1
PROMOÇÃO E REALIZAÇÃO
REDE METROLÓGICA DO ESTADO DE
SÃO PAULO - REMESP
REDE DE SANEAMENTO E
ABASTECIMENTO DE ÁGUA - RESAG
Aplicação de Metodologia para medição de perdas em redes de abastecimento de água -
Estudo de caso do Residencial Jardim das Colinas em São Jose dos Campos.
Rubens Francisco dos Santos1, 2, Antônio Carlos Costa Vieira2, Elisabeth Pelosi Teixeira1,Silvia Pierre Irazustra1, Francisco Tadeu Degasperi1.
1
Programa de Mestrado Profissional em Engenharia de Produção – Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza - SP – Brasil
2
Companhia de Saneamento do Estado de São Paulo – SP - Brasil
Resumo
O Plano Nacional de Saneamento Básico - PLANSAB propôs entre suas metas a universalização do acesso à água potável. Nesse contexto, considerando-se um ambiente de escassez hídrica e a manutenção dos atuais padrões de consumo, ressalta-se a importância que o controle de perdas nos sistemas de abastecimento de água adquire a medida em que se amplia o acesso da sociedade à rede pública. Dessa forma, o desenvolvimento de tecnologias e a aplicação de protocolos padronizados para a identificação e controle de vazamentos tornam-se ferramentas relevantes para o planejamento das atividades dos prestadores de serviço em saneamento básico. Nesse sentido, o artigo apresenta a metodologia utilizada em um estudo para a detecção das perdas localizadas dentro de uma área piloto, que serviu de base para a elaboração de um plano de controle que direcionou os trabalhos de campo necessários à redução dessas perdas. O resultado obtido após as intervenções demonstrou-se satisfatório, favorecendo a incorporação da metodologia no planejamento das atividades da empresa.
Palavras-chave: Saneamento, Macromedição, Perdas. 1. INTRODUÇÃO
No debate sobre a atual escassez dos recursos hídricos no estado de São Paulo tem-se levantado a questão da qualidade da gestão dos serviços públicos no setor de saneamento e, entre os vários aspectos englobados nessa avaliação, destaca-se a relevância que os indicadores de perdas (IP) adquirem como padrões de eficiência dos sistemas de abastecimento de água. Em síntese, o índice de perdas representa a relação entre o volume perdido total e o volume de água tratada disponibilizado pela concessionária. O volume perdido pode ser resultante de perdas aparentes, tais como fraudes, submedição dos hidrômetros residenciais e erros de leitura ou de perdas reais, tais como, extravasamentos em reservatórios ou vazamentos na rede. [1].
No caso específico dos vazamentos, os quais contribuem significativamente para a elevação dos índices de perdas na rede de distribuição, destacam-se os vazamentos visíveis, que afloram na superfície, sendo normalmente de grande magnitude, e os vazamentos não visíveis ou subterrâneos, de pequena ou de grande magnitude, que necessitam de equipamentos acústicos especiais para sua detecção e localização. Dentre suas principais causas podem ser citadas as falhas na especificação e no controle de qualidade dos materiais utilizados, a falta de qualificação na mão-de-obra para a execução dos serviços e o efeito do tráfego sobre as tubulações enterradas [1].
2
No Brasil os dados apresentados pelo Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgoto em 2012 [2], atestaram os elevados índices de perdas no abastecimento de água apresentados pelos prestadores de serviço, se comparados com os padrões de países desenvolvidos, no Japão e na Alemanha este indicador encontra-se abaixo de 11 % [3].Diante desse quadro o Plano Nacional de Saneamento Básico estabeleceu uma meta de 31% em âmbito nacional para 2033 [4] que contrasta com a realidade atual, cujos índices em geral encontram-se acima desse patamar, conforme pode-se depreender da análise do gráfico da figura 1. A reversão deste quadro baseia-se não somente em novos investimentos, mas a um realinhamento do paradigma técnica e de gestão vigentes, ao qual o conceito de gerenciamento de perdas vincula-se.
Figura 1 - Índice de perdas na distribuição dos prestadores de serviços de abrangência regional, segundo prestador de serviços - Fonte: SNIS – 2012 [2]
Neste contexto, o artigo aborda uma das etapas dos trabalhos desenvolvidos no âmbito do Projeto de Cooperação Técnica em Controle de Perdas realizado através do convênio entre a Japan International Cooperation Agency (JICA) e a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp). O convênio entre essas entidades permitiu o intercâmbio de experiências e a transferência da tecnologia no controle de perdas em sistemas de distribuição de água adquiridos pelos gestores de saneamento daquele país, que se destaca por seus indicadores positivos na área.
