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Eficiência nas Redes de Distribuição de Água

1. INTRODUÇÃO: A IMPORTÂNCIA DA INSTRUMENTAÇÃO, AUTOMAÇÃO E CONTROLE

Desenvolvimento sustentado requer Água. A Água é um recurso essencial à vida humana, para a economia e para os ecossistemas. Contudo, mais de 1,2 bilhões de pessoas ainda não têm acesso à Água potável (segura e limpa) e mais de 2,4 bilhões não têm acesso a saneamento básico. A necessidade de existir um grande foco neste assunto tem sido afirmada em várias ocasiões sendo a principal a Cimeira Mundial sobre o Desenvolvimento Sustentado em Johannesburg (2002) que fixou alvos específicos e claros que visam reduzir para metade os números acima descritos até 2015.

Contudo, o problema não é limitado ao desenvolvimento mundial. A poluição, a exploração excessiva de recursos naturais, os danos nos ecossistemas aquáticos, as alterações climáticas e os aspectos de segurança estão desafiando a sustentabilidade dos sistemas sanitários, obrigando a investimentos avultados. Tecnologias avançadas, ferramentas poderosas de gestão, monitoração, automação e sistemas de controle, assim como instrumentação de campo são essenciais para conseguir manter e melhorar as redes de gestão de Água existentes. Instrumentação, Controle e Automação (ICA) são tecnologias chave nos sistemas de tratamento e distribuição de Água e Águas Residuais. Constantes alterações no processo exigem controle automático para atenuar conseqüências. Uma estação de tratamento de águas residuais é controlada através da vazão de entrada enquanto uma estação de tratamento e distribuição de Água potável é controlada através da vazão de saída (necessidade de abastecimento). Mesmo com esta disparidade nos sistemas, os resultados têm de ser satisfatórios. Realidades econômicas encorajam a aplicação do conceito ICA para assim obter resultados otimizados e usufruir das totais capacidades de produção e tratamento de uma estação.

2. OTIMIZAÇÃO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

A água potável é valiosa e tem de ser efetivamente monitorada e controlada. Soluções inovadoras e completas para detecção de perdas em redes de distribuição ajudam a otimizar a Gestão da Água e a reduzir os custos elevados associados aos processos de produção da mesma. A detecção de perdas eficaz, automatizada e de baixo custo é possível através da utilização combinada de medidores de vazão eletromagnéticos modernos com transmissão automática de dados (informação).

A água é valiosa. Conjuntamente com os aspectos econômicos a ecologia é também importante. Os custos de produção de água potável estão aumentando e a população está se tornando sensível no que diz respeito ao desperdício da mesma, pois as conseqüências são os aumentos de preço por m3 utilizado. Através de uma fuga de 5mm e com uma pressão de operação de 5 bar, cerca de 12.000 m3 de água potável são perdidos por ano. Quantidades enormes de água escapam por pequenos danos na tubulação de distribuição que não são descobertos por um longo período de tempo. Com um consumo de 160 litros diários por pessoa, a perda acima descrita seria suficiente para abastecer as necessidades de 200 pessoas num ano inteiro.

Na Europa, diretrizes técnicas e estatutárias forçam as companhias de fornecimento de água a aplicar medidas para reduzir as perdas na rede de distribuição. A nova palavra mágica é SUSTENTABILIDADE. É uma filosofia que está cada vez mais sendo implementada em todo o globo. Não obstante este fato, uma rede de distribuição completamente livre de perdas é impossível de realizar e manter, logo é imperativo ganhar um melhor conhecimento das razões e fatores que influenciam as mesmas. Em particular, tubulações subterrâneas serão sempre danificadas por vibrações do trânsito, corrosão ou obras nas vias públicas. A média em todo o mundo para perdas durante o transporte de água potável, de acordo com um estudo realizado pela IWSA (International Water Supply Association) nos anos noventa, é de cerca de 2030% da totalidade produzida. Um dos lideres em perdas de água é a cidade do Cairo no Egito. Aqui apenas 45% da produção chega ao consumidor. No outro extremo temos Singapura e Japão que através de um sistema exemplar de gestão de água atingiram níveis de perdas de apenas 5%.

