Edição 188 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 200 – 2014

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Controles e perdas

Um dos principais desafios das operadoras de água em países em desenvolvimento é reduzir as perdas em todas as etapas do processo de seu fornecimento. O conceito de perdas nos sistemas de abastecimento de água inclui as perdas físicas – quando o volume de água disponibilizado pelas operadoras não é utilizado pelos clientes, sendo desperdiçado antes de chegar às unidades de consumo – e as perdas comerciais ou aparentes – quando o volume utilizado não é devidamente computado nas unidades de consumo, sendo cobrado de forma inadequada.

Até alguns anos atrás, a avaliação das perdas era diferente em cada país – e mesmo em cada companhia em um mesmo país – mas a International Water Association (IWA) padronizou o entendimento dos componentes dos usos da água em um sistema de abastecimento através de uma matriz que representa o Balanço Hídrico, onde se inserem os dois tipos de perdas. O conjunto de perdas físicas e de perdas aparentes é chamado de Água Não Faturada.

O quadro 1 apresenta o Balanço Hídrico, desenvolvido pela IWA, que esquematiza os processos pelos quais a água pode passar desde o momento em que entra no sistema.

Quadro 1: parcelas das perdas de água (reais e aparentes) em relação ao volume que entra no sistema

Água que entra no sitema (inclue água importada)	Consumo autorizado	Consumo autorizado faturado	Consumo faturado medido (inclui água exportada)	Água faturada
			Consumo faturado não medido (estimados)
		Consumo autorizado não faturado	Consumo não faturado medido (usos próprios, caminhão pipa, etc)	Água não faturada
			Consumo não faturado não medido (combate a incêndio, favelas, etc)
	Perdas de água	Perdas aparentes	Uso não autorizado (fraudes e falhas de cadastro)
			Erros de medição (macro e micromedição)
		Perdas reais	Perdas reais nas tubulações de água bruta e no tratamento (quando aplicável)
			Vazamentos nas adutoras e/ou redes de distribuição
			Vazamentos e extravasamentos nos reservatórios de adução e/ou distribuição
			Vazamentos nos ramais (a montante do ponto de medição)

Fonte: Public Private Infrastructure Advisory Facility (tradução livre de ABES)

A abordagem econômica para cada tipo de perda é diferente: sobre as perdas físicas recaem os custos de produção e distribuição da água, e sobre as perdas aparentes, os custos de venda da água, acrescidos dos eventuais custos da coleta de esgotos.

Quadro 2: características principais de perdas reais e perdas aparentes

Itens	Características principais
Itens	Perdas reais	Perdas aparentes
Tipo de ocorrência mais comum	Vazamento	Erro de medição
Custos associados aos volumes de água perdidos	Custo de produção	Tarifa
Efeitos no meio ambiente	Desperdício do recurso hídrico; necessidade de ampliações de mananciais	—
Efeitos na saúde pública	Risco de contaminação	—
Empresarial	Perda do produto	Perda de receita
Consumidor	Imagem negativa (ineficiência e desperdício)	—
Efeitos no consumidor	Repasse para tarifa; desincentivo ao uso racional	Repasse na tarifa; incitamento a roubos e fraudes

Segundo o levantamento da Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental – Abes, “Perdas em sistemas de abastecimento de água: diagnóstico, potencial de ganhos com sua redução e propostas de medidas para o efetivo combate”, de setembro de 2013, no Brasil, destaca-se o consumo não faturado e não medido, principalmente em favelas, pois trata-se de volume significativo, cuja regularização depende de uma ação integrada entre o poder concedente e a operadora. Seu custo geralmente é arcado pela companhia de saneamento, nem sempre considerado adequadamente na composição das tarifas. A IWA também definiu limites para os volumes das perdas em um sistema, o limite econômico - a partir do qual se gasta mais para reduzir as perdas do que o valor intrínseco dos volumes recuperados – e o limite técnico mínimo - definido pelo alcance das tecnologias atuais dos 31 Controle & Instrumentação Nº 200 |2014 materiais, ferramentas, equipamentos e logísticos. Neste último, fica claro que nunca haverá perda zero, sempre haverá algum volume perdido, por mais bem implantado e operado que seja um sistema de abastecimento pois não é economicamente viável eliminar completamente toda a perda de água física e comercial. Mas, devido às significativas perdas de água nos países em desenvolvimento, é razoável prever que a quantidade de perda de água nestes países pode ser reduzida pela metade pelo menos nos próximos dez anos – segundo o IWA.

O quadro abaixo mostra tanto o “nível econômico ótimo de vazamentos” quanto o “nível mínimo de vazamentos”

O Banco Mundial realizou estudo para estimar o desempenho das operadoras de água no que tange à perda de água, cujos resultados estão no livro “Parâmetros Internacionais para Redes de Operadoras de Saneamento” (International Benchmarking Network for Water and Sanitation Utilities – IBNET). Nas operadoras cobertas pelo IBNET, a média de perdas de água constatada foi de 35%.

