09-Controle e Reducao de Perdas 2014-1

Pedro Alem Sobrinho Ronan Cleber Contrera

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental

PHD2412 - Saneamento II

COMPONENTES DA LIGAÇÃO PREDIAL

2

COMPONENTES DA LIGAÇÃO PREDIAL

Dispositivos de tomada:

tomada direta: para tubos de ferro

fundido com parede espessa e

tubulação vazia

tomada com ferrule: para tubos de

ferro fundido com parede espessa e

rede em carga (desenho)

tomada com colar (com anel de

borracha): ferro fundido e PVC, pode

ser feito com a rede em carga

solda em sela (“tapping tee”) ou

colar (por eletrofusão) para tubos de

polietileno 3

Ferrule Catraca

Colar de

Tomada PVC Colar de

Tomada PEAD

COMPONENTES DA LIGAÇÃO PREDIAL

Estrutura de medição

Sem medidor com torneira livre

Sem medidor com restrição de vazão

Com medidor: hidrômetros permitem medir e indicar a quantidade de água fornecida pela rede distribuidora a uma instalação predial

4

HIDRÔMETROS

5

Existe uma grande variedade conforme o princípio de funcionamento da câmara, sistema de transmissão, disposição dos mecanismos, mostrador, inclusive sistemas eletrônicos com telemetria

o dimensionamento leva em conta a variabilidade das vazões, é determinado em função das vazões estimadas, por categoria de consumo em função das tipologias ocupacional e construtiva ou por levantamento direto do perfil de consumo

LIGAÇÕES, HIDRÔMETROS E CAVALETES

6

Pedro Alem Sobrinho Ronan Cleber Contrera

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental

PHD2412 - Saneamento II

PERDAS: CONCEITUAÇÃO

DESPERDÍCIO

Mal uso da água

Programas de uso racional da água

(usuário)

PERDAS DE ÁGUA

Vazamentos e outras perdas

Programas de controle de perdas

(sistema)

8

PERDAS: CONCEITUAÇÃO

Perda de água: é a diferença entre a água que entra no sistema e os consumos autorizados.

Tipos de perdas:

perda real (física): volume produzido que não chega ao consumidor final devido a vazamentos nas adutoras, nas redes de distribuição, nos ramais, extravasamento em reservatórios, etc.

perda aparente (não física, comercial): chega ao consumidor, mas não é contabilizada por erros de medição, fraudes (no medidor), ligações clandestinas, falhas no cadastro (que geram falta de cobrança), etc.

9

PERDAS: CONCEITUAÇÃO

10

0

50

100

150

200

250

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

AD

A (A

M)

CA

EM

A (M

A)

CO

MP

ES

A (P

E)

CE

DA

E (R

J)

AG

ES

PIS

A (P

I)

CA

SA

L (A

L)

SA

AE

(S

P)

AG

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S)

SA

AE

B (P

A)

CA

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N (R

N)

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E)

CA

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PA

(P

B)

DM

AE

(R

S)

SA

NE

AG

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O)

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SA

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S)

EM

BA

SA

(B

A)

SA

BE

SP

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P)

CO

PA

SA

(M

G)

CA

SA

N (S

C)

CA

GE

CE

(C

E)

CO

RS

AN

(R

S)

SA

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(T

O)

CA

ES

B (D

F)

SA

NE

PA

R (P

R)

SA

NA

SA

(S

P) Co

nsu

mo

méd

io p

er

cap

ita (

L/h

ab

/dia

)

Índ

ices d

e m

icro

med

ição

e p

erd

as (

%)

IN022 - Consumo médio per capita de água (L/hab/dia)

IN010 - Índice de micromedição relativo ao volume disponibilizado (%)

IN013 - Índice de perdas faturamento (%)

PERDAS NO BRASIL (SNIS, 2007): 20 a 70%!

11

OUTRAS REGIÕES DO MUNDO (IWA, 1995)

12

subestimadas? outros indicadores

apontam em média 35%

RMSP, VARIAÇÃO NO TEMPO

1995-2001: programa de redução de perdas,

pouco acima de 30% em 2001

13

QUESTÕES

como medir ou estimar as perdas reais e aparentes?

quanto se perde em cada parte do sistema?

quais dados são medidos e quais são estimados?

precisão, distorções e manipulação dos dados?

qual a extensão das redes, materiais, condições, tempo em uso?

quantas ligações, qual o consumo por ligação?

como variam as pressões na rede?

variação espacial e temporal?

quando uma empresa diz que perde X% e outra Y%, o que foi considerado na avaliação de cada uma?

14

PERDAS DE ÁGUA

Não existe “perda zero”:

Movimentação no solo vazamento nas juntas da rede

Corrosão/deterioração vazamento nas tubulações

Todo medidor tem uma precisão limitada e outras razões

Enfrentando o problema:

Como medir ou estimar as perdas?

Que medidas tomar para minimizá-las?

