Gerenciamento de Perdas de Agua e Energia Eletrica em Sistemas de Abastecimento - Guia para Profissionais

Gerenciamento de Perdas de Água e Energia Elétrica em Sistemas de Abastecimento Guia do profissional em treinamento Nível 2 Abastecimento de água Promoção Rede Nacional de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental ReCESA Realização Núcleo Regional Nordeste NURENE Instituições integrantes do NURENE Universidade Federal da Bahia líder Universidade Federal do Ceará Universidade Federal da Paraíba Universidade Federal de Pernambuco Financiamento Financiadora de Estudos e Projetos do Ministério da Ciência e Tecnologia I Fundação Nacional de Saúde do Ministério da Saúde I Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental do Ministério das Cidades Apoio organizacional Programa de Modernização do Setor de Saneamento PMSS Comitê gestor da ReCESA Comitê consultivo da ReCESA Ministério das Cidades Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério do Meio Ambiente Ministério da Educação Ministério da Integração Nacional Ministério da Saúde Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico Social BNDES Caixa Econômica Federal CAIXA Parceiros do NURENE ARCE Agência Reguladora de Serviços Públicos Delegados do Estado do Ceará Cagece Companhia de Água e Esgoto do Ceará Cagepa Companhia de Água e Esgotos da Paraíba CEFET Cariri Centro Federal de Educação Tecnológica do CaririCE CENTEC Cariri Faculdade de Tecnologia CENTEC do CaririCE Cerb Companhia de Engenharia Rural da Bahia Compesa Companhia Pernambucana de Saneamento Conder Companhia de Desenvolvimento Urbano do Estado da Bahia EMASA Empresa Municipal de Águas e Saneamento de ItabunaBA Embasa Empresa Baiana de Águas e Saneamento Emlur Empresa Municipal de Limpeza Urbana de João Pessoa Emlurb Fortaleza Empresa Municipal de Limpeza e Urbanização de Fortaleza Emlurb Recife Empresa de Manutenção e Limpeza Urbana do Recife Limpurb Empresa de Limpeza Urbana de Salvador SAAE Serviço Autônomo de Água e Esgoto do Município de AlagoinhasBA SANEAR Autarquia de Saneamento do Recife SECTMA Secretaria de Ciência Tecnologia e Meio Ambiente do Estado de Pernambuco SEDUR Secretaria de Desenvolvimento Urbano da Bahia SEINF Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbano e InfraEstrutura de Fortaleza SEMAM Fortaleza Secretaria Municipal de Meio Ambiente e Controle Urbano SEMAM João Pessoa Secretaria Executiva de Meio Ambiente SENAC PE Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial de Pernambuco SENAI CE Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial do Ceará SENAI PE Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial de Pernambuco SEPLAN Secretaria de Planejamento de João Pessoa SUDEMA Superintendência de Administração do Meio Ambiente do Estado da Paraíba UECE Universidade Estadual do Ceará UFMA Universidade Federal do Maranhão UNICAP Universidade Católica de Pernambuco UPE Universidade de Pernambuco Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva ABCMAC Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental ABES Associação Brasileira de Recursos Hídricos ABRH Associação Brasileira de Resíduos Sólidos e Limpeza Pública ABLP Associação das Empresas de Saneamento Básico Estaduais AESBE Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento ASSEMAE Conselho de Dirigentes dos Centros Federais de Educação Tecnológica CONCEFET Conselho Federal de Engenharia Arquitetura e Agronomia CONFEA Federação de Órgão para a Assistência Social e Educacional FASE Federação Nacional dos Urbanitários FNU Fórum Nacional de Comitês de Bacias Hidrográficas FNCBHS Fórum Nacional de PróReitores de Extensão das Universidades Públicas Brasileiras FORPROEX Fórum Nacional Lixo e Cidadania LP Frente Nacional pelo Saneamento Ambiental FNSA Instituto Brasileiro de Administração Municipal IBAM Organização PanAmericana de Saúde OPAS Programa Nacional de Conservação de Energia PROCEL Rede Brasileira de Capacitação em Recursos Hídricos CapNet Brasil Gerenciamento de Perdas de Água e Energia Elétrica em Sistemas de Abastecimento Guia do profissional em treinamento Nível 2 Abastecimento de água Catalogação da Fonte Coordenação Geral do NURENE Profª Drª Viviana Maria Zanta Profissionais que participaram da elaboração deste guia Professor Milton Tomoyuki Tsutiya Créditos José Antônio França Marques José Reinolds Cardoso de Melo Central de Produção de Material Didático Patrícia Campos Borja Alessandra Gomes Lopes Sampaio Silva Projeto Gráfico Marco Severo Rachel Barreto Romero Ronconi Impressão Fast Design É permitida a reprodução total ou parcial desta publicação desde que citada a fonte EXX Abastecimento de água gerenciamento de perdas de água e energia elétrica em sistemas de abastecimento guia do profissional em treinamento nível 2 Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental org Salvador ReCESA 2008 139p Nota Realização do NURENE Núcleo Regional Nordeste coordenação de Viviana Maria Zanta José Fernando Thomé Jucá Heber Pimentel Gomes e Marco Aurélio Holanda de Castro 1 Eficiência hidráulica e energética no saneamento 2 Consumo e demanda de água e energia 3 Perdas de água e energia 4 Combate às perdas de água procedimentos técnicos 5 Redução de custos de energia elétrica ações administrativas e operacionais 6 Economia de água e energia educação 7 Combate às perdas de água e energia programa e planos de ação I Brasil Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental II Núcleo Regional Nordeste CDD XXXX Apresentação da ReCESA Apresentação da ReCESA Apresentação da ReCESA Apresentação da ReCESA A criação do Ministério das Cidades Ministério das Cidades Ministério das Cidades Ministério das Cidades no Governo do Presidente Luiz Inácio Lula da Silva em 2003 permitiu que os imensos desafios urbanos passassem a ser encarados como política de Estado Nesse contexto a Secretaria Nacional de Secretaria Nacional de Secretaria Nacional de Secretaria Nacional de Saneame Saneame Saneame Saneamennnnto Ambiental to Ambiental to Ambiental to Ambiental SNSA inaugurou um paradigma que inscreve o saneamento como política pública com dimensão urbana e ambiental promotora de desenvolvimento e redução das desigualdades sociais Uma concepção de saneamento em que a técnica e a tecnologia são colocadas a favor da prestação de um serviço público e essencial A missão da SNSA ganhou maior relevância e efetividade com a agenda do saneamento para o quadriênio 2007 2010 haja vista a decisão do Governo Federal de destinar dos recursos reservados ao Programa de Aceleração do Crescimento PAC 40 bilhões de reais para investimentos em saneamento Nesse novo cenário a SNSA conduz ações de capacitação como um dos instrumentos estratégicos para a modificação de paradigmas o alcance de melhorias de desempenho e da qualidade na prestação dos serviços e a integração de políticas setoriais O projeto de estruturação da Rede de Capacitação e Rede de Capacitação e Rede de Capacitação e Rede de Capacitação e Extensão Tecnol Extensão Tecnol Extensão Tecnol Extensão Tecnolóóóógica em Saneamento gica em Saneamento gica em Saneamento gica em Saneamento Ambiental Ambiental Ambiental Ambiental ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA constitui importante iniciativa nessa direção A ReCESA tem o propósito de reunir um conjunto de instituições e entidades com o objetivo de coordenar o desenvolvimento de propostas pedagógicas e de material didático bem como promover ações de intercâmbio e de extensão tecnológica que levem em consideração as peculiaridades regionais e as diferentes políticas técnicas e tecnologias visando capacitar profissionais para a operação manutenção e gestão dos sistemas e serviços de saneamento Para a estruturação da ReCESA foram formados Núcleos Regionais e um Comitê Gestor em nível nacional Por fim cabe destacar que este projeto tem sido bastante desafiador para todos nós um grupo predominantemente formado por profissionais da área de engenharia que compreendeu a necessidade de agregar outros olhares e saberes ainda que para isso tenha sido necessário contornar todos os meandros do rio antes de chegar ao seu curso principal CCCComitê Gestor da ReCESA omitê Gestor da ReCESA omitê Gestor da ReCESA omitê Gestor da ReCESA NURENE NURENE NURENE NURENE O Núcleo Regional Nordeste NURENE tem por objetivo o desenvolvimento de atividades de capacitação de profissionais da área de saneamento em quatro estados da região Nordeste do Brasil Bahia Ceará Paraíba e Pernambuco O NURENE é coordenado pela Universidade Federal da Bahia UFBA tendo como instituições coexecutoras a Universidade Federal do Ceará UFC a Universidade Federal da Paraíba UFPB e a Universidade Federal de Pernambuco UFPE O NURENE espera que suas atividades possam contribuir para a alteração do quadro sanitário do Nordeste e consequentemente para a melhoria da qualidade de vida da população dessa região marcada pela desigualdade social Coordenadores Institucionais do NURENE Coordenadores Institucionais do NURENE Coordenadores Institucionais do NURENE Coordenadores Institucionais do NURENE Os Guias Os Guias Os Guias Os Guias A coletânea de materiais didáticos produzidos pelo NURENE é composta de 19 guias que serão utilizados nas Oficinas de Capacitação para profissionais que atuam na área de saneamento Quatro guias tratam de temas transversais quatro abordam o manejo das águas pluviais três estão relacionados aos sistemas de abastecimento de água três são sobre esgotamento sanitário e cinco versam sobre o manejo dos resíduos sólidos e limpeza pública O público alvo do NURENE envolve profissionais que atuam na área dos serviços de saneamento e que possuem um grau de escolaridade que varia do semialfabetizado ao terceiro grau Os guias representam um esforço do NURENE no sentido de abordar as temáticas de saneamento segundo uma proposta pedagógica pautada no reconhecimento das práticas atuais e em uma reflexão crítica sobre essas ações para a produção de uma nova prática capaz de contribuir para a promoção de um saneamento de qualidade para todos Equipe da Central de Produção de Material Didático Equipe da Central de Produção de Material Didático Equipe da Central de Produção de Material Didático Equipe da Central de Produção de Material Didático CPMD CPMD CPMD CPMD Apresentaçã Apresentaçã Apresentaçã Apresentação da área temática o da área temática o da área temática o da área temática Abastecimento de água Abastecimento de água Abastecimento de água Abastecimento de água Um dos desafios que se apresenta hoje para o saneamento é a adoção de tecnologias e práticas para o uso racional dos recursos hídricos e controle de perdas em sistemas de abastecimento Em termos qualitativos exigese a preservação dos mananciais e o controle da qualidade da água para consumo humano O atendimento a esses requisitos proporcionará uma maior eficiência e eficácia dos sistemas de abastecimento de água garantindo conseqüentemente o direito social à água Conselho Editorial de Conselho Editorial de Conselho Editorial de Conselho Editorial de Abastecimento de água Abastecimento de água Abastecimento de água Abastecimento de água SUMÁRIO PANORAMA E DESAFIOS DA EFICIÊNCIA HIDRÁULICA E ENERGÉTICA PARA O SANEAMENTO AMBIENTAL 10 A Água no Planeta11 Energia Elétrica 16 Níveis de Atendimento de Água e Esgoto no Brasil 17 A Problemática das Perdas de Água e Energia Elétrica em Sistemas de Abastecimento de Água 18 Perdas de água18 Perdas de energia elétrica 19 CONSUMO E DEMANDA DE ÁGUA E ENERGIA NO BRASIL E OS PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO21 Disponibilidade Hídrica no Brasil 21 Demanda de Água 22 Consumo de Água em Sistemas de Abastecimento23 Produção e Consumo de Energia Elétrica no Brasil27 Conservação de Água29 Conservação de Energia 30 CONCEITO IMPORTÂNCIA E ORIGEM DAS PERDAS DE ÁGUA E ENERGIA32 Sistema de Abastecimento de Água 32 Perdas de Água em Sistemas de Abastecimento 33 Consumo nãomedido faturado estimados 34 Perda de Energia Elétrica em Sistemas de Abastecimento 42 PROCEDIMENTOS TÉCNICOS PARA O COMBATE ÀS PERDAS DE ÁGUA 45 Combate às Perdas de Água 45 Macromedição 56 Micromedição 62 AÇÕES ADMINISTRATIVAS PARA A REDUÇÃO DE CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA67 Diagnóstico do Sistema de Abastecimento de Água quanto aos Custos de Energia Elétrica 67 Alternativas para a Redução do Custo de Energia Elétrica 68 Ações Administrativas69 Contrato de Fornecimento de Energia Elétrica 70 Tarifas de Energia Elétrica 72 Gerenciamento de Contas de Energia Elétrica74 AÇÕES OPERACIONAIS PARA A REDUÇÃO DE CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA 76 Ajuste de Equipamentos76 Diminuição da Potência dos Equipamentos 77 Redução das perdas de carga pela eliminação de ar em tubulações 81 Outros aspectos hidráulicos relacionados com as perdas de carga83 Redução do Custo pela Alteração do Sistema Operacional 86 Redução do Custo pela Automação de Sistemas de Abastecimento de Água89 Redução do Custo pela Geração de Energia Elétrica90 Utilização de Inversores de Freqüência em Sistemas de Bombeamento para a Diminuição do Consumo de Energia Elétrica 92 EDUCAÇÃO PARA ECONOMIA DE ÁGUA E ENERGIA 102 Educação Pública 102 Educação para Técnicos 104 PROGRAMA DE COMBATE ÀS PERDAS DE ÁGUA E ENERGIA106 Programa de Combate às Perdas de Água 106 Programa de Redução de Custos e Combate às Perdas de Energia 114 PLANOS DE AÇÃO DE COMBATE ÀS PERDAS DE ÁGUA E ENERGIA 118 Elaboração de Planos de Ação para o Combate às Perdas de Água e Energia 118 Gerenciamento de Projetos130 Processo estratégico 131 REFERÊNCIAS 135 PANORAMA E DESAFIOS DA EFICIÊNCIA HIDRÁULICA E ENERGÉTICA PARA O SANEAMENTO AMBIENTAL A água essencial ao surgimento e à manutenção da vida em nosso planeta é indispensável para o desenvolvimento das diversas atividades criadas pelo ser humano e apresenta por essa razão valores econômicos sociais e culturais Além de dar suporte à vida a água pode ser utilizada para o transporte de pessoas e mercadorias geração de energia elétrica produção e processamento de alimentos processos industriais diversos recreação e paisagismo além de assimilação de poluentes sendo essa talvez uma das aplicações menos nobres deste recurso tão essencial MIERZAWA e HESPANHOL 2005 Com o aumento da população e o incremento industrial a água passou a ser cada vez mais utilizada como se fosse um recurso abundante e infinito O conceito de abundância de água ainda é muito forte principalmente no Brasil um dos países que mais dispõem desse recurso pois cerca de 13 de toda a água doce do planeta encontrase em território brasileiro O problema com a água no Brasil diz respeito à sua distribuição A escassez de água atinge áreas de climatologia desfavorável e regiões altamente urbanizadas como é o caso das principais áreas metropolitanas As perdas de água totais em sistemas de abastecimento de água no Brasil têm uma média de 405 valor considerado muito elevado necessitando portanto urgentemente uma redução de pelo menos 30 a curto prazo e de 50 a médio prazo Mais de dois por cento do consumo total de energia elétrica do Brasil são consumidos pelos prestadores de serviços de saneamento sendo que 90 dessa energia são consumidas pelos conjuntos motobomba Estimase que esse consumo pode ser reduzido em pelo menos 25 na maioria dos sistemas de água As perdas de água têm relação direta com o consumo de energia pois é necessário cerca de 06kWh para produzir 1 m³ de água potável Isso mostra que eficiência hidráulica e a eficiência energética são fundamentais para o bom gerenciamento dos sistemas de abastecimento de água O sucesso de qualquer programa de redução de perdas de água e energia depende de um sistema de gestão permanente e eficaz que compreenda ações de base operacional institucional educacional e legal Essas ações além de promover a redução de perdas de água e do consumo de energia elétrica devem visar também os seguintes objetivos incremento de receitas redução dos custos de produção redução das despesas de energia elétrica postergação dos investimentos satisfação dos clientes Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 11 A Água no Planeta A água encontrase disponível sob várias formas na natureza cobrindo cerca de 70 da superfície do planeta A Tabela 1 apresenta áreas e volumes totais e relativos dos principais reservatórios de água na Terra e a Figura 1 mostra a distribuição das águas e a porcentagem de água salgada e doce Tabela 1 Principais reservatórios de água na Terra do volume total do volume total do volume total do volume total Reservatório Reservatório Reservatório Reservatório Área Área Área Área 10 10 10 103333 km km km km2222 Volume Volume Volume Volume 10 10 10 103333 km km km km3333 Total de Total de Total de Total de água água água água Água doce Água doce Água doce Água doce Oceanos 361300 1338000 965 Água Subterrânea Água doce Umidade do solo 134800 23400 10530 165 17 076 0001 301 005 Geleira e calotas polares Antártica Groelândia Ártico Regiões montanhosas 16227 13980 1802 226 224 24064 21600 2340 835 406 174 156 017 0006 0003 687 617 668 024 012 Solos gelados 21000 300 0022 086 Lagos Água doce Água salgada 20587 12364 8223 1764 91 854 0013 0007 0006 026 Pântanos 26826 1147 00008 003 Calha dos rios 148800 212 00002 0006 Água na biomassa 112 00001 0003 Água na atmosfera 129 0001 004 Total de reserva de água 1385984 100 Total de reserva de água doce 35029 253 100 Fonte SHIKLOMANOV 1993 689 Calotas polares e geleiras 975 Água salgada Água doce 25 do total Total de água da Terra 1386 Mkm 3 03 Água doce nos rios e lagos 09 Outros reservatórios 299 Água subterrânea doce Figura 1 Distribuição das águas na Terra em um dado instante Fonte SHIKLOMANOV 1998 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 12 Verificase por meio da Figura 1 que 975 do volume total de água do planeta formam os oceanos e mares e somente 25 são de água doce e desse percentual 689 estão localizados em calotas polares e geleiras 299 em águas subterrâneas 09 em outros reservatórios e apenas 03 em rios e lagos Considerase atualmente que a quantidade total de água na Terra de 1386 milhões de km3 1 km3 1 bilhão m3 tenha permanecido de modo aproximadamente constante durante os últimos 500 milhões de anos Essas águas circulam no planeta através do ciclo hidrológico Figura 2 Calotas e geleiras 16 milhões km 2 Áreas continentais 149 milhões km 2 Áreas oceânicas 361 milhões km2 Pc 11900 Ec 74200 Rs 13000 Rr 43000 Po 458000 Eo 503000 Volume de vapor na atmosfera 13000 Figura 2 Volume de água em circulação na Terra km3ano Po precipitação nos oceanos Eo evaporação dos oceanos Pc precipitação nos continentes Ec evaporação dos continentes Rr descarga total dos rios Rs contribuição dos fluxos subterrâneos às descargas dos rios Conforme mostra a Figura 2 um volume da ordem de 577200 km3ano é transformado em vapor de água o qual sobe à atmosfera sendo 503000 km3ano evaporados dos oceanos e 74200 km3ano das terras emersas A quantidade de água meteórica que cai na forma de chuva neve e neblina principalmente é de 458000 km3ano nos oceanos e 119000 km3ano nos continentes A diferença entre a quantidade de água que evaporam e caem nos domínios oceânicos 45000 km3ano representa a umidade que é transferida destes aos oceanos Por sua vez a diferença entre o volume precipitado nas terras emersas e dele evaporado 44800 km3ano representa o excedente hídrico que se transforma em fluxo de rios alimentando a umidade do solo e os aqüíferos subterrâneos A contribuição dos fluxos subterrâneos às descargas totais dos rios 43000 km3ano é da ordem de 13000 km3ano enquanto os fluxos subterrâneos que deságuam diretamente nos oceanos são da ordem de 2100 km3ano REBOUÇAS 2006 Fonte REBOUÇAS 2006 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 13 Distribuição mundial de água As águas doces não estão distribuídas igualmente no planeta devido as pecularidades climáticas causadas pelas diferenças de latitudes e altitudes e impactos de intervenções humanas tais como construção de reservatórios uso excessivo de águas subterrâneas e importação de água e transposição de água entre bacias hidrográficas Para Tundisi 2003 em alguns casos as atividades humanas podem alterar a vazão natural das águas em mais de 70 A Tabela 2 apresenta a relação entre a disponibilidade de água nos continentes e sua população Observase que a relação águapopulação é pior na Europa e na Ásia e melhor na Austrália Oceania e América do Sul Tabela 2 Disponibilidade de água nos continentes e sua população Continentes Continentes Continentes Continentes Disponibilidade de água Disponibilidade de água Disponibilidade de água Disponibilidade de água População População População População África 11 13 América do Norte e Central 15 8 América do Sul 26 6 Ásia 35 60 Austrália e Oceania 5 1 Europa 8 12 Fonte UNESCO 2004 A Tabela 3 apresenta países com maior disponibilidade de água e países com menor A Unesco 2003 considera um país com escassez de água quando se dispõe de menos de 1000m3 por habitante por ano Tabela 3 Países com maior e menor disponibilidade de água Países com mais água m Países com mais água m Países com mais água m Países com mais água m3333habitante habitante habitante habitante 1o Guiana Francesa 812121 2o Islândia 609319 3o Suriname 292566 4o Congo 275679 25o Brasil 48314 Países com menos água m Países com menos água m Países com menos água m Países com menos água m3333habitante habitante habitante habitante Kuwait 10 Faixa de Gaza Território Palestino 52 Emirados Árabes Unidos 58 Ilhas Bahamas 66 Fonte UNESCO 2003 Os mananciais mais acessíveis para o desenvolvimento das atividades humanas são os rios e lagos de água doce A Tabela 4 apresenta os volumes de água doce dos rios em cada um dos continentes Nessa tabela observase que a América do Sul é o continente com maior volume Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 14 de água doce dos rios pois conta com o rio Amazonas o maior rio do mundo com descarga média de 212000 m3s Tabela 4 Volume de água doce dos rios nos continentes Continente Continente Continente Continente Volume de água doce dos rios Volume de água doce dos rios Volume de água doce dos rios Volume de água doce dos rios km km km km3333 Europa 76 Ásia 533 África 184 América do Norte 236 América do Sul 916 Oceania 24 Fonte COSTA 2007 A análise efetuada por Cecílio e Reis 2006 com base em dados publicados pela World Resources Institute mostra que o ciclo das águas proporciona descargas de água doce nos rios do mundo da ordem de 41000 km3ano enquanto as demandas estimadas no ano 2000 atingiram aproximadamente 11 desses potenciais Portanto não existe escassez de água em nível global pois cada habitante da Terra no ano 2000 teve disponível entre 6000 a 7000 m3ano ou seja 6 a 7 vezes a quantidade mínima de 1000 m3habano estimada como razoável pelas Nações Unidas O problema com a água não diz respeito à sua quantidade mas sim à distribuição e também a poluição hídrica que está inutilizando as águas dos rios e lagos para o consumo humano Usos da água Na atualidade podese identificar os seguintes usos para a água consumo humano uso industrial irrigação geração de energia transporte aqüicultura preservação da fauna e da flora paisagismo e assimilação e transporte de efluentes De acordo com cada tipo de uso a água deve apresentar características físicas químicas e biológicas que garantam a segurança dos usuários a qualidade do produto final e a integridade dos componentes com os quais entrará em contato Muitas vezes ela é utilizada simultaneamente para atender às necessidades de duas ou mais categorias mencionadas O chamado uso múltiplo da água pode gerar conflitos entre diversos segmentos da sociedade MIERZWA e HESPANHOL 2005 A Tabela 5 apresenta os principais usos da água nos diversos continentes Verificase que o consumo de água pelas atividades humanas varia de modo significativo entre as diversas regiões Para a Oceania o maior consumo relacionase ao abastecimento doméstico para a Europa o consumo industrial e para as demais regiões o maior consumo devese à irrigação de culturas agrícolas Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 15 Tabela 5 Usos múltiplos da água por continente em 1995 Uso de água pelos diferentes setores Uso de água pelos diferentes setores Uso de água pelos diferentes setores Uso de água pelos diferentes setores Irrigação Irrigação Irrigação Irrigação Indústria Indústria Indústria Indústria Doméstico Doméstico Doméstico Doméstico Continente Continente Continente Continente km km km km3333ano ano ano ano km km km km3333ano ano ano ano km km km km3333ano ano ano ano África 1277 880 73 50 102 70 América do Norte e Central 2481 461 2355 437 548 102 América do Sul 627 590 244 230 191 180 Ásia 13888 850 1470 90 980 60 Europa 1911 310 2704 550 637 140 Austrália Oceania 57 341 03 18 107 641 Total Total Total Total 20241 20241 20241 20241 683 683 683 683 6849 6849 6849 6849 231 231 231 231 2565 2565 2565 2565 86 86 86 86 Fonte RAVEN et al 1998 Para o Brasil a Figura 3 apresenta a distribuição do consumo de água por atividade Observa se que a maior demanda de água é para agricultura seguida pelo abastecimento humano e consumo industrial Consumo Animal 140 Uso Industrial 54 Consumo Humano 179 Irrigação 627 Figura 3 Distribuição do consumo de água por atividade no Brasil Mierzwa e Hespanhol 2005 mostram que de modo similar ao que ocorre com a disponibilidade hídrica a demanda de água por atividade também varia com a região conforme ilustra a Figura 4 referentes à demanda de água no Estado de São Paulo e na Região Metropolitana de São Paulo RMSP Os dados apresentados nas figuras mostram com clareza que a demanda de água é influenciada pelo desenvolvimento de cada região É importante observar que cada atividade gera efluentes líquidos que atingem os corpos dágua direta ou indiretamente podendo comprometer sua qualidade e assim restringir seu uso como fonte de abastecimento humano Fonte ANA 2002 Figura 4 Distribuição do consumo de água por atividade no Estado de São Paulo e na Região Metropolitana de São Paulo RMSP A crise da água A crise da água atingiu muitas regiões do planeta e atualmente um terço da população mundial habita áreas com estresse de água de modo que 13 bilhões de pessoas não tem acesso à água potável e 2 bilhões não tem acesso ao saneamento adequado Estimase que em 2025 dois terços da população humana estará vivendo em áreas com pouca água afetando o crescimento e a economia local e regional As principais causas para a crise da água são crescimento da população e rápida urbanização diversificação dos usos múltiplos contaminação de águas subterrâneas degradação do solo aumentando a erosão e a sedimentação de rios lagos e represas uso ineficiente em irrigação de culturas agrícolas observandose que cerca de 70 das águas doces são utilizadas para irrigação desperdício e perdas de água em sistemas de abastecimento aumento da poluição e da contaminação das águas Atualmente estimase que 120 mil km³ de água estão contaminados e para 2050 esperase uma contaminação de 180 mil km³ caso persista a poluição Um dos agravantes da deterioração dos recursos hídricos é a repercussão na saúde humana e no aumento de mortalidade infantil e internações hospitalares A falta de acesso à água de boa qualidade e ao saneamento resulta em centenas de milhões de casos de doenças relacionadas com a água e mais de 5 milhões de mortes a cada ano Estimase que entre 10000 e 20000 crianças morrem todo dia vítimas de enfermidades relacionadas com a água Energia Elétrica A energia é o grande motor do sistema Terra Os seres humanos aprenderam ao longo dos séculos a utilizar diversas formas de energia que são encontradas na Terra sendo este um fator de extrema importância no desenvolvimento da civilização Os recursos energéticos utilizados Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 17 atualmente pelas nações industrializadas são os combustíveis fósseis carvão mineral petróleo e gás natural hidreletricidade energia nuclear e outras formas de energia menos difundida como geotérmica solar eólica proveniente da biomassa de marés e mais recentemente de ondas TEIXEIRA et al 2000 Produção de energia elétrica A produção de energia elétrica no Brasil é dependente em grande parte dos recursos hídricos sendo responsável por 10 da produção hidroelétrica mundial O Brasil utiliza atualmente cerca de 35 de seu potencial hidroelétrico No Sudeste a capacidade de produção de hidroeletricidade está praticamente esgotada TUNDISI 2003 A