Mas, como grandes países em desenvolvimento ainda não são cobertos pelo IBNET e as estatísticas desses países não são confiáveis, é mais provável que esse nível médio de perdas gire em torno de 4% a 50%.

O Banco Mundial também definiu indicadores de perdas físicas associados a bandas em que as empresas deverão se balizar na busca da redução das perdas considerando aspectos operacionais do sistema – como pressão – e estágio econômico do país, conforme o quadro 5.

Países em desenvolvimento, com uso muito ineficientes de recursos e pressão muito elevada podem economizar mais de 1000 litros por ligação por dia.

No Brasil, a situação é muito diferente daquela encontrada em países desenvolvidos e a situação de perdas é muito desigual quando se comparam operadoras públicas e privadas de saneamento básico. Os indicadores de perda de água das operadoras brasileiras mostram que ainda há muita ineficiência na produção da água. O Ministério das Cidades tem dados sobre as perdas de água e eficiência energética que mostram que são muito elevadas e têm se mantido em níveis próximos a 40% nos últimos doze anos, ainda que se note uma leve tendência de queda. O quadro 6 mostra a trajetória das perdas na distribuição nos anos recentes.

Quadro 5

Quadro 6

O nível de perdas no Brasil passou de 45,6% em 2004 para 38,8% em 2011, mas o quadro é ainda preocupante porque a maior parte das empresas não mede suas perdas de água de maneira consistente. Cidades da Alemanha e do Japão perdem 11% e Austrália, cerca de 16% o que leva a crer que o Brasil pode reduzir seus níveis de perda em, no mínimo, 10%.
Os quadros 7 e 8 mostram as perdas de água, a situação de diversas empresas estaduais6 e municipais7 de saneamento no Brasil.

Quadro 7 SNIS 2011: perdas sobre o faturamento para empresas estaduais (%)

A Caesa (Amapá) e a Sanepar (Paraná) são, respectivamente, as empresas estaduais menos e mais eficientes em termos de perdas de água no Brasil com 75% e 21,1% de perdas sobre o faturamento. A média de perdas para essas empresas é de 40,7%. A tabela 1 mostra as metas do Plano Nacional de Saneamento para o indicador “Porcentagem do índice de perdas na distribuição de água” definidas em junho de 2013. Tomando-se as metas para o Brasil, o índice de perdas tem que cair de 39% em 2010 para 31% em 2033.

Tabela 1: metas do plano nacional de saneamento básico

Com a redução das perdas físicas, a empresa pode produzir uma quantidade menor de água para abastecer a mesma quantidade de pessoas; ao produzir uma quantidade menor de água, a operadora de saneamento reduz os custos com diversos itens, como produtos químicos; energia elétrica; compra de água bruta (nos casos em que há cobrança pelo uso da água) e mão de obra.

Com a redução das perdas aparentes, o principal resultado é o aumento do volume faturado e, consequentemente, da receita e a empresa pode postergar investimentos para atender ao aumento da demanda decorrente do crescimento populacional. Entre aumentar a capacidade de produção de água e diminuir as perdas de água, a segunda alternativa será, quase sempre, a melhor do ponto de vista financeiro e ambiental. Com o aumento da eficiência na produção e distribuição de água, a mesma quantidade produzida atende mais pessoas. Os ganhos com redução de perdas de água podem ter impactos em termos de receitas, custos e investimentos.

Entre as ações envolvidas para alcançar os benefícios citados estão a troca de hidrômetros e medidores, o corte das ligações fraudulentas, a medição efetiva das economias; melhora do controle da pressão da rede, o controle e detecção dos vazamentos; melhoria e troca de tubulações, ligações e válvulas, qualificação de mão de obra e melhoria dos materiais.

Além dos ganhos citados, há um benefício intangível associado ao ganho de imagem de uma operadora focada em eficiência e preservação dos recursos naturais. Sem esquecer que há sinergias nas ações de redução de perdas de água e eficiência energética. A redução do índice de perdas leva à diminuição na necessidade de produção de água que, por sua vez, faz com que a energia consumida na produção de água caia e assim ocorra uma redução nos custos de energia.

O Plano Nacional de Saneamento Básico – Plansab separa a atuação em ações estruturais (com foco na ampliação e melhoria do ativo) e ações estruturantes (cujo foco é a gestão de ativos). O ataque às causas das perdas, pela via de ações estruturais, deve ser antecedido por ações estruturantes, partindo-se de uma estratégia bem formulada, levando em consideração conceitos de gestão.