Tecnologia Inovadora descobre deficiências

Para se descobrir as deficiências e perdas na rede de distribuição e proceder à implementação de uma estratégia de redução das mesmas é necessário realizar um diagnóstico e avaliação da rede existente. Para tal é necessário realizar uma auditoria e conjugar medidas de campo com estudos empíricos para se chegar ao quadro de balanço hídrico. As medições de campo são Geralmente realizadas na saída da produção, de medidores de vazão existentes na própria rede e de testes realizados nos reservatórios. Esta auditoria determina o volume de água presente na rede de distribuição. As perdas de água estão divididas em dois grupos: Aparentes e Reais. Perdas aparentes resultam de erros na medição, imprecisão da instrumentação de medida e consumos não autorizados. Por outro lado, as perdas reais entre o ponto de produção (fornecimento) e os consumidores são muito superiores. Estas perdas reais resultam de tubulações defeituosas e com fugas. A monitoração regular e precisa da vazão nos sistemas de distribuição é extremamente importante para se obter um fornecimento estável em cidades e municípios.

A redução de perdas nos sistemas de distribuição começa com a determinação quantitativa das mesmas. Um método eficaz e amplamente utilizado para o Controle Ativo de Perdas em tubulações é a combinação e comparação de medições horárias de vazão com o chamado valor de consumo zero. Este último é efetuado durante a noite quando o consumo de água é baixo. Um pré-requisito é que a área de fornecimento terá de ser dividida em distritos espacialmente limitados chamados de Zonas de Medição e Controle (ZMC). Quanto menores forem estas ZMC’s maior será a exatidão da determinação das perdas na rede de distribuição pois assim torna-se mais fácil o controle efetivo da pressão de rede e a análise de baixas vazões.

Através de comparação de valores anteriores e atuais, a companhia de fornecimento de água pode imediatamente determinar o desenvolvimento das perdas. Sistemas de medição de vazão confiáveis são essenciais para realizar esta estratégia. Muitos fatores individuais têm que ser considerados: tipo e diâmetro dos equipamentos, instalação, detecção e medição de vazões extremamente baixas (noturnas), manutenção, intervalos cíclicos de calibração, etc. É também importante como esta informação será transmitida e armazenada para ser avaliada posteriormente de forma automática. 

Medidores de Vazão Eletromagnéticos estão um passo à frente

Os Medidores de vazão Eletromagnéticos já demonstraram em diversas ocasiões que são ideais para estas aplicações. Eles foram especialmente desenvolvidos para a indústria ambiental e preenchem todos os pré-requisitos técnicos necessários. Otimizam o fornecimento de água com respeito à distribuição, facturação ou irrigação. O sistema provado e confiável de medição bidirecional da água permite a medição em ambos os sentidos, operando com perdas de carga negligíveis e com uma precisão de medição até 0,2% do valor medido. A repetitibilidade excelente garante que apenas a tendência em condições reais de mudança de vazão é registrada. A vasta gama de medida permite também o registro de velocidades muito baixas de vazão. Todas as medições são registradas com segurança pelo medidor de vazão na sua memória interna. Como é um medidor de vazão sem obstruções, garante uma elevada precisão mesmo em condições de processo complicadas. Os medidores eletromagnéticos não têm partes móveis sujeitas a desgaste e toleram sólidos e detritos na água. Foram desenvolvidos para ter uma instalação fácil, mesmo quando o espaço é limitado e requerem trechos retos à jusante e a montante bastante reduzidos. Com medidores eletromagnéticos instalados, a manutenção do equipamento é reduzida (senão mesmo nula) sendo as intervenções de manutenção reduzidas ao mínimo.