Tabela 6 mostra a disponibilidade em potência no Brasil em dezembro de 2000 Notase que cerca de 80 de energia elétrica é gerada através de hidroelétricas 13 através de usinas térmicas e o restante de 7 através usinas nucleares pequenas centrais hidroelétricas e importações Tabela 6 Disponibilidade de energia elétrica no Brasil Tipo Tipo Tipo Tipo Potência instalada Potência instalada Potência instalada Potência instalada MW MW MW MW Participação Participação Participação Participação Pequenas centrais hidroelétricas 1485 202 Usinas hidroelétricas 59165 8057 Usinas térmicas 9664 1316 Usinas nucleares 1966 268 Importações 1150 157 Total Total Total Total 73430 73430 73430 73430 100 100 100 100 Fonte TUNDISI 2003 Níveis de Atendimento de Água e Esgoto no Brasil A Tabela 7 apresenta os índices de atendimento com serviços de água e de esgotos segundo as regiões do país em 2005 Tabela 7 Índices de atendimento urbano com água e esgotos pelos prestadores de serviços segundo a região geográfica Índice de atendimento urbano Índice de atendimento urbano Índice de atendimento urbano Índice de atendimento urbano Região Região Região Região Água Água Água Água Coleta de esgotos Coleta de esgotos Coleta de esgotos Coleta de esgotos Tratamento dos esgotos Tratamento dos esgotos Tratamento dos esgotos Tratamento dos esgotos gerados gerados gerados gerados Norte 685 67 100 Nordeste 986 267 361 Sudeste 968 694 326 Sul 1000 337 253 CentroOeste 1000 454 397 Brasil Brasil Brasil Brasil 963 963 963 963 479 479 479 479 317 317 317 317 Fonte SNIS 2005 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 18 Segundo dados do SNIS 2005 os índices de atendimento de água na área urbana apresentam um ótimo desempenho com exceção da região Norte Diferentemente em termos de esgotamento sanitário o atendimento em coleta de esgotos apresenta um índice médio nacional ainda precário igual a 479 Em relação ao tratamento dos esgotos os resultados são ainda mais incipientes com um índice médio nacional de tratamento de esgotos de apenas 317 Segundo estudos realizados no Ministério das Cidades visando a universalização dos serviços de abastecimento de água e esgotamento sanitário no prazo de 20 anos são necessários investimentos estimados em R 178 bilhões Isto significa o investimento de 045 do PIB ao ano para atender toda a população que hoje não tem acesso aos serviços e absorver o crescimento vegetativo da população nesse período A Problemática das Perdas de Água e Energia Elétrica em Sistemas de Abastecimento de Água Perdas de água As elevadas perdas de água tornaramse um dos maiores problemas dos sistemas de abastecimento de água brasileiro Contribuem para tal situação dentre outros motivos a baixa capacidade institucional e de gestão dos sistemas a pouca disponibilidade de recursos para investimentos sobretudo em ações de desenvolvimento tecnológico na rede de distribuição e na operação dos sistemas a cultura do aumento da oferta e do consumo individual sem preocupações com a conservação e o uso racional e as decisões pragmáticas de ampliação da carga hidráulica e extensão das redes até áreas mais periféricas dos sistemas para atendimento aos novos consumidores sem os devidos estudos de engenharia MIRANDA 2006 Para o SNIS 2005 o Brasil perde 4481 da água distribuída em relação à água captada Essa quantidade de água seria suficiente para abastecer simultaneamente países como a França a Suíça a Bélgica e o norte da Itália As elevadas perdas de água têm relação direta com o desperdício de energia elétrica pois normalmente é necessário cerca de 06kWh para produzir 1m3 de água potável A Figura 5 apresenta os índices de perdas de faturamento dos prestadores de serviços de saneamento Essa figura mostra que esse índice tem variado regionalmente entre 34 região centrooeste e 576 região norte com média de 405 para o país Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 19 COSAMAAM DEASAC CAESAAP CAERDRO CAEMAMA COMPESAPE CAERRR CEDAERJ CASALAL AGESPISAPI COSANPAPA DESOSE CAERNNR CAGEPAPB SANESULMS CAGECECE SANEAGOGO CASANSC EMBASABA SABESPSP CESANES SANEATINSTO SANEPARPR CORSANRS CAESBDF COPASAMG 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Índice de micromedição relativo ao volume disponibilizado Índice de perdas de faturamento Figura 5 Índice de micromedição e perdas de faturamento dos prestadores de serviços de saneamento Combater e controlar a perda é uma questão fundamental em cenários em que há por exemplo escassez de água e conflitos pelo seu uso elevados volumes de água não faturadas comprometendo a saúde financeira do operador um ambiente de regulação em que os indicadores que retratam as perdas de água estão entre os mais valorizados para a avaliação de desempenho O gerenciamento das perdas exige o seu conhecimento pleno Identificar e quantificar as perdas constituise em ferramenta essencial e indispensável para a implementação de ações de combate MIRANDA 2006 Perdas de energia elétrica Mais de dois por cento do consumo total de energia elétrica do Brasil o equivalente a 83 bilhões de kWhano são consumidos por prestadores de serviços de saneamento em todo o país Este consumo engloba os diversos usos nos processos de abastecimento de água e esgotamento sanitário com destaque para os conjuntos motobomba que são normalmente responsáveis por 90 do consumo nessas instalações As despesas totais dos prestadores de serviços de saneamento com energia elétrica chegam a R 15 bilhão por ano variando entre 65 a 238 das despesas totais com média de 122 para os sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário de companhias estaduais de saneamento ELETROBRÁSPROCEL 2005 Embora não existam dados consolidados sobre quanto da energia consumida é desperdiçada estimase que a despesa anual dos prestadores de serviços de saneamento somente pela ineficiência energética é de R 375 milhões Despesa esta que pela ausência de marco regulatório para o setor é freqüentemente repassada para a sociedade via tarifa A sociedade por sua vez está no limite de seu orçamento o que tem contribuído para aumentar a inadimplência que por sua vez acarreta menor faturamento impactando negativamente os investimentos dos prestadores de serviços de saneamento O ciclo vicioso se completa pela absolescência dos equipamentos decorrentes da falta de investimentos ELETROBRÁSPROCEL 2005 Fonte Adaptado do SNIS 2005 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 20 QUESTÕES 1 Mostre a relação que existe entre as perdas de água e o consumo de energia 2 Como obter sucesso nos programas de redução de perdas de água e energia 3 As águas doces não estão distribuídas igualmente no planeta Que fatores determinam essas diferenças 4 Podese afirmar que existe escassez de água em nível global 5 Qual o maior problema enfrentado pela população mundial com relação à água 6 Quais as principais causas para a crise da água 7 Que conseqüências podese observar através dessa crise 8 Que recursos energéticos estão sendo utilizados atualmente pelas nações industrializadas 9 Relate sobre a problemática das perdas de água e energia elétrica em sistemas de abastecimento de água Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 21 CONSUMO E DEMANDA DE ÁGUA E ENERGIA NO BRASIL E OS PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO Disponibilidade Hídrica no Brasil O Brasil tem uma área de 85474035 km2 e uma população de 180 milhões de habitantes Mais de 90 do território brasileiro recebem chuvas entre 1000 e mais de 3000 mmano Apenas nos 400000 km2 do contexto semiárido do Nordeste as chuvas são mais escassas entre 400 a 800 mmano A quantidade de água que escoa pelos rios do Brasil representa uma oferta da ordem de 33841m3anohab e além disso têmse as águas subterrâneas cujo volume estocado até a profundidade de 1000m é estimado em 112000km3 O valor médio das recargas das águas subterrâneas no Brasil é estimado em 3144km3ano A extração de apenas 25 dessa taxa média de recarga já representaria uma oferta de água doce à população brasileira da ordem de 4000m3ano por habitante REBOUÇAS 2006 Portanto o Brasil é um país privilegiado em termos de recursos hídricos entretanto a distribuição dessa água não é uniforme resultando em abundância de água em algumas regiões e escassez em outras A Tabela 8 apresenta os dados da ANA 2002 onde se verifica que a disponibilidade hídrica no país é de aproximadamente 57595km3ano sendo que a disponibilidade média por habitante é de 32305m3ano Esse valor é muito elevado e não retrata a gravidade de algumas regiões pois 812 da população do Brasil vivem em áreas urbanas sendo que 40 dessa população estão concentradas em 22 regiões metropolitanas As regiões metropolitanas de São Paulo Rio de Janeiro Belo Horizonte e Porto Alegre têm problemas relacionados com a escassez de água Tabela 8 Disponibilidade hídrica no Brasil Estado Estado Estado Estado População População População População hab hab hab hab Disponibilidade Disponibilidade Disponibilidade Disponibilidade específica específica específica específica m m m m3333anohab anohab anohab anohab Acre 557882 28997699 Amapá 477032 33878525 Amazonas 2817252 50692147 Pará 6195965 20377696 Rondônia 1380952 18240159 Roraima 324397 73308576 Tocantins 1157690 10990367 Região Norte Região Norte Região Norte Região Norte 12911170 12911170 12911170 12911170 28559197 28559197 28559197 28559197 Alagoas 2827856 134996 Bahia 13085769 593355 Ceará 7431597 266794 Maranhão 5657552 1236235 Paraíba 3444794 221660 Pernambuco 7929154 171277 Piauí 2843428 1076447 Rio Grande do Norte 2777509 257167 Sergipe 1784829 167709 Região Nordeste 47782488 488026 Espírito Santo 3097498 801634 Minas Gerais 17905134 917250 Rio de Janeiro 14392106 177227 São Paulo 37035456 290611 Região Sudeste 72430194 444844 Paraná 9564643 894651 Rio Grande do Sul 10187842 1942678 Santa Catarina 5357864 1473750 Região Sul 25110349 1443423 Distrito Federal 2051146 101329 Goiás 5004197 2976469 Mato Grosso 2505245 37033808 Mato Grosso do Sul 2078070 4369473 Região CentroOeste 11638658 10049373 BRASIL 169872859 3399473 Na Tabela 8 verificase a grande variação na disponibilidade hídrica das principais regiões brasileiras e constatase a influência das condições climáticas e da intensidade de ocupação do solo em cada local No caso específico do estado de São Paulo a disponibilidade hídrica é de 23396m³anohab entretanto na RMSP onde vivem 20 milhões de habitantes essa disponibilidade é de somente 1793m³anohab ano 2010 ou seja 13 vezes menor que a média do Estado MIERZWA e HESPANHOL 2005 É importante lembrar que a quantidade de água existente em uma região é constante mas não a população que normalmente tem crescido Outro agravante para essa condição é a poluição e a contaminação das águas que também tem aumentado ao longo dos anos Demanda de Água A água pode ser utilizada para várias atividades humanas e de acordo com cada tipo de uso a água deve apresentar características físicas químicas e biológicas que garantam a segurança dos usuários Muitas vezes a água pode ter vários usos e nesses casos podem gerar conflitos entre diversos segmentos da sociedade Os principais usos da água são consumo humano uso industrial irrigação geração de energia transporte aquicultura preservação da fauna e da flora paisagismo assimilação e transporte de efluentes A água para consumo humano deve ser priorizada pois a água é essencial em todas as atividades metabólicas do ser humano no preparo de alimentos na higiene pessoal e na limpeza de roupas e utensílios domésticos por exemplo Em média cada indivíduo necessita 25 litros de água por dia para satisfazer as suas necessidades vitais MIERZWA e HESPANHOL 2005 A Tabela 9 apresenta os dados relativos ao consumo de água por região hidrográfica do Brasil e para o estado de São Paulo Suas características devem estar dentro de padrões de potabilidade que estão definidas na portaria nº 518 de 25 de março de 2004 do Ministério da Saúde Tabela 9 Demanda de água para consumo humano por região hidrográfica do Brasil e no Estado de São Paulo Região Hidrográfica Demanda Lhabdia Amazonas 10265 Tocantins 13313 Parnaíba 21680 São Francisco 17083 Paraguai 18792 Paraná 16623 Uruguai 18050 Costeira do Norte 58117 Costeira do Nordeste Ocidental 17603 Costeira do Nordeste Oriental 20204 Costeira do Sudeste 34592 Costeira do Sul 13308 Média do Estado de São Paulo 28422 Região Metropolitana de São Paulo 32106 Média do Brasil 19563 Fonte ANA 2002 IBGE 2000 E 2004 apud MIERZWA e HESPANHOL 2005 Consumo de Água em Sistemas de Abastecimento Para o planejamento e gerenciamento de sistemas de abastecimento de água a previsão do consumo de água é um dos fatores de fundamental importância A operação dos sistemas e as suas ampliações eou melhorias estão diretamente associadas à demanda de água Classificação de consumidores de água Os consumidores de água são classificados em quatro categorias de consumo pelas prestadoras de serviços de saneamento doméstico comercial industrial público A divisão dos consumidores baseiase no fato de que essas categorias são claramente identificáveis e também devido à necessidade de estabelecimento de políticas tarifárias e de cobranças diferenciadas A categoria de economias residenciais uso doméstico é a mais homogênea apresentando uma variabilidade de consumo relativamente pequena quando comparada à variabilidade das outras As categorias comercial e industrial são mais heterogêneas A Figura 6 apresenta a distribuição percentual do número de ligações de água na Região Metropolitana de São Paulo RSMP por categoria de consumo Residencial 897 Comercial 92 Pública 02 Industrial 09 Figura 6 Ligações de água na RMSP por categorias de consumo Fonte TSUTIYA 2004 Água para uso doméstico A água para uso doméstico corresponde a sua utilização residencial tanto na área interna como na área externa da habitação Na área interna a água pode ser utilizada para bebida higiene pessoal preparo de alimentos lavagem de roupa lavagem de utensílios domésticos e limpeza em geral Para área externa utilizase a água para rega de jardins limpeza de piso e fachadas piscinas lavagem de veículos etc Para a área interna o consumo mínimo varia de 50 a 90 litros de água por habitante por dia YASSUDA e NOGAMI 1976 O consumo de água em uma habitação depende de um grande número de fatores que podem ser agrupados em seis classes características físicas renda familiar características da habitação características do abastecimento de água forma de gerenciamento do sistema de abastecimento e características culturais da comunidade Dentre as variáveis que afetam a demanda doméstica de água uma das mais importantes é o preço pois é uma das poucas sob Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 25 total controle dos responsáveis pelo sistema de abastecimento Geralmente elevações no preço da água acarretam diminuição no consumo até um limite correspondente ao essencial reduções no preço causam aumento no consumo Água para uso comercial Água para uso comercial Água para uso comercial Água para uso comercial Várias são as atividades comerciais que utilizam a água de modo que nessa categoria ocorrem desde pequenos até grandes consumidores como bares padarias restaurantes lanchonetes hospitais hotéis postos de gasolina lavarápidos clubes prédios comerciais shoppings centers entre outros Portanto os consumos de água em atividades comerciais são variáveis e depende de estudo caso a caso Água para uso industrial Água para uso industrial Água para uso industrial Água para uso industrial O uso da água em uma instalação industrial pode ser classificado em cinco categorias uso humano uso doméstico água incorporada ao produto água utilizada no processo de produção e água perdida ou para usos não rotineiros De modo semelhante ao uso comercial o consumo de água para uso industrial deve ser estabelecido caso a caso Água para uso público Água para uso público Água para uso público Água para uso público Inclui nesta classificação a parcela de água utilizada na irrigação de parques e jardins lavagem de ruas e passeios edifícios e sanitários de uso público fontes ornamentais piscinas públicas chafarizes e torneiras públicas combate a incêndio etc De modo geral os consumos públicos são de difícil mensuração e dependem também de caso a caso Valores do consumo de água A Tabela 10 apresenta o consumo per capita de água no Brasil e em outros países Tabela 10 Consumo per capita de água no Brasil e em outros países PaísEstadoCidade PaísEstadoCidade PaísEstadoCidade PaísEstadoCidade Ano Ano Ano Ano Consumo de água Consumo de água Consumo de água Consumo de água Lhabdia Lhabdia Lhabdia Lhabdia 1989 1510 Brasil média Brasil média Brasil média Brasil média 1994 2354 Brasília 1989 2110 São Paulo 1988 2370 Santa Catarina 1990 1430 Minas Gerais 1990 1540 Chile Chile Chile Chile Santiago 1994 2040 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 26 Colômbia Colômbia Colômbia Colômbia Bogotá 1992 1670 Costa Rica Costa Rica Costa Rica Costa Rica 1991 2080 Canadá média Canadá média Canadá média Canadá média 1984 4310 Estados Unidos média Estados Unidos média Estados Unidos média Estados Unidos média 1984 6660 Fonte MACÊDO 2004 Para os sistemas de abastecimento de água operados pela Sabesp no estado de São Paulo é apresentado na Tabela 11 o consumo micromedido per capita de água e o consumo micromedido por economia na RMSP Na Tabela 12 podem ser observados o consumo médio efetivo per capita de água e os consumos por economia e por ligação nos municípios do interior do estado de São Paulo Tabela 11 Consumo médio efetivo per capita de água na RMSP 2002 Consumo micromedido Consumo micromedido Consumo micromedido Consumo micromedido Unidade de Negócio Unidade de Negócio Unidade de Negócio Unidade de Negócio Per capita Per capita Per capita Per capita Lhabdia Lhabdia Lhabdia Lhabdia Por economia Por economia Por economia Por economia Leconomiadia Leconomiadia Leconomiadia Leconomiadia MC 246 563 MN 145 483 MS 130 430 ML 144 460 MO 273 487 VicePresidência Metropolitana 221 510 Fonte ROCHA FILHO 2002 Tabela 12 Consumo médio efetivo per capita de água em municípios do interior do estado de São Paulo 2001 Consumo micromedido Consumo micromedido Consumo micromedido Consumo micromedido Unidade de Negócio Unidade de Negócio Unidade de Negócio Unidade de Negócio Número de Número de Número de Número de Municípios Municípios Municípios Municípios Per capita Per capita Per capita Per capita Lhabdia Lhabdia Lhabdia Lhabdia Por economia Por economia Por economia Por economia Leconomiadia Leconomiadia Leconomiadia Leconomiadia Por ligação Por ligação Por ligação Por ligação Lligaçãodia Lligaçãodia Lligaçãodia Lligaçãodia IA 53 1402 4103 4211 IB 62 1732 5047 5204 IG 29 1570 4597 4910 IM 47 1490 4460 4660 IT 83 1628 4468 4641 IV 24 1580 4964 5509 VicePresidência do Interior 298 1563 4637 4898 Fonte TSUTIYA 2004 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 27 Produção e Consumo de Energia Elétrica no Brasil Matriz energética e produção de energia elétrica no Brasil A matriz energética brasileira em 2005 foi de 2186x106 toneladas equivalentes de petróleo sendo 477 provenientes de fontes renováveis hidroeletricidade e biomassa A energia proveniente da biomassa consistiu de lenha 131 canadeaçúcar 139 e outras biomassas 27 A Tabela 13 apresenta as fontes de energia em porcentagem da matriz energética brasileira em 2005 Tabela 13 Matriz energética brasileira 2005 Fonte Fonte Fonte Fonte Porcentagem Porcentagem Porcentagem Porcentagem Petróleo e derivados 384 Biomassa 297 Hidroeletricidade 150 Gás natural 93 Carvão mineral 64 Urânio 12 Fonte RONDEAU 2006a A produção de energia elétrica no Brasil no ano 2005 foi de 4416TWh inclui a importação de Itaipu sendo que dessa energia produzida 893 foram provenientes de fontes renováveis A Tabela 14 apresenta as fontes de produção de energia elétrica em porcentagem em 2005 Tabela 14 Produção de energia elétrica no Brasil 2005 Fonte Fonte Fonte Fonte Porcentagem Porcentagem Porcentagem Porcentagem Hidráulica 854 Gás natural 41 Biomassa 39 Petróleo e derivados 28 Nuclear 22 Carvão 16 Fonte RONDEAU 2006b O Brasil ocupa atualmente o décimo lugar em geração de energia elétrica no mundo e as características das principais fontes para a geração de energia elétrica são apresentadas na Quadro 1 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 28 Quadro 1 Principais características das fontes de geração de energia elétrica no Brasil Fonte Fonte Fonte Fonte Características Características Características Características Hidráulica Vantagem competitiva do país Recurso renovável Potencial de energia elétrica de 260 GW 28 aproveitado Biomassa Potencial expressivo para geração de energia elétrica bioeletricidade Recurso renovável Potencial de oferta superior a 500 MWano Carvão mineral Importantes reservas de carvão mineral 32 bilhões de toneladas 90 no Rio Grande do Sul Potencial de 20000 MW durante 100 anos considerando utilizar 50 para geração de energia elétrica Nuclear 6a maior reserva de urânio do planeta 32 bilhões de toneladas equivalente a 12 bilhões de tep Alto potencial na geração de energia elétrica Gás Reservas de 306 bilhões de m3 equivalente a 03 bilhão de tep Produção de 48 milhões de m3dia 2005 50 do mercado de gás natural são atendidos com produção nacional 2005 tep tonelada equivalente de petróleo Fonte RONDEAU 2006b Consumo de Energia Elétrica no Brasil Em 2004 o consumo de energia elétrica no Brasil foi de 359 TWh bilhões de kWh sendo que o setor de saneamento consumiu 825 bilhões de kWh correspondendo a 23 do consumo do país A estrutura de consumo de energia elétrica no Brasil é apresentada na Tabela 15 Tabela 15 Estrutura de consumo de energia elétrica no Brasil em 2004 Consumo de energia Consumo de energia Consumo de energia Consumo de energia Atividades Atividades Atividades Atividades Industrial 43 Força motriz 51 Saneamento Saneamento Saneamento Saneamento 53 53 53 53 Aquecimento 18 Processos eletroquímicos 167 Refrigeração 7 Iluminação 2 Residencial 25 Aquecimento de água 26 Refrigeração 32 Iluminação 24 Outros 18 Comercial e outros 32 Iluminação 44 Condicionamento do ambiente 20 Refrigeração 18 Outros 18 Fonte MARQUES 2005 O consumo per capita de energia elétrica no Brasil em 2003 foi de 1671kWh valor relativamente baixo demonstrando que nossa qualidade de vida está muito aquém do razoável se comparado com a média mundial de 2200 kWhano por habitante A Tabela 16 apresenta o consumo anual de energia elétrica no Brasil e em outros países em 2003 Tabela 16 Consumo anual de energia elétrica no Brasil e em outros países em 2003 País Consumo kWhanohab País Consumo kWhanohab Noruega 25000 Portugal 3600 Canadá 18000 Venezuela 2800 Suécia 16000 Uruguai 2400 Estados Unidos 12500 Chile 2400 Austrália 9500 Argentina 2100 Suíça 8000 Brasil 1671 Bélgica 7300 México 1665 Japão 7000 Costa Rica 1554 França 6600 Colômbia 800 Alemanha 6000 Peru 700 Rússia 4800 Equador 650 Espanha 4300 Paraguai 600 África do Sul 4200 Média Mundial 2200 Fonte MARQUES 2005 Para Marques 2005 o desperdício de energia elétrica no Brasil em 2003 foi da ordem de 35 bilhões de kWh 12 do consumo do Brasil com custo de aproximadamente R 56 bilhões Conservação de Água A conservação de água pode ser definida como as práticas técnicas e tecnologias que propiciam a melhoria da eficiência do uso da água Também pode ser definida como qualquer ação que reduz a quantidade de água extraída das fontes de suprimento reduz o consumo de água reduz o desperdício de água reduz as perdas de água aumenta a eficiência e o reúso da água evita a poluição da água Conservar água significa atuar de maneira sistêmica na demanda e na oferta de água Ampliar a eficiência do uso da água representa de forma direta aumento da disponibilidade para os demais usuários flexibilizando os suprimentos existentes para outros fins bem como atendendo ao crescimento populacional à implantação de novas indústrias e à preservação e conservação dos recursos naturais Um programa de conservação de água é composto por um conjunto de ações e para a sua viabilidade é fundamental a participação da alta direção a qual deverá estar comprometida com o programa direcionando e apoiando a implementação das ações necessárias e o seu sucesso depende de FIESPCIESP 2006 estabelecimento de metas e prioridades escolha de um gestor ou gestores da água os quais devem permanentemente ser capacitados e atualizados para operarem e difundirem o programa alocação planejada dos investimentos iniciais com expectativa de redução à medida que as economias geradas vão se concretizando gerando os recursos necessários para novos investimentos apoio da alta gerência executiva durante a elaboração dos planos de gestão do uso da água otimização do uso da água garantindo um melhor desempenho das atividades consumidoras envolvidas pesquisa desenvolvimento e inovação nos processos ou em outras atividades com adequação dos níveis de qualidade exigíveis e busca da redução de custos desenvolvimento e implantação de um sistema de gestão que deverá garantir a manutenção de bons índices de consumo e processos ao longo do tempo contribuindo para a redução e manutenção dos custos ao longo da vida útil multiplicação do programa para todos os usuários do sistema divulgação dos resultados obtidos de forma a incentivar e engajar ainda mais os usuários envolvidos A manutenção dos resultados obtidos com o programa de conservação depende de um sistema de gestão permanente e eficaz que compreenda ações de base operacional institucional educacional e legal O sistema de gestão atua principalmente sobre duas áreas Técnica engloba as ações de avaliação medições aplicações de tecnologias e procedimentos para o uso da água Humana envolve comportamento e expectativas sobre o uso da água e procedimentos para realização de atividades consumidoras Essas áreas necessitam de atualização constante para que seja possível mensurar os progressos obtidos e o cumprimento de metas bem como o planejamento das ações futuras dentro de um plano de melhoria contínua Conservação de Energia A conservação de energia é um conceito abrangente que engloba todas as ações que são desenvolvidas para reduzir o consumo de energia Mesmo o racionamento de energia ou outra modalidade qualquer que afete a qualidade de vida conserva a energia Entretanto a parte conceitual da conservação de energia de interesse para o curso referese àquela que não cause prejuízo à qualidade de vida Para essa condição Marques 2005 define a conservação de energia como um conceito sócioeconômico que traduz a necessidade de se retirar do planejamento da expansão do sistema elétrico a componente referente ao desperdício permitindo a redução dos investimentos no setor elétrico sem comprometer o fornecimento de energia e a qualidade devida Para conservar a energia elétrica há dois caminhos MARQUES 2005 Vertente humana o cidadão recebe informações compatíveis que o auxiliam a se inserir no contexto da nova situação induzindoo à mudança de hábitos atitudes e futura mudança de comportamento Vertente tecnológica através de treinamento específico o técnico é inserido nas questões da eficiência energética entrosandose com novas tecnologias tanto de equipamentos como de processos reduzindo significativamente o consumo de energia de uma instalação sem comprometer o produto final QUESTÕES 1 Comente acerca da disponibilidade hídrica no Brasil 2 Escreva sobre a importância do conhecimento da demanda para o gerenciamento dos sistemas de abastecimento de água 3 Como as prestadoras de serviços de saneamento dividem seus consumidores Qual a finalidade dessa classificação 4 Como se apresenta a matriz energética brasileira 5 Disserte sobre a produção da energia elétrica no Brasil suas fontes e características 6 Mostre seu entendimento sobre a conservação da água e da energia CONCEITO IMPORTÂNCIA E ORIGEM DAS PERDAS DE ÁGUA E ENERGIA Sistema de Abastecimento de Água A concepção dos sistemas de abastecimento de água é variável em função do porte da cidade topografia sua posição em relação aos mananciais etc De um modo geral os sistemas convencionais de abastecimento de água são constituídos das seguintes partes manancial captação estação elevatória adutora estação de tratamento de água reservatório rede de distribuição As Figuras 7 e 8 apresentam concepções de sistemas de abastecimento de água Observase nessas figuras que há necessidade da utilização de estações elevatórias para que a água bruta do manancial seja tratada e posteriormente distribuída à