AUTOMAÇÃO DE ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS DE ESGOTOS
Hales Bueno Cândido(1)
Engenheiro eletrotécnico pela escola de engenharia Mauá. Gerente de divisão da manutenção descentralizada Lapa - SABESP.
José Uilson Rodrigues
Engenheiro eletrotécnico com curso de especialização em engenharia de Saneamento Básico. Pós- graduação em materiais e equipamentos elétricos. Gerente de Divisão de Manutenção Interceptacão e Elevação de Esgoto Leste - SABESP. Experiência em magistério técnico.
Fernando da Silva Cunha
Técnico em eletrotécnica pela escola técnica Presidente Vargas.
Técnico em processamento de dados pela escola técnica Pe. Simon Switzar. Encarregado de Manutenção Elétrica e de Instrumentação da E.T.E. Suzano - SABESP.
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RESUMO
A concepção do projeto, a partir de premissas previamente estabelecidas, consistiu na implantação de equipamentos de tecnologias atuais tais como dispositivos de partida eletrônica e controladores programável que, através de uma linha de dados, permite a comunicação simultânea entre a unidade operacional e o centro de controle permitindo o acionamento e monitoramento de grandezas. Essa implantação permite redução dos custos operacionais, fornece diagnósticos e prognósticos de falhas e defeitos, elimina complexibilidade dos trabalhos manuais e fornece dados técnicos para elaboração de relatórios com históricos. Diante da confiabilidade e agilidade na obtenção de informações resulta em uma maior segurança operacional.
O desenvolvimento do projeto de automação das elevatórias de esgoto Una, Taiaçupeba e Retiro, partindo de idéias previamente estabelecidas, produziu um sistema remoto de operação e aquisição de dados de baixo custo e alta confiabilidade.
A sua implantação atende na sua totalidade às necessidades da manutenção, na medida que propicia à aquisição de dados operacionais que servirão para nortear os procedimentos da manutenção preditiva, preventiva e corretiva.
De concepção simples, o projeto abre a discussão sobre um modelo de automação a ser implantado em estações elevatórias de esgoto.
INTRODUÇÃO
A bacia do Alto Tietê abrange a Região Metropolitana de São Paulo com 36 municípios. O esgotamento sanitário desta bacia foi dividido, pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo em dois sistemas. Um sistema denominado de "principal" que comporta 20 municípios e outro constituído pôr municípios classificados como "isolados". Para tratar os esgotos sanitários provenientes destes 20 municípios estão instaladas cinco principais estações de tratamento de esgotos (ETE) e várias estações elevatórias de esgotos (EEE) ao longo do sistema de coleta e afastamento.
Historicamente, as elevatórias de esgotos pertencentes à SABESP, numa primeira fase de organização, possuíam operadores em regime de turno que além de operarem manualmente as instalações, registravam em impressos adequados as anormalidades operacionais ocorridas e as repassavam à uma Superintendência de Manutenção que centralizava todos os trabalhos de manutenção preventiva e corretiva.
Numa segunda etapa, com o crescimento do número de elevatórias, este trabalho de manutenção foi descentralizado passando cada área a cuidar de suas operações e manutenções. Visando um melhor aproveitamento do quadro de pessoal, começou nesta fase um movimento de "automação" das elevatórias que consistia basicamente no controle operacional através de bóias de nível. Esta prática permitiu a eliminação do trabalho em regime de turno, substituído pelo sistema de trabalho com equipes volantes. A redução dos custos operacionais resultante foi significativa.
Entretanto ocorreram problemas quanto ao registro de ocorrências de anormalidades operacionais praticado anteriormente. Os históricos e banco de dados que norteavam as políticas de manutenção, nos procedimentos citados anteriormente foram visivelmente deteriorados.
Atualmente a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo - SABESP, está organizada em Unidades de Negócios. Este trabalho pretende apresentar os procedimentos e os resultados obtidos com a automação pioneira de estações elevatórias de esgotos pertencentes ao “sistema de esgotamento principal”, implantada em 1998, de concepção baseada em requisitos de otimização e economicidade operacionais.
As estações elevatórias automatizadas são: Una e Taiaçupeba, operadas pelo Departamento de Tratamento de Esgotos Leste. A EEE Retiro está com o seu projeto de automação concluído. As EEEs Una e Taiaçupeba contribuem para E.T.E. Suzano e a EEE Retiro para a E.T.E. Barueri.