Fundamental para esta aplicação específica é a operação sem recurso a energia elétrica, pois o mais natural é esta não estar disponível em vários pontos da rede de distribuição. Medidores de vazão eletromagnéticos operados a baterias (não fazendo uso de alimentação externa), tornam-se assim um instrumento completamente independente e autônomo. As baterias têm uma vida útil e uma performance extremamente elevadas, sem necessidade de substituição durante longos anos. Este fato minimiza custos de operação e também de instalação tendo em conta o custo de passagem de cabos. Têm uma construção extremamente robusta com um verdadeiro grau de proteção IP68/NEMA 6P o que significa que podem realmente ser instalados subterraneamente ou debaixo de água sem recorrer a sistemas complexos de proteção. Este tipo de instalação impede o equipamento de ser atingido por veículos e minimiza possíveis atos de vandalismo ou roubo. É também extremamente importante as certificações disponíveis nestes medidores tal como as classes I e II do standard internacional para medidores de vazão OIML R49 (corresponde ao padrão europeu CEN EN14154) e aprovações para utilização em água potável.

Detecção de Perdas poupa dinheiro

Os medidores eletromagnéticos são uma solução de baixo custo operada a baterias que proporcionam aos usuários a flexibilidade para instalar um instrumento confiável e eletrônico praticamente em todas as aplicações para água, sem perda de precisão ou performance.

Em adição à medição pura de vazão, são necessárias soluções completas que permitam a gestão das redes de distribuição de uma forma simples, eficaz e de baixo custo, pois a monitoração central ou distribuída destas redes é essencial nos dias de hoje. Os medidores eletromagnéticos oferecem várias funções de visualização dos consumos e seu data-logger interno permite o registro de informação e alarmes associados tanto a consumos altos como baixos durante um período de 26 meses para assim se obter uma utilização ótima do recurso natural mais valioso: a Água.

Depois de ter a rede dividida em setores e com medições automáticas de vazão é imperativa a transmissão desta informação à distância, para assim se ter acesso continuo à toda a tendência de vazões da rede. Esta transmissão poderá ser realizada através de comunicações locais ou de soluções globais sem fios (GPS/GPRS) . A medição automática remota reduz o tamanho e a complexidade dos sistemas de registro e é um verdadeiro valor acrescentado para o cliente. Como exemplo, a companhia de fornecimento de águas pode obter a informação através de acesso remoto via rádio ou rede GPRS. Estas soluções permitem a redução de custos em manutenção pois a ida ao local de medição torna-se desnecessária. Obter a informação remotamente permite também reconhecer automaticamente os desvios suspeitos de consumo através de comparação com dados arquivados e imediatamente iniciar as medidas necessárias para reparar a rede de distribuição.

3. CONCLUSÃO

A água é um recurso natural importantíssimo e como tal deve ser utilizada de forma consciente. As perdas nas redes de distribuição são elevadas em todo o mundo e não são sustentáveis. Como tal, é imperativo um desenvolvimento de estratégias de monitoração e redução de perdas por todos os municípios e companhias fornecedoras de água.

Os desafios existentes na gestão deste recurso são tão diversos como complexos – e é necessário um parceiro competente para se puder realizar e manter as referidas estratégias. Enquanto o consumo de água potável está a aumentar em todo o mundo, os volumes disponíveis diminuem drasticamente. Tecnologias inteligentes são uma componente essencial para a utilização sustentável da água. A Siemens apóia os seus clientes com um elevado conhecimento dos processos ambientais (produção e tratamento de águas), experiência comprovada, produtos, sistemas e soluções. Trabalhando em parceria desenvolvemos a melhor solução tendo em conta fatores econômicos e ambientais.

Autor: Daniel Duarte 
Empresa: Siemens Industry Automation Environmental Marketing Manager - Europe & Latin América

Para mais informações, envie um e-mail para: saneamento@digitrol.com.br.

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