população De um modo geral para a produção de 1m³ de água potável é necessário cerca de 06kWh TSUTIYA 2001 Também podese observar nessas figuras que aumentando as perdas de água aumentase o consumo de energia elétrica ou seja há uma relação direta entre as perdas e o consumo de energia Manancial Captação Estação elevatória de água bruta Adutora de água bruta Estação de Tratamento de Água Adutora de água tratada Reservatório Rede de Distribuição Fonte TSUTIYA 2004 Figura 7 Sistema simples de abastecimento de água Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 33 Figura 8 Sistema de abastecimento de água com captação superficial e subterrâneo Perdas de Água em Sistemas de Abastecimento Definições de perdas de água A perda de água é considerada como um dos principais indicadores de desempenho operacional das prestadoras de serviços de saneamento em todo mundo As perdas ocorrem em todos os componentes de um sistema de abastecimento de água desde a captação até a distribuição entretanto a magnitude dessas perdas depende de cada unidade As perdas podem ser avaliadas pela diferença de volume de entrada e de saída de um unidade do sistema de abastecimento O caso mais comum é a determinação de perdas a partir da estação de tratamento de água ETA Nesse caso medese o volume que sai da ETA em um determinado período e comparase com a soma de todos os volumes medidos ou estimados na rede de distribuição de água no período considerado A Figura 9 ilustra de forma simplificada o conceito de perdas em um sistema de abastecimento de água a partir dos volumes produzidos na ETA Figura 9 Definição de perdas Rio Reservatório da zona baixa Reservatório da zona alta Rede da zona alta Rede da zona baixa Captação por poços profundos ETA Captação superficial Estação elevatória Estação elevatória VVPP Rede Estação de Tratamento de Água VVm muu Fonte ORSINI 1996 Fonte ZANIBONI e SARZEDAS 2007 Perda VP Vm u Onde VP volume de água que entra no sistema Vm volume micromedido u usos operacionais emergenciais e sociais Em um sistema de abastecimento de água podem ser identificados dois tipos de perdas Perda real ou perda física corresponde ao volume de água produzido que não chega ao consumidor final devido à ocorrência de vazamentos nas adutoras redes de distribuição e reservatórios bem como de extravasamentos em reservatórios Perda aparente ou perda nãofísica corresponde ao volume de água consumido porém não contabilizado pela prestadora de serviços de saneamento decorrente de erros de medição fraudes ligações clandestinas e falhas do cadastro comercial Existem dois métodos para a avaliação de perdas Balanço de águas consiste em avaliar as perdas pelo volume que entra no sistema menos o volume de água consumido de modo que neste método as perdas calculadas são as perdas totais resultantes das várias partes da infraestrutura Quadro 2 Pesquisa em campo as perdas são determinadas através de pesquisas testes e inspeções em campo de cada componente de perda real ou aparente e com a somatória das parcelas de volumes perdidos calculase o volume total de perdas Quadro 2 Componentes do balanço de água Volume que entra no sistema Consumo autorizado Consumo autorizado faturado Consumo medido faturado incluindo água exportada Água faturada Consumo nãomedido faturado estimados Consumo autorizado nãofaturado Consumo medido nãofaturado usos próprios caminhãopipa etc Consumo nãomedido nãofaturado combate a incêndios favelas etc Água nãofaturada Perdas aparentes Consumo nãoautorizado fraudes e falhas de cadastro Erros de medição macro e micromedição Perdas reais Vazamentos nas adutoras de água bruta e nas estações de tratamento de água se aplicável Vazamentos nas adutoras eou redes de distribuição Vazamentos nos ramais prediais até o hidrômetro Vazamentos e extravasamentos nos reservatórios de distribuição Unidade dos componentes do balanço de água m³ano Fonte ALEGRE et al 2006 e TARDELLI FILHO 2004 Indicadores de perdas Para quantificar as perdas reais e aparentes são utilizados os indicadores de perdas Esses indicadores além de retratar a situação das perdas permitem gerenciar a evolução dos volumes perdidos redirecionar ações de controle e comparar sistemas de abastecimento de água distintos A seguir são apresentados os principais indicadores de perdas Indicador percentual relaciona o volume total perdido perdas reais perdas aparentes com o volume total produzido ou disponibilizado volume fornecido ao sistema em bases anuais Esse indicador pode retratar as perdas do sistema como um todo ou apenas parte do sistema de abastecimento A equação 1 apresenta o indicador para a rede de distribuição de água IP Vol Perdido Vol Produzido x 100 1 O indicador percentual é o mais utilizado e o mais fácil de ser compreendido entretanto esse indicador tem sido considerado no meio técnico como inadequado para avaliação de desempenho operacional uma vez que é fortemente influenciado pelo consumo ou seja para um mesmo volume de água perdida quanto maior o consumo menor o índice de perdas em percentual Além disso esse indicador imprime uma característica de homogeneidade aos sistemas que não ocorre na prática pois fatores chaves principais com impacto sobre as perdas são diferentes de sistema para sistema tais como a pressão de operação a extensão de rede e a quantidade de ligações atendidas SNIS 2005 Índice de perdas por ramal relaciona o volume perdido total anual com o número médio de ramais existente na rede de distribuição de água equação 2 Esse indicador é recomendável quando a densidade de ramais for superior a 20 ramaiskm valor que ocorre praticamente em todas as áreas urbanas É comum apresentar esse indicador rateado em perdas reais e perdas aparentes IPR Vol Perdido Anual Nº de Ramais x 365 m³ramaldia 2 Levantamentos realizados na Sabesp para o índice de perdas totais por ramal de distribuição em sistemas de abastecimento do interior e litoral do estado de São Paulo no período de setembro de 2004 a agosto de 2005 resultou em valor médio de 370Lramaldia Nesse levantamento o valor mínimo foi de 127Lramaldia e o máximo de 657Lramaldia Índice de perdas por extensão de rede relaciona o volume perdido total anual com o comprimento da rede de distribuição de água existente equação 3 Pode ser utilizado em áreas cuja densidade de ramais for inferior a 20 ramaiskm o que geralmente representa subúrbios com características próximas à ocupação rural Também pode ser calculado considerando as perdas reais e aparentes IPL Vol Perdido Anual Extensão de Rede x 365 m³kmdia 3 Índice de infraestrutura de perdas adimensional relação entre o volume perdido total anual e o volume perdido total inevitável anual equação 4 Esse é um novo indicador proposto pela IWA International Water Association para determinação de perdas reais e aparentes e permite a comparação entre sistemas distintos Entretanto esse indicador não é adequado para setor com menos de 5000 ligações pressão menor que 20mca e baixa densidade de ligações menor que 10 ligaçõeskm IIE Vol Perdido Total Anual Vol Perdido Total Inevitável Anual adimensional 4 Origem das perdas Perdas reais As perdas reais compreendem os vazamentos de água existentes no sistema até o medidor do cliente A Figura 10 apresenta a classificação dos vazamentos e o Quadro 3 sintetiza as características significativas dos tipos de vazamentos Vazamentos Visíveis Nãovisíveis Nãodetectáveis Detectáveis Fonte TARDELLI FILHO 2004 Figura 10 Classificação dos vazamentos Quadro 3 Características dos vazamentos Tipo de vazamento Características Inerente Vazamento nãovisível nãodetectável baixas vazões longa duração Nãovisível Detectável vazões moderadas duração depende da frequência da pesquisa de vazamentos Visível Aflorante altas vazões curta duração Fonte LAMBERT et al 2000 Os vazamentos ocorrem em diversas partes do sistema de abastecimento de água tais como nas captações de água nas adutoras de água bruta e tratada nas estações de tratamento de água nas estações elevatórias de água bruta e tratada nos reservatórios nas redes de distribuição de água nos ramais prediais e cavaletes Em função da sua extensão e condições de implantação as redes de distribuição e os ramais prediais são as partes do sistema onde ocorrem o maior número de vazamentos e o maior volume perdido Levantamentos efetuados na Região Metropolitana de São Paulo Figura 11 apontaram que dos vazamentos consertados na distribuição cerca de 90 ocorreram nos ramais prediais e cavaletes ficando o restante para as redes Em termos de vazão estimase que os vazamentos surgidos nas redes primárias e secundárias tenham vazões significativamente superiores aos ocorrentes nos ramais e cavaletes podem fazer com que a proporção relativa em volume seja diferente daquela observada em relação ao número de casos Fonte CHAMA NETO 2006 Figura 11 Frequência de vazamentos em rede ramal predial e cavalete O Quadro 4 apresenta as principais causas dos vazamentos Quadro 4 Causas dos vazamentos Localização Causas internas Causas externas Bombas Desgastes das gaxetas Ajustes inadequados nos registros e juntas Pressões elevadas Reservatórios Má qualidade dos materiais Má execução da obra Envelhecimento dos materiais Tubulações Material Má qualidade dos materiais Corrosão Envelhecimento Execução Projeto inadequado Assentamento inadequado Encaixes inadequados Corrosão Operação Golpe de aríete Pressão alta Qualidade da água corrosão interna Ambiente Carga de tráfego Agressividade do solo corrosão externa Poluição do solo Desastres naturais Movimentos de terra ocasionados por obras Deslizamentos Movimentos sísmicos Fonte TARDELLI FILHO 2004 Dentre as várias causas de vazamentos as mais importantes são ARIKAWA 2005 Má qualidade dos materiais a maneira de evitar este problema é a especificação cuidadosa dos materiais utilizados na implantação e manutenção do sistema Má qualidade dos serviços para garantir vedação adequada durante a construção é necessário além de materiais de boa qualidade um serviço executado com qualidade e com mãodeobra qualificada de forma a obter regularidade no fundo das valas boa compactação execução das ancoragens assentamento das tubulações execução correta das juntas etc A má qualidade dos materiais e dos serviços provoca gotejamentos nas juntas dos tubos Esses vazamentos geralmente são pequenos No entanto devido ao imenso número dessas juntas e ao longo de duração desses vazamentos indetectáveis o volume total tornase bastante significativo Pressões altas nas tubulações a elevação da pressão de serviço nas redes de distribuição tem efeito significativo na quantificação dos volumes perdidos pois aumenta a frequência de arrebentamentos e aumenta a vazão dos vazamentos A pressão é o fator que mais influi nas perdas reais de um sistema de abastecimento Oscilações de pressão a ocorrências destes eventos pode causar fraturas ou rupturas em tubulações devido ao deslocamento de blocos de ancoragens expulsão da vedação das juntas flexão indesejável dos tubos movimentação dos tubos e outros acidentes Um exemplo de oscilação repentina de pressão é o golpe de aríete cujos resultados podem ser o arrebentamento de tubulações no caso de sobrepressões ou o colapso de tubos no caso de depressões Também as alterações cíclicas de pressão resultante das operações de liga e desliga de bombas e a falta de manutenção e defeitos em válvulas redutoras de pressão pode causar fadiga das tubulações levando à ruptura das mesmas Deterioração das tubulações é causada pela corrosão de tubos metálicos que normalmente ocorre após alguns anos de operação da rede Efeitos do tráfego o tráfego pesado afeta a movimentação do solo podendo causar rupturas em tubulações principalmente se o aterro sobre os tubos não estiver bem compactado Extravasamentos em reservatórios são freqüentes e ocorrem geralmente no período noturno devido à inexistência de um sistema de controle de níveis falta de automação ou falta de manutenção causando falhas nos sensores de níveis de água e nas válvulas de entrada de água dos reservatórios além de falhas da própria atividade de operação Consumos operacionais excessivos são inerentes ao próprio processo de operação dos sistemas de captação adução tratamento e distribuição Para a atividade de operação é necessário um determinado volume de água para lavagens limpezas descargas e desinfecção Quando esses consumos são excessivos grandes perdas e desperdícios acabam ocorrendo gerando um aumento no custo de produção da água Perdas aparentes As perdas aparentes compreendem as perdas nãofísicas de água do sistema de abastecimento de água Contabiliza todos os tipos de imprecisões associadas às medições da água produzida e da água consumida e ainda o consumo nãoautorizado por furto ou uso ilícito As perdas aparentes podem ser influenciadas por fatores sociais e culturais influências políticas financeiras institucionais e organizacionais Causas e ocorrências das perdas aparentes As perdas aparentes ocorrem em um sistema de abastecimento de água nos seguintes locais nos medidores de vazão na gestão comercial fraudes e falhas de cadastro As principais causas das perdas aparentes são apresentadas a seguir ARIKAWA 2005 a Erros dos medidores de vazão Os medidores de vazão podem ser classificados em macromedidores e micromedidores Erros devido aos macromedidores os macromedidores referemse ao conjunto de medições de vazão pressão e nível de reservatório efetuadas nos sistemas de abastecimento de água desde a captação no manancial até imediatamente antes do ponto final de entrega para o consumo Um medidor bem instalado apresenta uma faixa de variação da precisão entre 05 e 2 para mais ou para menos Os principais fatores que geram a imprecisão nos macromedidores são instalação inadequada descalibração do medidor dimensionamento inadequado operando com velocidades muito baixas amplitude grande entre as vazões máximas e as mínimas problemas com a instrumentação primárias e secundárias Erros devido aos micromedidores os micromedidores referemse à medição do volume consumido pelos clientes das prestadoras de serviços de saneamento cujo valor será objeto da emissão da conta a ser paga Os erros de medição incluem erros ocorridos devido aos procedimentos de leitura diferenças entre datas de leitura do macromedidor e do hidrômetro enganos de leitura dos medidores pelos leituristas estimativas incorretas do tempo de parada dos medidores cálculos incorretos erros computacionais e erros sistemáticos de medição dos hidrômetros b Erros de estimativa Quando não existe micromedição os consumos faturáveis são obtidos por estimativa Podese afirmar que as causas básicas de erros são inerentes ao próprio processo de estimativas devido a falhas de cadastro a aplicação de critérios baseados em analogia com ligações micromedidas que acompanham as disposições da micromedição e as falhas nos critérios baseados em características físicas dos domicílios c Gestão comercial Algumas causas das perdas de água estão relacionadas com o gerenciamento global dos consumidores e ligações domiciliares englobando os aspectos físicos e comerciais como confiabilidade da micromedição aferição e manutenção confiabilidade das estimativas de consumo estado das ligações ativas ou inativas ligações clandestinas fraudes e irregularidades d Fraudes Os consumos clandestinos são caracterizados por alguma atitude fraudulenta como emprego de tubulação lateral ao medidor onde parte da água passa sem ser medida a ligação clandestina conectada diretamente na rede distribuidora a violação de hidrômetros a violação de corte e a ativação de ligações inativas sem permissão da prestadora de serviços de saneamento Métodos para avaliação de perdas Perdas reais A quantificação de perdas é relativamente fácil de ser feita pois é obtida pela diferença entre o volume disponibilizado ao sistema e os volume autorizado Entretanto o rateio entre perdas reais e perdas aparentes é mais complexo e exige a adoção de diversas hipóteses ou pesquisas em campo Os principais métodos para a avaliação de perdas reais são Método de balanço hídrico é utilizada a matriz do balanço de água sendo que os volume perdidos são calculados a partir dos dados de macromedição e da micromedição e de estimativas para determinar os valores não medidos São feitas hipóteses para determinar as perdas aparentes e por diferença determinamse as perdas reais Método das vazões mínimas noturnas através de medições noturnas determinase o consumo mínimo que é denominada vazão mínima noturna pois no momento de sua ocorrência normalmente entre 300 a 400 horas há pouco consumo e parcela significativa do seu valor referese às vazões dos vazamentos Para obter a vazão dos vazamentos através da vazão mínima noturna é necessário o conhecimento dos elementos que compõem essa vazão Os componentes da mínima vazão noturna são consumo noturno residencial consumo noturno nãoresidencial consumo noturno excepcional perdas noturnas após hidrômetro e perdas reais na rede de distribuição de água A Figura 12 apresenta os componentes da mínima vazão noturna Figura 12 Componentes da mínima vazão noturna Fonte ARIKAWA 2005 Guia do profissional em treinamento ReCESA 41 A vazão dos vazamentos é altamente influenciada pela pressão e quando a medição é realizada no período noturno o valor da pressão é muito alto ocasionando vazamentos acima dos valores observados durante o dia Para solucionar esse fato utilizase o fator noitedia que é um número dado em horas por dia que multiplicado pela vazão dos vazamentos extraída da vazão mínima noturna resulta no volume médio diário de vazamentos Perdas aparentes As perdas aparentes podem ser obtidas subtraindose as perdas reais do valor da perda total As principais formas de se obter as perdas aparentes são Método do balanço hídrico é utilizada a matriz do balanço de água Nesse caso admitese conhecido as perdas reais para se obter as perdas aparentes Estudos e pesquisas específicas para os macromedidores e micromedidores são realizados ensaios em bancada ou in loco para determinação de erros de medição A avaliação dos volumes perdidos devido a gestão comercial fraudes e falhas de cadastro devese basear no histórico do sistema comercial da prestadora de serviço se as tiver caso contrário poderá utilizar dados de outras empresas Perda de Energia Elétrica em Sistemas de Abastecimento Considerações gerais Para o gerenciamento dos sistemas de abastecimento de água a energia elétrica é utilizada na operação do sistema para a iluminação das áreas administrativas e para serviços auxiliares Para a operação do sistema a energia elétrica é utilizada desde a captação de água até a distribuição aos consumidores A Sabesp que teve um consumo de 2087GWh em 2005 correspondendo a 21 do consumo anual de energia elétrica do estado de São Paulo teve a seguinte distribuição no consumo de energia elétrica motores 90 serviços auxiliares 75 iluminação 25 Segundo Ormsbee e Walki 1989 e Reheis e Griffin 1984 as elevatórias em sistemas de abastecimento de água nos Estados Unidos representaram cerca de 90 do consumo total de energia elétrica Para Little 1976 aproximadamente 7 do total de energia elétrica consumida nos Estados Unidos são utilizados pelas empresas municipais de água Guia do profissional em treinamento ReCESA 42 Consumo de energia elétrica em sistemas de abastecimento de água Em instalações de sistemas de abastecimento de água com equipamentos eletromecânicos haverá consumo de energia elétrica Portanto as partes constituintes do sistema de abastecimento munidas desses equipamentos são Estação elevatória de água bruta essa instalação geralmente é responsável pelo maior consumo de energia elétrica do sistema de água pois os mananciais estão localizados distantes da área de consumo as alturas de recalque são grandes e as bombas recalcama as maiores vazões do sistema Estação de tratamento de água ETA há diversos equipamentos que consomem energia tais como bomba dosadora de produtos químicos equipamentos de mistura rápida equipamentos de floculação bombas de lavagens de filtros bombas para recalque de águas de utilidades bombas para remoção de lodo bombas para recuperação da água de lavagem dos filtros etc Normalmente o consumo na ETA não é tão significativo em comparação com os demais usos em outras instalações Estação elevatória de água tratada são utilizadas em centros de reservação para o bombeamento de água do reservatório enterradosemienterradoapoia do para o reservatório elevado Essas elevatórias também são utilizadas para o reforço de vazão eou pressão e neste caso são denominadas de elevatórias tipo booster ou estação pressurizadora Redução do consumo e das despesas com energia elétrica As despesas com energia elétrica em sistemas de abastecimento de água podem ser diminuídas das seguintes formas com redução do consumo de energia sem redução do consumo de energia As principais oportunidades de uso eficiente de energia elétrica com a diminuição das perdas de energia e consequentemente das despesas com energia elétrica são tarifação imprópria e falhas administrativas falhas de ajustes de equipamentos potência dos equipamentos falta ou falhas de controle operacional Todas as questões relativas à redução do consumo e despesas de energia elétrica serão detalhadas nos itens sobre ações administrativas e operacionais Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 44 QUESTÕES 1 Como você observa as perdas de água em sistemas de abastecimento 2 Em um sistema de abastecimento de água que tipos de perdas podem ser identificadas Mostre a origem dessas perdas 3 Que métodos possibilitam a avaliação das perdas 4 Escreva sobre os indicadores de perdas 5 Disserte sobre a classificação dos vazamentos suas características e principais causas 6 Conceitue as perdas aparentes suas causas e ocorrências 7 Como avaliar as perdas reais e aparentes 8 Como podem ser observadas as perdas de energia elétrica em sistemas de abastecimento 9 Que relação você observa entre as perdas de água e de energia elétrica em sistemas de abastecimento Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 45 PROCEDIMENTOS TÉCNICOS PARA O COMBATE ÀS PERDAS DE ÁGUA Combate às Perdas de Água Ações para a redução de perdas reais As perdas reais podem ser reduzidas através de quatro ações principais conforme mostra a Figura 13 Figura 13 Ações para o controle de perdas reais Controle de pressão Controle de pressão Controle de pressão Controle de pressão O controle de pressão é fundamental para a redução de perdas reais em um sistema de abastecimento de água pois a pressão é o principal fator que influencia o número de vazamentos e a vazão desses vazamentos A solução para o problema de pressões é o zoneamento piezométrico ou seja a divisão de um setor de abastecimento em zonas com comportamento homogêneo dos planos de pressão Esses planos piezométricos podem ser definidos pela cota do nível dágua de um reservatório pela cota piezométrica resultante de uma elevatória ou booster ou de uma válvula redutora de pressão Fonte THORNTON 2002 Setorização A setorização de um sistema de abastecimento é definida a partir de um reservatório apoiado ou enterrado abastecendo a zona baixa e o reservatório elevado abastecendo a zona alta Desta forma ficam estabelecidas as chamadas zonas de pressão sendo que as pressões dentro da zona oscilam com os níveis de água dos reservatórios A setorização é uma das principais formas de controle de pressão A setorização proporciona a divisão da área de abastecimento em áreas menores denominadas subsetores através de delimitação natural do sistema ou por meio do fechamento de válvulas de manobra Em alguns casos a setorização não é completamente eficiente em termos de limitação das pressões de operação sem a implantação de válvulas redutoras de pressão ou de boosters no sistema A tarefa em manter o controle de pressão apenas pela setorização diz respeito ao esforço em manter estanques os registros limítrofes de fronteira Atualmente sistemas de monitoramento por telemetria são utilizados para fornecer o status do registro ao operador do sistema A Figura 14 apresenta um desenho esquemático mostrando a setorização através de reservatório torre booster e válvula redutora de pressão Figura 14 Setorização de um sistema de abastecimento de água Válvulas redutoras de pressão A válvula redutora de pressão VRP é um dispositivo mecânico que permite reduzir automaticamente uma pressão variável de montante a uma pressão estável de jusante O mecanismo de controle de uma VRP pode ser mecânico ou eletrônico No caso de controle mecânico da válvula a regulagem previamente determinada é fixa ou seja garante uma pressão de jusante préestabelecida independentemente das condições de vazão e pressão de Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 47 montante Em se tratando de controle eletrônico a atuação da VRP é feita através de programas préestabelecidos que permitem monitorar e controlar as vazões e as pressões garantido as condições adequadas de abastecimento ao longo das 24 horas do dia Existem vários tipos de válvulas no mercado sendo que as principais são VRP com saída fixa limita a pressão de jusante em um valor préestabelecido de acordo com os parâmetros de regulagem fixados pelo circuito de pilotagem VRP com proporção fixa limita a pressão de saída em uma proporção fixa da pressão de entrada da válvula VRP modulada pela vazão opera com pressão de saída variável modulada pela vazão configurada para manter um valor constante de pressão no ponto crítico do sistema VRP modulada pelo tempo opera com pressão de saída variável modulada pelo tempo onde às pressões de entrada são reduzidas em períodos específicos num ciclo de 24 horas A correta escolha do tipo de válvula e do tipo de controle depende de alguns fatores tamanho e complexidade do sistema de distribuição conseqüências da redução de pressão custo de instalação e manutenção previsão da economia de água condição mínima de serviço A Figura 15 apresenta a válvula tipo diafragma que tem sido uma das mais utilizadas para a redução de pressão Esse tipo de válvula cria uma restrição que provoca a perda de carga entre a entrada e a saída da válvula onde o nível de perda de carga depende da vazão e da posição do diafragma BB AA CC DD Aberto Aberto FLUXO FLUXO EE BB AA CC DD Aberto Aberto FLUXO FLUXO EE BB AA CC DD Aberto Aberto FLUXO FLUXO EE Componentes A Válvula principal B Válvula piloto C Orifício Fixo D Válvula agulha E Diafragma BB AA CC DD Aberto Aberto FLUXO FLUXO EE BB AA CC DD Aberto Aberto FLUXO FLUXO EE BB AA CC DD Aberto Aberto FLUXO FLUXO EE Componentes A Válvula principal B Válvula piloto C Orifício Fixo D Válvula agulha E Diafragma Figura 15 Válvula redutora de pressão tipo diafragma A válvula redutora de pressão pode ser configurada para atuar com pressão de saída fixa ou seja deverá restringir e manter a pressão à jusante a uma proporção fixa da pressão de montante Nelas podese acoplar um controlador eletrônico combinado com uma adaptação à válvula piloto de forma a funcionar como VRP com pressão de saída variável modulada pela vazão ou pelo tempo A Figura 16 apresenta essas configurações Fonte BBL 2004 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 48 Figura 16 Controle de pressão VRP com saída fixa e VRP com modulação pela vazão As VRPs normalmente são instaladas em um bypass da tubulação principal guarnecidas por registros de bloqueio a montante e a jusante para as manutenções Na tubulação principal também é instalado um registro para trabalhar geralmente fechado só sendo aberto em situações de manutenção ou alguma emergência operacional a jusante A Figura 17 ilustra um exemplo de instalação de uma VRP e a Figura 18 apresenta a VRP instalada em sistema operado pela Sabesp Figura 17 Esquema de instalação de uma VRP Figura 18 Instalação de um VRP Fonte BBL 1999 Fonte TARDELLI FILHO 2004 Fonte ZANIBONI E SARZEDAS 2007 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 49 Diversos estudos têm sido realizados com a utilização das VRPs e geralmente em todos os casos os resultados são excelentes e podese concluir que a VRP é um equipamento adequado tanto do ponto de vista técnico como econômico para a redução efetiva de perdas reais A Figura 19 apresenta um dos estudos realizados pela Sabesp com a utilização da VRP Figura 19 Resultados da redução de pressão com a utilização de uma VRP Booster Booster Booster Booster O booster tem sido utilizado para abastecer áreas que não podem ser atendidas pelos reservatórios devido à insuficiência de pressões Entretanto