REGISTRO E ANÁLISE DE DADOS PARA TOMADA DE DECISÃO EM
SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
Cibele Maldonado Rodrigues 1 & Dieter Wartchow *2& Carin Maria Schmitt3 & Adinaldo Soares de Fraga4
Resumo – À margem de uma crise hídrica, como a que ocorre em São Paulo em 2014, e nas condições atuais de consumo e demanda, a infraestrutura, a operação e a manutenção precárias, bem como, a escolha inadequada de materiais, em um sistema de abastecimento de água, podem ser relacionadas com as causas de perdas hídricas, as quais, dentro deste contexto, tornaram-se inaceitáveis. Este trabalho aborda, através dos dados de controle de vazamentos e serviços realizados em adutoras, registrados pelo setor responsável pela sua manutenção, em Porto Alegre, interações entre os materiais, as causas prováveis de vazamentos e a localização dos vazamentos nas adutoras. Estas análises foram feitas, por material, e consideraram a extensão total da rede de adutoras, e apontaram criticidades relativas ao uso e manutenção de materiais como o fibrocimento e o ferro ductil. Considera-se fundamental uma evolução nos métodos de obtenção de dados e processamento de informações, os quais podem contribuir para o planejamento de ações futuras com vistas à melhoria da eficiência dos sistemas de abastecimento de água.
Palavras-Chave – Manutenção. Vazamentos. Adutoras de Água.
REGISTRATION AND ANALYSIS OF DATA FOR DECISION-MAKING IN
WATER SUPPLY SYSTEMS
Abstract – Times on the sidelines of a water crisis, as is occurring in São Paulo in 2014, and the current conditions of consumption and demand, infrastructure, poor operation and maintenance, as well as the inappropriate choice of materials, in a water supply system, can be related to the causes of water loss, which, in this context, have become unacceptable. This work deals, through data leaks and control services performed in pipelines, recorded by the sector responsible for its maintenance, in Porto Alegre, interactions between materials, the probable causes of leaks and the location of leaks in water mains. These analyzes were made for material, and considered the total length of water mains network, and pointed criticality on the use and maintenance of materials such as cement and ductile iron. It is fundamental a change in the methods of data collection and processing information, which can contribute to the planning of future actions aiming at improving the efficiency of water supply systems.
Keywords – Maintenance. Leaks. Water pipes.
1 Engenheira Civil, UFRGS: cibelemr@gmail.com
2 Departamento de Obras Hidráulicas, Instituto de Pesquisas Hidráulicas, UFRGS: dieterwart@gmail.com
3
Departamento de Engenharia Civil, Escola de Engenharia, UFRGS: cschmitt@ufrgs.br
INTRODUÇÃO
Atualmente, o abastecimento de água das cidades se dá através de um complexo sistema de tubulações, em sua maior parte, enterradas, que conduzem a água desde o manancial até o consumidor final, passando por unidades de bombeamento, tratamento e reservação de água. O acesso à água potável é um direito humano essencial reconhecido pela Organização das Naçõoes Unidas (NACIONES UNIDAS, 2010) e, este direito, está fundamentalmente relacionado à saúde da população em geral. A conscientização sobre este direito básico tem se traduzido em políticas públicas, cujo objetivo principal é universalizar o acesso à água potável. Segundo Tardelli Filho (2006, p.457), no cumprimento das metas de universalização do acesso à água, em muitos casos verifica-se uma forte preocupação com a implantação dos sistemas e muito pouco com a operação e manutenção destes. Consequentemente, constroem-se estruturas de baixa qualidade, com operação e manutenção deficientes, que com o decurso do tempo e uso, passam a apresentar perdas de água.