15

PERDAS DE ÁGUA

16

Caracterização geral das perdas

Uso não racional e desperdício

OBS: Erro de Medição ≠ Erro de Leitura

MATRIZ DE BALANÇO HÍDRICO (m³/ano)

17

medido (inclui exportação)

não medido (estimado)

medido (usos próprios, etc)

não medido (combate a incêndios,

favelas, etc)

uso não autorizado (fraudes e

falhas de cadastro)

erros de medição

nas tubulações de água bruta e no

tratamento

nas adutoras de água tratada e

redes de distribuição

nos reservatórios

nos ramais

água

faturada

água não

faturada

Águ

a q

ue

entr

a n

o s

iste

ma

(in

clu

i im

po

rta

ção

)

Co

nsu

mo

auto

riza

do

Pe

rdas

de

águ

a

faturado

não faturado

perdas aparentes

perdas reais

Base Anual

BALANÇO HÍDRICO - EXEMPLO

18

medido 54,4%

não medido, estimado: 0%

operacionais e emergenciais: 0%

usos sociais, 9,4%

comercial e outros 5,9%

micromedição 8,8%

extravazamentos 0%

Águ

a q

ue

entr

a n

o s

iste

ma

(304

.073

mil

m³/

ano

, 100

%)

auto

riza

do

193.

860,

63,

8% faturado

165.254, 54,4%faturada

54,4%

não faturado

28.606, 9,4%

água não

faturada

45,6%

Pe

rdas

de

águ

a

110.

213,

36,

2%

perdas aparentes

44.857, 14,7%

perdas reais

65.356, 21,5%

vazamentos 21,5%

PERFIL DAS PERDAS NA RMSP (1993)

19

Vazamentos

51,0%

Gestão

comercial

17,1%

Macromedição

5,3%

Micromedição

20,3%

Favelas

6,3%

INDICADORES DE PERDAS

Indicador percentual de perdas (Índice de Perdas) - IP (%)

Índice de perdas por ramal (m³/(ramal.dia))

Índice de perdas por extensão de rede (m³/(km.dia))

Índice infra-estrutural de perdas: relação entre o volume perdido e o volume de perdas “inevitáveis” (-)

podem ser aplicados em todo o sistema de abastecimento de água ou em partes dele (bairros, distritos, zonas, setores, etc.)...

20

PERDAS REAIS - VAZAMENTOS

Nas estruturas das ETAs

Nas tubulações das linhas de adução e da rede de distribuição e seus acessórios

Nos ramais prediais e cavaletes

Nas estruturas dos reservatórios setoriais

Nos equipamentos das estações elevatórias

21

22 foto: R.C.Zambon, 2005

CAUSAS DOS VAZAMENTOS

23

INFLUÊNCIA DOS MATERIAIS

PVC:

barras com juntas P&B a cada 6m

derivação para os ramais com colar de tomada

24

INFLUÊNCIA DOS MATERIAIS

Polietileno:

juntas com solda de topo (alternativa: eletrofusão)

derivação para os ramais com solda de sela (e solda soquete)

bobinas de 100 m nas redes de menores diâmetros (ø 63 e 90 mm, 70 a 90% do comprimento das redes de distribuição)

25

CLASSIFICAÇÃO DOS VAZAMENTOS

26

CARACTERÍSTICAS DOS VAZAMENTOS

Não visível (inerente): não detectável, com baixas vazões e longa duração

Não visível (detectável): vazões moderadas, a duração depende da freqüência da pesquisa de vazamentos

Visível: aflorante, com altas vazões e curta duração

27 Sabesp, dez/2011 Sabesp, mai/2010

DURAÇÃO DOS VAZAMENTOS

depende se são visíveis ou não visíveis (detectáveis)

e da freqüência de pesquisa dos vazamentos detectáveis

28

RELAÇÃO ENTRE PRESSÃO E VAZAMENTOS

29

1N

1 1

0 0

Q P

Q P

onde: Q0 = vazão inicial à pressão P0

Q1 = vazão final à pressão P1

N1 = expoente que depende do

tipo de material dos tubos

AVALIAÇÃO DE PERDAS REAIS

Método do balanço hídrico: a partir dos dados de macromedição e micromedição e de estimativas para determinar valores não medidos e as perdas aparentes:

= - -

Método das vazões mínimas noturnas: ensaio em área restrita e isolada do restante do sistema (medidas de campo)

30

Perdas

reais

Volume

disponibilizado

Volume

autorizado

Perdas

aparentes

ÁREAS DE MEDIÇÃO E CONTROLE DE PERDAS (Distritos Pitométricos)

31

áreas estanques, 1000 a 5000 ligações, entrada em ponto de medição

de pressão e vazão

PERDAS APARENTES

Medição:

erros nos macromedidores

erros nos micromedidores

(hidrômetros)

Gestão comercial:

falhas no cadastro (ativação e desativação de ligações)

fraudes (em hidrômetros, etc.)

outros (subestimar consumos não medidos, etc.)

32

Instalação inadequada, descalibração,

dimensionamento inadequado, amplitude de variação das vazões,

problemas com a instrumentação ou a

transmissão de dados...