com o uso de inversor de freqüência o booster é utilizado para controle de pressão por permitir manter constante a pressão de saída qualquer que seja a vazão de jusante e pressão a montante A regulagem da pressão de saída do booster é fator importante na operação desse equipamento pois a perda real aumenta com o aumento da pressão A Figura 20 apresenta um esquema geral da instalação de booster em um subsetor em planta e perfil e a Figura 21 apresenta um booster em funcionamento na Região Metropolitana de São Paulo Figura 20 Esquema geral de implantação de booster na rede Fonte TARDELLI FILHO 2004 Fonte TARDELLI FILHO 2004 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 50 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Figura 21 Booster em operação na Região Metropolitana de São Paulo Pesquisa elaborada por Cassiano Filho e Freitas 2001 no sistema de abastecimento de água da cidade de Lins interior do Estado de São Paulo comparando a utilização de bomba de rotação constante com bomba com inversor de freqüência abastecendo a mesma área conclui que a variação de pressão para bomba de rotação constante foi de 15 a 33 mca e para bomba com inversor de freqüência de 19 a 21mca As Figuras 22 e 23 ilustram as variações de pressões ocorridas no sistema com a utilização desses equipamentos Figura 22 Variação de pressão em função do tempo na rede de distribuição de água com o uso de conjunto motobomba de rotação constante Figura 23 Variação de pressão em função do tempo na rede de distribuição de água com o uso de conjunto motobomba com inversor de freqüência Fonte ZANIBONI E SARZEDAS 2007 Fonte TSUTIYA 2001 Fonte TSUTIYA 2001 Controle ativo de vazamentos A metodologia mais utilizada para o controle ativo de vazamentos é a pesquisa de vazamentos nãovisíveis realizada através de métodos acústicos de detecção de vazamentos Observase que o controle ativo se opõe ao controle passivo que consiste na atividade de reparar os vazamentos apenas quanto se tornam visíveis O princípio básico da detecção acústica é ouvir o ruído do vazamento Para isso são utilizados os seguintes equipamentos Haste de escuta É um equipamento composto de um amplificador mecânico ou eletrônico acoplado a uma barra metálica Figura 24 destinada a captar ruídos de vazamentos em acessórios da rede de distribuição de água cavaletes registros hidrantes etc Como se observa na Figura 24 a sua tecnologia é muito simples sendo largamente utilizado pelos operadores de sistemas de abastecimento de água Figura 24 Haste de escuta Geofone O geofone pode ser eletrônico ou mecânico O geofone eletrônico é um detector acústico de vazamentos composto de sensor amplificador fones de ouvido e filtros de ruídos destinado a identificar os ruídos de vazamentos a partir da superfície do solo ou em contato com acessórios da rede A técnica consiste em percorrer o caminhamento da tubulação de água com o geofone e observar variações sonoras próximas à posição do vazamento de modo que o local onde o ruído apresentar maior intensidade é o ponto abaixo do qual se encontra o vazamento nãovisível O geofone mecânico é um equipamento mais simples sem filtros de ruídos e têm aplicação mais restrita A Figura 25 ilustra o geofone mecânico e eletrônico e sua aplicação Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 52 Figura 25 Geofone mecânico eletrônico e aplicação Correlacionador de ruídos Correlacionador de ruídos Correlacionador de ruídos Correlacionador de ruídos É um equipamento acústico composto de uma unidade processadora de um préamplificador e de sensores e serve para identificar a posição do vazamento entre dois pontos determinados de uma tubulação Figura 26 Esse equipamento é mais sofisticado sendo normalmente utilizado para encontrar vazamentos em trechos onde o uso do geofone é difícil ou para confirmar algum apontamento do geofone Figura 26 Correlacionador de ruídos O princípio de funcionamento desse equipamento se baseia no ruído característico gerado por vazamento que é captado por meio de sensores sonoros instalados em pontos de acesso à tubulação como registros hidrantes ramais prediais ventosas e outros A metodologia utilizada para a localização precisa do vazamento está embasada no fato das ondas sonoras geradas pela fuga da água se propagam nos dois sentidos da tubulação A correlação é baseada na diferença de tempo que o ruído do vazamento leva para atingir cada um dos sensores Essa diferença de tempo é denominada tempo de retardo Assim sendo a partir do comprimento da tubulação entre os sensores da velocidade de propagação da onda e do tempo de retardo é possível determinar a localização do vazamento O princípio de funcionamento do correlacionador de ruídos é representado na Figura 27 Fonte ZANIBONI E SARZEDAS 2007 Fonte ZANIBONI E SARZEDAS 2007 Figura 27 Princípio de funcionamento do correlacionador de ruídos Rapidez e qualidade de reparo Conhecido o local os vazamentos visíveis e nãovisíveis devem ser reparados rapidamente entretanto é necessário que este trabalho seja feito com qualidade ou seja utilização de mãodeobra devidamente treinada e materiais adequados O tempo de reparo é um dos itens do gerenciamento de perdas que as prestadoras de serviços de saneamento mais controlam pois quanto mais rápido o reparo menor a perda real e conseqüentemente as perdas totais Além disso o tempo de reparo está associado à imagem da prestadora perante a população significando que quanto menor o tempo de reparo maior a eficiência da prestadora Para Tardelli Filho 2004 as condições de infraestrutura e de logística requeridas a uma boa gestão para o reparo de vazamentos envolvem os seguintes aspectos existência de linhas telefônicas diretas entre os clientes e a prestadora de serviços de saneamento para comunicação da ocorrência de vazamentos ou de problemas operacionais controle ativo de vazamentos equipes próprias ou contratadas bem treinadas e equipadas existência de um sistema de programação e controle dos reparos de vazamentos emprego de materiais de qualidade sistema de gerenciamento e controle de resultados contemplando a redução de perdas reais conseguida o levantamento de retrabalhos e demais indicadores pertinentes Na Região Metropolitana de São Paulo o tempo médio de reparo de vazamentos era de 72 horas em 1995 e nos dias atuais esse valor é inferior a 20 horas em média Observase que na Guia do profissional em treinamento ReCESA 53 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 54 RMSP a Sabesp tem reparado cerca de 1000 vazamentos por dia dos quais 10 na rede e 90 nos ramais prediais sendo que destes 90 quase a metade dos vazamentos são nos cavaletes SABESP 2004 Gerenciamento da infra Gerenciamento da infra Gerenciamento da infra Gerenciamento da infraestrutura estrutura estrutura estrutura Como as tubulações são os principais componentes do sistema de abastecimento de água responsáveis pelos vazamentos o gerenciamento de infraestrutura está diretamente relacionado ao conhecimento dessas tubulações sendo importante identificar idade tipo de material manutenção preditiva e preventiva procedimento de trabalho treinamento etc Os programas de manutenção mais freqüentes empregados para combate às perdas são o controle da corrosão e a substituição de tubulações Assim como qualquer outro componente que causa perda em sistema de abastecimento as razões para a existência da corrosão são variadas e complexas por isso devem ser estudadas individualmente Quanto aos outros métodos utilizados para melhoria da infraestrutura do sistema a manutenção periódica a substituição e a reabilitação de tubulações podem efetivamente aumentar a vida útil da tubulação em maior ou menor grau dependendo do processo utilizado ARIKAWA 2005 Síntese Síntese Síntese Síntese das ações para o controle e redução de perdas reais das ações para o controle e redução de perdas reais das ações para o controle e redução de perdas reais das ações para o controle e redução de perdas reais Tardelli Filho 2004 sintetiza na Figura 28 as principais ações para controle e redução de perdas reais Figura 28 Síntese das ações para o controle e redução de perdas reais Fonte TARDELLI FILHO 2004 Ações para a redução de perdas aparentes As principais ações para o controle e redução de perdas aparentes são apresentadas na Figura 29 Figura 29 Ações para o controle de perdas aparentes O efeito das perdas aparentes na gestão da empresa tem caráter financeiro que incide diretamente no preço de venda da água tratada ao consumidor Esse efeito tem ainda conseqüências mais sérias quando associado a um outro fator importante relativo ao volume faturado de esgotos o qual geralmente é faturado a partir do volume de água medida Portanto em locais onde há rede de esgotos uma unidade de volume recuperado de perdas aparentes significa duas unidades de volume faturado água esgoto Como o controle de perdas aparentes não influi no consumo de energia elétrica serão apresentadas resumidamente algumas considerações a respeito das quatro principais ações para o controle e redução de perdas aparentes Redução de erros de medidores A redução de erros de medidores tem como ações principais a especificação e o dimensionamento corretos dos medidores instalados no sistema adutor assim como os medidores do sistema distribuidor e dos consumidores a instalação adequada dos medidores a manutenção preventiva e corretiva dos hidrômetros a leitura correta dos hidrômetros Qualificação da mãodeobra A qualificação da mãodeobra envolve a seleção e o treinamento especializado dos profissionais que fazem a leitura dos hidrômetros a gestão comercial e a instalação calibração e manutenção dos medidores Guia do profissional em treinamento ReCESA 55 Redução de fraudes A redução de fraudes envolve as ações de inspeção de ligações suspeitas de haver interferência na contabilização do consumo de água e as medidas de coibição dessa prática Melhorias no sistema comercial A gestão comercial de uma prestadora de serviços de saneamento compreende todo o aparato de processos sistemas informatizados e recursos humanos que permite a contabilização dos consumos de água tratada e seu faturamento As principais medidas preventivas e corretivas utilizadas pelas prestadoras de serviços de saneamento para o controle e redução de perdas aparentes é apresentada na Figura 30 Figura 30 Síntese das ações para o controle e redução de perdas aparentes Macromedição Macromedição é o conjunto de medições de vazão pressão e nível de reservatório realizadas nos sistemas de abastecimento de água desde a captação no manancial até imediatamente antes do ponto final de entrega para o consumo Os pontos de medição podem ser permanentes ou temporários monitoradas à distância ou localmente A macromedição gera os números que serão referenciais de todas as análises de perdas no sistema de abastecimento de água e geralmente são instalados nos seguintes locais Guia do profissional em treinamento ReCESA 56 captação de água bruta tratamento de água eou poços produtores centros de reservação e distribuição eou estações elevatórias de água derivações de adutorassubadutoras A Figura 31 apresenta uma ilustração dos pontos de aplicação de macromedidores em um sistema de abastecimento de água Figura 31 Locais para instalação de macromedidores em um sistema de abastecimento de água Para Taira 2007 as empresas de saneamento enfrentam três problemas graves nas redes de abastecimento de água índices de perdas elevados desperdício de energia elétrica devido às perdas e desconhecimento sobre os erros e incertezas das medições realizadas nos sistemas produtores ETAs e poços e nas redes de abastecimento de água Nesse setor as medições de vazão realizadas em dutos de grandes dimensões de até 4000mm de diâmetro apresentam grandes dificuldades técnicas e são realizadas de maneira não atualizada pois não foram ainda incorporadas técnicas e metodologias de medição avançadas e nem são realizados cálculos de incertezas e de erros cometidos na medição Os níveis de incerteza são normalmente superiores a 5 e frequentemente maiores que 12 A situação metrológica atual do sistema de saneamento é crítica no Brasil com relação à qualidade dos dados disponíveis sobre os macromedidores das ETAs e dos sistemas de distribuição seu uso e procedimentos de calibração principalmente devido à impossibilidade de retirada dos medidores de suas instalações para calibração em laboratório dado o custo operacional envolvido no bloqueio da rede Guia do profissional em treinamento ReCESA 57 Tipos de medidores de vazão Os medidores de vazão podem ser classificados segundo várias concepções sendo que uma delas é apresentada na Figura 32 Figura 32 Classificação dos medidores de vazão Para Alves et al 2007 os medidores de vazão podem ser classificados em Medidores de vazão para condutos abertos calhas e vertedores medidores eletrônicos ultrasônicos e eletromagnéticos Medidores de vazão para condutos fechados medidores por diferença de pressão venturi bocais medidores tipo turbina multijato e monojato tipo Woltmann composto e proporcionais medidores estáticos ou eletrônicos eletromagnético ultrasônico Medidores de velocidade de escoamento ou de inserção tubo de Pitot molinete medidores de inserção magnético e ultrasônico A escolha do tipo de medidor depende das condições locais operacionais e da importância do ponto a medir Para todos é fundamental a calibração do medidor feita em bancada ou no próprio local da instalação em campo Para Taira 2007 devese levantar os fatores apresentados a seguir para a correta decisão na seleção de um medidor Guia do profissional em treinamento ReCESA 58 exigências e necessidades da medição condições externas ao conduto condições internas ao conduto local da calibração fatores econômicos buscar o medidor ideal Principais medidores utilizados em sistemas de abastecimento de água Os principais medidores de vazão utilizados em sistemas de abastecimento de água são TAIRA 2007 Medidores de vazão por diferencial de pressão tubo de Venturi Dall e variações com diâmetros maiores que 300mm sem qualquer calibração prévia em laboratório Medidores eletromagnéticos Além desses medidores também são utilizadas as sondas de inserção do tipo eletromagnético ultrasônicos e turbina roda dágua ou rotor axial ao fluxo ou mesmo medidor não intrusivo do tipo ultrasônico clampon por tempo de trânsito ou doppler Esses sistemas alternativos de medição de velocidade não são padronizados e muitos deles são patenteados e para tanto é necessário do ponto de vista metrológico que haja uma calibração para cada diâmetro de tubulação No caso dos medidores ultrasônicos também há a necessidade de uma calibração para cada tipo de material de tubulação A seguir são apresentadas algumas características básicas dos principais medidores utilizados em sistemas de abastecimento de água Maiores detalhes de outros medidores são apresentados por Taira 2007 no livro Abastecimento de Água O Estado da Arte e Técnicas Avançadas Medidor tubo Venturi Este medidor é composto por um elemento primário que introduz uma restrição no escoamento da tubulação capaz de provocar um diferencial de pressão ΔP proporcional ao quadrado da vazão instantânea Q presente na tubulação de forma similar a uma placa de orifício A equação matemática para a vazão é dada por Q Cd π d²4 11β⁴ 2 Δp ρ 5 Onde Q é a vazão volumétrica Cd é o coeficiente de descarga d é o diâmetro interno da garganta do tubo de Venturi D é o diâmetro interno do tubo ΔP é o diferencial de pressão e ρ é a massa específica do fluido medido A Figura 33 apresenta detalhes do medidor tubo Venturi Guia do profissional em treinamento ReCESA 59 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 60 Figura 33 Medidor de vazão tipo Venturi vista interna As principais vantagens e desvantagens do medidor tubo Venturi são apresentadas no Quadro 5 Quadro 5 Medidor tubo Venturi vantagens e desvantagens Vantagens Vantagens Vantagens Vantagens Desvantagens Desvantagens Desvantagens Desvantagens Relativamente baratos Exatidão pobre da ordem de 2 Conhecidos a cerca de 2 séculos Provocam perda de carga Resistentes não tem peças móveis Sensíveis ao perfil do escoamento Não requerem calibração freqüente Range limitado 13 ou 14 Tem resposta rápida em escoamentos pulsantes ou intermitente Depende da qualidade da medida de pressão Leitura direta de vazão controle Perda de exatidão com o tempo incrustações Fonte TAIRA 2007 Medidor eletromagnético Medidor eletromagnético Medidor eletromagnético Medidor eletromagnético Consiste em um tubo não magnético Figura 34 coberto com material isolante o qual produz um campo magnético através do tubo e como o líquido deve ser condutor é produzida uma força eletromotriz EEEE entre dois eletrodos do medidor segundo a Lei de Faraday de indução eletromagnética Essa força é amplificada em um conversor que fornece um sinal de corrente proporcional à vazão ou por meio de um sinal pulsado de freqüência também proporcional à vazão A equação matemática para a vazão é dada por Q D 4 B E π 6 onde BBBB é o módulo do campo magnético D D D D é o diâmetro do tubo e QQQ Q é a vazão Fonte ZANIBONI e SARZEDAS 2007 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 61 Figura 34 Medidor de vazão tipo eletromagnético vista interna As vantagens e desvantagens desse tipo de medidor são apresentadas no Quadro 6 Quadro 6 Medidor eletromagnético vantagens e desvantagens Vanta Vanta Vanta Vantagens gens gens gens Desvantagens Desvantagens Desvantagens Desvantagens Medidor de tecnologia bem desenvolvida e confiável Interferência de ruídos de fontes eletromagnéticas e da rede elétrica necessita aterramento Sem partes móveis Medidor altamente suscetível ao perfil de velocidades Boa rangeabilidade 10 até 1001 Exige trechos retos 10D a montante e 5D a jusante Diâmetros entre 110 até 80 Exige calibrações sistemáticas Repetitividade 01 da leitura até 20 do FS fundo de escala Fluidos com condutibilidade elétrica entre 005 até 20 mScm Bom tempo de resposta 02 segundos Problemas com eletrodos Perda de carga desprezível Opera com escoamento bidirecional Fonte TAIRA 2007 Medidor turbina de inserção Medidor turbina de inserção Medidor turbina de inserção Medidor turbina de inserção Neste medidor o escoamento do fluido provoca a rotação do rotor da turbina A velocidade angular da pá é proporcional à velocidade do fluido conforme indicado na Figura 35 A equação que representa esse efeito é dada por α π r n cot 2 V 7 Onde VVVV é a velocidade do fluido rrrr é o raio médio do rotor da turbina αααα é o ângulo entre o eixo do rotor e a roda do parafuso em r e nnnn é o número de revoluções por unidade de tempo No Quadro 7 estão relacionadas as vantagens e desvantagens do medidor turbina de inserção Fonte TAIRA 2007 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 62 Pás do rotor pick up Figura 35 Medidor de vazão tipo turbina de inserção Quadro 7 Medidor de vazão tipo turbina de inserção vantagens e desvantagens Vantagens Vantagens Vantagens Vantagens Desvantagens Desvantagens Desvantagens Desvantagens Fluido limpo Um dos medidores mais versáteis e de larga faixa de operação disponíveis atualmente Medidor que incorpora partes móveis desgaste Normalmente utilizado em medições de grandes vazões Sofre influência da temperatura devido à variação da viscosidade Aplicável em tubulações de 1a 50 Exige calibrações sistemáticas Baixo custo Medidor altamente suscetível ao perfil de velocidades Exige trechos retos 10D a montante e 5D a jusante Não é padronizado Fonte TAIRA 2007 Micromedição A micromedição referese à medição do volume consumido pelos clientes das prestadoras de serviços de saneamento cujo valor será objeto da emissão da conta a ser paga Com o passar dos anos o micromedidor hidrômetro tornouse uma ferramenta imprescindível para as prestadoras pois além de possibilitar uma cobrança mais justa do serviço prestado ele serve de inibidor de consumo estimulando a economia e fornecendo dados operacionais importantes sobre o volume fornecido ao usuário e vazamentos potenciais A micromedição está associada fortemente à precisão da medição que depende da classe metrológica do medidor do tempo de instalação da forma como o medidor está instalado e do perfil de consumo Medidores parados ou com indicações inferiores às reais além da evidente perda de faturamento elevam erroneamente os indicadores de perdas do sistema pois apesar da água estar sendo fornecida ao usuário parte dela não está sendo contabilizada Fonte TAIRA 2007 Hidrômetros Os hidrômetros Figura 36 são aparelhos destinados a medir e indicar a quantidade de água fornecida pela rede distribuidora a uma instalação predial Constam geralmente de uma câmara de medição um sistema de transmissão e uma unidade de conversãototalização que registra num mostrador os volumes escoados através do mesmo Figura 36 Hidrômetro As principais vantagens e desvantagens da medição por hidrômetro são apresentadas no Quadro 8 Quadro 8 Hidrômetros vantagens e desvantagens Vantagens Desvantagens Baixo custo Deve trabalhar com água limpa Fácil manutenção Medidor que incorpora partes móveis desgaste Rangeabilidade de até 2801 Exatidão inferior com relação a outros medidores de vazão Tecnologia reconhecida e certificada pelo INMETRO Perda de carga pode chegar a 10mca na vazão máxima Classificação dos hidrômetros Os hidrômetros são classificados de diversas formas tais como SHINTATE et al 2004 Classificação segundo o princípio de funcionamento da câmara de medição hidrômetro de volume hidrômetro de velocidade Classificação segundo a disposição do sistema de transmissão transição totalmente mecânica transmissão magnética Classificação segundo a disposição dos mecanismos relojoaria totalmente seca relojoaria seca relojoaria úmida relojoaria úmida com totalizador imerso em meio próprio Hidrômetros com saída pulsada Hidrômetros eletrônicos Hidrômetros híbridos Hidrômetros eletromagnéticos Os hidrômetros são ainda classificados pela sua classe metrológica sendo estabelecida três classes A B e C Elas correspondem nesta ordem a vazões mínimas de menor valor Portanto hidrômetros classe C têm maior capacidade de medição de vazões baixas que os hidrômetros classe B e este por sua vez maior que os de classe A De um modo geral as prestadoras de serviços de saneamento têm utilizado o hidrômetro classe B O hidrômetro classe A normalmente não tem sido utilizado e o classe C devido o seu custo elevado está sendo utilizado na RMSP em ligações com consumos mensais superiores a 18m3 SABESP 2004 Critérios para a escolha do hidrômetro Para a seleção do hidrômetro devem ser levados em consideração as condições reais de operação do medidor e também os seguintes fatores ALVES et al 1999 qualidade de água temperatura e pressão da água condições de instalação vazões de consumo O dimensionamento de um hidrômetro consiste em determinar o tamanho ou vazão nominal do aparelho que deverá ser instalado numa ligação específica Isso é necessário quando se deseja instalar um medidor em uma nova ligação ou quando se verificar em uma ligação existente que houve um dimensionamento inadequado ou ocorreram mudanças no perfil de consumo originalmente estimado A Tabela 17 apresenta o dimensionamento do hidrômetro em função do consumo provável de água Guia do profissional em treinamento ReCESA 64 Tabela 17 Dimensionamento do hidrômetro Consumo provável m³mês Hidrômetro Designação Diâmetro do hidrômetro mm 0 240 15 e 30 20 241 400 5 20 401 800 7 e 10 25 801 1600 20 40 1601 2400 30 50 2401 3600 300 50 3601 7200 1100 80 7201 12000 1800 100 12001 36000 4000 150 36001 90000 6500 200 Fonte Adaptado de SABESP NTS 181 2005 Erros de medição dos hidrômetros O hidrômetro é a maior fonte de evasão de volumes nãofaturados das prestadoras de serviços de saneamento sendo que as principais causas são apresentadas a seguir O hidrômetro classe B o mais utilizado movimenta a turbina com vazões da ordem de 12 a 15Lh enquanto que o hidrômetro classe C movimenta a turbina com uma vazão de aproximadamente 5Lh portanto o hidrômetro classe B não mede vazões muito pequenas Os hidrômetros apresentam um decaimento do nível de precisão ao longo do tempo Avaliase de forma geral e sem contar com a influência de diversos fatores que ocorra uma queda de precisão dos hidrômetros de 1 ao ano Em termos de vida útil estimase que os hidrômetros de 15 a 3m3h possam trabalhar entre 5 a 10 anos dependendo das características qualitativas da água distribuída do tipo de hidrômetro etc Para a RMSP a Sabesp reduziu a idade máxima dos hidrômetros de pequena capacidade de 8 para 45 anos e o resultado dessa troca foi avaliado em ganho de cerca de 2m3mês por hidrômetro trocado em média SABESP 2004 Os hidrômetros apresentam uma curva típica de precisão que varia com a vazão sendo que o funcionamento ideal de um hidrômetro com mais ou menos 2 de erro é na faixa de vazão próxima à nominal enquanto entre a vazão de transição e a vazão mínima há uma medição sobrevalorizada Abaixo da vazão mínima entretanto há uma substancial queda de precisão submedindo extremamente os volumes A inclinação lateral do hidrômetro muitas vezes feita para que seja possível ler os números registrados no mostrador é causa de uma sensível queda de precisão A qualidade da água distribuída especialmente na ocorrência de óxidos oriundos da corrosão dos tubos Guia do profissional em treinamento ReCESA 65 As características do perfil de consumo dos imóveis onde dificilmente ocorrem vazões próximas à nominal dos hidrômetros situandose na maior parte das vezes na faixa inferior à vazão mínima Esse último fator é o mais importante na submedição dos hidrômetros principalmente nos imóveis que têm caixa dágua domiciliar O efeito caixa dágua faz com que as vazões que passam pelo hidrômetro sejam menores do que as ocorrentes no ponto de consumo interno da residência devido ao amortecimento proporcionado pelo volume da caixa dágua Sendo menores as vazões elas geralmente se situam nas faixas inferiores da curva de precisão do hidrômetro onde têm erros negativos muito mais significativos Esse efeito é muito característico no Brasil onde a instalação de caixas dágua domiciliares está arraigada na tradição da construção civil TARDELLI FILHO 2004 QUESTÕES 1 Escreva sobre as técnicas utilizadas para a redução de perdas reais 2 Disserte sobre as formas de controle de pressão 3 Como proceder para o controle ativo de vazamentos 4 Que procedimentos devese tomar para a redução de perdas aparentes 5 O que você entende sobre macromedição 6 Como podem ser classificados os medidores de vazão Classifiqueos e mostre os mais utilizados 7 Relate o seu entendimento sobre micromedição 8 Mostre a importância do hidrômetro AÇÕES ADMINISTRATIVAS PARA A REDUÇÃO DE CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA Diagnóstico do Sistema de Abastecimento de Água quanto aos Custos de Energia Elétrica Para reduzir o custo de energia elétrica em um sistema de abastecimento de água há necessidade de implementar várias ações iniciandose com um diagnóstico do sistema existente principalmente com a identificação dos pontos de uso excessivo de energia As principais atividades para o diagnóstico do uso de energia são cadastro das instalações acompanhamento e análise de contas medições elétricas e hidráulicas curvas dos equipamentos e sistemas diagnóstico elétrico e hidráulico das instalações redimensionamentos estudo de alternativas econômicas A Figura 37 apresenta as ações iniciais para a economia de energia elétrica em uma instalação Figura 37 Ações iniciais para a redução de custo de energia elétrica em uma instalação Alternativas para a Redução do Custo de Energia Elétrica A maioria dos métodos para a redução do custo de energia em sistemas de abastecimento de água podem ser agrupadas em uma das seguintes categorias conhecimento do sistema tarifário redução da potência do equipamento alteração do sistema operacional automação do sistema de abastecimento de água geração de energia elétrica Essas alternativas podem ser consideradas levandose em conta os seguintes aspectos Redução do custo sem diminuição do consumo de energia elétrica correção da classe de faturamento regularização da demanda contratada alteração da estrutura tarifária desativação das instalações sem utilização conferência de leitura da conta de energia elétrica negociação para a redução de tarifas com as companhias energéticas correção do fator de potência alteração da tensão de alimentação melhoria do fator de carga Redução do custo pela diminuição do consumo