Em uma companhia de saneamento, pode-se identificar dois tipos de perdas: perdas aparente, que correspondem ao volume de água consumido e não faturado, consequência de possíveis erros de medição em hidrômetros, fraudes, ligações clandestinas e falhas no cadastro comercial; e perdas reais, caracterizadas por vazamentos em adutoras, redes de distribuição e reservatórios, ou seja, volumes de água perdidos no sistema antes de chegar ao consumidor final (TARDELLI FILHO, 2006, p. 458).
No ano de 2012, conforme o diagnóstico do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento – SNIS (BRASIL, 2014), o conjunto de companhias de saneamento brasileiras apresentou um índice médio de perdas na distribuição, correspondente à comparação entre o volume disponibilizado na distribuição e o volume consumido, próximo de 37%. Cabe ressaltar que os dados informados pelo SNIS (BRASIL, 2014) são obtidos através de dados primários fornecidos pelas prestadoras de serviços (companhias estaduais, empresas e autarquias municipais, empresas privadas e prefeituras), sendo esta uma exigência para a obtenção de recursos junto ao Ministério das Cidades. Conclui-se que elevadas perdas de água representam entraves para a expansão do acesso à água no Brasil, visto que, quando parte da produção de água de uma empresa não é faturada, reduz-se sua capacidade de investir e obter financiamentos. Além disso, as perdas reais implicam na necessidade de buscar novos mananciais, contrariando a conservação de recursos hídricos.
Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo gerar informações, a partir de dados referentes ao controle de vazamentos em adutoras da cidade de Porto Alegre, registrados pelo setor de manutenção de adutoras do Departamento Municipal de Água e Esgotos, DMAE, com a finalidade de auxiliar os profissionais da área no planejamento, execução e manutenção de adutoras na escolha mais adequada de materiais. Um sistema bem operado e mantido implica em melhorias para a população atendida, com redução dos transtornos causados pelas faltas de abastecimento, redução das tarifas e um atendimento de melhor qualidade, considerando a possibilidade de novos investimentos realizados sobre o sistema existente.
O objetivo principal do trabalho é produzir, com base nos dados coletados pela Autarquia Municipal de Água e Esgotos, informações úteis ao tomador de decisão no que tange à otimização dos processos de planejamento, execução e manutenção de adutoras, nos sistemas de abastecimento de água. Para o alcance dos objetivos serão analisados os registros de controle de vazamentos, considerando os materiais envolvidos, a localização dos vazamentos na tubulação, suas prováveis causas e a frequência com que ocorrem em adutoras, na cidade de Porto Alegre. Pretende-se estudar as ocorrências de vazamentos nas adutoras com a finalidade de levantar informações para contribuir
com as áreas de projeto, execução, operação e manutenção, oferecendo material confiável para o aprimoramento da conservação dos sistemas de adução de água.
O trabalho limitou-se a analisar as prováveis causas e materiais envolvidos em ocorrências de vazamentos, nas adutoras da cidade de Porto Alegre, através de dados de controle de vazamentos registrados pela equipe de manutenção de adutoras da Autarquia Municipal, no período de maio de 2007 a março de 2014. São consideradas adutoras, tubulações com diametro igual ou superior a 250mm, portanto, vazamentos em redes com diâmetros inferiores a este não foram considerados.
MÉTODO DE PESQUISA
Rodrigues (2014) desenvolveu com base no registro do controle de vazamentos e sua localização, identificação das prováveis causas e serviços em redes adutoras pertencentes ao sistema de abastecimento de águ ada cidade de Porto Alegre, e através de entrevistas informais, realizadas com profissionais que trabalham com manutenção e projetos de adutoras. Os registros de controle de vazamentos e serviços foram realizados pela Coordenação de Manutenção de Adutoras, a C-ADUTORAS, setor pertencente a Autarquia Municipal de Água e Esgoto, em uma planilha eletrônica própria para este fim. Ao receber a solicitação com a descrição do problema, repassada pela Coordenação de Controle Operacional (C-CCO), a C-ADUTORAS, que conta atualmente com três equipes para a realização dos serviços, direciona uma equipe destinada à realização do mesmo e, ao retornar para a sede do setor, os dados são repassados para um formulário de apropriação diária.
