Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 210 – 2015



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VRPs no controle de perdas

 
 
O controle de pressão nas tubulações de distribuição de água é prática rotineira nas companhias de saneamento e faz do processo inerente ao negócio, já que a redução ou aumento de pressão são necessários dependendo da topografia da região. Com o avanço da tecnologia dos equipamentos hidráulicos e da transmissão de dados dos sistemas de distribuição, hoje em dia pode-se acompanhar a quantidade de água utilizada em uma determinada região e calibrar remotamente a pressão naquela tubulação: ao reduzir a pressão da água, naturalmente se reduzem perdas por vazamentos ou fraudes. Apesar da grande repercussão que isso está tendo nos dias atuais, a Sabesp já aplica a técnica em sua rede de distribuição de água desde 1997. O que acontece agora é que, com a crise hídrica e os níveis dos mananciais mais baixos, é mandatório intensificar esta prática para evitar a exaustão desses reservatórios.

A rede de abastecimento é subdividida por regiões e cada parte, ou setor, possui sistema remoto de medição para identificar a quantidade de água consumida e a vazão nas tubulações. Com estas informações controla-se a quantidade de água através de válvulas de tal forma que, no período de pico de consumo daquele setor, as tubulações estejam carregadas com maior pressão para que, mesmo com todos utilizando água ao mesmo tempo, todos permaneçam abastecidos; quando as atividades praticamente cessam, pode-se impor menor pressão para manter o setor abastecido.

Mas isso é apenas uma das várias ações do Programa de Combate às Perdas empreendido pela Sabesp, de caráter permanente. A empresa tem cumprido o programa de investimentos, baseados nos levantamentos das demandas de cada setor, mas a queda de faturamento – Política de Bônus e campanhas de conscientização – e outras questões políticas podem forçar revisões nos prazos. Os esforços do Programa de Combate às Perdas para a redução das perdas reais ou físicas preveem a instalação e otimização de VRP – Válvulas Redutoras de Pressão, implantação e revisão de setorização e DMCs – Distritos de Medição e Controle, otimização dos boosters, ampliação da pesquisa de vazamentos não visíveis por métodos acústicos; apontamento de vazamentos pelos técnicos de Atendimento ao Cliente Externo; mutirão de caça-vazamentos; reabilitação e troca de redes de água; intensifica- ção da troca de ramais de água; treinamento, qualificação e certificação da mão de obra; e redução dos prazos de atendimento para conserto de vazamentos.

Mas, de todas as ações, a que mais tem chamado a atenção é a redução de pressão – por ser confundida muitas vezes com corte de fornecimento. E hoje a Sabesp dispõe de cerca de 1.500 válvulas redutoras de pressão (VRPs) em operação apenas na região metropolitana de São Paulo, cobrindo cerca 46% da rede de distribuição; onde a rede não é coberta por VRPs, a redução é feita manualmente.

A Norma Brasileira NBR 12.218/94 da ABNT prevê pressão dinâmica mínima de 10mca (metros de coluna de VRPs no controle de perdas foto: Beckhoff Sabesp Controle & Instrumentação Nº 210 | 2015 35 VRPs no controle de perdas água) nas redes públicas de distribuição, no entanto, o texto dispõe em seu item 5.4.1.2 que “os valores da pressão estática superiores à máxima e da pressão dinâmica inferiores à mínima podem ser aceitos, desde que justificados técnica e economicamente”. A Sabesp afirma que cumpre a norma em todas as situações de projeto de suas redes de distribuição. Ou seja, em uma situação real com as restrições atuais oriundas da crise hídrica, a pressão dinâmica pode ficar abaixo dos 10 mca, conforme a demanda daquele momento, em consonância com o previsto na própria norma. A Sabesp destaca que mantém as redes pressurizadas – a tubulação nunca fica totalmente vazia –, porque, mesmo em patamares reduzidos, isso evita a entrada de materiais estranhos na rede, que poderiam comprometer a qualidade da água distribuída. Na atípica situação atual, é preciso destacar que a redução de pressão tem se mostrado a ação mais eficiente no enfrentamento da crise hídrica, sendo responsável pela redução, apenas no Sistema Cantareira, de 7,3 m³/s (dados de março de 2015), o equivalente a 41% de toda economia obtida nesse Sistema.
Nas regiões consolidadas da Região Metropolitana de São Paulo, na distribuição não têm necessidade de novas redes e reservatórios porque, apesar dos volumes terem sido elaborados no passado com projeção até o ano 2000, a Sabesp investiu em redução de perdas – que não foram consideradas nas projeções até 1997. Influencia também a variação demográfica pois, enquanto uma região cresce outra pode estabilizar ou mesmo diminuir de população.

Dessa forma, foram implantados quatro reservatórios novos na região do Extremo Norte – que está recebendo novas redes também –, enquanto na zona norte não foram necessários esses investimentos. “Na distribuição, vimos investindo há anos para garantir que chegue água para todos. Logo, é nosso interesse reduzir perdas e controlar qualidade, ” afirma o gerente da Divisão de Operação de Água Norte da Sabesp, Irineu Delatorre Junior.

