UTILIZADORES DE REDUTORES DE VAZÃO NA REDUÇÃO DO TEMPO DE RECUPERAÇÃO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

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1 UTILIZADORES DE REDUTORES DE VAZÃO NA REDUÇÃO DO TEMPO DE RECUPERAÇÃO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Luiz Eduardo Mendes (1) Engenheiro Civil formado pela FESP, Tecnólogo em Obras Hidráulicas pela Fatec-SP. Atualmente trabalha na Gerência de Controle de Perdas e Hidrometria do SAAE Guarulhos e é docente do Departamento de Hidráulica e Saneamento Ambiental da Fatec-SP. Márcio Henrique de Toledo Engenheiro Civil pela Universidade de Guarulhos. Atualmente é Sócio Gerente da Caenge Engenharia e presta serviços na Gerência de Controle de Perdas e Hidrometria do SAAE Guarulhos. Endereço (1) : Av. Emilio Ribas, Bairro Gopouva-Guarulhos-São Paulo-CEP Brasil Tel+55(11) luizmendes@saaeguarulhos.sp.gov.br RESUMO A estimativa do tempo de recuperação do abastecimento em sistemas de distribuição sujeitos a intermitência, ainda é um assunto pouco estudado dentro da área de operação de sistemas de distribuição. O trabalho apresenta uma proposta de método para essa estimativa, através da utilização de modelos matemático a a utilização de dispositivos de redução de vazão instalados nas ligações domiciliares. Palavras-chave: Operação de Sistemas, Redução de Consumo, Redutores de Vazão, Melhoria operacional. 1.INTRODUÇÃO/OBJETIVOS O trabalho tem como finalidade apresentar os resultados obtidos, pelo SAAE Guarulhos, na utilização de redutores de vazão, para diminuição no tempo de recuperação das condições mínimas de abastecimento em uma ZMC do SAA, sujeita a racionamento no abastecimento. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 1

2 Em áreas sujeitas à restrição da oferta de água, agravada nos últimos anos pela estiagem prolongada, é necessário igualar a oferta com a demanda de água. Isso é possível fazendo com que parte das ligações, em certo período de tempo não seja abastecida. Mesmo se atingindo a igualdade da oferta com a demanda, algumas áreas sofrem com problemas de recuperação das condições de abastecimento, alguns fatores que provocam o aumento do tempo de recuperação do sistema são: Aumento da reservação individual; Redes de distribuição inadequadas para esta condição de operação; Equipamentos, tais como estações elevatórias, boosters, válvulas de controle de pressão, também com curvas de operação inadequadas para a condição; Variação altimétrica elevada. Os fatores acima provocam, principalmente nas primeiras horas do retorno de abastecimento, uma elevação da vazão distribuída, o que acaba por prejudicar o abastecimento dos pontos mais desfavoráveis do sistema. 2.METODOLOGIA 2.1. ESCOLHA DA ÁREA DE ESTUDO Para a determinação da eficiência da redução do tempo de recuperação das condições de abastecimento, foram propostas algumas características principais, citadas a seguir: Área sujeita a racionamento; Abastecimento através de equipamentos do tipo moto-bomba; Habitações dom características de baixa renda; Variação altimétrica elevada. Com todas as características apontadas, foi escolhida a Zona de Macromedição e Controle (ZMC) denominada Sitio dos Morros, na figura 01 é indicada a área do estudo. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 2

3 Figura 01-Área da ZMC Sítio dos Morros A ZMC escolhida apresenta as seguintes características: Abastecimento por Booster com o ponto de trabalho de 25 L/s e 50 mca 833 Ligações. O simulador de redes de abastecimento de água Epanet, foi criado para o fornecimento de água contínua, ou seja, sem intermitência. Sendo conhecido como modelos dependentes da demanda e/ou pressão dependente da demanda. Para redes de distribuição de água com intermitência operam com um tempo limitado, sendo assim, o volume de água que cada residência recebe é função da pressão disponível e o tempo de fornecimento ofertado. Assim, com funcionamento intermitente, em geral, o volume de água fornecida não é homogêneo, sendo que os usuários que estão localizados em áreas com maior pressão receberão mais água em comparação com aqueles localizados em áreas de baixa pressão. Com a instalação dos redutores de pressão nos pontos mais baixos, ou com maior pressão, visa regularizar as pressões, consequentemente uniformizando o abastecimento ofertando o mesmo volume de água para todos os usuários ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 3

4 Salienta-se que para este setor, Sítio dos Morros, o desnível geométrico é elevado, de aproximadamente 100 metros, sendo abastecido por dois boosters em série, dividindo em duas zonas de pressão conforme apresentado na figura 01. Em redes com serviço intermitente, no período que está com fornecimento de água, terá que ser considerado os reservatórios domiciliares e as redes vazias, portanto, o processo de enchimento fora utilizados reservatórios com nível variado simulando no mínimo 20 ligações, adotando que cada ligação possui um reservatório de m³, na figura 02 é apresentada tela do programa Epanet modelando o sistema mencionado. Figura 02-Área da ZMC Sítio dos Morros Nas figuras de 03 e 04 são apresentados os efeitos da colocação dos redutores de pressão, podese verificar no nó TK-14, cuja cota altimétrica favorecia o abastecimento um aumento no tempo para o início do abastecimento, passando de uma para três horas o início de abastecimento após a abertura das redes. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 4

5 Figura 03 Tempo de enchimento do reservatório: Sem redutores e área com pressão alta Figura 04 Tempo de enchimento do reservatório: com redutores e área com pressão alta Nas figuras de 05 e 06 demonstramos os efeitos sobre o nó TK-16, localizado em área desfavorável do ponto de vista da recuperação do abastecimento, onde é possível verificar a redução no tempo para iniciar o abastecimento com um ganho significativo de duas horas. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 5