O projeto foi denominado “Eficaz” – Eficiência Operacional na Redução de Perdas e desenvolvido entre 19 de julho de 2007 e 18 de julho de 2010, como parte da política da concessionária na busca pelas melhores práticas operacionais, formando instrutores internos e desenvolvendo programas com base nas atividades práticas desenvolvidas no projeto. O projeto foi realizado em três áreas piloto, com níveis de complexidade distintos, escolhidas dentre as unidades operadas pela concessionária, envolvendo funcionários em nível de direção e técnicos através de treinamentos in loco (“on-the-job training”), a fim de organizar e executar um plano de controle de perdas para cada área com base na metodologia apresentada, desde o seu planejamento, execução e avaliação dos resultados, bem como o aperfeiçoamento técnico dos profissionais envolvidos nessas atividades, permitindo a difusão dos novos conceitos na prática operacional da companhia [5].
A determinação das perdas através da medição das vazões mínimas noturnas baseia-se numa abordagem proposta pela International Water Association – IWA, na qual efetuam-se medições de vazão e pressão de um setor delimitado (district metered área – DMA), durante o período noturno, com a finalidade de se obter a Vazão Mínima Noturna (QMN) e a Pressão Média Noturna do Setor (PMNS) [6], pressupondo-se que a redução de consumo neste período forneça um indicador confiável das perdas por vazamento na rede de distribuição.
2. OBJETIVO
O objetivo do estudo foi a identificação de perdas relacionadas a vazamentos na rede de distribuição de água do Residencial Jardim das Colinas em São José dos Campos – SP através da medição setorizada.
3. MÉTODOS E MATERIAIS 3.1. Metodologia
3
O estudo foi precedido de uma etapa de planejamento das atividades, na qual se efetuou a pesquisa cadastral das instalações existentes com a finalidade de identificar os pontos de medição e a estratégia dos trabalhos de campo, uma vez que as atividades envolviam manobras de abertura e fechamento de válvulas e intervenção viária. Nesta etapa, foram também realizados testes de setorização, a fim de garantir que as medições a serem realizadas se referissem efetivamente aos volumes de água entregues à área de estudo, não havendo passagem ou abastecimento de outros setores ou blocos. Inicialmente optou-se pela divisão das medições em dois blocos: Bloco 1, com 349 ligações, e Bloco 2, com 438 ligações conforme indicado na Figura 2.Esta configuração foi adotada em função de que toda a área do bloco 1 já havia sofrido uma intervenção na rede de abastecimento em 2007, com a substituição total da tubulação. Por outro lado, o bloco 2 ainda mantinha suas condições de redes e ramais originais, dessa forma, os dois blocos poderiam apresentar diferenças significativas das perdas por vazamento. A setorização dos blocos possibilitou a leitura das vazões separadamente, facilitando a determinação das perdas por vazamentos, as quais direcionaram as ações visando a redução das perdas.
Figura 2 - Residencial Jardim das Colinas - São José dos Campos/SP: divisão em blocos - Fonte: Google Maps [5]
Os pontos de medição “1” e “2” indicados na figura 2 foram instalados respectivamente, na entrada do condomínio e a montante da divisão entre os blocos. Na entrada do condomínio, ponto 1, foi instalado um medidor de vazão ultrassônico 1010-WP1 em by-pass com o medidor eletromagnético da concessionária, a fim de avaliar a diferença de medição do volume de água que abastecia a área piloto, blocos 1 e 2. Para o medidor 2, cujas leituras se referiam somente ao consumo do Bloco 2 foi montada uma derivação em by-pass na rede de distribuição de Ø 100 mm em uma caixa de concreto. Nesse local, as medições foram realizadas por intermédio de um medidor de vazão eletromagnético Magnew, modelo MGG montado sobre skid metálico adaptado para transporte veicular, o dispositivo foi interligado à rede por conexões flexíveis de Ø 50 mm.
3.2. Desenho experimental
O desenho do estudo seguiu o fluxo representado na Figura 3, sendo realizado em três etapas. Na primeira, procurou-se a validação da hipótese inicial, que considerava que a QMN corresponderia à vazão de perda do sistema, critério considerado aceitável pela prática operacional, uma vez que o consumo residencial noturno é relativamente baixo, tendendo a nulo [5]. A fim de validar este parâmetro, os trabalhos foram iniciados com a medição da QMN nos dois blocos, sem intervenção na rede de abastecimento. Em seguida todos os registros de entrada de água das moradias foram fechados, permitindo, dessa forma, a medição direta das perdas não contabilizadas.
Após essa etapa constatou-se a validade da hipótese inicial, QMN = Qdist, a qual foi seguida pela pesquisa e reparo
dos vazamentos visíveis por inspeção visual e dos não visíveis através de detecção acústica. Essas ações subsidiaram a tomada de decisão sobre a redução da pressão na entrada do setor, provocando a diminuição das pressões de abastecimento, e com isso a diminuição das vazões dos vazamentos restantes, não detectáveis pelos métodos acústicos existentes. Em seguida, foram realizadas novas leituras da QMN, com a repetição do ciclo, até se concluir pela validade ou não das ações executadas.