A Sabesp vem realizando esse controle de perdas de diversas maneiras, mas, principalmente, através do controle de pressão. A Unidade Norte hoje possui um parque de 235 VRPs. Destas, uma parte possui telemetria, que possibilitam a monitoração e acionamento à distância através dos controladores inteligentes – que funcionam como timers configurados para aumentar ou reduzir a pressão e a vazão de acordo com os estudos do local onde se encontra instalado. Além das características geográficas, são considerados para a configuração do controlador os estudos sobre o consumo da região e seus horários de pico.

Para garantir pleno funcionamento dessas VRPs uma equipe formada por Tecnólogos e Técnicos trabalham 7 dias por semana na manutenção preventiva e corretiva dessas válvulas.
Pequenas válvulas solenoides atuam na VRP e os controladores inteligentes enviam ao centro de operações da região, por GPRS, os dados sobre pressão e vazão – dados que ficam armazenados por tempo determinado no próprio instrumento, por segurança, que podem ser aquisitados no local. Anteriormente, a transmissão de dados era feita por via telefônica dedicada; nos boosters, a transmissão de dados é feita por MPLS e a filosofia de controle de operação e de perdas é a mesma.

É bom lembrar que a tubulação nunca fica vazia – isso não é bom nem para o consumidor nem para a Sabesp por duas razões: sair da pressão zero para a de trabalho repetidas vezes danifica o material do tubo, provocando pequenas rachaduras e consequentemente, vazamentos e essas rachaduras são caminhos de contaminação da água. Quando o uso cai, a pressão nas redes aumenta, colocando a tubulação em risco também. A partir de 2009 a Sabesp iniciou um trabalho de instalação de VRPs mais próximas aos reservatórios em linhas primárias para regular a pressão e ajudar no controle de perdas em grandes extensões de redes de distribuição.

Toda essa arquitetura envolvendo VRPs é necessária quando as áreas que vão receber água estão em cotas geométricas abaixo do reservatório, o que faz com que a alta pressão natural tenha que ser reduzida. Quando a região está em cotas acima do reservatório, é preciso instalar um booster – conjunto de bomba, CLP e controlador – para aumentar a pressão e abastecer todos os imóveis.

Algumas VRPs ainda são manuais, cuja configuração é fixa – a relação custo-benefício de automatizá-las não compensa o investimento. A Sabesp possui aproximadamente 5 mil km de tubulação enterrada, só na Região Norte da capital paulista, para ampliar a eficiência da monitoração, especialmente dos pontos críticos, a empresa criou Distritos de Medição e Controle equipados com medidores de vazão eletromagnéticos e dataloggers.

O Centro de Operações da Distribuição recebe as informações dos equipamentos que estão instalados no campo e uma equipe trabalha 24 horas analisando as informações através dos supervisórios e quando necessário insere as ocorrências no signos (Sistema de Informações Georeferenciadas no Saneamento. De forma permanente, nas telas referentes à VRP são analisadas as pressões de jusante, montante, a taxa de vazão no local e a taxa de vazão total. Qualquer alteração é mostrada e, no caso de não fazer parte da configuração esperada, pode indicar vazamento ou defeito de equipamento. Então, imediatamente é acionada uma equipe de manutenção da própria Unidade e, em casos mais severos, aciona-se a equipe central de manutenção, que fica alocada na região de Guarapiranga.

No caso de aumento significativo de vazão ou perda excessiva de vazão, é acionada a equipe de Detecção de Vazamentos que se dirige ao local e faz uma varredura com geofones. A varredura acústica não é utilizada apenas nos casos de suspeita de vazamentos; ela é realizada de maneira rotineira, de forma preventiva. As equipes também utilizam o correlacionador de ruído, utilizado para determinar de forma precisa o local do vazamento. A técnica insere dois pontos e através de algoritmos, correlaciona a vibração no trecho monitorado para detectar o ponto certo. Vazamentos maiores normalmente são resultado da fadiga do material do tubo e são menos comuns. Quanto à renovação da infraestrutura, a Sabesp utiliza diversas tecnologias para garantir a integridade dos tubos, desde limpeza e revestimento até substituição. Há uma previsão de renovação das redes de distribuição do Setor de Abastecimento Casa Verde com a tecnologia pipe bursting – máquina que entra pela rede existente retirando a tubulação antiga e imediatamente puxando um tubo em PEAD – polietileno de alta densidade novo, com perfuração otimizada, apenas nos pontos de entrada e saída.

A busca por eficiência não se restringe às válvulas inclui também a eficiência energética do sistema que quer economizar evitando perdas: a Sabesp trabalha com o princípio hidromecânico e os controladores utilizam baterias de lítio que duram três anos. Na cidade de São Paulo a Sabesp está em busca de alternativas para utilizar energia fotovoltaica – deixar as placas no chão pode ser uma opção –, mas em cidades como Salesópolis a Sabesp já utiliza energia fotovoltaica na monitoração.

