conheca-o-funcionamento-do-hidrometro.html, acessado em 08/06/2015.
Patologias relacionadas à falta de manutenção desses equipamentos repercutem diretamente nas estratégias de redução da demanda, segundo Fontes (2004, p. 1):
Medidores parados ou com indicações de medições inferiores às reais, além da evidente perda do faturamento, elevam erroneamente os indicadores de perdas do sistema, pois apesar da água estar sendo fornecida ao usuário, parte dela não está sendo contabilizada.
Sistemas de medição remota
A necessidade de maior velocidade e precisão nas medições motivou a evolução de hidrômetros lidos presencialmente para sistemas de medição remota. Além da rapidez, trouxeram a possibilidade de efetuar medições em lugares com acesso controlado, como apartamentos. Assim, o emprego dessa tecnologia na medição impulsionou a qualidade e as possibilidades de implantação, como os
sistemas de medição individualizada de água em edifícios “sem previsão” por meio da instalação de um hidrômetro em cada ramal do edifício. Na Figura 2.19 são apresentados três equipamentos de medição remota por radiofrequência.
Figura 2.19. Sistema de medição remota por radiofrequência.
Fonte: Techem, 2015.
Outra melhoria obtida mediante o uso desses sistemas é a geração de alarmes de vazamentos e de fraudes, o que torna possível melhorar o controle da gestão do consumo, identificando mais rapidamente os pontos de perdas e reduzindo o desperdício.
Segundo ABNT NBR 15806: 2010 (2010, p. 4), os sistemas de medição remota são definidos como:
(...) responsáveis pela transmissão dos dados. São constituídos por medidores providos de geradores de pulsos dispositivos auxiliares de medição, dispositivos adicionais de medição e prescrições documentadas, que permitem a medição e outras funcionalidades tais como acionamento de válvulas de bloqueio digital à distância.
Como se pode notar na descrição da ABNT NBR 15806: 2010, em razão de evolução tecnológica dos equipamentos, os sistemas de medição remota têm
demonstrado excelência no auxílio às atividades de controle e gestão do consumo de água, e, ainda, contribuem para a absorção de outras funcionalidades.
Segundo PROACQUA (2008), a operação desses sistemas não se encerra na medição, pois é prolongada para outras atividades, como retenção e exame de dados, de modo que o sistema seja retroalimentado com o intuito de melhorar a gestão de água nos edifícios de múltiplos pavimentos. De acordo com o PROACQUA (2008, p. 24), “a leitura remota é caracterizada pela automatização da medição e da transmissão de dados de fontes remotas para estações de recebimento, nas quais sofrem processamento, análise e arquivamento”.
Nos países pioneiros na medição remota em edifícios de múltiplos pavimentos, como Estados Unidos e Alemanha, segundo Mrozinski (1991), as discussões da aplicação desses sistemas em edifícios habitacionais e comerciais vêm sendo realizadas desde o começo da década de 1970. Apesar de ter sido conceitualmente estabelecida no século XIX, somente recentemente a leitura remota efetivamente foi colocada em prática.
Segundo Rozas (2002), nos Estados Unidos, entre os anos de 1988 e 1998, ocorreu um crescimento de 20 mil para 15,8 milhões de unidades de medição remota instaladas. A motivação para tanto foi a redução de custo dos equipamentos, em razão do desenvolvimento tecnológico nas áreas de eletrônica e de informática, bem como o aumento de custos das leituras tradicionais (in loco).
Na análise a seguir, PROACQUA (2008, p. 24) se aprofunda nas causas do pioneirismo de certas nações quanto ao emprego do sistema de leitura remota.
O emprego mais massivo de leitura remota pode ser observado na América do Norte, isto porque, historicamente, suas concessionárias de energia elétrica e gás foram as primeiras a se preocupar com o aumento na eficiência operacional, com a redução de custos e com o comportamento dos usuários num mercado cada vez mais competitivo (características como a busca por serviços com mais qualidade). Deve ser citado também o processo mundial de desregulamentação dos setores energéticos, de água e de telecomunicações (que acarretou em privatizações), a livre- concorrência, o desenvolvimento de setores como o de telecomunicações, além da própria busca por eficiência. Ásia e Europa foram os seguintes a empregar a leitura remota, após a
percepção desta como importante ferramenta de gestão, num contexto de consolidação dos setores envolvidos.