MATERIAIS E MÉTODOS
As EEEs Taiaçupeba e Una distam respectivamente 8 e 4 Km da ETE Suzano. A primeira recalca esgotos, predominantemente industrial, para a EEE Una e esta pôr sua vez recalca a totalidade dos esgotos a ela afluentes para a ETE Suzano.
elevatórias a serem automatizadas. Este conhecimento mostrou que elas são do tipo convencional. A entrada de energia elétrica envolve uma subestação unitária com painéis, com chave seccionadora, disjuntor de média tensão, reles de proteção e transformador abaixador, e mais, quadros de distribuição de energia elétrica, painéis de comando (CCM), motores elétricos para acionamento das bombas, bombas de recalque do esgoto, comportas, chaves de bóia para nível entre outros equipamentos. Estes equipamentos exigem manutenção preditiva, preventiva e corretiva.
Conhecendo-se as características das elevatórias estabeleceram-se objetivos para a automação das mesmas. Os principais objetivos foram o de manter a substituição dos operadores locais, monitorar remotamente a elevatória, tanto no que diz respeito a processos como a equipamentos, otimizar a operação da elevatória de acordo com requisitos do sistema de adução de esgotos e requisitos de economia de energia e finalmente monitorar os equipamentos procurando mantê-los em operação de uma forma confiável pelo maior intervalo de tempo possível, definindo as manutenções, não pôr periodicidade, mas pôr avaliação de sua vida útil restante. A etapa seguinte do estudo consistiu na definição dos equipamentos a serem utilizados no processo de adequação consistindo na substituição ou não dos equipamentos existentes visando a confiabilidade do sistema de automação a ser implantado.
Para este trabalho foram classificados os seguintes equipamentos: dispositivos de partida, equipamentos de automação e controle , equipamentos de comunicação de dados.
Os principais dispositivos de partida das bombas estudados foram os Inversores de Freqüência e as chaves de partida suave (Soft-Starter).
Entre os equipamentos de automação e controle, foram considerados os Controladores Programáveis ou unidades terminais remotas e os painéis de interface homem máquina (IHM).Os Controladores Programáveis são apropriados para a programação da seqüência de partida e parada das bombas, para ligar e desligar disjuntores e para adquirir dados de estado dos diversos equipamentos, para adquirir dados de grandezas analógicas sensoreadas e para comandar a ligação e o desligamento de equipamentos. Normalmente a interface com os operadores e com a manutenção é pôr meio de equipamentos remotos. Para a manutenção e situações de emergências é necessário que se tenha uma interface local. Esta interface pode ser um painel do tipo IHM ou um Computador pessoal portátil. Para supervisão remota das Elevatórias foram considerados os computadores pessoais com sistema operacional multitarefa, software supervisório e banco de dados.
Para a comunicação de dados usa-se normalmente um sistema de modems que transformam sinais digitais em sinais analógicos e vice-versa. Foram avaliados a transmissão via rádio e a transmissão por linha telefônica.
RESULTADOS
A configuração considerada a que melhor atenderia as necessidades levantada é apresentada na figura abaixo:
CONFIGURAÇÃO
DO SISTEMA
As chaves de partida e parada suave (Soft Starter) foram escolhidos como dispositivos de acionamento dos motores .Estas chaves substituíram o sistema convencional estrela /triângulo. Esta escolha foi feita em função do objetivo pretendido pelo projeto e pôr razões econômicas e operacionais.
Controladores programáveis foram definidos para a programação da seqüência de partida e parada das bombas, supervisionar disjuntores de entrada, adquirir dados de estado dos diversos equipamentos e sensores, dados de grandezas analógicas e para comandar a ligação e o desligamento de equipamentos. Para atuar como “interface” para manutenção e situações de emergência das elevatórias foram utilizados computadores portáteis.
Para supervisão remota das elevatórias foi adquirido computador pessoal com sistema operacional multitarefa, software supervisório e banco de dados.
Para registrar as grandezas de interesse nos processos das elevatórias e transformá-los em sinais adequados para os equipamentos de automação local, foram adotados os transdutores de corrente, de tensão, potência ativa e reativa e temperatura, além de sensores de nível. A comunicação entre o Centro de Controle Operacional e as EEEs é feita por meio de linhas telefônicas de dados a quatro fios se comunicando por modems.
As telas definidas são caracterizadas pôr funções de supervisão e ou comando do processo. Cada tela possue um campo principal de visualização do processo, seja pôr animações, seja pela apresentação de valores e ou mensagens para o operador.
O operador atua no processo clicando o mouse quando sua seta apontar no vídeo para botões de comando, ou escrevendo seu nome e senha quando solicitado pôr mensagem do computador. A tela principal da EEE Una e de comandos das EEEs Una e Taiaçupeba são mostradas abaixo, com ilustração do trabalho realizado.
MODEM MODEM LD C.C.O. IBM PC CLP IMPRESSO CARTOE S DE E /S SENSORES E ATUADORES TRANSDUTORES DE ENERGIA TCs TPs
ANEXO I
Tela Principal Tela de comando
C.C.O. Tela de boletim de operação