“Estamos sempre testando e incorporando novas tecnologias em todas as áreas para otimizar a utilização da nossa estrutura. Mais que nunca precisamos investir pesado em inovação”, comenta Irineu.

Ainda em perdas, a questão das regularizações fundiárias impede que comunidades não regulares tenham suas ligações de água regularizadas e isso é perda contabilizada que não tem como ser resolvida sem uma primeira ação governamental.
 
Cuidado com a Qualidade
A Novus tem soluções para saneamento já aplicadas em companhias como a Sabesp - onde o trabalho mais recente foi numa ETA – Estação de Tratamento de Salesópolis/SP, com fornecimento de todo o controle de inserção (dosagem) de químicos para garantir a qualidade da água. Como a captação é num fluxo contínuo, as análises e dosagens de químicos também devem ser. A água em Salesópolis vem por gravidade pois a represa está num ponto mais alto que a ETA e existe um sistema – também fornecido pela Novus, que inclui um PLC (Altus) no painel e PLCs (Delta/Novus) nas remotas – implementado para atuar na abertura da válvula, no controle e medição da vazão.

Seguindo as especificações da Sabesp, a Novus montou e programou o sistema de tal forma que se comunicasse perfeitamente com o software E3 (Elipse) que fica no Centro de Operações Leste. Então, o painel controla toda a dosagem de produtos químicos no processo contínuo sendo monitorado a partir do supervisório remoto. Além da dosagem, a Novus automatizou também os processos de lavagem de filtros, feita de forma cíclica, através de fluxo reverso. Os filtros saturam depois de algum tempo e, além de não realizarem sua função básica, perdem carga e alteram a composição da água – aí é preciso desativar a filtragem e ligar a retrolavagem até que os filtros estejam limpos para entrar em operação novamente. O PLC fica o tempo todo monitorando o nível, o tempo e a turbidez da água de saída. Ao menor sinal de alteração em uma dessas variáveis, é disparada a ordem de limpeza do filtro: corta o fluxo de entrada, ativa a entrada reversa, monitora as mesmas variáveis até a completa limpeza e volta à filtragem. Tudo isso documentado no campo, na ETA e no histórico do centro de operações – que tem uma ligação Ethernet com o PLC do campo. A comunicação nesse ponto ainda não é wireless mas o envio da água dessa ETA para reservatórios mais distantes sim: eles se comunicam pelo AirGate Modbus (Novus).

Saber o nível do reservatório era um dos grandes problemas da ETA: a água era enviada e o nível era mostrado por uma boia que avisava, por cabo, que já se podia desligar aquela bomba. Mas muitas vezes o cabo não comunicava, a boia travava, etc. Agora no reservatório existe um PLC que recebe um sinal do medidor de nível e transmite esse dado via AirGate/Modbus para o sistema: na hora que o reservatório chega ao nível adequado, já desliga a bomba de recalque localmente enviando as informações. Com a vantagem que o AirGate utiliza um sistema de alimentação por energia solar.

Existem rotinas de verificação também pré-configuradas para garantir que instrumentos e comunicação estão em perfeito estado e, caso surja alguma dúvida – como a não resposta de algum instrumento – a manutenção é imediatamente acionada. Essa monitoração constante é fundamental para o sistema autodiagnosticar qualquer possível falha e agir antes de um incidente.

“A busca por um melhor controle tanto em termos de qualidade quanto de redução de perdas, o desejo de fazer isso acontecer, vê-se no Brasil inteiro. Já fizemos projetos básicos de automação até para o sertão da Paraíba, mas a implementação esbarra na falta de pessoal especializado, na falta de verbas e na política. A preocupação existe mas atingir os níveis de profissionalismo das empresas do Sudeste é difícil.

Empresas como a Sabesp vivem numa busca incansável de redução de perdas, eficiência energética, controle da qualidade da água”, comenta Seber Martinez, gerente de aplicação da Novus.

Qual a dosagem de produtos químicos na água entregue à população é uma pergunta que nem sempre é fácil de responder, apesar dos procedimentos estabelecidos. Porque a maior parte dessa dosagem é feita manualmente, baseada em análises de laboratório – não in line – e preenchimento manual de planilhas. Como as boas práticas pedem que se dimensione a qualidade na ponta do sistema, lugares mais próximos dos reservatórios podem receber uma quantidade maior de algum produto. O espaço para erros é grande. A Anvisa aponta como protocolo o operador fazer análise a cada hora e anotar os valores. Em algumas Estações, esse processo é automatizado, mas não em todas. A Sabesp, por exemplo, tem colocado, de forma sistemática, analisadores nas saídas de distribuição.

“Automação para saneamento não é algo barato pontualmente, mas é de rápida amortização e os principais motivadores são redução com custo de energia e garantia de qualidade.

Um dos trabalhos que fizemos para a Sabesp mostrou que o sistema de automação para dosagem de um produto químico se pagou em três meses apenas com a redução do uso de produtos pois a dosagem passou a ser exata. Esse sistema automatizado também reduziu a necessidade de operadores por três turnos, além de garantir a qualidade da água entregue”, finalizou Seber.
 
 
 
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