Caso os resultados se apresentassem em padrões compatíveis com as metas almejadas para a área piloto, não haveria necessidade de ações posteriores. Entretanto, leituras da QMN no bloco 2 indicaram a manutenção de perda significativa mesmo após a ação de redução da pressão parcial e das campanhas de pesquisa e de reparo de vazamentos, o que poderia ser um indicio de que a redução efetiva das perdas necessitaria da substituição total ou parcial da infraestrutura de redes e ramais. Considerando que tal ação envolveria a alocação de efetivos e materiais, optou-se por refinar a pesquisa de campo no bloco 2.
1 SUB-BLOCO 1 SUB-BLOCO 2 SUB-BLOCO 3 SUB-BLOCO 4 2
4
A fim de subsidiar as ações posteriores, o bloco 2 foi subdividido em 4 sub-blocos, conforme ilustrado na Figura 1, os quais foram analisados separadamente conforme a metodologia proposta para a tomada de decisão e planejamento das ações.3.3. Equipamentos utilizados
Medidor de vazão eletromagnético Magnew DN 25 – Modelo: MGG 11D025P12LS3AAA-X2X – Faixa de Medição de 0 ~17,7 m3/h e erro máximo de 0,5 % (1,0 ≤ Vs ≤ 10 m/s – 20% Vs).
Medidor de vazão eletromagnético Magnew DN 50 – Modelo: MGG 11D050P12LS3AAA-X2X – Faixa de Medição de 0 ~70,7 m3/h e erro máximo de 0,5 % (1,0 ≤ Vs ≤ 10 m/s - 20% Vs).
Medidor de vazão ultrassônico 1010-WP1, com acessórios.
Transdutores de profundidade 1011- NFPS-B3 tipo B3, C3 e E2 com acessórios. Detector PL-960 para tubulações de ferro, com acessórios.
Medidor de pressão tipo FJN-501A. Detector de vazamentos HG-10A11.
Detector acústico digital FSB-8D, com acessórios. Localizador magnético GA-1;
Hastes de escuta LS-1.0, LS-1.5;
Localizador sônico de tubulações NTL-100, com acessórios; Detector de vazamentos por correlação LC-2500, com acessórios.
Detector de vazamentos do tipo Integração no Tempo SV-1108, com acessórios.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A medição da QMN da área piloto apresentou uma média 5,60 l/s, conforme o gráfico da Figura 4 e a medição direta das perdas apresentou uma média de 4,5 l/s, a variação entre essas leituras (1,1 l/s) foi associada ao consumo residencial noturno, dessa forma, constatou-se que a parcela relevante da vazão medida referia-se às perdas do sistema.
Figura 4 - Medição da QMN – Área Piloto (bloco 1 + bloco 2) - realizada em 31/01/2008 [5]
5,00 5,10 5,20 5,30 5,40 5,50 5,60 5,70 5,80 5,90 6,00 Redução de Pressões Pesquisa de Vazamento Não-Visível Medição de Qmn 1 Medição de Qmn Reparo de Vazamentos Medição de Qmn 2 Manteve valor Qmn? Sim Avaliar necessidade de ações de infraestrutura Execução de ações de infraestrutura Não (1) Nova Pesquisa de Vazamento Reparo de Vazamentos Medição de Qmn Acompanhamento Fim Medição de Qmn Não (2) 2 Serviços Preliminares Medição de Vazão Mínima Noturna (Qmn) Medição Direta (Qd) ( Qmn = Qd ) ? Não Avaliar Sim
Adotar valor obtido como parâmetro Início de outras ações
1
Figura 3- Metodologia proposta para a avaliação, controle e decisão quanto às ações de controle e redução de perdas [5]
(l
/s
)
5
A partir da análise das medições optou-se pela manutenção da medição da QMN como parâmetro da metodologia, uma vez que sua aplicação não é dependente do fechamento dos registros da rede para a determinação das perdas, já na medição direta haveria a necessidade de equipes de campo para o fechamento e abertura das ligações. O resultado das médias das leituras está representado na tabela 1.Qd (Perdas reais) QMN (l/s)
Bloco 1 Bloco 2 Total Bloco 1 e 2
0.65L/s 3.85L/s 4.5 L/s 5,60 L/s
Tabela 1- Resultado das medições nos blocos 1 e 2 e QMN, realizada em 24/01/2008 [5]
Após a setorização do bloco 2 foram obtidas leituras de QMN de cada sub bloco, conforme representado no Gráfico da Figura 5. Com a aplicação da metodologia, foi elaborado um plano de ação para o controle e eliminação de perdas, cuja principal atividade consistia na troca de ramais das ligações residenciais. Essas trocas foram programadas em função dos valores obtidos pelas medições e realizadas na seguinte sequência: Sub-bloco 1, sub-bloco 4, sub-bloco 2 e sub-bloco 3.