de energia elétrica redução das perdas de carga nas tubulações redução do volume de água bombeada melhoria nos rendimentos dos conjuntos motobomba Redução do custo pela alteração do sistema operacional alteração do sistema bombeamentoreservação utilização dos variadores de rotação nos conjuntos motobomba Redução do custo pela automação do sistema de abastecimento de água Redução do custo pela geração de energia elétrica aproveitamentos de potenciais energéticos uso de geradores nos horários de pico uso de energia alternativa A Figura 38 apresenta as principais ações para a redução do custo de energia elétrica em sistemas de abastecimento de água dividida por fases A primeira fase referese às ações administrativas que podem ser aplicadas sem nenhum custo para as empresas e portanto tem sido as mais utilizadas Ações Administrativas Classificação Consiste na verificação da classe em que se enquadra a instalação pois as instalações classificadas como de água esgoto e saneamento gozam do desconto de 15 na tarifa Regularização da demanda contratada Consiste na adequação da demanda contratada e registrada a fim de se evitar pagamento de uma demanda não utilizada ou ainda no caso de tarifação horosazonal da demanda de ultrapassagem Guia do profissional em treinamento ReCESA 69 Alteração da estrutura tarifária Existem vários tipos de estrutura tarifária permitindo em alguns casos a opção do próprio consumidor pela que lhe proporciona maior economia A escolha da tarifa de uma determinada instalação é normalmente definida através de simulações em softwares específicos utilizandose várias modalidades tarifárias Também são utilizados softwares quando há necessidade de aumento de carga da instalação O detalhamento da estrutura tarifária é apresentado no subitem Tarifas de energia elétrica Desativação Tratase do corte de ligação uma vez que não esteja sendo utilizada ou permaneça desativada por período superior a seis meses Apesar de não haver consumo de energia ativa pagase o consumo mínimo em baixa tensão e no caso de alta tensão a demanda contratada Erro de leitura É detectado a partir da conferência dos dados da conta de energia elétrica com os dados de campo das instalações São erros comuns nas leituras de demanda energia ativa energia reativa e data de leitura Em qualquer desses casos o erro poderá representar prejuízos irrecuperáveis Negociação com as companhias energéticas para a redução de tarifas e operações emergenciais Redução de tarifas sendo as prestadoras de serviços de saneamento um grande consumidor de energia elétrica e com as privatizações das companhias energéticas é possível estabelecer negociações para a redução das tarifas Em várias instalações no Estado de São Paulo já foi possível uma redução de tarifas para os sistemas de água e esgoto Operações emergenciais compreende as negociações mantidas com a concessionária de energia elétrica quando da necessidade de efetuar operações emergenciais para recuperação de sistemas de abastecimento de água prejudicadas por irregularidades ou paradas imprevistas bem como por faltas prolongadas de energia elétrica Contrato de Fornecimento de Energia Elétrica As condições gerais de fornecimento de energia elétrica inclusive o contrato de fornecimento entre a concessionária e o consumidor são estabelecidas através da Resolução ANEEL nº 456 de 29 de novembro de 2000 Guia do profissional em treinamento ReCESA 70 Para as unidades consumidoras do Grupo B grupamento composto de unidades consumidoras com fornecimento em tensão inferior a 23kV ou ainda atendidas em tensão superior a 23kV o contrato de adesão destinado a regular as relações entre a concessionária e o responsável por unidade consumidora do Grupo B deverá ser encaminhado ao consumidor até a data de apresentação da primeira fatura Para as unidades consumidoras do Grupo A grupamento composto de unidades consumidoras com fornecimento em tensão igual ou superior a 23kV ou ainda atendidas em tensão inferior a 23kV a partir de sistema subterrâneo de distribuição caracterizado pela estruturação tarifária binômia o contrato de fornecimento a ser celebrado com consumidor responsável por unidade consumidora do Grupo A deverá conter além das cláusulas essenciais aos contratos administrativos outras que digam respeito a identificação do ponto de entrega tensão de fornecimento demanda contratada com respectivos cronogramas e quando for o caso especificado por segmento horosazonal energia elétrica ativa contratada quando for o caso condições de revisão para mais ou menos da demanda contratada eou da energia ativa contratada se houver data de início do fornecimento e prazo de vigência horário de ponta e fora de ponta nos casos de fornecimento segundo a estrutura tarifária horosazonal condições de aplicação da tarifa de ultrapassagem critérios de recisão metas de continuidade com vistas a proporcionar a melhoria da qualidade dos serviços no caso de contratos específicos O prazo de vigência do contrato de fornecimento deverá ser estabelecido considerando as necessidades e os requisitos das partes e será de 12 meses exceto quando houver acordo diferente entre as partes Esse contrato poderá ser prorrogado automaticamente por igual período e assim sucessivamente desde que o consumidor não expresse manifestação em contrário com antecedência mínima de 180 dias em relação ao término de cada vigência A concessionária deverá renegociar o contrato de fornecimento a qualquer tempo sempre que solicitado por consumidor que ao implementar medidas de conservação incremento à eficiência e ao uso racional da energia elétrica comprováveis pela concessionária resultem em redução da demanda de potência eou de consumo de energia elétrica ativa Essas medidas de conservação a serem adotadas com as devidas justificativas técnicas etapas de implantação resultados previstos prazos proposta para a revisão do contrato de fornecimento e acompanhamento pela concessionária deverá ser submetida à concessionária que informará ao consumidor no prazo de 45 dias as condições para a revisão da demanda eou energia elétrica ativa contratadas conforme o caso Guia do profissional em treinamento ReCESA 71 Tarifas de Energia Elétrica Definições A seguir são apresentadas algumas definições básicas que serão utilizadas para a melhor compreensão das tarifas de energia elétrica Demanda contratada demanda de potência ativa a ser obrigatória e continuamente disponibilizada pela concessionária no ponto de entrega conforme valor e período de vigência fixados no contrato de fornecimento e que deverá ser integralmente paga seja ou não utilizada durante o período de faturamento expressa em quilowatts kW Demanda de ultrapassagem parcela da demanda medida que excede o valor da demanda contratada expressa em quilowatts kW Demanda medida maior demanda de potência ativa verificada por medição integralizada no intervalo de 15 minutos durante o período de faturamento expressa em quilowatts kW Energia elétrica ativa energia elétrica que pode ser convertida em outra forma de energia expressa em quilowattshora kWh Energia elétrica reativa energia elétrica que circula continuamente entre os diversos campos elétricos e magnéticos de um sistema de corrente alternada sem produzir trabalho expressa em quilovoltamperereativohora kVArh Fator de potência razão entre a energia elétrica ativa e a raiz quadrada da soma dos quadrados das energias elétricas ativa e reativa consumidas num mesmo período especificado Estrutura tarifária A estrutura tarifária é um conjunto de tarifas aplicáveis às componentes de consumo de energia elétrica eou demanda de potência ativas de acordo com a modalidade de fornecimento que pode ser em baixa tensão ou alta tensão Os consumidores do Grupo B baixa tensão têm tarifa monômia isto é são cobrados apenas pela energia que consomem Os consumidores do Grupo A alta tensão têm tarifa binômia isto é são cobrados tanto pela demanda e pela energia que consomem Esses consumidores podem enquadrarse em uma das alternativas tarifárias Estrutura tarifária convencional estrutura caracterizada pela aplicação de tarifas de consumo de energia elétrica eou demanda de potência independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do ano Estrutura tarifária horosazonal estrutura caracterizada pela aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência de acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do ano conforme especificação a seguir a Tarifa Azul modalidade estruturada para aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica de acordo com as horas de utilização do dia e os períodos do ano Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 73 bem como de tarifas diferenciadas de demanda de potência de acordo com as horas de utilização do dia b Tarifa Verde modalidade estruturada para aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica de acordo com as horas de utilização do dia e os períodos do ano bem como de uma única tarifa de demanda de potência c Horário de ponta P período definido pela concessionária e composto por 3 três horas diárias consecutivas exceção feita aos sábados domingos e feriados nacionais considerando as características do seu sistema elétrico d Horário fora de ponta F período composto pelo conjunto das horas diárias consecutivas e complementares àquelas definidas no horário de ponta e Período úmido U período de 5 cinco meses consecutivos compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de dezembro de um ano a abril do ano seguinte f Período seco S período de 7 sete meses consecutivos compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de maio a novembro A Figura 39 apresenta a estrutura tarifária elaborada conforme Resolução ANELL no 4562000 Figura 39 Estrutura tarifária Fonte HAGUIUDA et al 2006 Gerenciamento de Contas de Energia Elétrica Para o gerenciamento das contas de energia elétrica geralmente são utilizados softwares específicos Nos casos mais simples como a simulação para a escolha da modalidade tarifária para uma determinada instalação poderá ser feita através de uma planilha excel ou até mesmo sem o uso do computador A Sabesp e a Saneago por exemplo utilizamse de programas sofisticados de computador para a gestão energética onde o sistema contempla o gerenciamento de todas as contas de energia da empresa e dos principais indicadores de desempenho energético de forma descentralizada e corporativa As principais funções dos programas computacionais utilizados por essas empresas são descritas a seguir Saneago utiliza o SGE Sistema Computacional de Gestão Energética OLIVEIRA 2000 Banco de dados do sistema engloba todas as características relativas ao conteúdo da informação Centro de dados da energia elétrica responsável pela previsão de gastos com energia elétrica pela empresa kWh consumido pela unidade consumidora de energia elétrica fornecerá ao sistema corporativo de indicadores operacionais os subsídios para a formação dos principais parâmetros de desempenho operacional da Saneago Cadastro técnico das contas de energia elétrica responsável pela atualização e manutenção dos dados relativos às contas de energia elétrica Sistema para cálculo da energia consumida diz respeito à rotina de cálculo do valor a pagar em energia elétrica às concessionárias Análise dos contratos de fornecimento de energia elétrica analisa e reavalia os contratos de fornecimento de energia elétrica visando redução de custos Módulo avançado gerador dos relatórios estratégicos concebidos em função da análise dos parâmetros de medição de variáveis elétricas e das características de desempenho energético das principais cargas motrices Sabesp utiliza os CEL Sistema de Controle de Energia Elétrica SABESP 2006 Este sistema tem por objetivo padronizar a ferramenta de controle e acompanhamento dos consumos e gastos com energia elétrica na Sabesp permitindo o cadastramento e o controle das unidades consumidoras dos contratos de fornecimento de energia elétrica contratos de demanda e das respectivas faturas de acordo com a finalidade da instalação processo água e esgoto sistema produtor município subgrupo tarifário e concessionário observando ainda a estrutura administrativa da empresa A EletrobrásProcel oferece gratuitamente em sua home page wwweletrobrascomprocel o software para avaliação energética Mark IV que foi desenvolvido para Windows com interface amigável que permite análise de dados de consumo de eletricidade em diferentes configurações de instalações e equipamentos verificando a viabilidade de implantação de medidas para conservação e uso eficiente de energia Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 75 QUESTÕES 1 Como analisar os custos de energia em um sistema de abastecimento de água 2 Que aspectos devem ser considerados para a redução do custo de energia elétrica em um sistema de abastecimento de água 3 Que ações administrativas podem ser empregadas para a redução de custos de energia elétrica 4 Comente sobre a importância da redução de tarifas e das operações emergenciais 5 Escreva sobre as tarifas de energia elétrica 6 Que formas você sugere para um bom gerenciamento de contas de energia elétrica AÇÕES OPERACIONAIS PARA A REDUÇÃO DE CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA Para Tsutiya 2001 as ações operacionais para a redução de custos de energia elétrica podem ser divididas em Ajuste de equipamentos Correção do fator de potência alteração da tensão de alimentação Diminuição da potência dos equipamentos Melhoria no rendimento do conjunto motobomba redução na altura manométrica redução no volume de água Controle operacional Alteração no sistema de bombeamentoreservação utilização do inversor de frequência alteração nos procedimentos operacionais de ETAs Automação do sistema de abastecimento de água Alternativas para geração de energia elétrica Aproveitamento de potenciais energéticos uso de geradores nos horários de ponta uso de energia alternativa Ajuste de Equipamentos Os ajustes dos equipamentos são feitos após a elaboração de pequenos estudos e são muito utilizados para a redução de custos pois necessitam de pouco investimento Correção do fator de potência O fator de potência não influi diretamente na energia elétrica paga nas contas mensais isso porque os medidores de energia medem apenas a potência absorvida e não a potência aparente Entretanto nos motores em que o fator de potência é baixo as correntes são maiores aumentando as perdas na instalação e em consequência as concessionárias cobram uma sobretaxa pela energia elétrica para fator de potência abaixo de 092 resultando em aumento das contas mensais As principais causas do baixo fator de potência são motores operando em vazio motores superdimensionados transformadores operando em vazio transformadores superdimensionados nível de tensão acima da nominal grande quantidade de motores de pequena potência O fator de potência varia com a carga Quanto maior a carga acionada pelo motor em relação a sua potência nominal mais baixo será o fator de potência acarretando menor potência elétrica faturável em relação à potência instalada Isso leva as concessionárias de energia elétrica a impor uma multa para fator de potência menor que 092 Segundo as concessionárias essa cobrança adicional é justificada pela necessidade de manter o sistema elétrico com um dimensionamento maior do que o realmente necessário e investir em equipamentos corretivos apenas para suprir o excesso da energia reativa baixo fator de potência proveniente das instalações dos consumidores Para a correção do fator de potência têm sido utilizados os capacitores que atuam como geradores de corrente reativa Esses aparelhos podem suprir as instalações elétricas com energia reativa contínua durante 24 horas por dia Fornecem portanto energia reativa suficiente para manter o fator de potência em índices predeterminados e adequados mesmo nas mais variadas oscilações de carga Alteração da tensão de alimentação Consiste na modificação do padrão de entrada de energia elétrica de baixa para alta tensão O consumo com tarifa em alta tensão geralmente é mais econômico que em baixa tensão No entanto essa alteração só se torna possível se for construída entrada de energia elétrica para alimentação em alta tensão ou seja se o consumidor tiver transformador próprio para alimentar seus equipamentos Portanto cada caso deverá ser estudado separadamente em função do custobenefício Estudos elaborados na Sabesp considerando a alteração da tensão de baixa para alta tensão indicaram os seguintes resultados TSUTIYA 2001 redução do custo mensal de energia elétrica da ordem de 50 maior confiabilidade no fornecimento de energia elétrica amortização do investimento a médio prazo Diminuição da Potência dos Equipamentos O consumo de energia elétrica de um conjunto elevatório pode ser determinado através da seguinte equação Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 78 η 0 00273 HV E 8 Onde E energia consumida kWh H altura manométrica de bombeamento m V volume de água bombeada m3 η rendimento dos conjuntos motobomba O custo do consumo de energia é o produto da energia consumida em kWh pela tarifa do kWh Pelo que se observa na equação 8 para diminuir os custos de energia seria necessário reduzir a altura manométrica ou o volume da água bombeada ou aumentar a eficiência dos conjuntos motobomba As principais alternativas para atender a esses objetivos são apresentadas a seguir TSUTIYA 2001 Redução da altura geométrica Redução das perdas de carga Escolha adequada do diâmetro Limpeza ou revestimento da tubulação Eliminação de ar em conduto forçado Disposição da tubulação na elevatória e na entrada do reservatório Vórtice no poço de sucção de elevatória Vórtice em reservatório de distribuição de água Controle de perdas de água Uso racional da água Rendimento do motor Rendimento da bomba Redução do custo pela diminuição do consumo energia elétrica Redução da altura manométrica Redução no volume de água Aumento no rendimento dos conjuntos motorbomba Redução na altura manométrica A altura manométrica é composta pela altura geométrica e pelas perdas de carga Altura geométrica Altura geométrica Altura geométrica Altura geométrica É o desnível geométrico entre o nível do líquido na extremidade da tubulação de recalque e o nível do líquido no poço de sucção Desde que o sistema seja bem projetado dificilmente se consegue qualquer diminuição na altura geométrica Perdas de carga Perdas de carga Perdas de carga Perdas de carga As perdas de carga distribuídas em uma tubulação de adução de água podem ser determinadas pela fórmula Universal Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 79 2g v D f L h 2 f 9 Onde hf perda de carga distribuída m f coeficiente de atrito função do número de Reynolds R e da rugosidade relativa kD L comprimento da tubulação m v velocidade média ms g aceleração da gravidade ms2 D diâmetro da tubulação m Os materiais utilizados dependem do diâmetro da tubulação da pressão de serviço das características do líquido da declividade do terreno da altura do aterro do tipo de solo do método de assentamento e de seu custo econômico Nas elevatórias é comum o uso de ferro fundido dúctil com revestimento de cimento para diâmetros menores do que 600mm e no caso de diâmetro maior são utilizados tubulações de aço devido às facilidades de montagem Para as linhas de recalque podem ser utilizados diversos materiais entretanto a prática porém indica a utilização de tubulações de ferro fundido dúctil com diâmetros variando de 100 a 1200mm e tubulações de aço para os diâmetros acima de 600mm Observase que a escolha das tubulações a serem utilizadas depende essencialmente dos problemas técnicos e econômicos de cada projeto Redução das perdas de carga pela escolha adequada do diâmetro da tubulação de recalque Redução das perdas de carga pela escolha adequada do diâmetro da tubulação de recalque Redução das perdas de carga pela escolha adequada do diâmetro da tubulação de recalque Redução das perdas de carga pela escolha adequada do diâmetro da tubulação de recalque O diâmetro de uma linha de recalque é hidraulicamente indeterminado sendo que para uma mesma vazão diminuindose o diâmetro aumentase a potência do equipamento de recalque e vice versa Assim há uma infinidade de pares diâmetrospotência que satisfazem uma determinada vazão Portanto a escolha final do diâmetro é feita após cotejo técnico econômico Vários estudos realizados na Sabesp concluiuse que para as nossas condições a velocidade econômica em tubulações de recalque tem variado de 10 a 20ms com valor médio de 15ms Cabe observar que em alguns países como os Estados Unidos e Portugal por exemplo a velocidade econômica é da ordem de 10ms Conhecendose a velocidade econômica pode se determinar o diâmetro adequado para a tubulação de recalque Redução das perdas de carga pela limpeza ou revestimento da tubulação Revestimento da tubulação O revestimento in situ é utilizado para recuperar tubos de ferro fundido com ou sem revestimento e tubos de aço com problemas sérios de corrosão e incrustação Para diâmetros superiores a 150mm pode ser um processo econômico se comparado com a troca da tubulação por uma nova É eficiente porque devolve à tubulação suas características de adução evitando o processo corrosivo Para diâmetros menores recomendase a substituição da tubulação por uma nova ou limpeza por raspagem MACEDO e RIBEIRO 1985 A Figura 40 apresenta um esquema para a recuperação de tubulações assentadas através de limpeza e revestimento com argamassa de cimento O revestimento in situ de tubulações instaladas vem sendo utilizado pela Sabesp na Região Metropolitana de São Paulo desde 1982 Limpeza da tubulação Um dos métodos utilizados pelas prestadoras de serviços de saneamento para a limpeza dos tubos é o da passagem de equipamentos que removem as incrustações através de raspagem A escolha do tipo da peça para efetuar a limpeza depende do material que caracteriza a tubulação e da incrustação existente Nos tubos metálicos revestidos tubos de PVC e concreto utilizase o pollypig equipamento dotado com fita de material abrasivo para não danificar a parte interna da tubulação Figura 41 No caso de tubos metálicos não revestidos empregase o pollypig com escovas de aço ou ainda o raspador de arraste hidráulico Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 81 A A Corte AA Espuma d3235 gcm 3 Espuma d25 gcm 3 Corte BB B B Espuma d3235 gcm 3 Espuma d25 gcm 3 Figura 41 PollyPig Redução Redução Redução Redução das perdas de carga pela eliminação de ar em tubulações das perdas de carga pela eliminação de ar em tubulações das perdas de carga pela eliminação de ar em tubulações das perdas de carga pela eliminação de ar em tubulações O acúmulo de ar nas tubulações de conduto forçado restringe a secção de escoamento causando acréscimo de perda de carga e redução de sua capacidade podendo em determinados casos até mesmo paralisar o escoamento A Figura 42a mostra uma bolsa de ar aprisionado no ponto alto de uma tubulação com a água em repouso as superfícies do líquido que limitam a bolsa são portanto horizontais Quando há movimentação da água o escoamento a jusante do ponto alto processase com superfície livre e dependendo da declividade do trecho de jusante a passagem para o escoamento sob pressão realizase através do aumento gradual da altura da água ou bruscamente por meio de ressalto Figuras 42b e 42c Nessas condições verificase uma perda de carga adicional Har provocada pela bolsa de ar que no caso de não haver ressalto é igual à diferença de cotas Z dos pontos que limitam a superfície da bolsa de ar Figura 42b Em instalações de recalque essa perda adicional ocasiona acréscimo na altura manométrica provocando diminuição da vazão e aumentando o consumo de energia elétrica Fonte RODRIGUES et al 1985 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 82 Figura 42 Tubulação com bolsa de ar Em repouso a e em movimento sem e com ressalto b e c O ar pode ser retirado através dos processos de remoção hidráulica e remoção mecânica A remoção hidráulica é realizada quando a velocidade de escoamento na tubulação for maior ou igual a um certo valor mínimo denominado de velocidade crítica Vc que pode ser determinada através da fórmula de Kent equação 10 gD senθ Vc 136 10 Onde Vc velocidade crítica ms g aceleração da gravidade ms2 D diâmetro da tubulação m θ ângulo que o conduto forma com a horizontal a jusante do ponto alto Nos pontos em que há necessidade de remoção mecânica de ar tanto na fase de enchimento da linha como em operação de recalque utilizamse válvulas de expulsão de ar ventosas Segundo Koelle 1986 a ventosa para expulsão de ar deverá ser dimensionada para a vazão lenta de enchimento da linha com velocidade da ordem de 03 ms Azevedo Netto e Alvarez 1986 recomendam para a admissão e expulsão de ar dD8 e somente para a expulsão de ar dD12 onde D é o diâmetro da canalização e d o diâmetro nominal da ventosa Pode ser utilizado a relação Dd12 para permitir expulsão de ar na fase de enchimento da linha entretanto para Koelle 1986 essa relação deve estar compreendida entre 12Dd23 Fonte QUINTELA 1981 Redução das perdas de carga pela disposição da tubulação na elevatória e na entrada dos reservatórios de distribuição de água Disposição da tubulação na elevatória as tubulações de sucção e do barrilete devem ser dispostas de forma a diminuir as perdas de carga Devese evitar configurações que ocasionem várias singularidades principalmente o ângulo de 90 Disposição da tubulação na entrada dos reservatórios a entrada tradicional no reservatório de distribuição de água é a entrada livre por cima na parte superior do reservatório Entretanto se for mudado a entrada para baixo ou seja entrada afogada poderá haver uma economia substancial de energia elétrica pois o ΔH pode variar de 2 a 10 m dependendo do tipo de reservatório enterrado apoiado ou elevado Outros aspectos hidráulicos relacionados com as perdas de carga Vórtices em poço de sucção de estações elevatórias o poço de sucção embora seja apenas parte de uma estação elevatória é um dos componentes de maior importância pois pode influir diretamente no desempenho da bomba com reflexos diretos no aumento dos custos operacionais Para o projeto do poço de sucção o engenheiro hidráulico deve se preocupar com a prevenção da formação de vórtices pois a presença de escoamento com vorticidade pode trazer consequências prejudiciais às bombas Em um poço de sucção bem projetado uma possível formação de vórtice é controlada de modo que a entrada de ar na bomba seja evitada ou minimizada a níveis toleráveis Quando ocorre o arraste de ar no poço o rendimento da bomba é reduzida e sabese que tal redução é tão intensa que a presença de 1 de ar em volume no escoamento reduz a eficiência da bomba em 15 Vórtices em reservatórios de distribuição de água a entrada de ar através de vórtices poderá acarretar no sistema de abastecimento de água os seguintes problemas diminuição da vazão nas adutoras redução da capacidade de armazenamento do reservatório diminuição da eficiência vazão vibração e cavitação na bomba O procedimento tradicional para evitar a formação de vórtices consiste em se considerar uma submergência mínima na saída de água do reservatório Como a submergência mínima também depende das condições de aproximação do fluxo e outras fontes de vorticidade existentes o valor a ser adotado no projeto deverá ser bem estudado As pesquisas mostraram que em reservatório com poço de rebaixo o vórtice de eixo horizontal não se forma quando o jato proveniente do tubo de alimentação incide sobre a superfície livre da água no reservatório segundo um ângulo de 90 jato vertical A deflexão do jato pode ser imposta através de instalação de um cotovelo de 90 ou de uma placa defletora na saída do tubo de alimentação Redução no volume de água Esta medida implica de forma direta na diminuição dos custos de energia elétrica uma vez que a potência do conjunto elevatório será menor Com a redução do consumo de água também haverá uma redução no custo de energia elétrica pois cada 1m³ de água produzida gastase cerca de 06kWh de energia elétrica Dentre os diversos fatores a serem considerados para a diminuição do volume de água em sistemas de abastecimento destacamse Controle e redução de perdas de água esse assunto já foi apresentado com detalhes nos itens Conceito importância e origem das perdas de água e energia e Procedimentos técnicos para o combate às perdas de água Uso racional de água esse tema envolve grandes diversidades