Reduzir perdas sem considerar práticas de gestão tem se demonstrado inócuo, pois não se consegue dar sustentabilidade ao Programa de Redução e Controle de Perdas. É necessário incorporar ferramentas de qualidade nos processos operacionais envolvidos e as decisões devem ser tomadas baseadas em indicadores e análises criteriosas dos resultados, deixando de lado o predomínio da experiência dos operadores do sistema.

O Estudo da Abes aponta que existem várias ferramentas de gestão para programas de redução de perdas mas destaca o Método de Análise e Solução de Problemas de Perdas D’ Água e de Faturamento – MASPP, empregado em vários operadores. De acordo com os princípios do MASPP, o principal objetivo é reduzir o índice de perda de água na distribuição, a partir da redução Volume Disponibilizado e da elevação do Volume Utilizado. As abordagens nos países em desenvolvimento consistem na celebração de contratos de assistência técnica e na terceirização de partes do projeto de redução de perdas de água.

Como contraponto à abordagem tradicional tanto em relação à perda de água física quanto em relação à perda de água comercial, a literatura propõe de forma unânime: o modelo de contrato de performance onde todas as atividades relacionadas à redução de perda de água são transferidas ao parceiro privado. E há a alternativa de parcerias público-público, como exemplificado pela parceria entre duas empresas públicas de saneamento básico, a Sabesp (São Paulo) e a Casal (Alagoas).

No caso da PPP Sabesp/Casal, as partes concordaram que o contrato duraria 18 meses (até maio de 2011), com investimentos totais da Sabesp previstos da ordem de R$ 20 milhões. A Sabesp subcontratou uma série de serviços, permanecendo, porém, responsável perante a Casal pelo sucesso do programa e pela transferência de tecnologia. Entre os resultados, destaca-se a regularização do abastecimento no bairro de Benedito Bentes (área carente de Maceió) que, devido aos altos índices de perdas, impedia que mais água fosse distribuída para a orla, onde estão concentrados os grandes consumidores: disponibilizar um maior volume de água para a orla tornou possível aumentar o faturamento.

Referência internacional no assunto, a própria Sabesp trabalha em redução de perdas desde o início dos anos 2000 e, desde 2009 tem um Programa Corporativo de Redução de Perdas de água que deve consumir, até 2020, cerca de R$3.363.518 milhões – R$2.408.8 em perdas reais, R$859.90 em perdas aparentes e R$94.8 em gestão. A companhia realiza 337 mil reparos em redes e ramais por ano, o que aponta para a necessidade de revitalização da infra estrutura – o que tem sido levado a cabo e apoia a meta de atingir o índice de perdas de micromedição de 25,7%. Mas a priorização de recursos para a redução das perdas concorre com a necessidade de expansão dos sistemas e a escassez hídrica do momento atual leva a desvios em relação ao planejamento, que devem ter consequências no médio prazo.

O engenheiro Nivaldo Rodrigues, da ABES-SP, lembra que a boa prática de gestão para redução de perdas nos sistemas de abastecimento consiste muito em delimitar distritos de medição e controle DMC, que consistem em “Parte da rede de distribuição perfeitamente delimitada e isolável, com a finalidade de acompanhar a evolução do consumo e avaliar as perdas de água na rede” - NBR 12.218/94. A forma otimizada de fazer gestão das DMCs ocorre por intermédio da instalação de macromedidores nos pontos de alimentação dos distritos e estes macromedidores podem ser telemetrizados, possibilitando que a gestão da vazão, volume e pressão seja feita remotamente. “A automação é uma importante ferramenta para os programas de combate às perdas pois além de possibilitar o monitoramento de pressão, vazão e consumo de pontos estratégicos, permite também o acionamento e parametrização remoto de equipamentos eletromecânicos do sistema abastecimento, propiciando uma gestão eficaz. E, apesar de haver muito trabalho ainda a fazer, as perspectivas são muito positivas, tendo em vista os avanços obtidos nos últimos anos com a redução de perdas por intermédio de programas consistentes e ações inovadoras do ponto de vista tecnológico e de gestão”, comenta Nivaldo.

Hoje, em todo o mundo, se começa a pensar em novas formas de gerir as utilidades públicas – água, esgoto, energia, etc. Da mesma forma que nas indústrias isso já foi repensado e otimizado – muito pela pressão de leis e normas mais duras que vieram a reboque do aumento das necessidades públicas. A água de reuso, por exemplo, que faz parte do dia a dia dos processos industriais há muito tempo, vai ter que encontrar maior aceitação junto às populações.