No Brasil os primeiros sistemas de medição remota foram instalados no final da década de 1990, tendo destaque em 1998 a implantação da setorização do consumo no campus Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira, localizado na cidade de São Paulo. Entretanto, somente em meados da década de 2000 o sistema começou a ser aplicado e, basicamente em condomínios, passou a alcançar maior escala de aplicação. Ainda hoje, o emprego desta técnica pelas concessionárias brasileiras é insignificante.
A função principal de um sistema de medição remota de água é transmitir, com confiabilidade, a informação captada no medidor até uma central de gerenciamento de dados, incluindo alarmes e dados de consumo. Para essa transmissão podem ser utilizados diversos meios de comunicação, como cabos, linhas telefônicas e radiofrequência. As etapas de transmissão de um sistema de medição remota mediante a radiofrequência são representadas, resumidamente, na Figura 2.20.
Figura 2.20. Etapas de transmissão de um sistema de medição remota por meio da radiofrequência.
Fonte: CARVALHAES, M.
Como mostra a Figura 2.21, na operação dos sistemas de radiofrequência os dados gerados pelos hidrômetros são enviados para um concentrador, podendo ser fixo ou móvel.
Hidrômetros
Concentrador de dados
Central de Gerenciamento
O concentrador fixo é instalado no interior do edifício, assim todos os dados gerados pelos hidrômetros são direcionados para ele. Por sua vez, deve enviar os dados coletados até a central de gerenciamento, cuja transmissão, normalmente, é feita por meio de uma linha telefônica. Via de regra, esse modelo é empregado em edifícios distantes da central de gerenciamento.
No caso de aplicação de um concentrador móvel, na data programada para extração dos dados de medição, o concentrador deverá ser levado até o edifício para coleta e, posteriormente, para a central de gerenciamento, como representado na Figura 2.21. Nessa forma de operação existe a possibilidade de redução de custos, uma vez que o mesmo concentrador pode ser utilizado em diversos edifícios. Geralmente, é aplicado em regiões metropolitanas, onde os edifícios estão próximos da central de gerenciamento.
Figura 2.21. Sistema de medição remota por radiofrequência.
Meio físico para transmissão de dados
Como visto anteriormente, no Brasil, na maioria das aplicações de sistemas de medição individualizada de água, a transmissão de dados entre o hidrômetro e a central de gerenciamento pode ser dividida em duas fases. A primeira fase ocorre entre os hidrômetros instalados em um condomínio e um concentrador, sendo a radiofrequência e o barramento de campo os meios mais utilizados. A segunda fase ocorre entre os concentradores e uma central de gerenciamento, enquanto as transmissões dos dados são realizadas por linha telefônica (GPRS) ou pela coleta de leituristas. Rozas (2002, p. 25) definiu da seguinte maneira essa etapa de comunicação:
Medição off-site. Quando existe um dispositivo eletrônico no medidor, mas os dados de leitura ainda são coletados por um leiturista.
Medição automática. Quando os dados são enviados diretamente às concessionárias.
O desempenho de um sistema de comunicação de dados depende da escolha do meio físico para transmissão dos dados. Um meio de comunicação vai definir as características de confiabilidade da transmissão, a área de cobertura e a velocidade.
