Monitoramento de vazão e pressão de água em SAA

Os sistemas de medição de água são importante ferramenta para identificar, diagnosticar, avaliar e aprimorar a rotina operacional de SAA, colaborando decisivamente para definição de programas e ações de redução e controle de perdas, (TSUTIYA, 2005; IETSUGU, 2012). A confiabilidade da medição de todos os volumes de água pode e deve ser componente essencial para abastecimento de água, na gestão da demanda de água e na determinação de perdas de água (LAMBERT, 2003).

Os sistemas de medição em SAA englobam a macromedição e a micromedição, as quais utilizam instrumentos de variados portes e princípios de funcionamento e que permitem determinar o volume de fluido que passa através de uma dada seção de escoamento, por unidade de tempo (NIELSEN et al, 2003).

Macromedição é todo processo inerente à medição e estimação dos parâmetros operacionais hidráulicos de SAA (FRANGIPANI, 2007), sendo realizada desde a captação até as extremidades da rede de distribuição por meio de pontos permanentes ou temporários, monitorados à distância ou localmente.A macromedição tem por objetivo o controle da operação do SAA, controle das perdas de água, subsídio à comercialização etc. (GOMES e BEZERRA, 2009; TSUTIYA, 2005). Citam-se aqui três tipos macro medidores largamente empregados em SAA (BEZERRA e CHEUNG, 2013; FRANGIPANI, 2007):

a) Deprimogêneo: o equipamento percebe a vazão em termos de diferencial de pressão que, por sua vez, é associado com a velocidade do fluido, segundo a equação de Bernoulli. Possuem baixo custo de instalação, mas há a necessidade de equipamentos para registros de dados, no caso, data loggers. No caso dos medidores deprimogêneos, é importante destacar o uso dos tubos pitot (Figura 11a), onde o tipo cole é o mais utilizado no Brasil, pois possuem baixo custo de instalação e são considerados muito confiáveis, com incerteza de ±2% a ±5%.

b) Eletromagnéticos: a lei de indução eletromagnética de Faraday rege a obtenção da velocidade do fluxo. Quando um campo magnético é aplicado perpendicularmente à direção do fluxo, é gerada uma força eletromotriz proporcional à

velocidade média do fluxo (Figura 11b). Convertem o parâmetro velocidade em um sinal, normalmente, elétrico e, em geral, possuem uma ou várias saídas visando compatibilidade com outros equipamentos, como controladores lógico-programáveis (CLPs), data loggers etc. Possuem incertezas na medição que variam de ±0,2% a ±1% para modelos carretel e ±2% a ±4% para modelo de inserção.

c) Ultrassônicos: possuem sensores que emitem onda ultrassônica que se propaguem através do fluido, recebe-as depois de terem sofrido a influencia do escoamento e usa o resultado desta influência para determinar a velocidade do escamento (Figura 11c). Possuem erro máximo admissível de até 5% de fundo de escala13.

Figura 11: a) estações pitométrica, b) medidor eletromagnético e c) medidor ultrassônico.

Fonte: Conault14 _{(2015); Tratamento de água}15 _{(2010); RedeLenhs}16 _(2013).

Os erros ocasionados pela imprecisão dos equipamentos acabam sendo agravados pela seleção ou instalação inadequada dos mesmos (quando não atendem às especificações do fabricante), pela descalibração, por problemas físicos na instalação, tais como incrustação, danos oriundos de cavitação, tomadas de pressão entupidas e problemas com a instrumentação secundária (TSUTIYA, 2005).

13 _{Expressa o percentual máximo admitido de erro relacionado ao fundo de escala, assim, por exemplo,} um medidor de vazão com escala variando de 0 e 400 m³/h e EMA de mais ou menos 2 % do fundo de escala (2 % f.e.), admite um erro de mais ou menos 8 m³/h em qualquer ponto do intervalo de medição (8 m³/h = 2 % de 400 m³/h) (FRANGIPANI, 2007).

14 _{CONAULT. Pitometria de campo. Disponível em < http://conaut.com.br/blog/pitometria-em-campo-} 3/> Acesso em: 23 ago 2015

15 _{TRATAMENTO DE ÁGUA. Perdas de água. Disponível em: <} http://www.tratamentodeagua.com.br> Acesso em: 23 ago 2015.