Figura 5 - Acompanhamento da QMN- Bloco 2 – Jardim das Colinas – Fechamento sub-blocos [5]
A área de estudo foi escolhida em virtude do elevado índice de perdas apresentado, sobre a qual a concessionária concentrava esforços visando à redução do indicador. O período subsequente à realização das intervenções apresentou uma redução da vazão de distribuição, a qual se manteve estável entre março de 2010 até abril de 2012, voltando a subir nos anos seguintes, conforme demonstrado no gráfico apresentado na Figura 6, essa elevação deverá ser acompanhada de novos estudos a fim de identificar se houve aumento da demanda ou perdas por vazamento.
Figura 6 – Acompanhamento do índice de perdas - Área piloto 2005 a 2014 [5]
5. CONCLUSÃO
A comparação entre as medições diretas, realizadas com os hidrômetros fechados e da QMN, com hidrômetros abertos, demonstrou que a vazão noturna se concentrava em perdas na distribuição, o que validou a utilização da QMN como parâmetro da metodologia.
0 500 1.000 1.500 2.000 2.500
mai/05 out/06 fev/08 jul/09 nov/10 abr/12 ago/13 dez/14
L/ ra m al . d ia Período da Medição
6
Ressalta-se que esta comparação só foi possível devido ao número reduzido de ligações. Em sistemas consumidores adensados, essa verificação torna-se complexa devido à necessidade da intervenção de equipes de campo, em horários específicos que oneram as atividades.Em relação ao objeto do estudo, os resultados obtidos a partir da aplicação da metodologia de detecção de perdas de água através da setorização e medição da “vazão mínima noturna” – QMN, na rede de distribuição do Residencial Jardim das Colinas em São José dos Campos – SP, demonstraram-se favoráveis e contribuíram significativamente para a identificação das perdas desse sistema, dessa forma, foram incorporados à matriz tecnológica da empresa, contribuindo para o planejamento das atividades operacionais e gestão dos recursos disponibilizados pela concessionária.
Um desdobramento relevante do intercâmbio entre a JICA e a Sabesp foi à introdução do conceito de district metered area (DMA) nos projetos das novas redes de abastecimento, tal concepção evita retrabalhos posteriores à medida que inclui pontos de medição e válvulas de derivação em pontos estratégicos do sistema de abastecimento de água voltados para o gerenciamento de eventuais perdas.
AGRADECIMENTOS
A Sabesp – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo, a JICA – Japan International Cooperative Association cujas informações obtidas através do programa de cooperação internacional e apresentadas no 2º Seminário de Eficiência Operacional no Controle de Perdas de Água subsidiaram o presente trabalho.
REFERÊNCIAS
[1] Tsutiya, M. T. “Abastecimento de Água”. 3º ed. – São Paulo – Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2006. 643 p. ISBN 85-900823-6-9
[2] BRASIL. Sistema nacional de informações sobre saneamento: diagnóstico dos serviços de água e esgotos - SNSA – 2010. Ministério das Cidades. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Brasília, DF. SNSA/MCIDADES, 2014.164 p.
Disponível em
<http://midia.atp.usp.br/plc/plc0502/impressos/plc0502_extra_MinCidades_DiagnosticoSaneamento_AE2010.pdf>. Acesso em 17 de ago. 2014.
[3] Manual for performance-based contracting by water utility companies in Brazil. Jun. 2013. 68 p. – International Finance Corporation. Disponível em <http://www.ifc.org/wps/wcm/connect/2cdb7900404762b0b98bbb82455ae521/WaterUtilityBrazil English.pdf?MOD=AJPERES>. Acesso em 12 de set 2012.
[4] BRASIL, Plano Nacional de Saneamento Básico – PNSB (2013). Aprovado pela portaria interministerial 571 em 06/12/2013 estabelece diretrizes, metas e ações de saneamento básico para o País nos próximos 20 anos (2014-2033). Disponível <https://www2.mp.pa.gov.br/sistemas/gcsubsites/upload/39/PACTOPLANSA.pdf>. Acesso em 12 de set. 2014.
[5] Vieira. A. C. C., Rainkober, L. F. “Melhoria da Qualidade no Gerenciamento das Perdas”, 2009, 2º Seminário Internacional Eficiência Operacional no Controle de Perdas de Água.
[6] Morrison, J., “Managing leakege by district metered areas: a practical approach” - Water21- magazine of the International Water Association – fev. 2004- ISSN Online: 2219-1534