PERDAS APARENTES - HIDRÔMETROS

33

Curvas de erros - Hidrômetros novos: posição

normal e posição inclinada

PERDAS APARENTES FRAUDES, FAVELAS E INVASÕES

34

AÇÕES PARA REDUÇÃO DE PERDAS REAIS uso de VRP's

35

problemas: uso indiscriminado, manutenção e

calibração

Funcionamento de VRP's

36

estes exemplos são de locais onde

foram necessárias pelas pressões

estáticas elevadas, não para redução

de perdas

AÇÕES PARA REDUÇÃO DE PERDAS REAIS pesquisa de vazamentos não visíveis

37

Geofone Eletrônico

Correlacionador de Ruídos

Haste de Escuta

AÇÕES PARA REDUÇÃO DE PERDAS REAIS troca preventiva de ramais (e hidrômetros...)

38

LIMPEZA E REVESTIMENTO...

39 foto: R. Abranches / Sabesp, 2011.

...OU SUBSTITUIÇÃO? CONSIDERAR TAMBÉM AS PERDAS

40

foto: R. Abranches / Sabesp, 2011.

AÇÕES PARA REDUÇÃO DE PERDAS REAIS substituição de redes

métodos convencionais (valas) e não destrutivos

...dificuldade: integração/interferências com outros serviços públicos, execução em áreas de urbanização consolidada

41

42

Substituição de Redes com M.N.D.

fotos: B.T.Biolcatti, C.P.Montes e

M.H.Meireles, TF Eng. Ambiental 2011

EXEMPLO: DMAE (Porto Alegre, RS)

43 (42% em 2006...)

anorede em

PE (%)

perdas

(%)

perda de arrecadação,

milhões de R$ (base

dez/2000)

1991 1,16% 50,4% 79,4

1992 2,29% 49,5% 80,8

1993 3,27% 47,0% 74,4

1994 4,50% 46,3% 74,3

1995 7,55% 46,4% 78,1

1996 13,7% 44,5% 75,0

1997 14,1% 39,1% 64,4

1998 22% 39,2% 62,6

1999 23% 36,6% 56,5

2000 26% 34,7% 51,9

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

rede em PE (%) perdas (%)

EXEMPLO: DMAE

44

EXEMPLO: DMAE

Custo de manutenção:

redes tradicionais: 11870 R$/km/ano

redes em PE: 59 R$/km/ano

Número de rupturas excluindo responsabilidade de terceiros (ano 2000):

redes tradicionais (74% do total): 61534

redes em PE (26% do total): 233

45

SÍNTESE DAS AÇÕES PARA O CONTROLE E REDUÇÃO DE PERDAS REAIS

46

SÍNTESE DAS AÇÕES PARA O CONTROLE E REDUÇÃO DE PERDAS APARENTES

47

Na área central da RMSP...

48

17% das redes tem mais de

50 anos

56% das redes tem entre 30 e

49 anos

EXEMPLO: SABESP/MC

49

Obras de reabilitação de redes - MC

0,7

6,4

17,014,5

5,94,1

40,7

24,7

14,6

45,2

32,3

20,459

44,80751,554

49,27

39,136

30,925

0

10

20

30

40

50

60

2005 2006 2007 2008 2009 2010

ano

Exte

nsão

(km

)

Substituição Limpeza e Revestimento Total

fonte: R. Abranches / Sabesp, 2011.

Uso da Simulação no Diagnóstico e Reabilitação de Redes

Projeto: utilizados softwares como Rede, CRede, etc. e considerados cenários de projeto (população final e nível mínimo, vazão nula e nível máximo, etc.)

Simulação em tempo estendido, gradualmente variado: calibração e diagnóstico de sistemas em operação contínua (EPANET, WaterCAD, etc.), as pressões e vazões medidas podem ser dados de entrada para calibração de sistemas existentes (rugosidades, etc.)

50

Outros Fatores Considerados para a Reabilitação de Redes

Substituição, troca de diâmetros, limpeza/revestimento?

Idade e material da tubulação

Calibração e diagnóstico de redes existentes (diâmetros críticos, falhas de cadastro, ligações cruzadas entre setores, etc.), tendências e cenários

Ocorrências de vazamentos

Ocorrências de falta d’água ou pressões baixas

Qualidade da Água

Alternativas e implantação por etapas 51

52

Lição de casa:

ler páginas 457 a 560

F.A.Q.

Qual o horário da prova? O mesmo da aula.

Cai até onde? Assuntos de todas as aulas.

A sub é aberta? Não.

As questões são escritas ou numéricas? Tem dos três tipos.

Pode usar calculadora? Deve (se referir, régua de cálculo).

Lápis ou caneta? Ambos e de várias cores são bem-vindos.

Ipad, Ipod, Iphone, N*book, Celular, Consulta, etc.? NÃO!

Dúvidas sobre a matéria, quer conversar sobre o curso ou outros assuntos? Os professores estão em tempo integral na universidade, procure no departamento (podem haver aulas, reuniões, etc., vale confirmar antes). Se preferir, use o e-mail.

Outras?

53