16 _{RDELENHS. Aferição de macromedidores. Disponível em: <http://redelenhs.org> Acesso em: 23} ago 2015.

No caso da micromedição, a mesma consiste na medição do consumo de água que é realizada no ponto de abastecimento de determinado usuário, independente de sua categoria ou faixa de consumo. A micromedição compreende a medição permanente do volume de água consumido e que é registrado periodicamente, por meio da indicação propiciada pelos micros medidores (ALVES et al, 2009).

Para a micromedição são utilizados, normalmente, hidrômetros, os quais são aparelhos destinados a medir o volume de água que o atravessa, indicando a quantidade de água fornecida pela rede de distribuição a uma instalação predial (MENDONÇA, 1975).

Ao instalar hidrômetros, são necessários alguns cuidados fundamentais, como observar a seta indicadora do sentido do fluxo, evitando a instalação do medidor na posição invertida; evitar a aplicação de ferramentas sobre a carcaça do medidor, principalmente sobre as roscas e também a verificação de seu posicionamento correto, evitando a submedição no sistema (RECH, 2007).

Os hidrômetros podem ser do tipo velocimétrico (monojato ou multijato), tipo volumétrico ou tipo woltmann. As perdas por imprecisão dos hidrômetros são componentes significativos das perdas de faturamento (o conceito de perdas de faturamento será abordado em momento mais oportuno), sendo muito importante, para a concessionária de água, quantifica-las e identificar suas causas (COELHO, 2009).

Ligações irregulares ou clandestinas, violações de lacre, hidrômetros temporariamente invertidos ou inclinados são alguns exemplos de causas de perdas de faturamento provocadas pelos próprios consumidores, com ou sem auxílio técnico.

Economias que utilizam hidrômetros avariados, com vida útil além da prevista, capacidade de medição inadequada, ou ainda a existência do conjunto reservatório torneira-boia de modo que proporcione pequenas vazões na fase final de enchimento e provoque submedição pelos aparelhos medidores, se caracterizam como exemplos de causa de perdas de faturamento (BORGES, 2007).

Para melhor entendimento do comportamento hidráulico em sistemas de abastecimento de água (SAA), além do conhecimento da vazão, se faz necessário também o conhecimento da pressão nas tubulações, sejam elas de adutoras, de sistemas de bombeamento ou da rede de distribuição. Os medidores mais utilizados no setor do saneamento são os manômetros de coluna líquida, metálicos (tipo Bourdon) e eletrônicos (transdutores de pressão), observados na Figura 12.

Figura 12: a) manômetro em coluna, b) manômetro mecânico e c) transdutor de pressão.

Fonte: Tectroll17 _{(2015); Petroisa}18 _{(2015); Gerfran}19 _(2015).

a) manômetros de coluna líquida (Figura 12a): estão entrando em desuso no monitoramento em redes hidráulicas, devido aos riscos à saúde em função do uso de líquidos manométrico, geralmente o mercúrio metálico, além das limitações quanto às leituras remotas, como registradores eletrônicos (data logger).

b) manômetros mecânicos (Figura 12b): muito comuns em SAA devido seu baixo custo, os mesmos possuem faixa de precisão de até ±2% f.e tem aplicabilidade na faixa de -10 mca (vacuômetros) até dezenas de milhares de metros de coluna de água, necessitando de frequentes calibrações.

c) transdutores de pressão (Figura 12c): medidores de pressão eletrônicos, sendo classificados quanto ao tipo de sensor em: sensor piezoelétrico, sensor piezoresistivo e sensor capacitivo. Os dois primeiros são utilizados em adutoras e redes de distribuição de água, enquanto que o último é usado na medição de pressão diferencial em Venturis, Tubos de Pitot e outros equipamentos.

17 _{TECHTROLL. Manômetro coluna U. Disponível em: <http://tectrolbr.com.br} /product.php?id_product=113> Acesso: 23 ago 2015.

18 _{PETROISA. Manômetro com glicerina. Disponível em: < http://www.pretroisa.com.br> Acesso em:} 23 ago 2015.

19 _{GEFRAN. Transdutor de pressão compacto. Disponível em: <http://gefran.com> Acesso em: 23 ago} 2015.