Perdas Físicas

Volumes não faturados, os quais são originados dos possíveis vazamentos em todo o sistema de abastecimento, sejam eles através de rupturas nas paredes e/ou fugas pelas juntas das tubulações assim como nos ramais de ligação, (este último, muito freqüente no sistema de abastecimento do município de Guarulhos). Porém existe a perda operacional a qual ocorre devido à necessidade de manutenção ou procedimentos operacionais, periódicos, nas unidades componentes do sistema. Poderá haver agravantes nas perdas físicas devidos aos procedimentos descritos acima, caso haja falhas na fase de planejamento e projeto, fase de execução e operação, ou até mesmo nas duas fases. Como forma de exemplificar, segue abaixo alguns casos mais habituais, porém significativos:

Relacionadas ao Planejamento e Projeto:

Excesso de pressão observada na rede de distribuição;
Falha ou ausência de setorização de abastecimento de água;
Cadastro Técnico desatualizado;

Falha na identificação de demanda de consumo.

Relacionadas a Execução e Operação:

Falha ou ausência de macros medidores em relação aos volumes produzidos x distribuídos ao longo do sistema (não existência de indicadores de controle);

Ausência de controle ou padrão construtivo durante a execução;

Programa de manutenção em redes implantadas com certa idade de existência;

Ausência de equipamentos adequados para pesquisa de vazamentos e pitometria, como por exemplo, haste de escuta, geofones, correlacionadores de ruídos, entre outros.

MARCKA (2004) apresenta ainda, um maior detalhamento das perdas físicas possibilitando maior entendimento através de uma visão geral.

As perdas físicas ocorrem devido aos fatores intrínsecos e extrínsecos às instalações físicas implantadas. Quanto aos fatores intrínsecos podem-se destacar toda e qualquer ocorrência de vazamento e/ou fuga entre os elementos compreendidos entre a captação de água bruta até o ramal de ligação domiciliar. A redução destas perdas pode gerar aumento de receita, uma vez que possibilitam sem que haja ampliação do sistema, disponibilizar maior quantidade de água. Quanto aos fatores extrínsecos podem-se destacar as perdas operacionais (ou inerentes), originadas, na utilização de volumes significativos, periodicamente, nas lavagens dos filtros, floculadores e decantadores nas ETA’s, descargas operacionais em eventos de manutenção ou desinfecção da rede, extravasão dos níveis operacionais em reservatórios, ETA’s e Estação Elevatória de Água Tratada ou Bruta (EEAT/EEAB). (Estes volumes não podem ser evitados ser perdidos, porém, através de boas práticas operacionais é possível se minimizar o volume utilizado para estes fins).

MARCKA (2004) sugere uma análise sistêmica do SAA, buscando auxiliar na identificação das perdas físicas e operacionais de cada sub-sistema, visando obter maior condição de acurácia no controle e medições, partindo-se da hipótese que a maioria dos sistemas é composto por fases responsáveis pela produção, reservação e distribuição de água, conforme descrito abaixo :

Adução de água bruta – compreende a captação e adução de água bruta;
Tratamento – Estação de Tratamento de Água (ETA) ou unidade de

tratamento ou (desinfecção) simplificados;

Adução de Água Tratada – Consiste nas adutoras e sub-adutoras de água tratada e instalações de recalque;

Distribuição – Consiste na rede de distribuição de água tratada e ramais de ligação predial.

Segundo MARCKA (2004), esta divisão facilita a elaboração de diagnósticos setoriais, bem como, no planejamento das ações corretivas necessárias.

A seguir é possível observar na Tabela 2.2, as possíveis origens das perdas físicas por subsistema e também sua correspondente significância dentro do universo total de perdas físicas. Estão incluídas as perdas inerentes e as perdas decorrentes das várias possibilidades, citadas anteriormente, causadoras de vazamentos e fugas. Pode-se ainda detalhar os efeitos provocados pelas perdas físicas em cada um dos sub-sistemas componentes de um SAA hipotético, conforme (MARCKA, 2004).

Tabela 2.2 – Perdas Físicas por Subsistemas

Detalhamento das Perdas Físicas por Subsistemas

Perdas na Captação/Adução de água bruta: As ocorrências mais freqüentes são vazamentos na adutora, em função do estado da tubulação e do material utilizado, sua idade pressão, adequada execução da obra, elementos de proteção aos transientes. Sua incidência não é muito freqüente, porém quando ocorre geralmente provoca grandes transtornos ao abastecimento local. Sua prevenção é conseguida através da manutenção preventiva hidráulica e elétrica nos componentes mecânicos e eletro-mecânicos;