de linhas de ação como mudanças de hábitos e culturas aspectos normativos legais e tecnológicos Uma das principais ações que permite a redução de consumo de água é a utilização de equipamentos economizadores de água ou de baixo consumo oferecidos pelos principais fabricantes de equipamentos de instalações hidráulicas prediais Também deve ser considerada a medição individualizada de água em apartamento que poderá reduzir o consumo de água do edifício em até 30 Aumento no rendimento dos conjuntos motobomba Rendimento do motor elétrico A eficiência ou rendimento de um motor elétrico é na realidade um parâmetro que indica a sua capacidade em converter a energia elétrica absorvida da rede em energia mecânica a ser fornecida no eixo Para gerir o processo de conversão eletromecânica os motores utilizamse de uma parcela da energia total absorvida transferindo ao eixo a energia restante A rigor a parcela de energia retida nos motores e normalmente classificada como parcela de perdas não pode ser eliminada por ser inerente ao seu próprio funcionamento mas reduzida a níveis mais aceitáveis A Figura 43 ilustra o processo de distribuição de energia nos motores elétricos indicando as perdas a potência efetivamente transferida ao eixo e a energia reativa concentrada no campo magnético responsável pelo giro do rotor Figura 43 Distribuição de energia em motores elétricos Guia do profissional em treinamento ReCESA 84 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 85 Os motores elétricos são os principais acionadores das bombas que constituem as maiores cargas de um sistema de abastecimento de água e de esgoto sanitário Segundo estudo de Little 1976 para a Federal Energy Administration de toda a energia elétrica consumida nos Estados Unidos os motores elétricos utilizam 64 sendo que o acionamento de bombas consome 31 Esse estudo indica que o principal fator para a redução do consumo de energia é a melhoria no rendimento de motores de indução com rotor em gaiola com potência variando de 1 a 125 HP Os motores de alto rendimento também conhecido como motores de perdas reduzidas são mais caros que os modelos clássicos entretanto com o uso pode se revelar econômico desde que o número de horas de utilização seja suficientemente grande para proporcionar significativa economia de energia São motores que dispõem de um aumento da massa de material ativo cobre e chapas metálicas que permite reduzir as perdas no cobre e no ferro Em relação ao motor padrão seu peso é cerca de 15 superior seu custo é 20 a 25 mais alto e seu rendimento e fator de potência são de 2 a 5 superiores Agência para Aplicação de Energia 1986 Os motores de alto rendimento têm sido utilizados em bombeamento de água e esgoto em países mais desenvolvidos e segundo Daffer e Price 1980 com rendimento de 94 para cargas variando de 50 a 100 Rendimento da bomba centrífuga Rendimento da bomba centrífuga Rendimento da bomba centrífuga Rendimento da bomba centrífuga A faixa de rendimento mais adequado para bomba centrífuga é quando a rotação específica situase na faixa de 40 a 60 Para a rotação específica abaixo de 40 o rendimento diminui rapidamente Valores abaixo de 30 são raramente aceitos para bombeamento de água ou esgoto exceto quando as bombas são pequenas e a energia requerida é baixa O rendimento de uma bomba pode variar em função da associação com outras bombas se operar sozinha pode ter um rendimento adequado no entanto se essa bomba operar em combinação com outras o seu rendimento pode diminuir Conseqüentemente recomendase no processo de seleção da bomba sejam consideradas todas as alternativas de modo a optar por aquela com melhor eficiência É importante lembrar que geralmente os motores mantêm rendimentos elevados mesmo nas mais variadas condições operacionais o que não acontece com a bomba que mantém seu melhor rendimento somente dentro de uma faixa pequena de vazão e altura manométrica A diferença entre a condição de projeto e a operação é freqüentemente a razão da baixa eficiência das bombas Portanto a escolha correta da bomba com rendimento elevado nas diversas situações exigidas pelo sistema é de fundamental importância para a diminuição do consumo e dos custos de energia elétrica de uma estação elevatória Redução do Custo pela Alteração do Sistema Operacional As principais alterações operacionais dos sistemas de abastecimento de água que possam reduzir substancialmente os custos energia elétrica são alteração do sistema bombeamentoreservação utilização de inversores de frequência em conjuntos motobomba alteração nos procedimentos operacionais de estações de tratamento de água Alteração do sistema bombeamentoreservação A distribuição de água na maioria dos sistemas não pode ser feita somente por gravidade Há necessidade de utilização de estações elevatórias para recalcar água em reservatórios de distribuição Normalmente as bombas que recalcam água para reservatórios enterrados semienterrados ou apoiados são projetadas com capacidade para atender a demanda máxima diária Nesses casos o bombeamento é contínuo durante 24 horasdia de modo a manter os reservatórios cheios ou com um nível de água prédeterminado Entretanto nas condições iniciais em geral não há necessidade de bombeamento contínuo O método operacional apresentado nas Figuras 44a 44b e 44c tem sido tradicionalmente utilizado no Brasil a Bombeamento de água para reservatório de distribuição a montante b Bombeamento de água para reservatório de distribuição a jusante Guia do profissional em treinamento ReCESA 86 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 87 h Variação de altura manométrica Reservatório de Jusante Área a ser abastecida LP no Consumo Zero LP no Consumo Máximo Plano de Pressão Estático EE NA c Bombeamento de água para rede de distribuição com reservatório de sobra a jusante Figura 44 Esquemas de bombeamentoreservação para abastecimento de água O volume de reservação que normalmente tem sido utilizado no Brasil é de 13 do volume distribuído no dia de maior consumo Entretanto várias pesquisas efetuadas em sistemas existentes mostram que o volume útil necessário é cerca da metade desse valor ou seja normalmente há uma folga de reservação de cerca de 15 pois diferentemente de outros países desenvolvidos no Brasil é comum o uso do reservatório domiciliar que funciona como parte integrante da reservação total do sistema de abastecimento Por essa razão vários sistemas de abastecimento permitem a parada de bombeamento no máximo de 3 horas no horário de ponta elétrico compreendido entre as 17 e 22 horas A parada das bombas no horário de ponta tem sido realizada com sucesso tanto em pequenos sistemas de abastecimento de água como em grandes sistemas como é o caso da Região Metropolitana de São Paulo De um modo geral essa alteração operacional tem representado cerca de 10 a 20 na redução dos custos de energia elétrica TSUTIYA 2001 Utilização de inversores de freqüência nos conjuntos motobomba O inversor de freqüência é um equipamento de fundamental importância no combate ao desperdício de água e energia elétrica em sistemas de abastecimento de água Esse equipamento possibilita uma redução no consumo de energia elétrica de 10 a 50 e devido a sua importância tanto no combate ao desperdício de energia como também na diminuição de perdas de água os inversores de freqüência serão detalhados no subitem Utilização de inversores de freqüência em sistemas de bombeamento para a diminuição do consumo de energia elétrica Alteração nos procedimentos operacionais de estações de tratamento de água Para a redução nos custos de energia elétrica em uma estação de tratamento de água ETA é fundamental o conhecimento do processo de tratamento e das técnicas operacionais e também informações sobre os equipamentos eletromecânicos e das instalações elétricas A Fonte ORSINI 1996 Figura 45 apresenta de um modo geral os processos e operações unitárias de uma ETA do tipo convencional Figura 45 Processos e operações unitárias componentes de uma ETA convencional As estações de tratamento de água podem ser mais ou menos complexas dependendo da qualidade da água bruta dos padrões de potabilidade a ser atendida e da vazão a ser tratada Os principais pontos de consumo de energia elétrica em uma ETA na fase líquida são bombas dosadoras de produtos químicos equipamentos de mistura rápida equipamentos de floculação bombas para a lavagem dos filtros bombas para recalque de água de utilidades bombas para remoção de lodo bombas para a recuperação da água de lavagem dos filtros Saron 1998 apresenta os custos operacionais da ETA Guaraú fase líquida localizada na Região Metropolitana de São Paulo e operada pela Sabesp A ETA Guaraú é uma estação de tratamento convencional e trata uma vazão média de 33 m³s Os custos levantados foram Produtos químicos 495 Pessoal salário encargos sociais 361 Energia elétrica 82 Serviços gerais 44 Transporte 18 Para reduzir os custos de energia elétrica na ETA Guaraú foram realizadas as seguintes medidas Bombas para lavagem dos filtros bombas de recuperação da água de lavagem dos filtros e bombas para remoção de lodo e recalque de águas de utilidades utilização somente no período de horário fora de ponta Alteração no valor da demanda de potência contratada Guia do profissional em treinamento ReCESA 88 Redução do Custo pela Automação de Sistemas de Abastecimento de Água Nas últimas décadas com o avanço na engenharia eletrônica foi possível o desenvolvimento de computadores e equipamentos sofisticados para serem utilizados em automação dos sistemas de abastecimento de água e de esgoto sanitário Embora esses equipamentos aumentem os custos do sistema a comparação técnicaeconômica entre a sua utilização ou não normalmente leva a optar pelo uso desses equipamentos pois diminui os custos de pessoal reduz o consumo de energia elétrica e de produtos químicos melhora a eficiência dos processos aumenta a segurança na operação do sistema etc Como a automação consiste na substituição da ação humana pela mecânica ou por outro dispositivo criado pelo homem é de fundamental importância o conhecimento detalhado do funcionamento do sistema hidráulico processos etc e dos equipamentos eletromecânicos Há várias formas de controle dos sistemas de abastecimento de água A seguir são apresentadas duas formas Controle por módulos Figura 46 Controle do sistema de abastecimento de água por módulos Sistema integrado de controle da água Figura 47 Controle integrado do sistema de abastecimento de água Guia do profissional em treinamento ReCESA 89 Conforme se observa na Figura 48 o controle dos sistemas de abastecimento de água pode ser feito através de diferentes níveis de automação Quanto maior o número de informações usadas pelo próprio sistema para análise e tomada de decisão menor a participação do homem no processo a ser controlado O último passo idealizado é a total substituição do homem capturando suas ações intuitivas em tempo real por programas computacionais denominados sistemas inteligentes A Figura 48 ilustra os diferentes níveis de automação Figura 48 Níveis de automação Em sistemas operados pela Sabesp com a automação das elevatórias há uma redução nos custos de energia elétrica de até 15 e a automação das ETAs essa redução é da ordem de 8 Vários estudos de casos de automação em sistemas de abastecimento de água são apresentados por Tsutiya 2004 no livro Abastecimento de Água Redução do Custo pela Geração de Energia Elétrica O crescimento da demanda e do consumo de energia elétrica no Brasil e principalmente na região CentroOeste associado com as dificuldades de recursos financeiros para a construção de novas usinas elétricas a curto prazo requerem soluções rápidas e viáveis As principais alternativas para geração de energia elétrica a serem aplicados em sistemas de água e esgoto são aproveitamento de potenciais energéticos uso de geradores no horário de ponta uso de energia alternativa Guia do profissional em treinamento ReCESA 90 Aproveitamento de potenciais energéticos Para o abastecimento de água de uma comunidade às vezes é necessária a construção de um reservatório de acumulação de água quando a vazão mínima do curso de dágua for inferior ao necessário para atender a demanda de água Tradicionalmente o reservatório de acumulação que geralmente tem pequena altura de queda tem como objetivo único acumular o excesso de água no período chuvoso e liberálo quando a vazão do curso dágua se torna incapaz de atender à demanda Entretanto com o aumento nos custos de energia elétrica e o desenvolvimento e aprimoramento de Pequenas Centrais Hidrelétricas PCHs é possível e viável a geração de energia elétrica aproveitando o potencial hidráulico proporcionado pelo desnível dessas barragens pertencentes ao processo produtivo de abastecimento de água Com a implantação de PCH obtémse redução dos gastos com energia elétrica junto às concessionárias garantia de energia firme em períodos de racionamento de energia elétrica uso racional dos potenciais energéticos disponíveis sem nenhum impacto ambiental adicional Uso de geradores no horário de ponta Dependendo das características do sistema poderá ser utilizado grupo gerador para fornecer energia elétrica em equipamentos nos horários de ponta Esses equipamentos podem ser acionados por Diesel Baixo investimento inicial rápido retorno do investimento Gás Combustível limpo mais adequado para cogeração Para Pereto 1997 a vantagem de possuir grupo diesel gerador no sistema não se prende apenas em entrar com o grupo nos horários de ponta mas contar com uma fonte geradora de energia elétrica que poderá ser acionada a qualquer momento mantendo sempre em funcionamento a instalação O grupo gerador proporciona grande economia nos gastos com energia elétrica atende às necessidades da instalação em caso de paradas da concessionária programada ou não e contribui com o bom funcionamento do sistema elétrico reduzindo os picos de consumo Coelho 2000 realizou uma série de avaliações técnicoeconômicas para verificar a viabilidade da utilização de grupo gerador no horário de ponta elétrica em instalações da RMSP considerando a redução no valor da conta e o tempo necessário para o retorno do Guia do profissional em treinamento ReCESA 91 investimento e conclui que em alguns casos haverá retorno em menos de 5 anos outros até 10 anos e há casos que não haverá o retorno do investimento Uso de energia alternativa Além das fontes de geração de energia elétrica já utilizadas no Brasil mencionadas no item Consumo e demanda de água e energia no Brasil e os princípios da conservação tais como hidráulica gás natural biomassa petróleo e derivados nuclear e carvão podem ser utilizados entre outros os seguintes tipos de energia eólica solar Entretanto na fase atual do desenvolvimento tecnológico essas alternativas não apresentam necessariamente as melhores soluções para satisfazer a demanda de energia Utilização de Inversores de Frequência em Sistemas de Bombeamento para a Diminuição do Consumo de Energia Elétrica Para abastecimento de água da zona alta tradicionalmente no Brasil tem sido utilizado o reservatório elevado alimentado por uma estação elevatória com bombas de rotação constante De um modo geral verificase que o reservatório elevado tem a função principal de garantir a pressão na rede sendo o seu volume insuficiente para que lhe seja atribuída a finalidade de reservação Objetivando a redução do alto custo envolvido na construção e manutenção do reservatório elevado bem como a adutora que interliga com a estação elevatória tem sido objeto de estudo no Estado de São Paulo desde a década de 70 o bombeamento direto para a rede de distribuição de água através da utilização de bombas de rotação variável eliminandose o reservatório elevado SOUZA et al 1978 Com o avanço da tecnologia e diminuição de custo os inversores de frequência têm sido cada vez mais utilizados em elevatórias de água para manter o sistema de distribuição de água dentro de níveis de pressão e vazão compatíveis às necessidades do sistema podendo até suprimir o tradicional reservatório elevado O uso de inversores elimina os bombeamentos com pressões excessivas que provocam arrebentamentos de redes e vazamentos de água diminuindo as perdas reais de água Além disso o controle da vazão através de inversores ocasiona um consumo menor de energia elétrica em comparação com outros métodos de controle de vazão Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 93 Uso dos inversores de freqüência em sistemas de bombeamento de água Em um sistema de abastecimento quando o bombeamento de água é dirigido diretamente ao consumidor tornase necessário controlar a vazão em função da demanda Em geral esse tipo de abastecimento é realizado para atender regiões onde os estudos econômicofinanceiros mostrarem que os sistemas tradicionais de abastecimento com utilização de reservatórios são mais elevados Como mostram as Figuras 49a 49b 49c 49d e 49e o abastecimento de água através de estações elevatórias com o uso do inversor de freqüência pode atender a todos os esquemas de bombeamento para o abastecimento de água Reservatório Área a ser abastecida ETA Estação Elevatória com variador de rotação a Bombeamento de água diretamente para a rede de distribuição com eliminação do reservatório elevado Reservatório Área a ser abastecida Estação Elevatória com variador de rotação b Bombeamento de água diretamente para a rede de distribuição localizada em área elevada Reservatório Área a ser abastecida Estação Elevatória com variador de rotação c Bombeamento de água tipo booster Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 94 Reservatório elevado Área a ser abastecida ETA Estação Elevatória com variador de rotação d Bombeamento de água diretamente para a rede de distribuição com reservatório elevado à jusante Reservatório de jusante Área a ser abastecida Estação Elevatória com variador de rotação NA e Bombeamento de água diretamente para a rede de distribuição com reservatório à jusante Figura 49 Esquemas de bombeamento para abastecimento de água Principais métodos de controle de vazão A bomba ou um grupo de bombas geralmente é selecionada para garantir a máxima vazão necessária ao sistema nas condições de rendimento máximo Entretanto quando o sistema solicita uma vazão menor tornase necessário efetuar o controle de vazão da bomba através da mudança de suas características ou das características do sistema de bombeamento O controle de vazão das bombas através das modificações nas características do sistema de bombeamento podem ser realizadas através de manobras de válvulas enquanto que com as variações da curva característica da bomba o controle da vazão pode ser feito através do controle do número de bombas e pela variação da rotação das bombas Equipamentos de bombeamento A Figura 50 mostra o sistema de bombeamento composto por uma bomba centrífuga um motor de indução e um inversor de freqüência e a Figura 51 apresenta um desenho esquemático do funcionamento de equipamentos para manter a pressão constante independente da variação da vazão de consumo Salientase que para uma melhor compreensão do sistema de bombeamento devese entender que todos os seus componentes são interdependentes Fonte TSUTIYA 1989 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 95 Figura 50 Sistema de bombeamento para controle de vazão composto pela bomba motor sensor e inversor de freqüência Transmissor de pressão Transmissor de pressão Controle da velocidade motor Controle da velocidade motor Circuito comparador Circuito comparador H H H0 H0 H H H Medida da pressão H0 Setpoint da pressão H Diferença entre H e H0 H Medida da pressão H0 Setpoint da pressão H Diferença entre H e H0 Ajuste da velocidade motor Ajuste da velocidade motor Motor Motor Bomba Bomba Figura 51 Detalhes do funcionamento de equipamentos para manter a pressão constante Região de operação dos equipamentos de bombeamento Região de operação dos equipamentos de bombeamento Região de operação dos equipamentos de bombeamento Região de operação dos equipamentos de bombeamento Bomba Bomba Bomba Bomba A bomba centrífuga tem um ponto ótimo de operação e nesse ponto as perdas de carga no rotor e carcaça bem como as cargas hidráulicas no eixo são minimizadas A bomba pode operar satisfatoriamente dentro de uma faixa de vazão que corresponde a 70 a 120 do ponto de melhor rendimento Figura 52 Em alguns casos essa região de operação pode ser alterada pelo fabricante da bomba O limite da região de operação é definido pelo NPSH requerido da bomba pela vazão de recirculação dentro do rotor deflexão do eixo carga no mancal ou pelo aumento da temperatura do líquido dentro da bomba Fonte WEG 2003 Fonte Adaptado de GOTOH et al 1993 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 96 Faixa recomendada Potência Rendimento da bomba Altura manométrica H n P NPSHr NPSHr Taxa de Vazão 70 100 120 Faixa recomendada Potência Rendimento da bomba Altura manométrica H n P NPSHr NPSHr Taxa de Vazão 70 100 120 Figura 52 Região de operação recomendada para a bomba Motor Motor Motor Motor A Figura 53 mostra a variação do rendimento fator de potência rotação e corrente dos motores de indução em função da carga acionada Verificase nessa figura que o motor mantem bom rendimento na faixa de operação variando de 40 a 120 da carga do motor entretanto se for considerado o fator de potência a melhor região situase na faixa de 75 a 100 da carga do motor Corrente A Corrente A Rendimento COS COS RPM Rendimento Potência fornecida em da nominal Potência 100CV Pólos 4 Tensão 380 Volts Freqüência 60 Hz 1800 RPM 1750 175 150 125 100 100 90 80 70 60 50 40 30 20 100 090 080 070 060 050 040 030 020 75 50 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Faixa recomendada Figura 53 Região de operação recomendada para o motor Fonte EUROPUMP e HYDRAULIC INSTITUTE 2001 Fonte Adaptado da Agência de Aplicação de Energia 1986 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 97 Inversor de freqüência Inversor de freqüência Inversor de freqüência Inversor de freqüência Em geral o inversor de freqüência consome cerca de 2 a 6 de energia A Figura 54 apresenta o rendimento do inversor para várias freqüências e torques sendo que a faixa recomendada para o inversor varia de 30 a 60Hz Nessa faixa observase um decréscimo pequeno do rendimento quando diminui a freqüência entretanto essa diminuição é insignificante quando comparada com a economia de energia proveniente da operação da bomba centrífuga com rotação reduzida O inversor de freqüência ocasiona uma redução controlada da potência dos motores e de um modo geral possibilita uma economia de energia de 10 a 50 98 96 94 92 90 88 86 84 10 20 30 40 50 60 Faixa recomendada 100 Torque 75 Torque 50 Torque 25 Torque Rendimento Freqüência Hz Figura 54 Região de operação recomendada para o inversor de freqüência Variadores de rotação Tipos de equipamentos de variação de rotação Tipos de equipamentos de variação de rotação Tipos de equipamentos de variação de rotação Tipos de equipamentos de variação de rotação A Figura 55 apresenta os vários tipos de equipamento de variação de rotação Nessa figura também estão incluídos alguns tipos de equipamentos considerados ultrapassados tecnologicamente como os controladores eletromecânicos Fonte Adaptado da EUROPUMP e HYDRAULIC INSTITUTE 2001 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 98 Equipamentos de velocidade variável Elétrico Motor de corrente contínua Motor de corrente alternada Mecânico Variador mecânico Acoplamento fluido Acoplamento magnético Comutação eletrônica Fonte de tensão PWM Conversor thyristor Eletromecânico Eletromecânico Energia de deslizamento Kramer Matriz Fonte de corrente CSI Fonte de tensão PAM Fonte de tensão PWM Fonte de tensão PWM Rotor magnético Inversor de carga comutada LC Relutância comutada Conversor de ciclo Excitação convencional Comutação mecânica Motor de indução assíncrono Motor síncrono Rotor bobinado Rotor de gaiola Acoplamento de corrente induzida Motor de velocidade fixa Figura 55 Tipos de equipamentos de variação de rotação Equipamentos de rotação variável para motores de indução Equipamentos de rotação variável para motores de indução Equipamentos de rotação variável para motores de indução Equipamentos de rotação variável para motores de indução A variação da rotação de um motor de indução pode ser feita através da alteração dos parâmetros referentes à freqüência da tensão e do escorregamento conforme se observa na equação 11 120 1 f s Nr p Ns 1s 11 Onde Nr rotação do moto rpm Ns rotação síncrona rpm f freqüência Hz p número de pólos s escorregamento Para a variação da rotação do motor através da alteração do escorregamento a velocidade do campo girante do motor é mantida constante e a rotação do rotor é alterada de acordo com as condições exigidas pela carga que pode ser através da variação da resistência rotórica da tensão do estator e de ambas simultâneamente Esse método somente é recomendável para motores com rotor bobinado onde a energia gerada pode ser dissipada externamente Atualmente o mais utilizado para variação da rotação do motor é através da variação do fornecimento de freqüência com equipamentos de freqüência variável Inversor de freqüência Inversor de freqüência Inversor de freqüência Inversor de freqüência Dentre os vários tipos de equipamentos de variação de rotação destacase o inversor ou conversor de freqüência que é um equipamento eletrônico que varia a freqüência da tensão aplicada e conseqüentemente a rotação do motor No caso de bombas centrífugas isso Fonte EUROPUMP e HYDRAULIC INSTITUTE 2004 resulta na possibilidade de controle da vazão Além disso o inversor pode ser utilizado para a partida e parada suave do motor pois aumentando ou diminuindo sua rotação através de uma rampa de aceleração fazse com que a corrente de partida ou parada possa ser controlada As principais vantagens e desvantagens de um inversor são apresentadas a seguir RALIZE e MARQUES 2006 Vantagens montagem simples a corrente do motor é controlada de forma suave sem picos permite variar a rotação do motor em função da variação da frequência da tensão as proteções elétricas sobrecorrente supervisão trifásica etc são incorporadas no próprio equipamento reduzindo o número de componentes e o tamanho do painel elimina o baixo fator de potência proporciona economia de energia elétrica Desvantagens custo bastante elevado produz interferências na rede elétrica de alimentação harmônicas devido à alta frequência de chaveamento de seus componentes internos necessitando o uso de filtros de correção O inversor de frequência é composto de retificador filtro e inversor Figuras 56 e 57 O circuito retificador transforma a tensão alternada de entrada em tensão contínua que é filtrada no circuito intermediário Essa tensão contínua alimenta o circuito inversor Através de tiristores ou transitores o circuito inversor fornece um sistema de corrente alternada de frequência e tensões variáveis Desse modo um motor de indução trifásico acoplado pode ser operado com variação de rotação WEG 2004 Figura 56 Componentes do inversor de frequência Fonte WEG 2003 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 100 Tensão alternada Tensão alternada Tensão retificada Tensão retificada Tensão cont Tensão contíínua no link cc nua no link cc Tensão alternada Tensão alternada Tensão alternada Tensão alternada Tensão retificada Tensão retificada Tensão cont Tensão contíínua no link cc Tensão cont nua no link cc Tensão contíínua no link cc nua no link cc Tensão alternada Tensão alternada Figura 57 Detalhes do funcionamento de um inversor de freqüência A Figura 58 apresenta detalhes da modificação da freqüência através da variação dos pulsos de tensão Como a técnica muda a largura dos pulsos de tensão é denominada de modulação por largura de pulso sendo essa técnica a mais utilizada Esse sistema permite geração de ondas senoidais de freqüência variável com resolução de até 001Hz WEG 2004 portadora Senóide de referência Tensão média de saída Forma de onda da saída portadora Senóide de referência Tensão média de saída Forma de onda da saída Figura 58 Sistema de modulação PWM Fonte WEG 2004 Fonte WEG 2004 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 101 QUESTÕES 1 Quais as ações operacionais para a redução de custos de energia elétrica 2 Quais as principais causas do baixo fator de potência Como corrigilo 3 Que alternativas você encontra para diminuir a potência dos equipamentos 4 Disserte sobre a redução de perdas de carga 5 Qual