Para cada conserto foram registrados os seguintes dados: o endereço onde foi realizado o serviço, o material e o diâmetro da rede existente, o tipo de serviço realizado, o local do vazamento, a causa provável, as datas e horários de início e término do serviço e a justificativa do período de serviço. É importante reforçar que endereço e local de ocorrência dos vazamentos são itens distintos, pois o primeiro refere-se à posição geográfica dentro da cidade e o outro ao posicionamento na própria tubulação. Para facilitar e padronizar o preenchimento da planilha, foram préfixados códigos, demonstraddos na figura 1, para caracterizar o material da rede existente, o serviço realizado e a causa provável do vazamento.
As causas prováveis de vazamentos relacionados na figura 1 são aquelas que ocorrem com maior frequência nas adutoras de Porto Alegre, levantadas através da observação dos consertos realizados pela gerência do setor responsável pelos mesmos. Os dados foram tratados de maneira que pudessem fornecer as seguintes relações:
a) a quantidade de vazamentos pelo tipo de material das adutoras;
b) a participação individual de cada material na extensão total das linhas de adução; c) a relação entre vazamentos e extensão de rede, ambos, considerados por material; d) os percentuais de vazamentos pelas causas prováveis;
e) os percentuais de vazamentos pela localização na adutora;
f) o percentual de ocorrência de vazamentos considerando as estações do ano;
g) o total de horas trabalhadas em consertos por tipo de material e uma estimativa de horas totais por quantidade de vazamentos.
Figura 1 – Códigos utilizados para determinar o material da rede existente,
tipo de serviço realizado, localização do vazamento e provável causa do vazamento (FRAGA, 2013) RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste tópico, são apresentados os resultados obtidos através do tratamento dos dados e discussões a respeito dos mesmos, verificando os percentuais de incidência das causas prováveis dos vazamentos, bem como dos locais de maior ocorrência dos mesmos nas tubulações. Elencam-se interpretações relacionando o número de vazamentos com a extensão das tubulações.
Inicialmente, os registros foram segregados pelo critério “material da rede existente”, sendo possível, assim, identificar a distribuição do número total de vazamentos nos diversos tipos de materiais que constituem as redes de adução, conforme demonstrado na figura 2. Pode-se observar na figura 2, que o fibrocimento (FC) é o material que apresenta o maior número de ocorrências, com 136 eventos, o que significa 35,05% dos casos registrados no período de análise. O Ferro Fundido Dúctil (FD) apresentou 82 vazamentos (21,13%).
Após apurados os materiais relacionados aos vazamentos, foi necessário conhecer as extensões das tubulações referentes a cada tipo de material, sendo a extensão total de redes de adução igual a 393,4 km. Na figura 3 pode-se observar a distribuição dos materiais dentro da extensão total de adutoras, e na figura 4, o indicador número de vazamentos pelo comprimento de rede de cada material.
Ao examinar o número de vazamentos simultaneamente aos comprimentos das adutoras por tipo de material, o aço destaca-se com 9,93 vazamentos/km, acompanhado pelo fibrocimento, com 8,01 vazamentos/km.
