Revista Controle & Instrumentação Edição nº 210 2015
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VRPs no controle de perdas |
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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. |
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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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