a finalidade do aumento no rendimento do conjunto motobomba 6 Escreva sobre as principais alterações operacionais dos sistemas de abastecimento de água que possam reduzir substancialmente os custos energia elétrica 7 Analise como a automação contribui para a redução dos custos no sistema de abastecimento de água 8 De que forma a energia elétrica pode contribuir para a redução dos custos nos sistemas de água e esgoto 9 Relate sobre a utilização de inversores de freqüência em sistemas de bombeamento para a diminuição do consumo de energia elétrica EDUCAÇÃO PARA ECONOMIA DE ÁGUA E ENERGIA A educação constitui o mais importante instrumento para a formação do conceito de cidadania e assim sendo um povo que não tem educação qualitativa não vive a cidadania A cidadania é uma qualidade desejável em uma democracia onde os cidadãos têm garantidos seus direitos constitucionais e em contrapartida agem de acordo com seus deveres sociais Ao assumir suas responsabilidades Estado e Cidadão contribuem para melhorar a qualidade de vida da comunidade MARQUES 2005 A educação ambiental é uma forma de garantir uma boa qualidade de vida tanto para as atuais como para as futuras gerações pois é um processo educativo orientado para a resolução dos problemas concretos do meio ambiente através de enfoques interdisciplinares e de uma participação ativa e responsável de cada indivíduo e da coletividade Tendose clareza de que os recursos naturais não são inesgotáveis a conservação de água e energia passa a ser um dos objetivos fundamentais da educação ambiental Os programas para educação em economia de água e energia exigem mudanças culturais para as comunidades e podem ser divididas em educação pública com enfoque para o público em geral educação para técnicos dirigido para profissionais com formação técnica O sucesso desses programas depende fundamentalmente da participação dos governos federal estadual e municipal e dos prestadores de serviços de saneamento Como o saneamento básico é sinônimo de conservação ambiental e garantia de saúde esses programas vinculamse diretamente à Responsabilidade Social dessas instituições Educação Pública A sensibilização do público sobre a importância da economia de água e energia pode ser realizada de várias formas tais como veiculação na mídia televisão rádio jornais etc divulgação na internet através de sites de governos federal estadual municipal e prestadores de serviços de saneamento campanhas educativas com oferecimento de cursos e palestras à população em geral capacitação de educadores da rede pública envolve diretores de escolas supervisores de ensino coordenadores pedagógicos professores e alunos capacitação de lideranças comunitárias abrange lideranças e representantes dos órgãos estaduais e municipais bem como a sociedade civil organizada Quando a capacitação for realizada através de cursos para a avaliação dos participantes devese verificar ao seu final se os participantes são capazes de ABES 2006 conhecer os principais conceitos relativos a perdas de água e oportunidades de eficientização energética avaliar ou criar a estrutura interna na empresa para implementar as ações necessárias para desenvolver gestão planejar desenvolver controlar e avaliar programas de combate a perdas de água e energia abordando alternativas e procedimentos para financiamento de ações incluindo o auto financiamento sustentado destas ações Ações Para o programa de educação para técnicos o plano de ação da Procel Sanear 20062007 apresenta na vertente educação e capacitação as seguintes ações Programa de sensibilização e capacitação Publicação de materiais didáticos voltados para a conservação de água e energia elétrica Promoção de intercâmbio com instituições de ensino Apoio à rede nacional de capacitação do Ministério das Cidades As principais atividades desse programa foram estruturar e celebrar convênio com a ABES elaborar temas e conteúdo dos seminários e cursos adquirir livros e elaborar apostilas definir cronogramas de seminários e cursos elaborar matérias e textos de divulgação divulgar programa de capacitação e outros realizar seminários e cursos avaliar e divulgar resultados QUESTÕES 1 Como a educação pode contribuir para a economia de água e energia 2 Que meios você utilizaria para a sensibilização pública no que se refere a economia de água e energia 3 Escreva sobre as ações de um programa para economia individual de água e energia 4 Que diferenças você percebe entre o programa de conscientização pública e o voltado para técnicos Guia do profissional em treinamento ReCESA 105 Objetivos O programa de economia de água e energia tem como objetivo principal atuar na demanda e consumo de água e energia incentivando o usuário através de ações tecnológicas e medidas de concientização para enfrentar a escassez desses insumos Destacamse também os seguintes objetivos conscientizar a população da questão ambiental visando a mudança de hábitos e eliminação de vícios de desperdício promover maior disponibilidade de água para áreas em condições críticas de abastecimento de água prorrogar a vida útil dos mananciais existentes diminuir o consumo de energia elétrica e outros insumos reduzir os custos do tratamento de esgotos ao diminuir o volume de esgotos lançados na rede pública postergar investimentos necessários para a ampliação dos sistemas de água e esgotos bem como a geração de energia elétrica incentivar o desenvolvimento de novas tecnologias para diminuir o consumo de água e energia elétrica Ações As ações apresentadas a seguir tiveram como base as ações desenvolvidas e em desenvolvimento pela Sabesp desde 1995 no Programa de Uso Racional de Água SABESP 2007 Para a sustentação tecnológica do programa a Sabesp trabalhou em parceria com a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo e o Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo IPT Na primeira fase desse programa foi montada sua estrutura e desenvolvimento de projetospilotos para criação da metodologia de ação em instalações de grandes consumos pois quanto maior for o consumo maior as possibilidades de economia Ações principais levantamento do perfil de consumo do cliente e avaliação da redução diagnóstico preliminar das instalações hidráulicas e elétricas caracterização de hábitos e vícios de desperdício elaboração de cadastro de rede de água rede de incêndio e instalações elétricas pesquisacorreção de vazamentos em rede de água e instalação hidráulica predial estudo de alternativas para substituição de equipamentos convencionais por equipamentos economizadores de água e energia elétrica estudo de alternativas para reaproveitamento de água e utilização de água de reúso implantação de programas específicos em locais de grande consumo de água e energia gestão do consumo após a intervenção Programa para economia individual de água e energia Devido o sucesso alcançado pela Sabesp no Programa de Uso Racional de Água Sabesp 2007 recomendase a utilização de uma estrutura semelhante a esse programa a ser disponibilizada na internet cujos itens são os seguintes O que é um Programa de Economia de Água e Energia Elétrica Objetivos Benefícios Ações Cursos e palestras Economia em casa Economia em apartamento Dicas e testes Parcerias Equipamentos economizadores Quem adotou Fontes e pesquisas Campanhas educacionais Educação para Técnicos O processo de educação e capacitação visando à conservação de água e energia e à disseminação para a sociedade deve ser dirigido a profissionais com formação técnica que atuam na área de abastecimento de água esgoto sanitário e energia elétrica em empresas estaduais e municipais A sensibilização dos técnicos sobre a importância desse tema pode ser realizada de várias formas tais como Divulgação na internet através de sites de governos federal estadual municipal e prestadores de serviços de saneamento Divulgação em Congressos Seminários Encontros Técnicos etc Cursos seminários e palestras Várias instituições já estão envolvidas nesse tema destacandose entre outros a Eletrobrás através da Procel Sanear CEPEL ABES Ministério das Cidades Sabesp ReCESA ASSEMAE AESBE Objetivos O objetivo principal consiste em capacitar técnicos dos prestadores de serviços de saneamento básico dos municípios e do estado no tema de gerenciamento de perdas de água e de energia elétrica para que os mesmos possam elaborar e avaliar programa de combate às perdas de água e energia além de transferir conhecimentos adquiridos com subseqüente garantia de uma melhor operação e manutenção dos sistemas de abastecimento de água ReCESA 2007 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 106 PROGRAMA DE COMBATE ÀS PERDAS DE ÁGUA E ENERGIA Programa de Combate às Perdas de Água Antes de 1900 o controle de perdas reais era feito pelo controle passivo ou seja os reparos de vazamentos somente eram efetuados por intermédio de solicitação do usuário Nessa época as prestadoras de serviços de saneamento não haviam implantado ações como a pesquisa de vazamentos e o controle de pressão O controle ativo iniciouse com as medições de vazão através da utilização de tubo pitot Em 1940 começou a ser realizada a pesquisa de vazamentos não visíveis com geofone mecânico e a partir de 1950 com o geofone eletrônico O correlacionador de ruídos e o armazenador de dados surgiram após os anos 70 Nos anos 80 e 90 as perdas reais passaram a serem monitoradas por meio do controle de pressão e modelagem ativa das perdas Foi na década de 80 que os operadores de sistemas de abastecimento começaram a dar importância às perdas devido à publicação do estudo Leakage control policy and practice Report 26 pela Water Research Center Essa publicação possibilitou o desenvolvimento de técnicas adequadas para o controle de perdas Inúmeros trabalhos internacionais e nacionais têm sido publicados sobre esse assunto destacandose o Grupo Tarefa da International Water Association IWA que tem estabelecido as diretrizes para o controle e redução de perdas Principais atividades para um programa de controle e redução de perdas Tardelli Filho 2004 propõe os tópicos apresentados a seguir para a elaboração de um programa de controle e redução de perdas Diagnóstico Diagnóstico Diagnóstico Diagnóstico O diagnóstico começa com a elaboração da matriz do balanço de águas abrindo posteriormente os tópicos relativos à caracterização das perdas Para isso serão necessários levantamentos de campo e estimativas para se chegar aos números representativos de cada setor que definirão as linhas de ação mais adequadas para cada caso Definição de metas Definição de metas Definição de metas Definição de metas A definição de metas globais e setoriais para as perdas reais e perdas aparentes é um exercício dos mais importantes na estruturação de um programa Como o programa de controle e redução de perdas é composto de diversas atividades cada uma com linhas de atuação distintas é importante definir indicadores específicos e metas para cada ação de Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 107 forma a compor um pacote de ações e respectivas metas cuja integração de resultados deverá atingir a meta global estabelecida Indicadores de controle Indicadores de controle Indicadores de controle Indicadores de controle Cada ação deve ser controlada por um indicador específico Assim no caso do controle ativo de vazamentos podese acompanhar o desenvolvimento dos trabalhos através de indicadores como número de vazamentos encontrados por quilômetro pesquisado ou extensão diária pesquisada por equipe Planos de ação Planos de ação Planos de ação Planos de ação Para cada ação a ser contemplada no programa é importante a elaboração de uma base estruturada onde serão delineados as atividades os métodos os responsáveis os prazos e os custos estimados A ferramenta mais usual é a planilha 5W x 2H what why who when where how how much Estruturação e priorização Estruturação e priorização Estruturação e priorização Estruturação e priorização Definidas as ações e os respectivos planos entendese que o programa está estruturado Entretanto é importante enfrentar um problema muito comum em qualquer prestadora de serviços de saneamento a insuficiência de recursos financeiros para tocar com o mesmo empenho todas as frentes de trabalho Para isso é necessário priorizar algumas ações aquelas cujas avaliações indicaram maiores recuperações de volume e evidentemente maiores repercussões nos indicadores de perdas O critério da análise benefíciocusto também é uma ferramenta usual de priorização das ações Acompanhamento das ações e avaliação de resultados Acompanhamento das ações e avaliação de resultados Acompanhamento das ações e avaliação de resultados Acompanhamento das ações e avaliação de resultados A elaboração de relatórios gerenciais periódicos é fundamental para o acompanhamento das ações usandose todas as possibilidades de recursos analíticos e gráficos para tal tabelas gráficos e mapas Os relatórios serão cada vez mais detalhados quanto menor for o nível hierárquico a que se destina Assim os técnicos diretamente envolvidos na condução do programa devem consolidar em um relatório todas as ações responsabilidades resultados específicos e globais etc Para os níveis hierárquicos superiores há que se passar um filtro selecionandose aquelas informações mais importantes de caráter gerencial que efetivamente dão uma idéia do andamento do programa seus pontos fortes e fracos e principais resultados tendo como pano de fundo as metas estabelecidas Envolvimento Envolvimento Envolvimento Envolvimento O sucesso de um programa de controle e redução de perdas está diretamente vinculado ao conhecimento e participação de todos os agentes responsáveis em quaisquer níveis hierárquicos na prestadora de serviço de saneamento A realização de reuniões técnicas setoriais palestras técnicas discussões de resultados e cobrança de responsabilidades bem como a utilização de todos os meios de comunicação internos disponíveis são medidas passíveis de serem utilizadas para a divulgação e envolvimento de todos nesse programa Esse envolvimento deve ser passado e cobrado também no caso de terceirização dos serviços através da fiscalização eficiente e cláusulas contratuais rígidas além da divulgação dos princípios e ações do programa no qual se insere a empresa contratada Programa de Combate às Perdas das Prestadoras de Serviços de Saneamento No Brasil vários programas de redução de perdas foram implantados pelas prestadoras de serviços de saneamento públicas e privadas desde a conscientização da importância do controle de perdas sendo que alguns eventos de importância são relacionados a seguir ARIKAWA 2005 Em 1969 com a implantação do Plano Nacional de Saneamento PLANASA foram investidos recursos financeiros consideráveis principalmente nos grandes centros urbanos visando reduzir o déficit de atendimento no setor de saneamento Seminário de macromedição realizado em 1980 no Rio de Janeiro com a participação das companhias estaduais de saneamento Em 1981 constituição da comissão nacional de controle de perdas pelo Banco Nacional de Habitação BNH formada por representantes de diversas prestadoras de serviços de saneamento destinada a assessorar o banco no estabelecimento de diretrizes de âmbito nacional para controle de perdas A campanha para redução de perdas incentivada pelo BNH acabou dando origem ao Plano Estadual de Controle de Perdas PECOP implantado em 1981 com o objetivo de reduzir o volume perdido bem como identificar e eliminar os fatores que ocasionam as perdas Em 1984 o PECOP sofreu reformulações em sua abrangência dando maior ênfase na ação global de planejamento controle e desenvolvimento da operação originando o Programa de Controle e Desenvolvimento da Operação PEDOP A Associação das Empresas de Saneamento Básico Estaduais AESBE possui câmara de desenvolvimento operacional cuja finalidade é apoiar e incentivar programas dirigidos à redução das perdas e otimização operacional dos sistemas de abastecimento de água Em 1995 criação do Sistema Nacional de Informações de Saneamento SNIS pela Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental do Ministério das Cidades SNSA por meio do Programa de Modernização do Setor de Saneamento PMSS O SNIS constitui um diagnóstico contendo informações coletadas e indicadores calculados a partir delas referentes a uma amostra de Prestadoras de Serviços de Saneamento Além do Diagnóstico são também produtos do SNIS a série Visão Geral da Prestação de Serviços de Água e Esgotos e o Aplicativo da Série Histórica Em 1997 o Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água PNCDA financiado pela União foi desenvolvido pela Secretaria Especial de Desenvolvimento Urbano da Presidência da República SEDUPR por intermédio de convênio firmado com a Fundação Guia do profissional em treinamento ReCESA 108 para Pesquisa Ambiental da Universidade de São Paulo O convênio teve como escopo a realização de estudos especializados e a organização de um conjunto de 16 Documentos Técnicos de Apoio DTA as atividade do Programa nas áreas de planejamento das ações de conservação de tecnologia dos sistemas públicos de abastecimento de água e de tecnologia dos sistemas prediais de água e esgoto Em 1998 a Fase II do PNCDA incluiu a produção de mais 4 DTAs Em 19992000 foi desenvolvido o Programa de Qualificação e Certificação em Detecção de Vazamentos NãoVisíveis de Líquidos sob Pressão pela Associação Brasileira de Ensaios NãoDestrutivos ABENDE e pela Associação das Empresas de Saneamento Básico Estaduais AESBE Seminário Internacional sobre Programas de Redução e Controle de Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água realizado em 2002 no Recife PE pela Secretaria Especial de Desenvolvimento Urbano SEDUPR por meio do Programa de Modernização do Setor de Saneamento PMSS Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Sabesp As primeiras iniciativas na Sabesp para combater as perdas ocorreram ao final da década de 70 com recursos financiados pelo antigo BNH Banco Nacional de Habitação com a implementação do PECOP Plano Estadual de Controle de Perdas contando com transferência de tecnologia dos Estados Unidos especialmente na questão da pitometria A Sabesp foi indicada para ser piloto naquele momento encarregandose de transferir o conhecimento adquirido às demais companhias estaduais de saneamento no Brasil Em 1984 percebendo que os incrementos financeiros necessários para reduzir o índice de perdas iam aumentando à medida que esse índice ia diminuindo o PECOP foi reformulado tendo sua abrangência ampliada Dessa forma implantouse o PEDOP Programa de Controle e Desenvolvimento da Operação calcado na premissa de que a partir de uma ação global de planejamento controle e desenvolvimento da operação os resultados de redução de perdas seriam mera consequência dessas ações gerais O PEDOP possuía 8 subprogramas TARDELLI FILHO 2004 I Micromedição II Redução e controle de vazamentos III Macromedição IV Pitometria V Desenvolvimento da operação VI Revisão dos critérios de projetos e construção e desenvolvimento da qualidade dos materiais e equipamentos VII Cadastro dos sistemas existentes e de grandes consumidores VIII Segurança dos sistemas Vários programas de redução de perdas foram desenvolvidos na Sabesp entre outras destacamse o Programa Interno de Redução de Perdas na RMSP SABESP 1997 e Gestão Guia do profissional em treinamento ReCESA 109 Operacional para a Redução de Perdas no Sistema de Abastecimento de Água da Região Metropolitana de São Paulo 19992002 SABESP 1999 Para a elaboração do programa de redução de perdas no período 2004 a 2008 a Sabesp definiu as seguintes diretrizes SABESP 2004 a Diretriz geral As propostas de ações devem ser feitas com base em diagnósticos consistentes por setor de abastecimento desdobrados por escritórios regionais e pólos de manutenção definindo claramente as responsabilidades de toda a escala hierárquica e das áreas operacionais e comerciais envolvidas de forma a priorizar os recursos financeiros e melhorar os resultados de redução de perdas e águas nãofaturadas b Diretrizes específicas Para a estruturação do programa e suas ações os seguintes pontos são importantes consideração especial às questões do fechamento dos setoressubsetores e da estanqueidade dos registros limítrofes que deverão exigir um trabalho integrado com áreas de manobra operação e serviços manutenção manutenção sistemática em todos os registros da rede de distribuição para que funcionem quando solicitados e reduzam a área de intervenção corte de fornecimento de água a uma zona específica ao mínimo possível análise crítica e proposição sistemática de revisão de procedimentos operacionais ligados à questão de perdas envolvimento das áreas de engenharia até onde for institucionalmente possível na questão do desenvolvimento especificação compra e inspeção de materiais e novos equipamentos nova visão na questão dos tempos de reparo de vazamentos separando as metas e as logísticas definidas para o reparo de cavaletes e para o reparo de redes e ramais ações sistematizadas na manutenção e regulagem das VRPs e boosters ampliação da utilização de registradores acústicos de ruídos para a otimização do controle ativo de vazamentos troca otimizada de hidrômetros de pequena e grande capacidade bem como aplicação de novas tecnologias de medição e gerenciamento de volumes hidrômetro com visor inclinado telemetria classe d etc abordagem diferente na consideração da macromedição na composição das perdas efetuar os ajustes necessários nos valores macromedidos e a partir daí definir a matriz do balanço das águas implantação de modelagem e sistemas de supervisão telemetrizada nos setores que levem em conta além da questão da melhoria do abastecimento a gestão de perdas reais Guia do profissional em treinamento ReCESA 110 estreitamento dos entendimentos com as áreas de abastecimentoengenharia e planejamento para a formulação de um programa com definição das tubulações a remanejar ou a reabilitar técnicas adequadas e respectivos custos priorização para as ações de troca de ramais desenvolvimento da aplicação de redes e ramais de polietileno com juntas soldadas com vistas à melhoria da qualidade da infraestrutura e à redução de vazamentos especialmente os inerentes realização de testes hidrostáticos para recebimento de redes novas procedimentos introdução do registro de falhas nos serviços de manutenção de redes de forma a contribuir para a realização de diagnósticos mais fundamentados para a melhoria contínua dos materiais e processos operacionais elaboração de novos estudos de perfil de perdas em base mais consistentes e atualizadas tecnicamente que efetivamente constituam em ferramentas para diagnósticos e direcionamento das ações inserção de ações voltadas ao treinamento e certificação da mãodeobra envolvida no programa tanto interna quanto contratada definição de banco de custos médios das ações do programa e acompanhamento sistemático dos custosdesembolsos do programa determinação do índice econômico de perdas diferenciando em perdas reais e perdas aparentes divulgação sistemática dos resultados ações manuais procedimentos e eventos ligados ao programa de perdas bem como elaboração de material de divulgação e treinamento com o objetivo de atingir os profissionais de níveis técnico e operacional Em linhas gerais as ações para o programa de perdas da Sabesp para o período 2004 a 2008 foram estruturadas da seguinte forma SABESP 2004 Ações para redução de perdas reais Gerenciamento da infraestrutura Controle de pressões Agilidade e qualidade do reparo de vazamentos Ações para redução de perdas aparentes Gerenciamento da micromedição Gerenciamento da macromedição Combate a fraudes e ligações clandestinas Melhoria do cadastro comercial e do processo de apuração de consumo Ações para melhoria dos sistemas de informação e gestão CSI Sistema de Gestão Comercial SIGAO Sistema de Gestão Operacional SIGPERDAS Sistema de Gerenciamento de Perdas SIMSCOA Sistema de MacromediçãoSistema de Controle Operacional de Abastecimento SIGNOS GIS Sistema de Informações Geográficas no Saneamento Ações complementares Abordagem econômicofinanceira Gestão Indicadores Favelas e área invadidas Qualificação e certificação de profissionais Divulgação e envolvimento Companhia de Saneamento de Minas Gerais Copasa O programa apresentado a seguir foi baseado na publicação da Copasa Programa de Redução de Perda de Água no Sistema de Distribuição de setembro de 2003 1 Diretrizes do programa de redução de perdas de água Para o desenvolvimento do programa de redução de perdas de água é necessário o nivelamento conceitual dos parâmetros e indicadores de desempenho técnico que permitem identificar a causa fundamental da perda de água bem como as respectivas atividades básicas necessárias para a quantificação precisa da perda e a para a sua efetiva redução 11 Conceituação definições dos principais conceitos técnicos 111 Conceituação básica perda de água perdas aparentes perdas nãofísicas de água perdas reais perdas físicas de água consumo autorizado consumo autorizado não faturado consumo não autorizado roubo água não convertida em receita medição imprecisão da medição 112 Conceituação dos indicadores de controle de perdas de água indicadores de controle de perdas de água indicadores técnicos de desempenho indicador técnico de perdas reais média de perdas reais inevitáveis índice de vazamentos na infraestrutura potencial de recuperação de perdas reais 12 Medição e quantificação de volume de água 13 Causas fundamentais das perdas de água 131 Práticas e rotinas operacionais e comerciais consumo autorizado consumo autorizado não faturado 132 Perdas aparentes consumo não autorizado imprecisão da medição 133 Causas das perdas reais perdas físicas vazamentos e extravasamentos vazamentos em adutoras e redes vazamentos em ramais Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 113 14 Métodos de detecção de perdas análise dos indicadores operacionais análise das vazões mínimas noturnas análise estratificada de consumo análise de factíveis análise das pressões de serviços utilização de modelos matemáticos 15 Definição de soluções para a causa das perdas de água 151 Soluções para as perdas aparentes de água imprecisão da medição e da informação rapidez e qualidade de aferição de medidores gerenciamento e substituição de medidores controle ativo de fraudes 152 Soluções para as perdas reais de água controle de pressão na rede rapidez e qualidade dos reparos gerenciamento e substituição de redes controle ativo de vazamentos e fugas 16 Projetos especiais telemetria teleoperação telesupservisão comunicação 2 2 2 2 Identificação das perdas Identificação das perdas Identificação das perdas Identificação das perdas 21 Perdas na distribuição de água 21 Estimativa de perdas reais 3 3 3 3 Definição das metas Definição das metas Definição das metas Definição das metas 4 4 4 4 Elaboração de diagnósticos Elaboração de diagnósticos Elaboração de diagnósticos Elaboração de diagnósticos Os diagnósticos das perdas fundamentados nos métodos de detecção serão a princípio direcionados para as localidades que apresentarem seus indicadores acima dos limites fixados índice de perdas de faturamento maior que 20 e maior potencial de recuperação de perdas A partir daí darseá a elaboração dos diagnósticos preliminares juntamente com os responsáveis pela operação e manutenção de cada uma das localidades previamente selecionadas 5 5 5 5 Implementação do programa de redução de perdas de água Implementação do programa de redução de perdas de água Implementação do programa de redução de perdas de água Implementação do programa de redução de perdas de água A estratégia para implementação e sedimentação definitiva do programa de redução de perdas consiste na definição aprovação e aplicação de um modelo de gerenciamento para a sua gestão Ela vai se constituir de ações básicas para nortear a sua implementação incluindo o desenvolvimento de metodologias operacionais e programas motivacionais e educacionais 51 Modelo de gestão 52 Pilares de sustentação do programa será sustentada por quatro pilares recursos financeiros comunicação capacitação e gestão pela base operacional 53 Relatórios mensais os relatórios mensais de acompanhamento e avaliação da evolução dos indicadores de perdas de água por diretoria operacional município e localidade serão os seguintes balanço de água e indicadores de desempenho técnico das perdas reais informações básicas operacionais informações básicas gerenciais Programa de