Código Material existente Código Local do vazamento na adutora
AÇO Aço 1 Junta das conexões
CA Concreto armado ou protendido 2 Geratriz superior FF Ferro Fundido Cinzento (antigo) 3 Geratriz inferior
FD Ferro Fundido Dúctil 4 Solda
FC Fibrocimento: cimento amianto 5 Válvula PEAD Polietileno de Alta Densidade 6 Degolado
PVC PVC-PBA 7 Torneira de subpressão ou Tap
Código Causa Provável Código Tipo de Serviço
1 Acidente (provocado) 1 Entroncamento 2 Material antigo fragilizado 2 Substituição de válvula 3 Junta elástica – problema anel 3 Lançamento de rede 4 Junta de chumbo frouxa 4 Prolongamento de rede 5 Falha na solda de topo 5 Substituição de rede 6 Falha na solda de eletrofusão 6 Controle de vzamento
7 Corrosão (furo) 7 Corte e tamponagem
8 Sobrepressão na rede 8 Colocação/retirada de válvula 9 Transiente Hidráulico 9 Rebaixamento/remanejamento 10 Junta com flange frouxa 10 Entupimento de rede
11 Outra – não identificada 11 Sondagem em rede 12 Ausência – inconsistência dados 12 Conserto de válvula
Figura 2 – Número de vazamentos por tipo de material (RODRIGUES, 2014)
Figura 3 – Extensão das adutoras de cada material em km e em percentual da extensão total (RODRIGUES, 2014)
Figura 4 – Número de vazamentos por extensão de adutora (km) por tipo de material (RODRIGUES, 2014)
Estabelecidas as relações de vazamentos por km de rede, partiu-se para o delineamento das prováveis causas dos vazamentos considerando os materiais avaliados. A figura 5 mostra os percentuais dos vazamentos por causas prováveis.
Figura 5 – Percentuais dos vazamentos por causas prováveis (adaptado de RODRIGUES, 2014)
Desponta nas causas mais prováveis de vazamentos a fragilização dos materiais, com 36,9% dos casos registrados. Em sequência aparecem corrosão (14,2%), acidentes provocados (11,3%) e problemas nas juntas elásticas, de chumbo e flangeada (25,4% somadas). Os 12,2% restantes estão distribuídos em pequenos percentuais nas demais causas.
Considerando que os materiais que compõe as adutoras possuem características bastante distintas, decidiu-se a exemplo da tabela 1 apresentar o cruzamento das informações entre os locais e as prováveis causas dos vazamentos nas adutoras de fibrocimento. A tabela 2 apresenta o cruzamento das informações entre os locais e as prováveis causas dos vazamentos nas adutoras de Ferro Fundido Dúctil.
A principal causa registrada de vazamentos nas adutoras de FD é a de acidentes provocados por obras de terceiros, com 21 eventos. A segunda maior causa de vazamentos, com 16 casos, é devido a problemas nas juntas elásticas (no anel de borracha). A ocorrência desse tipo de vazamento provavelmente esteja ligada a deficiência no assentamento da adutora, ocasionando desgaste, deslocamento ou mau posicionamento do anel.
Tabela 1 – Locais e causas dos vazamentos nas adutoras de fibrocimento (RODRIGUES, 2014)
Tabela 2 – Locais e causas dos vazamentos nas adutoras de ferro fundido (RODRIGUES, 2014)
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
A elaboração deste trabalho teve como objetivo principal a análise das características dos vazamentos ocorridos nas adutoras da cidade de Porto Alegre, cujas possíveis causas foram
A ci d en te ( p ro v o ca d o ) M at er ia l an ti g o f ra g il iz ad o Ju nt a el ás tic a – pr ob le m a an el Ju n ta d e ch u m b o f ro u x a F al h a n a so ld a d e to p o F al h a n a so ld a d e el et ro fu sã o C o rr o sã o ( fu ro ) S o b re p re ss ão n a re d e T ra n si en te H id rá u li co Ju n ta c o m f la n g e fr o u x a O ut ra – n ão id en tif ic ad a A us ên ci a – in co ns is tê nc ia d ad os 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Total
1 Junta das conexões 1 17 6 4 2 30
2 Geratriz superior 10 36 3 2 2 2 1 2 58