Determinação das vazões em sistemas de medição individualizada de água
Quando o edifício é projetado com previsão para a medição individualizada o número de prumadas é reduzido e os ramais de alimentação interna de água atendem diferentes ambientes sanitários, com distintos períodos de pico. Assim, deve-se projetar o sistema para atender as solicitações que ocorrem em determinados períodos do dia, especialmente no período de pico, alterando o modelo de estabelecimento das vazões para o método probabilístico. Dessa forma, como
(...) os trechos da tubulação de água, onde estão instalados os medidores, atendem diferentes tipos de ambientes sanitários – cozinhas, banheiros etc. – com diversos períodos de pico de uso dos aparelhos. Por exemplo, em uma cidade como São Paulo, um trecho da tubulação de água fria, com hidrômetro instalado, pode atender
simultaneamente banheiros sociais, com períodos de pico das 6h às 8h e das 18h às 20h, e cozinha, com período de pico das 11h às 14h e em outros casos das 18h às 20h. Na condição mais desfavorável o período ocorrerá das 18h às 20h com o uso simultâneo de alguns aparelhos sanitários do banheiro e da cozinha. (OLIVEIRA; ILHA; GONÇALVES, 2007, p. 6).
O método da soma dos pesos previsto na ABNT NBR 5626: 1998 considera que cada equipamento hidráulico apresenta um consumo e a soma deles determina a vazão de abastecimento, sem, contudo, levar em consideração a quantidade de usuários e os períodos de utilização, considerando o mesmo período de pico para a utilização dos aparelhos.
O método probabilístico de determinação de vazões, também citado na mesma norma, possibilita ao projetista determinar as variáveis de projeto, como número de usuários, tempo de duração da utilização e vazões solicitadas pelos equipamentos sanitários, a fim de conseguir um sistema mais preciso, melhorando o desempenho do hidrômetro. Portanto, a análise do método probabilístico obtém resultados mais próximos da realidade, melhorando o desempenho do hidrômetro.
Na Figura 2.22, Oliveira, Ilha e Gonçalves (2007) apresenta os resultados obtidos em três edifícios residenciais multifamiliares compostos por dez pavimentos, todos com um apartamento por andar. A análise considerou apartamentos com diferentes vazões, o primeiro um dormitório e um banheiro (1D/1B), o outro, dois dormitórios e dois banheiros (2D/2B) e, por fim, o terceiro, três dormitórios e três banheiros (3D/3B). As populações estimadas são, respectivamente, duas, quatro e seis pessoas. Na primeira coluna são apresentados os resultados obtidos pelo método dos pesos, na segunda pelo probabilístico. Os resultados obtidos pelo método probabilístico indicam uma redução dos valores de vazão nos ramais de alimentação, em relação ao método recomendado pela ABNT NBR 5626: 1998.
Figura 2.22. Vazões de projeto no ramal de alimentação, obtidas pelo método probabilístico e pelo
dos pesos.
Fonte: OLIVEIRA; ILHA; GONÇALVES, 2007, p. 7.
Além da alteração no método de determinação das vazões, outra mudança no procedimento de elaboração de projetos de sistemas prediais hidráulicos e sanitários em condomínios residenciais, decorrente da introdução da medição individualizada de água, é a especificação dos equipamentos sanitários nas unidades habitacionais. Como exposto anteriormente, todos os equipamentos deverão ser abastecidos por um único ramal, onde será instalado o hidrômetro. Em razão disso, as vazões de funcionamento solicitadas por eles deverão apresentar certa homogeneidade, ou seja, como apresentado na Tabela 2.3, entre 0,10 e 0,30 l/s. No caso de equipamentos que solicitam vazões maiores no ponto de consumo, como as válvulas de descarga (1,70 l/s), tanto o diâmetro do ramal, quanto o hidrômetro especificado seriam insuficientes.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
1 Banheiro 2 Banheiros 3 Banheiros
V az ão (L/ s) Probabilístico NBR 5626
Tabela 2.3. Vazões nos pontos de utilização em função do aparelho sanitário e da peça de utilização.
Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão de projeto
litros/segundo
Bacia sanitária Caixa de descarga 0.15
Bacia sanitária Válvula de descarga 1.70
Banheira Misturador (água fria) 0.30
Bidê Misturador (água fria) 0.10
Chuveiro ou ducha Misturador (água fria) 0.20
Chuveiro elétrico Registro de pressão 0.10
Lav. de roupas Registro de pressão 0.30
Lavatório Torneira mist. (Água fria) 0.15
3. REGULAMENTAÇÕES, NORMAS E GUIAS DE MEDIÇÃO INDIVIDUALIZADA