Redução de Custos e Combate às Perdas de Energia Para Tsutiya 1999 um programa de redução de custo e combate à perda de energia deve conter uma série de ações divididas por fases Figura 59 A primeira fase referese às ações administrativas que podem ser aplicadas sem nenhum custo para as prestadoras de serviços de saneamento portanto tem sido as mais utilizadas A segunda fase são as ações operacionais que necessitam de investimentos Ações Administrativas 1ª fase Correção da classe de faturamento Regularização da demanda contratada Alteração da estrutura tarifária Desativação das instalações sem utilização Conferência de leitura da conta de energia elétrica Entendimentos com as companhias energéticas para redução de tarifas Ações Operacionais 2ª fase A Ajuste dos equipamentos Correção do fator de potência Alteração da tensão de alimentação B Diminuição da potência dos equipamentos Melhoria no rendimento do conjunto motorbomba Redução das perdas de carga nas tubulações Melhoria do fator de carga nas instalações Redução do índice de perdas de água Uso racional da água C Controle operacional Alteração no sistema de bombeamentoreservação Utilização do inversor de frequência Alteração nos procedimentos operacionais de ETAs D Automação do sistema de abastecimento de água E Alternativas para geração de energia elétrica Aproveitamento de potenciais energéticos Uso de geradores nos horários de ponta Figura 59 Ações básicas para um programa de redução de custo e combate às perdas de energia Programa de Redução de Custos e Combate às Perdas de Energia das Prestadoras de Serviços de Saneamento Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Sabesp Com o aumento nos custos de energia elétrica devido à retirada gradativa do subsídio nas tarifas de energia elétrica aumento dessas tarifas acima dos índices inflacionários e a cobrança do ICMS a Sabesp desde 1983 vem implementando programas operacionais para a redução de despesas com energia elétrica Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 120 310 Automação do funcionamento das unidades operacionais TOTAL DE PONTUAÇÃO 40 Combate a Perdas Reais Físicas 40 Combate a Perdas Reais Físicas 40 Combate a Perdas Reais Físicas 40 Combate a Perdas Reais Físicas 41 Atualização do cadastro de redes e unidades operacionais 42 Macromedição do sistema 43 Modelagem hidráulica do sistema 44 Diagnóstico de oportunidades de uso eficiente e projetos de intervenção 45 Setorização do sistema para limitação de pressões 46 Determinação de vazões mínimas noturnas 47 Pesquisa e combate de vazamentos 48 Substituição de redes e ramais comprometidos 49 Adequação de redes primárias 410 Instalação de descargas e ventosas TOTAL DE PONTUAÇÃO 50 Combate a Perdas Aparentes Comerciais 50 Combate a Perdas Aparentes Comerciais 50 Combate a Perdas Aparentes Comerciais 50 Combate a Perdas Aparentes Comerciais 51 Diagnóstico do parque de hidrômetros 52 Política de micromedição 53 Instalação de micromedidores 54 Diagnóstico e cadastro de consumidores 55 Atualização e complementação cadastral 56 Revisão das políticas de comercialização 57 Adequação de tarifas de água 58 Regulamento de serviços 59 Combate a fraudes 510 Política de corte e religações TOTAL DE PONTUAÇÃO 60 Alternativas para Aquisição de Energia Elétrica 60 Alternativas para Aquisição de Energia Elétrica 60 Alternativas para Aquisição de Energia Elétrica 60 Alternativas para Aquisição de Energia Elétrica 61 Estudos para geração de energia a partir de reaproveitamento de gás de esgoto cogeração 62 Estudos de aproveitamento de geração a óleo diesel ou gás natural para operação em horário de ponta 63 Estudos para reaproveitamento de potenciais hidráulicos nos sistemas de adução 64 Estudos para aproveitamento de energia eólica ou solar 65 Estudos para migração de mercado cativo para mercado livre de energia TOTAL DE PONTUAÇÃO 70 Monitoramento e Avaliação 70 Monitoramento e Avaliação 70 Monitoramento e Avaliação 70 Monitoramento e Avaliação 71 Atuação da comissão interna de gestão energética 72 Atuação da comissão de combate a perdas de água 73 Participação da alta direção nos programas de combate a perdas de água e energia 74 Participação do corpo de funcionários em programas de combate a perdas de água e energia 75 Eventos de capacitação e sensibilização do quadro funcional TOTAL DE PONTUAÇÃO Fonte OSTERMAYER e GOMES 2005 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 121 Tabela 19 Interpretação do resultado dos itens analisados Vertentes Vertentes Vertentes Vertentes Valor total Valor total Valor total Valor total do do do do item item item item Sistematização Sistematização Sistematização Sistematização Abrangência Abrangência Abrangência Abrangência Resultados Resultados Resultados Resultados 0 a 2 Não há metodologia Não há tratamento sistemático Localizada Um ou outro setor específico envolvido Fracos ou inexistentes 2 a 5 Início de tratamento sistemático da questão Aplicação de alguma metodologia Algumas áreas importantes da empresa envolvidas na questão Alguns resultados Algumas tendências de melhorias 5 a 8 Tratamento sistematizado da questão envolvendo acompanhamento de dados Metodologia de trabalho implantada Maioria das áreas da empresa estão envolvidas na questão áreas importantes e áreas de apoio Existência de resultados concretos Tendências positivas em diversas áreas na questão analisada 8 a 10 Tratamento sistematizado da questão envolvendo controle planejamento e melhorias Metodologia de trabalho difundida e conhecida Todas as áreas da empresa estão envolvidas e alinhadas com os propósitos buscados Existência de resultados significativos e motivadores Tendências positivas na maioria das áreas da empresa Fonte Ostermayer e Gomes 2005 Tabela 20 Interpretação do resultado final do autodiagnóstico Pontuação Pontuação Pontuação Pontuação total da total da total da total da avaliação avaliação avaliação avaliação Interpretação do resultado global Interpretação do resultado global Interpretação do resultado global Interpretação do resultado global Combate a perdas de água e energia Combate a perdas de água e energia Combate a perdas de água e energia Combate a perdas de água e energia 0 a 25 Praticamente todos os quesitos avaliados não apresentam evidências de esforço para a melhoria da eficiência A gestão da eficiência de energia e água é praticamente inexistente Sugerese a implantação imediata de um Plano de Ação básico abrangendo inicialmente os principais pontos fracos da avaliação para depois enfocar os demais quesitos analisados 26 a 55 A maioria dos quesitos não apresenta evidência de esforço para a melhoria da eficiência e combate a perdas com exceção de alguns aspectos específicos A gestão da eficiência energética e de combate a perdas de água mesmo com deficiências estruturais já apresenta alguma conscientização apesar de localizada Sugerese uma melhor estruturação das atividades voltadas ao combate ao desperdício de água e energia visando uma atuação mais consistente e perene não dependente de situações esporádicas e isoladas mas sim implantada de forma continuada através de um Plano de Ação mais abrangente 56 a 80 A maioria dos quesitos avaliados já apresenta evidência de esforço para a melhoria da eficiência e redução das perdas de água O processo de gestão já apresenta uma seqüência de trabalho com alguns resultados concretos obtidos Sugerese a adoção de um Plano de Ação mais aprofundado que garanta os resultados já atingidos e sua manutenção e ataque os pontos fracos específicos no sentido de uma melhoria global do desempenho dos programas de combate a perdas Sugerese também a realização Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 122 de diagnósticos técnicos para eficientização operacional 81 a 100 Praticamente todos os quesitos avaliados possuem evidências claras de esforço para a melhoria da eficiência e combate a perdas de água O processo de gestão dos programas mostrase estruturado e sistematizado apresentando já resultados internos significativos Dado o estágio atual da empresa em termos de gestão da eficiência energética e combate a perdas de água sugerese realizar um planejamento de longo prazo que possibilite perenizar os ganhos obtidos bem como divulgar e fomentar programas setoriais como forma de disseminar experiências de sucesso A partir daqui todos os projetos de nível II e III passam a ter viabilidade plena pois a estrutura existente permitirá maximizar ganhos corrigir rumos e avaliar os resultados adequadamente trazendo resultados amplos e consistentes Fonte OSTERMAYER e GOMES 2005 Plano de ação para combate às perdas de água Para cada ação a ser contemplada em um programa é importante a elaboração de uma base estruturada onde estão delineados as atividades os métodos os responsáveis os prazos e os custos estimados A Tabela 21 apresenta os planos de ação para o combate às perdas reais e aparentes que podem ser utilizados pelos prestadores de serviços de saneamento Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 129 Tabela 22 Exemplo de plano de ação para combate a perdas de energia elétrica PLANO DE AÇÃO PARA COMBATE A PERDAS DE ENERGIA ELÉTRICA PLANO DE AÇÃO PARA COMBATE A PERDAS DE ENERGIA ELÉTRICA PLANO DE AÇÃO PARA COMBATE A PERDAS DE ENERGIA ELÉTRICA PLANO DE AÇÃO PARA COMBATE A PERDAS DE ENERGIA ELÉTRICA AÇÃOOPORTUNIDADE O QUÊ AÇÃOOPORTUNIDADE O QUÊ AÇÃOOPORTUNIDADE O QUÊ AÇÃOOPORTUNIDADE O QUÊ Desligamento de grupos motobomba em horário de ponta com otimização da reservação DATA PORQUÊ PORQUÊ PORQUÊ PORQUÊ O custo de energia no horário de ponta é muito elevado O anteprojeto identificou uma redução possível de 30 no custo de energia da unidade Indicador Indicador Indicador Indicador Unidade Unidade Unidade Unidade Atual Atual Atual Atual Meta Meta Meta Meta ONDE ONDE ONDE ONDE EAT004 Elevatória de Água Tratada Parque Gigante Preço Médio de Energia RkWh 032 022 QUEM Gestor QUEM Gestor QUEM Gestor QUEM Gestor Nome do gestor Custo Total R Decomposição do Escopo Cronograma Físico Quando Mês ou Fração Quanto Item Atividades Como Prev Real 1 2 3 4 5 6 P 1 Confirmar dados das contas de energia dos últimos 24 meses R P 2 Confirmar dados do nível do reservatório nos últimos 24 meses R P 3 Confirmar capacidade das bombas para aumento de vazão no período fora de ponta R P 4 Contratar consultoria para efetuar testes e ensaios nas bombas R P 5 Receber e analisar relatório da consultoria R P 6 Organizar testes com desligamento da EAT004 entre 18 e 21 horas R P 7 Contatar a concessionária para revisão do contrato tarifário R P 8 Assinatura do novo contrato em tarifa horosazonal verde R P 9 Reforma no painel de medição troca de caixa e aterramento R P 10 Acompanhamento da mudança de rotina em horário de ponta R P 11 Análise da primeira fatura de energia com nova tarifa R P 12 Criar plano de contingência para ligações extraordinárias em horário de ponta R P 13 Testar plano de contingência e avaliar impacto no horário de operação na ponta R P 14 Análise da segunda fatura de energia verificação de resultados R Fonte Adaptado de ABESEletrobrásProcel 2005 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 131 Os interessados no projeto são os indivíduos e as organizações ativamente envolvidas ou cujos interesses possam ser positiva ou negativamente influenciados pela execução do projeto ou pela sua conclusão Portanto os principais interessados são gerente de projeto cliente organização executora membros da equipe de projeto patrocinador sociedade time ou equipe usuário final e fornecedores Processos de gerenciamento de projetos O Quadro 9 relaciona e resume os processos de gerenciamento de projetos os quais são considerados aplicáveis para a maioria dos projetos Os processos de gerenciamento de projetos são agrupados de acordo com as afinidades entre si por exemplo todos os processos relacionados com o tempo são incluídos em um grupo Dez grupos de processos de gerenciamento de projetos são apresentados O primeiro é o processo estratégico que dá legitimidade e indica a direção do projeto O segundo grupo trata do gerenciamento das interdependências entre os outros processos Os outros oito grupos são processos relacionados ao escopo tempo custo recursos pessoal comunicação risco e suprimentos Quadro 9 Descrição dos processos de gerenciamento de projetos PROCESSO PROCESSO PROCESSO PROCESSO DESCRIÇÃO DESCRIÇÃO DESCRIÇÃO DESCRIÇÃO Processo estratégico Processo estratégico Processo estratégico Processo estratégico Processo estratégico Define a direção do projeto e gerencia a realização de outros processos do projeto Processos de gerenci Processos de gerenci Processos de gerenci Processos de gerenciamento de interdependências amento de interdependências amento de interdependências amento de interdependências Iniciação do projeto e desenvolvimento do plano de projeto Avaliação dos requisitos do cliente e outras partes interessadas preparando um plano do projeto e iniciando outros processos Gerenciamento das interações Gerenciamento das interações durante o projeto Gerenciamento das mudanças Antecipação a mudanças e gerenciamento destas ao longo de todos os processos Encerramento Conclusão dos processos e obtenção de retroalimentação feedback Processos relacionados ao escopo Processos relacionados ao escopo Processos relacionados ao escopo Processos relacionados ao escopo Desenvolvimento conceitual Definição das linhas gerais sobre o que produto do projeto irá fazer Desenvolvimento e controle do escopo Documentação das características do produto do projeto em termos mensuráveis e controle dos mesmos Definição das atividades Identificação e documentação das atividades e etapas necessárias para se alcançarem os objetivos do projeto Controle das atividades Controle do trabalho efetivo realizado no projeto Processos relacionados ao tempo Processos relacionados ao tempo Processos relacionados ao tempo Processos relacionados ao tempo Planejamento de dependência das atividades Identificação das interrelações interações lógicas e dependência entre as atividades do projeto Estimativa de duração Estimativa da duração de cada atividade em conexão com atividades específicas e com os recursos necessários Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 132 Desenvolvimento do cronograma Interrelação dos objetivos de prazo do projeto dependências das atividades e sua durações como estrutura para o desenvolvimento de cronogramas gerais e detalhados Controle do cronograma Controle da realização das atividades do projeto para confirmação do cronograma proposto ou para realizar as ações apropriadas para recuperar atrasos Processos relacionados ao custo Processos relacionados ao custo Processos relacionados ao custo Processos relacionados ao custo Estimativas de custos Desenvolvimento de estimativa de custos para o projeto Orçamento Utilização de resultados provenientes da estimativa de custos para elaboração do orçamento do projeto Controle de custos Controle de custos e desvios ao orçamento do projeto Processos relacionados aos recursos Processos relacionados aos recursos Processos relacionados aos recursos Processos relacionados aos recursos Planejamento de recursos Identificação estimativa cronograma e alocação de todos os recursos principais Controle de custos Comparação da utilização real e planejada de recuros corrigindo se necessário Processos relacionados ao pessoal Processos relacionados ao pessoal Processos relacionados ao pessoal Processos relacionados ao pessoal Definição de estrutura organizacional Definição de uma estrutura organizacional para o projeto baseada no atendimento às necessidades de projeto incluindo a identificação das funções e definindo autoridades e responsabilidades Alocação da equipe Seleção e nomeação de pessoal suficiente com a competência apropriada para atender as necessidades do projeto Desenvolvimento da equipe Desenvolvimento de habilidades individuais e coletivas para aperfeiçoar o desempenho do projeto Processos relacionados à comunicação Processos relacionados à comunicação Processos relacionados à comunicação Processos relacionados à comunicação Planejamento da comunicação Planejamento dos sistemas de informação e comunicação do projeto Gerenciamento das informações Tornar disponíveis as informações necessárias da organização do projeto aos membros e outras partes interessadas Controle da comunicação Controle da comunicação de acordo com o sistema de comunicações planejado Processo Processo Processo Processos relacionados ao risco s relacionados ao risco s relacionados ao risco s relacionados ao risco Identificação de riscos Determinação de riscos no projeto Avaliação de riscos Desenvolvimento de planos para reação ao risco Desenvolvimento de reação ao risco Desenvolvimento de planos para reação ao risco Controle de riscos Implementação e atualização dos planos de risco Processos relacionados a suprimentos Processos relacionados a suprimentos Processos relacionados a suprimentos Processos relacionados a suprimentos Planejamento e controle de suprimentos Identificação e controle do que deve ser adquirido e quando Documentação dos requisitos Compilação das condições comerciais e requisitos técnicos Avaliação dos fornecedores Avaliação e determinação de quais fornecedores devem ser convidados a fornecer produtos Subcontratação Publicação dos convites à proposta avaliação das propostas negociação preparação e assinatura do contrato Controle do contrato Garantia de que o desempenho dos fornecedores atende aos requisitos contratuais Fonte NBR ISO 100062000 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 135 REFERÊNCIAS ABES Combate ao desperdício de energia e água em saneamento ambiental Programa do 10o Curso Rio de Janeiro 2006 ABESEletrobrásProcel Plano de ação para combate a perdas de água e eficiência energética Curso de Combate ao Desperdício de Energia e Água no Saneamento Ambiental 2005 ALEGRE H et al Performance indicators for water supply servicesIWA Publishing 2a Edition London 2006 ALVES W C et al Micromedição Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água PNCDA DTA D3 Brasília 1999 ALVES W C et al Macromedição Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água DTA D2 Revisão 2004 http wwwcidadesgovbrpncda acessado em 18042007 AGÊNCIA PARA APLICAÇÃO DE ENERGIA Autoavaliação dos pontos de desperdício de energia elétrica 43p CESP São Paulo 1986 ANA AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUA A evolução da gestão de recursos hídricos no Brasil Brasília ANA 2002 ANA AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS Regiões hidrográficas do Brasil caracterização geral e aspectos dos recursos hídricos no Brasil Brasília ANA 2002 ARIKAWA K C O Perdas reais em sistemas de distribuição de água Proposta de metodologia para avaliação de perdas reais e definição das ações de controle Dissertação de Mestrado Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo São Paulo 2005 AZEVEDO NETTO JM ALVAREZ GA Manual de Hidráulica Editora Edgard Blücher 7a ed São Paulo 1986 BBL BUREAU BRASILEIRO Catálogo de serviços de engenharia São Paulo BBL 2004 BBL BUREAU BRASILEIRO Curso de controle de pressão através de VRPs São Paulo BBL 66P 1999 CASSIANO FILHO A FREITAS F V Bombeamento de água com o uso do inversor de freqüência para o abastecimento da zona alta da cidade de Lins interior do Estado de São Paulo Capítulo 7 In Redução do custo de energia elétrica em sistemas de abastecimento de água ABES São Paulo 2001 CECÍLIO R A REIS E F Manejo de bacias hidrográficas Apostila Universidade Federal do Espírito Santo Centro de Ciências Agrárias Departamento de Engenharia Rural Espírito Santo 2006 CHAMA NETO P J Ramal predial de água em polietileno Curso de Combate ao Desperdício de Água e Energia Elétrica SabespEletrobrás São Paulo 2006 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 136 COELHO L E S Verificar em que Condições seria Viável a Utilização do Grupo Gerador na Ponta Considerando a Redução no Valor da Conta e o Tempo Necessário para o Retorno do Investimento Revista Saneas nº 11 XI Encontro Técnico AESABESP São Paulo Setembro 2000 COPASA Programa de redução de perda de água no sistema de distribuição Belo Horizonte setembro de 2003 60p COSTA R H P G Água matériaprima primordial à vida Capítulo 1 In Reúso da água conceitos teorias e práticas 1a edição São Paulo Editora Blucher 2007 DAFFER R A PRICE J M Pump Systems What Price Inefficiency Journal American Water Works Association 726338343 June 1980 DINSMORE P C et al Como se tornar um profissional em gerenciamento de projetos livro base de Preparação para Certificação PMP Project Management Professional Rio de Janeiro Qualitymark Ed 2003 ERCON Catálogo 1997 EUROPUMP HYDRAULIC INSTITUTE Pump life cycle costs A guide to LCC analysis for pumping systems 194p First Edition New Jersey USA 2001 EUROPUMP HYDRAULIC INSTITUTE Variable speed pumping A guide to successful applications 172p Elsevier Ltd Cornwall Great Britain 2004 FERREIRA FILHO SS LAJE FILHO FA Redução de Perdas e Tratamento de Lodo em ETA Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água D 4 Brasília 1999 FIESPCIESP Conservação e reúso de água Manual de orientações para o setor industrial Volume 1 92p São Paulo 2006 GOTOH K et al Instrumentation and computer integration of water utility operations AWWARFJWWA 1993 HAGUIUDA C et al Gestão de energia na Sabesp Apostila Curso de Combate ao Desperdício de Água e Energia Elétrica SabespEletrobrás São Paulo 18p 2006 KOELLE E AdutorasAcessórios Apostila São Paulo 1986 LAMBERT A et al A review of performance indicators for real losses from water supply systems AQUAIWA 2000 LITTLE A D Energy efficiency and electric motors Final Rept for FEA May 1976 MACEDO L H H RIBEIRO LC Recuperação in situ de Tubulações de Ferro Fundido do Sistema Distribuidor de Água Potável 13º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental ABES MaceióAL Agosto de 1985 MACÊDO J A B Águas águas 2a Ed Belo Horizonte CRQMG 2004 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 137 MARCKA E Gerenciamento de projetos e elaboração de planos de ação Curso de Combate ao Desperdício de Energia e Água em Saneamento Ambiental Volume 02 ABES EletrobrásProcel Sanear PMSS 2005 MARQUES M Sensibilização Módulo S Curso de Combate ao Desperdício de Energia e Água em Saneamento Ambiental Volume 01 ABES EletrobrásProcel Sanear PMSS 2005 MIERZWA J C HESPANHOL I Água na indústria uso racional e reúso São Paulo Oficina de Textos 2005 MIRANDA E C Gerenciamento de perdas de água Capítulo 17 In Abastecimento de água para consumo humano Léo Heller e Valter Lúcio de Pádua Organizadores Belo Horizonte Editora UFMG 2006 NBR ISSO 10006 Gestão da qualidade Diretrizes para a qualidade no gerenciamento de projetos Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT Dezembro de 2000 NIIDA O I Perdas em sistemas de abastecimento de água Relatório interno Sabesp 1998 OLIVEIRA R M Gerenciamento de energia elétrica no setor de saneamento ambiental XI Encontro Técnico da AESABESP Anais São Paulo 2000 ORMSBEE LE WALKI J M Identifying efficient pump combinations Journal American Water Works Association 8113034 January 1989 ORSINI E Q Sistemas de Abastecimento de Água Apostila da Disciplina PHD 412 Saneamento II Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária Escola Politécnica da Universidade de São Paulo São Paulo 1996 OSTERMAYER F GOMES A S Autodiagnóstico da gestão de combate a perdas de água e uso eficiente de energia Curso de Combate ao Desperdício de Energia e Água no Saneamento Ambiental ABESEletrobrás Procel 2005 PEREIRA M T Medição de vazão de líquidos Procedimentos de medição CNPIPTFINEP São Paulo 1987 PERETO A S Aplicação de Grupo Gerador nos Horários de Ponta Revista Saneas nº 10 VIII Encontro Técnico AESABESP São Paulo Setembro de 1997 PERETO A S Revisão no Dimensionamento dos Motores Elétricos Instalados na SABESP Economia nos Gastos com Energia Elétrica Revista Saneas nº 09 IX Encontro Técnico da AESABESP São Paulo Setembro 1998 PROCEL SANEAR Plano de ação Procel Sanear 20062007 Eletrobrás Setembro de 2005 QUINTELA A C Hidráulica Fundação Calouste Gulbenkian 2ª ed Lisboa 1981 RALIZE C H C MARQUES R S Elementos de automação Modulo 1 Conceitos Departamento de Engenharia de Manutenção Sabesp 104p 2006 RAVEN P H et al Environment Saunders College Publishing 579p 1998 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 138 REBOUÇAS A C Água doce no mundo e no Brasil Capítulo 1 In Águas doces no Brasil capital ecológico uso e conservação 3a edição São Paulo Escrituras Editora 2006 REHEIS H F GRIFFIN M K Energy cost reduction through operacional practices Proc of the American Water Works Association Annual Convention Dallas Texas 1984 ROCHA FILHO C M Relatório técnico Sabesp 2002 RODRIGUES J V et al Limpeza de Tubulações com Raspadores Hidráulicos Revista DAE 45143362370 Dezembro de 1985 RONDEAU S Aspectos de mercado de gás natural no Brasil e a importação da Bolívia Ministério de Minas e Energia Câmara dos Deputados e Senado Federal Brasília 2006a RONDEAU S Política nacional de Minas e Energia Ministério de Minas e Energia Escola Superior de Guerra Rio de Janeiro 2006b SABESP Dimensionamento de ramal predial de água e do hidrômetro Norma técnica Sabesp NTS 181 20p São Paulo Julho2005 SABESP Gestão operacional para a redução de perdas no sistema de abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo VicePresidência Metropolitana de Distribuição São Paulo Sabesp agosto de 1999 SABESP Manual do usuário CEL Departamento de sistemas de gestão corporativa São Paulo 2006 SABESP Programa de redução de perdas da Diretoria Metropolitana Plano 20042008 Superintendência de Planejamento e Apoio da Metropolitana São Paulo 77p 2004 SABESP Programa interno de redução de perdas na RMSP São Paulo Sabesp janeiro de 1997 SABESP Uso racional da água httpwwwsabespcombr acessado em 11072007 SARON A Gerenciamento de Energia na ETA Guaraú Redução de Custos para a Empresa Economia de Energia Elétrica para o País Revista Saneas no 09 AESABESP São Paulo Setembro 1998 SHIKLOMANOV I A World fresh water resources In Water in crisis Oxford University Press New York 1993 SHIKLOMANOV I A World water resources a new appraisal and assessment for the 21st Century IHP Unesco 37p 1998 SHINTATE L et al Hidrômetros Capítulo 11 In Abastecimento de Água Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo São Paulo 2004 SNIS Serviços de água e esgotos Parte 1 Texto Visão geral de prestação de serviços Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento Ministério das Cidades Brasília 2005 Guia do profissional em treinamento ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA 139 SOUZA R F et al Bombeamento direto nas redes de abastecimento através de bombas de velocidade variável sem reservatório de distribuição Revista DAE n 118 p 186195 1978 TAIRA N M Equipamentos de monitoramento e controle de redes Capítulo 5 In Abastecimento de Água o estado da arte e técnicas avançadas Heber Pimentel Gomes Rafael Pérez García Pedro L Iglesias Rey Org Editora Universitária UFPB João Pessoa 2007 TARDELLI FILHO J Controle e redução de perdas Capítulo 10 In Abastecimento de Água Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo São Paulo 2004 TEXEIRA W et al Decifrando a Terra Universidade de São Paulo São Paulo Oficina de Textos 2000 THORNTON J Water loss control manual McGrawHill New York 2002 TSUTIYA M T Abastecimento de água Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo São Paulo 2004 TSUTIYA M T Redução do custo de energia elétrica em estações elevatórias de sistemas de abastecimento de água de pequeno e médio portes Tese Doutorado em Engenharia Hidráulica Escola Politécnica Universidade de São Paulo São Paulo 1989 TSUTIYA M T Redução do custo de energia elétrica em sistemas de abastecimento de água ABES 1a Edição São Paulo 2001 185p TUNDISI J G Água no século XXI enfrentando a escassez São Carlos RiMa IIE 2003 UNESCO Compartilhar a água e definir interesse comum In Água para todos água para a vida Edições Unesco p 2526 2003 UNESCO Água para todos água para a vida Informe das Nações Unidas sobre o desenvolvimento dos recursos hídricos no mundo 36p 2004 WEG Guia de aplicação de inversores de freqüência 238p Jaraguá do Sul Santa Catarina 2003 WEG Inversores de freqüência Apresentação em Power Point 2004 YASSUDA E R NOGAMI P S Consumo de agua Capítulo 4 In Abastecimento e Tratamento de Água Vol 1 Cetesb São Paulo 1976 ZANIBONI N SARZEDAS G L Controle e redução de perdas Relatório Técnico Sabesp 23p São Paulo 2007