VAZÃO PRODUZIDA E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO SISTEMA COLETIVO BACIA LEITEIRA

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1 VAZÃO PRODUZIDA E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO SISTEMA COLETIVO BACIA LEITEIRA Valmir de Albuquerque Pedrosa 1 & Leonardo Lopes de Azeredo Vieira 2 RESUMO - Este artigo apresenta os resultados das medições de vazões efetuadas na Adutora do Sistema Coletivo da Bacia Leiteira no trecho da captação em Pão de Açúcar até a saída da estação elevatória EE-II, realizada no dia 22 de março de A medição teve especial valor, pois monitorou a alteração do regime de bombeamento na captação. No início, o sistema contava com apenas uma bomba funcionando e após certa manobra passou a ter duas. A vazão subiu de m 3 /h para m 3 /h. Assim, a operação adicionou imediatamente novos 900 m 3 /h. Depois de ajuste na amperagem, estabilizou-se a nova vazão em m 3 /h. Desta forma, com o ajuste houve incremento de 510 m 3 /h na saída da captação. Por outro lado, houve um aumento nas despesas elétricas com este novo arranjo. Este artigo discute a ampliação da oferta de água para regiões de notada demanda hídrica reprimida e a necessidade da empresa de saneamento viabilizar-se financeiramente. ABSTRACT - Bacia Leiteira Water System is a complex engineering infrastructure. This system provide water to 19 cities in Alagoas. The water source is San Francisco river. At Pão de Açúcar city the river has mean discharge equals to m 3 /s. The Bacia Leiteira System withdraws around m 3 /hour. The Alagoas Sanitation Company made several tests to improve the water offer. On the other hand, the Company can not forget about its financial situation. This article shows some details how the Company can face this problem. PALAVRAS-CHAVES: Consumo de energia elétrica, oferta de água, viabilidade financeira. 1 Professor do Programa de Mestrado de Recursos Hídricos da Universidade Federal de Alagoas. valmirpedrosa@yahoo.com. 2 Discente do Programa de Mestrado de Recursos Hídricos da Universidade Federal de Alagoas. leolav@uol.com.br 1

2 1. O SEVIÇO DE ÁGUA NO SERTÃO E AGRESTE ALAGOANOS Para efeitos de infra-estrutura hídrica no sertão e agreste de Alagoas, a Companhia de Saneamento de Alagoas (CASAL) opera três sistemas coletivos de oferta de água: a) Sistema Coletivo do Agreste; b) Sistema Coletivo da Bacia Leiteira; e c) Sistema Coletivo do Agreste. A figura 1 apresenta esquematicamente estes sistemas. Figura 1. Descrição dos sistemas coletivos de oferta de água da CASAL. Fonte: (Casal, 2006) Os sistemas descritos são compostos de captação no rio São Francisco, estações de bombeamento, estação de tratamento de água, adutoras, reservatórios suspensos, torres de amortecimento unidirecional (TAU), bifurcações de adutoras e ramais de adutoras. A tabela 1 informa o número de municípios e as respectivas populações atendidas por cada um dos sistemas coletivos. Tabela 1. Municípios e populações atendidas pelos sistemas coletivos da CASAL Sistema Coletivo Municípios Atendidos População dos Municípios Vazão de Adução m 3 /s Sertão mil 0,4 Bacia Leiteira mil 0,5 Agreste mil 0,9 Total mil 1,8 Fonte: CASAL (2006) 2

3 A região da Bacia Leiteira reuni 19 municípios alagoanos com longa tradição na produção de leite e seus derivados. Esta denominação decorre pela concentração de fazendas de criação de gado de leite, produção de leite e fabrico de queijos e manteiga. A pecuária está consorciada com plantio de palma forrageira, com milho, feijão e algodão e mandioca (Lima, 1992). Lima (1992) explica que o motivo fundamental da existência da Bacia Leiteira, em que a umidade do ar é fator principal para a ecologia nela definida, é a presença da Serra das Mãos, ajudada pelas serras vizinhas que servem de plano inclinado, indo de encontro às quais os ventos úmidos de sudeste que sobem a calha do vale do São Francisco, elevam-se, resfriando-se no alto, condensam-se e formam nuvens que protegem os solos contra a intensa insolação e provocam precipitações normais ou ocultas(sereno e orvalho) fora da estação das chuvas. As regiões vizinhas, mas fora do alcance deste fenêmenos, não tem a mesma potencialidade para a pecuária. Na figura 2 é apresentado o mapa da região com as localidades que são beneficiadas pelo sistema de abastecimento de água do Sistema Coletivo da Bacia Leiteira, e também o alinhamento das adutoras existentes. São 267 mil pessoas que têm neste sistema a única fonte de água segura. Figura 2. Sistema Coletivo da Bacia Leiteira. Fonte: CASAL(2006) A captação deste sistema localiza-se na margem esquerda do Rio São Francisco, próximo à cidade de Pão de Açúcar. Na estação elevatória inicial (EE-O) há 3 conjuntos elevatórios motorbomba com CV, cada. Entre a captação e o reservatório de distribuição, localizado na cidade 3