6 Figura 05 Tempo de enchimento do reservatório: Sem redutores e área com pressão baixa Figura 06 Tempo de enchimento do reservatório: Com redutores e área com pressão baixa Pode-se concluir que através das simulações efetuadas alterou-se os tempos de enchimento dos reservatórios, diminuindo o tempo de enchimento dos reservatórios nas áreas com pressão baixa e aumentando o tempo de enchimento nas áreas com pressão alta sem atrapalhar o abastecimento VERIFICAÇÃO DO TEMPO DE RECUPERAÇÃO DO SISTEMA Para verificação do tempo real de recuperação do sistema foram instalados 17 datta Loggres de pressão de forma a cobrir toda a faixa de distribuição altimétrica do setor, por um período de 10 dias, o que permitiu aferir a diferenças de consumo ao longo da semana, já que se trata de um bairro com forte predominância de residências como já citado. Na figura 07 é apresentada a distribuição dos pontos de instalação ao longo da ZMC. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 6

7 Figura 07- Pontos de Instalação dos Loggers de Pressão. Após a retirada dos loggers, foi determinado o tempo de recuperação das condições de abastecimento mínimas da ZMC Sítio dos Morros INFLUÊNCIA DO REDUTOR DE PRESSÃO NA VAZÃO DOS HIDRÔMETROS. Foi ensaiado na bancada de aferição dos hidrômetros os possíveis efeitos causados nos hidrômetros pela instalação na entrada dos medidores dos redutores de pressão a serem utilizados no setor, na foto 01 é mostrado redutor de vazão a ser instalado. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 7

8 Foto 01- Redutores de vazão. Foram realizadas medições de vazão, bem como de pressões de entrada e saída, o que possibilitou, construir curvas de perda de carga e vazões nas situações com e sem redutor de vazão, na tabela 01 os dados do ensaio realizado. Vazão Diferença de Vazão Pressão na entrada Pressão na saída (L/h) (L/s) (L/h) (L/s) (mc.a.) (mc.a.) Sem Redutor Com Redutor Sem Redutor Com Redutor Sem Redutor Com Redutor Sem Redutor Com Redutor Sem Redutor Com Redutor Tabela 01- Pontos de Instalação dos Loggers de Pressão. Pode-se observar que o efeito da redução de vazão causado pelos redutores de pressão é maior após as pressões atingirem valores superiores à 30 mca, que mostrou uma redução de 25% na vazão medida, no gráfico 01 é mostrado o efeito mencionado. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 8

9 Ensaio - Redutores de Vazão Vazão (L/h) Pressão (mc.a.) Sem Redutores Com Redutores Gráfico 01-Redução de Vazão Causada pelos Redutores- Ensaio de Bancada INSTALAÇÃO DOS REDUTORES DE VAZÃO. Foram instalados 350 redutores de vazão, de forma a cobrir as ligações da ZMC com cotas altimétricas que favorecem o abastecimento, após a instalação foi realizada nova campanha de medição de pressão através da instalação de data loggers, o que possibilitou a obtenção dos novos tempos de recuperação do sistema, cujos gráficos dos pontos mais desfavoráveis são apresentados a seguir. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Não foi observado em nenhum dos pontos pesquisados nenhuma melhora no tempo de recuperação do sistema de abastecimento, conforme pode ser observado nos gráficos das figuras 08 e 09, o que contradiz os resultados da modelagem matemática, bem como os dados esperados na redução de vazão em razão dos ensaios realizados na bancada de hidrômetros. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 9

10 Figura 08-Gráficos de Pressão Ponto Crítico-Rua Dayane. Figura 09-Gráficos de Pressão Ponto Crítico-Rua Dayane. A não verificação dos valores de redução dos tempos de recuperação, seja baseada na modelagem ou no ensaio de bancada, pode ter sido causada pelas seguintes razões: Ausência de calibração do modelo; Padrão de consumo não adequado para a situação; Influência de fatores climáticos; Número insuficiente de instalações de dispositivos de redução de vazão; Vazamentos na rede de distribuição. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 10

11 4.CONCLUSÃO A modelagem de redes de distribuição em sistemas operados em situação de intermitência, está sujeita a um número muito grande de variáveis que podem provocar grandes imprecisões. No estudo desenvolvido percebeu-se a necessidade de verificação do funcionamento dos dispositivos de redução de vazão em situação real, já que em bancada a situação de operação era controlada e monitorada a todo instante. Esse fato aliado à difícil previsão da curva de demanda em áreas sobre forte intermitência no abastecimento, colaborou pela diferença verificada entre os valores estimados pelo modelo e os verificados em campo.. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BEZERRA, S. T. M. & CHEUNG, P.B., Perdas de água, tecnologias de controle- João Pessoa: Editora da UFPB, 2013, 220p. OLIVEIRA, H. A. Uso de simuladores hidráulicos e aplicativos de geoprocessamento para diagnóstico operacional de sistemas de distribuição de água estudo de caso: setor Sacomã, município de São Paulo p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil Hidráulica e Saneamento) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária, São Paulo, PINTO, T. M. V., Modelagem e calibração de um sistema de abastecimento de água, dissertação de mestrado. FEUP-Faculdade de Engenharia do Porto- Porto2010, 48p. Rossman, L.A. Manual do utilizador do EPANET 2.0 (tradução e adaptação Loureiro D. e Coelho S.T.). Série guias técnicos 5 Instituto Regulador de Águas e Resíduos Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Lisboa, TSUTIYA, M. T. Redução dos custos de energia elétrica em sistemas de abastecimento de água. 1. ed. São Paulo: Associação Brasileira de Engenharia Ambiental, p.. ASSEMAE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento 11