Perdas no Tratamento: Geralmente tem impacto em termos absolutos significativos variando de 2% a 10% do total tratado. Tem origem através do processo ou vazamentos. O processo pode ser minimizado através de boas práticas operacionais, porém nunca eliminado. Os vazamentos estão geralmente associados a conseqüências advindas da fase de construção;
Perdas na Reservação: Embora seja variável, geralmente não tem impacto

em termos absolutos. Tem origem através do processo ou vazamentos. O processo pode ser minimizado através de boas práticas operacionais, e neste caso pode ser eliminado. Os vazamentos estão geralmente associados a conseqüências advindas da fase de construção. Neste caso, a manutenção preventiva pode ser um grande aliado;

Perdas na adução de água tratada: Podem ocorrer em função do estado das tubulações, (idade e tipo de material), pressões e deficiência operacional. Podem ocorrer também por problemas oriundos da inoperância ou inexistência de equipamentos de proteção contra os fenômenos transitórios. Por estas características podem ou não ser significativas, dependendo das condições operacionais das instalações físicas e das equipes responsáveis pela operação e manutenção (preventiva e corretiva);

Perdas na Distribuição: São decorrentes de vazamentos na redes de distribuição (primárias e secundárias) e ramais de ligação predial, decorrentes das elevadas pressões dinâmicas atuantes, estado da tubulação

(idade e tipo de material), bem como, de procedimentos operacionais, tais como, descargas para fins de manutenção, corretiva e desinfecção. Sua magnitude pode variar tanto quanto comprometido for o estado físico ds instalações, condições operacionais existentes. Evitar estas ocorrências depende de ações relativas ao planejamento e projetos, passando pelos procedimentos empregados na construção, até a operação e manutenção de todo o sistema de distribuição.(Esta recomendação é válida também para todos os subsistemas anteriormente citados). Como aplicação prática, é apresentado um estudo desenvolvido pela Sociedade de Abastecimento de Água e Saneamento S/A - Campinas, onde se concluiu que das ocorrências de vazamentos, aproximadamente de 70% a 90% delas ocorreram nos ramais de ligação predial, porém em termo s de volume perdido, a maior incidência ocorre nas tubulações das redes de distribuição. O uso de materiais adequados, associados a boas práticas empregadas durante as fases de construção, através de mão-de-obra capacitada, equipamentos compatíveis com os materiais utilizados, inclusive a realização de teste de estanqueidade, são pré-requisitos para a existência de baixos níveis de perdas.

MARCKA (2004) apresenta um caso prático de aplicação destes conceitos no município de Campinas, localizado no interior do Estado de São Paulo, desenvolvido pela Companhia Municipal de Saneamento Ambiental de Campinas, a qual pautou seus esforços em duas frentes de atuação, ou seja, planejamento e projeto de novos empreendimentos de expansão, bem como, na manutenção e operação das instalações já existentes.

Neste estudo chegou-se a experimentar algumas correlações entre as pressões atuantes na rede (H) e a respectiva vazão perdida (Q), assumindo-se que os vazamentos, decorrentes de falhas construtivas, defeitos em peças especiais e conexões, rupturas, materiais inadequados, entre outros, aproximam-se ao escoamento em orifícios e fendas. Através da Tabela 2.3 e Figura 2.3 é possível verificar a relação entre a redução percetual de perda em função (f) da redução peercentual de pressão atuante na rede de distribuição, cujo material seja em ferro fundido ou aço. Para otros tipos de materiais, por

exemplo, PVC, o comportamento de redução de pressão pode seguir outra curva, a ser determinada atrravés de novos ensaios, seguindo-se o método utilizado por MARCKA (2004)

A expressão matemática resultante do estudo encontra-se abaixo:

Q = f (H1/2_{) (2.14)}

Tabela 2.3 – Reduções de Perdas Físicas por Reduções de Pressões

Fonte: MARCKA (2004)

Figura 2.3 – Relação Redução Pressão x Perdas

Exemplificando, com a instalação de uma válvula redutora de pressão (VRP), dimensionada para reduzir as cargas em 60%, em um setor de abastecimento onde a pressão atuante é de 100 mca, a nova pressão será de 40 mca, onde existe um índice de perda de 50%, a VRP provocará uma redução de 37% nas perdas existentes, passando

0 10 20 30 40 50 60 70 10 16 23 29 37

Redução de Perdas Físicas (%)

P re ss ão (% )

de 50% para 31,5%, com uma redução efetiva de 18,5%. Segundo o método apresentado é possível a quantificação das reduções nos índices de perdas através das reduções de pressões. Segundo LAMBERT (1998) apud MARCKA (2004), para tubulações compostas de materiais plásticos, estudos mostram que esta relação ainda pode ser maior, chegando à linearidade entre a redução de pressão em relação à redução de perdas físicas.