As empresas de água já estão enfrentando desafios sem precedentes com pressão por melhoria de infraestrutura, expansão da rede, melhor controle de qualidade, melhor tratamento dos esgotos e eventos climáticos extremos. Uma pesquisa com 62 grandes empresas americanas de água potável, em 2012, mostrou que financiamento e regulação mais forte são as duas maiores barreiras à implantação de novas tecnologias para a área de utilidades – aqui não é muito diferente. Mas é certo que o investimento vale a pena e se paga em pouco tempo, seja com o aumento de faturamento em casos de controle de perdas, seja pela economia de energia ou melhoria dos níveis de confiança do mercado.

Carey E. Hidaka, do smarter water management group da IBM, apresentou no Simpósio de águas e efluentes da ISA do ano passado (2013 ISA WWAC Symposium), o trabalho Using Data from Municipal Water/Wastewater SCADA Systems (and Other Sources) to Make Smarter Operational, Maintenance, and Infrastructure Investment Decisions para mostrar o uso das tecnologias de informação combinadas com automação, instrumentação e boas práticas no controle de perdas e otimização de operações em saneamento.

Hidaka pontuou que a água doce, um requisito fundamental para a vida no planeta, está se tornando um recurso escasso à medida em que a população mundial cresce e aumenta a competição por água disponível. Estima-se que até 2050, 70% da população mundial viverá em cidades, enfatizando uma infraestrutura já frágil que fornece serviços básicos da cidade, como transporte, água, energia, coleta de esgoto e tratamento.

Com este cenário, as cidades do mundo vão exigir novas e inovadoras abordagens para enfrentar esses desafios, e soluções tradicionais para negócios e engenharia não serão suficientes.

Sistemas de abastecimento de água e efluentes geram uma quantidade significativa de dados, de sistemas para sistemas informatizados de gestão de manutenção (CMMS) e sistemas de gestão de ativos (EAMS), sistemas geográficos de supervisão, controle e aquisição de dados (SCADA), sistemas de informação (GIS), com dados baseados na web, etc. Esses dados geralmente residem em sistemas e banco de dados separados, tanto dentro como fora de uma organização. Encontrar dados necessários para a análise, estudo e planejamento pode ser difícil e demorado; o primeiro ponto é identificar se ele existe, determinando onde está e qual o formato em que se encontra, solicitando e recebendo-o e em seguida, validar que ele está correto. O resultado é uma queixa comum na indústria de saneamento, “Nós temos um monte de dados; simplesmente não temos qualquer informação!“

Então, o grupo da IBM trabalha o conceito de Gestão da Água Mais Inteligente e usa exemplos para ilustrar como aplicação inovadora de análise de dados e visualização pode desempenhar um papel fundamental na resposta aos desafios da indústria. Esse enfoque aproveita novas fontes de dados existentes e aplica ferramentas de análise / visualização / otimização, agregação para criar consciência e compreensão da situação para tomar decisões melhores e mais oportunas. Melhor tomada de decisão, quer no tratamento / transporte de água ou na reparação / substituição de infraestrutura antes de uma falha catastrófica, em última análise, melhora as operações de água / esgoto e sua eficiência. A gestão da Água Mais Inteligente também facilita os processos de planejamento e operações de manutenção e reparos para melhor gerenciar e prever as futuras necessidades de água / esgoto e, em combinação com a descoberta de novas fontes de água doce, pode ajudar a enfrentar os desafios iminentes de água que o planeta enfrenta.

Um dos exemplos citados envolvia o uso de dados de medidores de vazão existentes, medidores de pressão e tanques de armazenamento em um sistema de distribuição localizado na África do Sul, combinando otimização matemática com simulação hidráulica para fornecer configurações ideais e recomendações para o posicionamento ideal de instrumentos adicionais. O objetivo – muitas vezes conflitante – era reduzir as perdas de água em vazamentos existentes e futuros vazamentos além de manter a pressão necessária, níveis e volume dos tanques. Os resultados incluíam menos explosões de tubos, menos água não tarifada, custos de energia e de tratamento de menores.

Usando análises de dados, a solução identificou tubos de alto risco no sistema de distribuição de água com alta precisão combinando dados: propriedades físicas dos tubos (por exemplo, material, a idade e o diâmetro), as condições ambientais (o clima, o solo, estrada, etc), fatores operacionais (a água e a pressão), e previsão histórica, para desenvolver um modelo de análise para determinar quais tubos eram mais propensos a falhar e ainda implantar manutenção preventiva, programando para substituir ou manter os tubos.

Ou seja, agregando dados a partir de uma variedade de fontes (SCADA, GIS, CMMS, bancos de dados, etc), pode-se gerar eventos, alertas e procedimentos de trabalho para resolver os incidentes que surgirem. E isso é otimizado se integrado com as operações de gestão de manutenção.

A experiência do Grupo da IBM tem demonstrado que os recursos enfocando os principais 2% dos tubos de alto risco reduz os incidentes nesses mesmos tubos em cerca de 24%!