4 de Olho D Água das Flores, há outras duas estações elevatórias, EE-I e EE-II. A figura 2 ilustra bem esta situação. A linha adutora que liga a captação ao reservatório é de 700 mm de diâmetro, com extensão total de m. As estações elevatórias EE-I e EE-II têm potência de CV e CV, e são capazes de conduzir m3/hora e m3/hora, respectivamente. 2. MEDIÇÕES DE VAZÕES NO SISTEMA BACIA LEITEIRA A atividade de medições de vazão nas adutoras do sistema utilizou o aparelho medidor de vazão ultrassônico portátil de correlação por tempo de trânsito digital (Modelo DCT-7088), que opera por meio da medição da diferença de tempo necessário para que ondas sonoras se desloquem entre transdutores montados a jusante e a montante. O aparelho registra instantaneamente as medições realizadas em intervalos de tempo definidos pelo usuário. Ao final da medição tem-se um registro gráfico da vazão, onde pode-se obter a vazão média, e a variação da mesma em torno deste valor (IEF, 1996). Na operação padrão realizada pela CASAL na captação (EE-0), apenas um dos conjuntos elevatórios de CV funciona. A tabela 2 apresenta as variáveis monitoradas na captação. Para esta operação vê-se que a vazão obtida é de m3/h. Tabela 2. Situação da operação padrão da estação elevatória da captação do sistema Bacia Leiteira. Conjuntos Elevatórios Amperagem (A) Vazão (m3/h) Velocidade (m/s) 1(ON) 2 (OFF) 170 Ampères ,01 Conjuntos elevatórios da captação. Leitura do amperímetro. Trecho de adutora monitorado com DCT Na primeira alteração da operação do sistema, foram acionados dois conjuntos elevatórios, de CV cada, onde o amperímetro passou a marcar 160 Ampères. Nesta nova situação, chamada operação intermediária, a vazão de captação aumentou para m3/h, ou seja, um aumento de 65 % em relação à operação padrão. A tabela 3 mostra que a velocidade da água subiu de 1,01 m/s para 1,65 m/s. 4

5 Tabela 3. Operação intermediária na estação elevatória da captação do sistema Bacia Leiteira. Conjuntos Elevatórios Amperagem (A) Vazão (m 3 /h) Velocidade (m/s) 2(ON) 1(OFF) 160 Ampères ,65 Com pequeno ajuste na amperagem dos dois conjuntos elevatórios, a vazão reduziu-se para m 3 /h, conforme mostra a tabela 4. Assim, a nova vazão de captação estabilizou-se em m 3 /h, ou seja, 510 m 3 /h a mais que a operação padrão (1.385 m 3 /h), significando um aumento de 36%. A tabela 4 mostra que a velocidade desceu de de 1,65 m/s para 1,45 m/s, e que o amperímetro marcava 160 Ampères e passou a marcar 155 Ampères. Tabela 4. Operação modificada na captação do sistema Bacia Leiteira. Conjuntos Elevatórios Amperagem (A) Vazão (m 3 /h) Velocidade (m/s) 2(ON) 1 (OFF) 155 Ampères ,45 Foto indisponível Essa nova rotina de funcionamento da captação foi intitulada de operação modificada. Em síntese: operação de dois conjuntos elevatórios de CV, cada, com cada um consumindo 155 Ampères, para uma vazão de captação de m 3 /h. Esta mudança de operação foi devidamente registrada pelo aparelho DCT-7088, que é o medidor ultra-sônico de vazões utilizado para o referido monitoramento de vazões. A figura 3 apresenta o processo narrado acima de forma gráfica, facilitando a sua compreensão. 5

6 Vazão no trecho entre a captação e a EE-I (m 3 /h) Bomba na Captação Estrangulando a Bomba 1 2 Bombas na Captação Estrangulando as bombas 1 e 2 da Captação 0 12:07 12:14 12:21 12:28 12:36 12:43 12:50 12:57 13:04 13:12 13:19 13:26 Horário referente a operação na captação no dia Vazão estabilizada com duas bombas na captação Figura 3. Registro da variação de vazões no trecho imediato após a captação. Com a operação modificada na captação, e a EE-I funcionando com apenas um conjunto elevatório de CV, consumindo 135 A, a água extravasou na EE-I conforme mostra a tabela 5. Este desperdício decorre da incapacidade da EE-I em conduzir os m 3 /h aduzidos pela estação da captação. Tabela 5. Efeito da operação modificada sobre a EE-I. Conjuntos Elevatórios Amperagem (A) Excesso de Água na saída da EE-I 1 (ON) 2 (OFF) 135 A Bombas da EE-I com 1100 CV Para a operação modificada também foi monitorada a vazão que seria obtida na saída da EE- II, que é a vazão líquida que atinge o reservatório de distribuição em Olho d Água das Flores. O valor obtido foi de m 3 /h, para a EE-II funcionado com dois conjuntos elevatórios. Um consumindo 155 Ampères e o outro 173 Ampères. 6