A Tabela 2.4 apresenta sinteticamente como se dividem as perdas físicas em um SAA, suas possíveis causas de ocorrência. A seguir é apresentada uma proposta de classificação das perdas físicas conforme sua origem, visando possibilitar o entendimento de forma abrangente, segundo MARCKA (2004):

Perdas Operacionais – Como o próprio nome diz estão associadas à operação do sistema. Podem mostrar-se como usos úteis, ou como forma de falhas operacionais, conforme descritos e exemplificados anteriormente. A importância destas perdas podem ser significativas em termos volumétricos e por vezes, sua redução, envolvem apenas mudanças de procedimentos e melhorias operacionais com pequenos ou nenhum investimento.

A implementação de melhorias na operação e do controle operacional, associado ao treinamento de pessoal, instalação de dispositivos de alarmes, válvulas auto-operadas ou automatizadas, podem ajudar sensivelmente. Ainda não há, pelo menos em grande escala, a cultura de desenvolvimento de manuais de procedimentos operacionais padrões completos para os serviços de saneamento. Onde há, por vezes, o treinamento e capacitação técnica de pessoal, a resistência cultural, pode comprometer todo os avanços possíveis.

Ainda alguns erros operacionais, como por exemplo, manobras equivocadas em válvulas instaladas nas redes de distribuição, sem controle de velocidade, ou efeitos transitórios, não atualização de cadastro técnico podem causas problemas relacionados aos vazamentos e rompimentos.

Desenvolvimento de simulação com modelos matemáticos disponíveis devem ser mais explorados pelos gestores dos sistemas de forma a facilitar a

definição de regras e procedimentos operacionais, em situações normais de escoamento ou em casos de fenômenos transitórios, evidentemente, quando o software permitir tal avaliação. A ausência de um cadastro confiável não justifica a não utilização desta ferramenta.

A capacitação constante e adequada é a base para garantia de sucesso nos avanços necessários para o devido combate às perdas físicas, não bastando, a utilização de equipamentos tecnologicamente avançados.

Finalmente, entre o plano, a execução e a manutenção e operação existe uma barreira, a qual precisa ser vencida no enfrentamento das questões relativas às perdas de água, pois para esta questão, não há aqueles que devam estar menos ou mais compromissados, devendo a todos uma parcela de responsabilidade em todo o trabalho exaustivo e incessante requerido.
Perdas por Vazamentos – Estas perdas são decorrentes de rupturas em

adutoras, sub-adutoras, redes e ramais de ligação predial, através de fugas nas conexões, e demais singularidades, trincas nas estruturas e falhas no desempenho de impermeabilizações de unidades localizadas, como por exemplo, ETA’s.

Para este tipo de ocorrências é necessária uma avaliação quanto a relação entre o custo do reparo em relação do custo da perda de água, sendo que atualmente, um outro custo pode ser inserido ao custo total do reparo, qual seja, o custo social da perda de água.

Conforme (Op. cit.) são apresentadas algumas das falhas possíveis em tubulações nas várias fases do processo, desde o planejamento até a operação do sistema:

Planejamento: faz-se necessária a integração de toda e qualquer solução a

ser adotada em projeto com os meios de obra e manutenção e operação, visando garantir a elaboração de discussões antecipadas, as quais serão certamente, solucionadas durante a fase onde que são permitidas alterações, complementações e outros ajustes, ainda que o assunto abordado seja novidade para todas as áreas.

Obra: Visando garantir o sucesso desta fase do processo é necessário que o

projeto tenha sido realizado dentro dos parâmetros citados anteriormente, e também que sejam aplicados os equipamentos e materiais adequados, fiscalizados por pessoal capacitado, devem ser seguidas todas as especificações técnicas preconizadas, e garantir que o cadastro técnico de toda a unidade seja realizado condizente com a realidade.

Tabela 2.4 – Relação das ocorrências de perdas e suas origens

Fonte: MARCKA (2004)

Operação, Manutenção e Expansão do Sistema: Nesta fase só resta que

as equipes estejam capacitadas para a carga do processo, pois todo o restante deve ter sido garantido nas fases anteriores. A boa operação de todo o processo deve garantir manter os níveis de perdas em patamares mínimos aceitáveis.

A anotação de todos os registros operacionais deve ser garantido face a elaboração dos manuais de procedimentos operacionais padrões, a exemplo

do que acontece no setor industrial, visando com que estas práticas dependam cada vez menos das influências diretas do pessoal com maior experiência.

A adoção de novas tecnologias disponíveis, como por exemplo, SIG, automação na operação, telegestão do sistema operado, tende a ser mais explorada pelos gestores de serviços de saneamento, dada sua capacidade de auxiliar nas questões relacionadas a perdas. Evidente que o custo destas ferramentas ainda está assentado em patamares muito elevados face a realidade geral destes gestores, porém esta realidade vem mudando para melhor.