3 Geratriz inferior 8 1 2 11
4 Solda
5 Válvula 1 1
6 Totalidade da circunferência – degolado 33 33
7 Torneira de subpressão ou Tap 2 2
8 Ausência – inconsistência dados 1 1
Total 11 96 10 6 0 4 2 0 0 3 3 1 136
CAUSA PROVÁVEL
LOCALIZAÇÃO DOS VAZAMENTOS
A ci d en te ( p ro v o ca d o ) M at er ia l an ti g o f ra g il iz ad o Ju nt a el ás tic a – pr ob le m a an el Ju n ta d e ch u m b o f ro u x a F al h a n a so ld a d e to p o F al h a n a so ld a d e el et ro fu sã o C o rr o sã o ( fu ro ) S o b re p re ss ão n a re d e T ra n si en te H id rá u li co Ju n ta c o m f la n g e fr o u x a O ut ra – n ão id en tif ic ad a A us ên ci a – in co ns is tê nc ia d ad os 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Total
1 Junta das conexões 1 10 1 11 1 24
2 Geratriz superior 14 3 1 8 1 1 1 2 31
3 Geratriz inferior 5 3 2 1 5 1 1 18
4 Solda 1 1 1 3
5 Válvula 1 1
6 Totalidade da circunferência – degolado 2 2
7 Torneira de subpressão ou Tap 1 1
8 Ausência – inconsistência dados 2 1 3
Total 21 10 16 2 0 1 14 2 0 13 2 2 83
CAUSA PROVÁVEL
apuradas pelo setor responsável pela manutenção das mesmas, para a geração de informações sobre o comportamento dos materiais nas linhas de adução.
As adutoras de aço e fibrocimento apresentaram os maiores índices de vazamentos por km de rede. Tubulações de aço não costumam apresentar vazamentos, sendo a corrosão a provável causa da grande maioria dos mesmos. Tal informação sugere que nas tubulações de aço faltam revestimentos ou proteção catódica. O fibrocimento apresentou a fragilização do material como a causa principal dos vazamentos. A análise dessa informação evidencia a necessidade de um estudo para a substituição destas redes. A obtenção de informações como estas revela a importância da coleta e geração de dados em um sistema de abastecimento de água.
Considerando a atual difusão da tecnologia, e com essa a redução dos custos ligados a captura de dados e do processamento destes em informações, sugere-se, como instrumento de coleta, a criação de um aplicativo para smartphones com a funcionalidade do envio de fotos georreferenciadas e datadas do local onde ocorreu o reparo no sistema. Uma vez feita esta captura, os dados seriam tratados com modelos estatísticos que poderiam indicar, com maior precisão, tendências, locais e tipos de vazamentos, auxiliando no desenvolvimento de cenários, exercício importante para a construção do planejamento de um uso mais estratégico das redes de adutoras, com o intuito de aumentar a eficiência global do sistema de abastecimento de água da cidade de Porto Alegre.
REFERÊNCIAS
BRASIL. Ministério das Cidades. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento. Diagnóstico dos serviços de água e esgotos: 2013. Brasília, DF, 2014. Disponível em: <http://www.snis.gov.br>. Acesso em: 25 maio 2014.
FRAGA, A. S. Patologia dos vazamentos em redes adutoras e distribuidoras no DMAE. Porto Alegre, 2013. Trabalho não publicado.
NACIONES UNIDAS. Resolución 64/292: el derecho humano al agua y el saneamento. Nueva York, 2010. Disponível em: <http://www.un.org/ga/search/view
doc.asp?symbol=A/RES/64/292&referer=/english/&lang=S>. Acesso em: 25 maio 2014.
RODRIGUES, C. B. Adutoras na cidade de Porto Alegre: uma análise de registros de dados de serviços de conservação. 2014. 143 f. Trabalho de Diplomação (Graduação em Engenharia Civil) – Deparatmento de engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2014. Disponível em:
<http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/110118/000951908.pdf?sequence=1>. Acesso em: 26 abr. 2015.
TARDELLI FILHO, J. Controle e redução de perdas. In: TSUTIYA, M.T. Abastecimento de água. 3. Ed. São Paulo: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária, Escola Politécnica,