7 Tabela 6. Efeito da operação modificada com a EE-II operando com dois conjuntos funcionando. Bombas Amperagem (A) Vazão (m 3 /h) Velocidade (m/s) Conjuntos Elevatórios A ,20 2 (ON) 1 (OFF) Foto indisponível Foto indisponível Logo, entre a saída da captação (1.895 m 3 /h) e a saída da EE-II (1.668 m 3 /h) há uma diferença de 227 m 3 /h, fruto de atendimento de povoados ao longo deste trecho, outros usos e prováveis perdas. 3. OFERTA HÍDRICA E EQUILÍBRIO FINANCEIRO DA COMPANHIA Com a operação padrão há apenas m 3 /h saindo da captação e supondo que deste valor, 200 m 3 /h atendam as demandas entre a captação e a EE-II, tem-se que chegará ao reservatório de Olho d Água das Flores uma vazão de m 3 /h. Já com a operação modificada chegará até o reservatório uma vazão de m 3 /h. Desta forma, a operação modificada adicionará ao sistema novos 483 m 3 /h aos m 3 /h atuais, resultando em um aumento de 40% da oferta hídrica. Entretanto, da operação padrão para a operação modificada houve um aumento de consumo de energia de 140 Ampères, na captação, e outros 193 Ampères nas estações EE-I e EE-II. A tabela 7 apresenta uma resumo destes números. Tabela 7. Leitura dos amperímetros da captação(ee-o), EE-I e EE-II. Captação EE-I EE-I Total Operação Padrão 170 A 135A 155A 460A Operação Modificada 155A + 155A 135A + 135A 155A+173A 908 A Aumento da corrente entre as duas operações (Ampères) 140 A 135A 173A 448 A Assim, vê-se pela tabela 7 que para ampliar a vazão em 41% a corrente consumida cresceu de 460 Ampères até 908 Ampères, o que corresponde a um aumento de 97%. Este aumento reflitirá diretamente na elevação das despesas com energia elétrica para este sistema. Sem o devido 7

8 equacionamento financeiro, a ampliação da oferta de água atende a demanda hídrica reprimida da região, entretanto poderá fragilizar a já delicada situação financeira da CASAL. Acontece que a receita pela venda de água resultante desta ampliação, revela-se inferior ao aumento das despesas elétricas acrescidas. As despesas destes sistemas são elevadíssimas. A título de exemplo, nos três conjuntos elevatórios estudados, a CASAL tem um gasto anual com energia elétrica de aproximadamente R$ 4,8 milhões. A tabela 8 mostra o custo com energia elétrica na EE-O (captação), EE-I e EE-II ao longo de 12 meses. Há no Sistema Bacia Leiteira 14 estações elevatórias, conforme mostra a figura 2. Entretanto, neste trabalho apenas as EE-O, EE-I e EE-II foram analisadas, pois respondem por quase 90% do consumo de energia do sistema. Tabela 8. Custo mensal, em R$, com energia elétrica. Período EE-O EE-I EE-II SOMA Mar/ , , , ,22 Abr/ , , , ,41 Mai/ , , , ,03 Jun/ , , , ,64 Jul/ , , , ,96 Ago/ , , , ,58 Set/ , , ,71 Out/ , , , ,65 Nov/ , , , ,56 Dez/ , , , ,87 Jan/ , , , ,85 Fev/ , , , ,58 Fonte: CASAL (2006) 4. CONCLUSÕES No sistema Bacia Leiteira a receita pela venda da água aproxima-se do custo que a CASAL tem com a energia elétrica. O que mantém possível a sua operação é o subsídio cruzado que opera nos demais sistemas da Companhia. Ao longo dos anos, a CASAL tem buscado a ampliação da oferta de água para a região. Ocorre que esta não pode estar dissociada da sustentabilidade financeira da empresa. A ampliação da vazão acarreta ampliação de custos, que devem ser inteiramente cobertos pela venda da água. 8

9 A desobediência a este princípio torna o serviço insustentável financeiramente. Assim, não é possível esquecer esta equação no momento do planejamento da futura oferta da água para a região. Neste momento, está em execução a maior obra hídrica de Alagoas. O Canal do Sertão de Alagoas conduzirá água desde o reservatório Moxotó (Apolônio Sales) até a cidade de Arapiraca, cruzando o sertão, bacia leiteira e o agreste do estado. Serão 32 m 3 /s em final de plano. A equação hídrica está encaminhada. Quanto a equação financeira, ainda há muitas reflexões a serem feitas. Seguramente, o sucesso do empreendimento dependerá de avaliar a sustentabilidade financeira do encontro dos antigos e novos sistemas de oferta de água para esta região de Alagoas. AGRADECIMENTOS Agradecemos à CASAL pelos dados cedidos e ao engenheiro Mauro Borba Delgado pelos ensinamentos a cerca dos detalhes do Sistema Bacia Leiteira. REFERÊNCIAS CASAL (2006). Relatório Interno sobre o Sistema Coletivo Bacia Leiteira. Maceió. IEF (1996). Manual do operador do DCT LIMA, I.F (1992). Estudos geográficos do semi-árido alagoano : bacias do rio Traipu, Ipanema, Capiá e Adjacentes. Fundação Instituto de Planejamento. Governo de Alagoas. 9