II ESTIMATIVA DE VOLUME DE ÁGUA NÃO MEDIDO EM LIGAÇÕES RESIDENCIAIS POR PERDA DE EXATIDÃO NOS HIDRÔMETROS, NA CIDADE DE JUAZEIRO - BA

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1 II ESTIMATIVA DE VOLUME DE ÁGUA NÃO MEDIDO EM LIGAÇÕES RESIDENCIAIS POR PERDA DE EXATIDÃO NOS HIDRÔMETROS, NA CIDADE DE JUAZEIRO - BA Jorge Gomez Sanchez (1) Engenheiro mecânico pela escola Politécnica da USP, mestrando em energia e fluidos pela UNICAMP, pesquisador do Laboratório de Vazão do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), atuando na área de medição de líquidos e instrumentação para saneamento há mais de 15 anos. Sandro de Almeida Motta Engenheiro mecânico e mestre em engenharia de produção pela EFEI Itajubá, pesquisador do Laboratório de Vazão do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Atualmente é responsável pelo Laboratório de medidores para água do IPT. Wolney Castilho Alves Engenheiro civil pela escola Politécnica da USP. Engenheiro Sanitarista pela da Universidade de São Paulo, MPhil pela Heriot-Watt University - Edimburgo, Escócia. Pesquisador do IPT, responsável pela Seção de Saneamento Ambiental do Agrupamento de Instalações Prediais, Saneamento Ambiental e Segurança ao Fogo do Departamento de Engenharia Civil do IPT. Endereço (1) : IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - Laboratório de Vazão - Av. Professor Almeida Prado, Cidade Universitária - São Paulo - Brasil - Tel: (0xx11) Fax (0xx11) jorgomez@ipt.br RESUMO O presente trabalho apresenta o estudo desenvolvido na cidade de Juazeiro, Bahia, com intuito de estimar o índice de submedição (porcentagem do volume fornecido ao consumidor que não é medido) em consumidores residenciais, devido à perda progressiva de exatidão dos hidrômetros instalados em função do tempo de instalação. O trabalho foi desenvolvido a partir de medições diretas do perfil de consumo de consumidores residenciais típicos e da avaliação das condições reais dos medidores instalados na cidade. O trabalho foi desenvolvido dentro de dois subprojetos do Projeto Piloto PP, inscrito na fase II do Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água PNCDA, que está sendo implementado na cidade de Juazeiro no estado da Bahia, sob coordenação da Fundação de Apoio à Universidade de São Paulo FUSP. O Projeto Piloto PP inscreve-se no contexto das diretrizes básicas conduzidas por dois programas da DESAN/SEPURB, quais sejam: o Projeto de Modernização do Setor de Saneamento PMSS e o Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água. PALAVRAS-CHAVE: Hidrômetros, Conservação de Água, Previsão de Consumo. INTRODUÇÃO Submedição e perdas na micromedição Medidores de turbina, freqüentemente classificados em monojatos e multijatos, são extensivamente utilizados em todo mundo como ferramenta de cobrança pela água fornecida a consumidores residenciais e não residenciais, sendo que, no Brasil, esse tipo de medidor está presente na quase totalidade de instalações residenciais hidrometradas. Na figura 1 pode-se ver uma curva típica de erros de um medidor desse tipo. Observando a figura, pode-se identificar que para vazões mais baixas o erro de indicação pode ser bem elevado e negativo, comparado com o erro na faixa de vazões mais elevada. Nessas vazões de trabalho, as resistências mecânicas (inércia, atrito) são significativas em relação ao momento gerado pela ação da água nas pás da turbina. No extremo, quando a vazão é tão baixa que não consegue girar a turbina, o medidor não registra indicação alguma. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Na figura identifica-se também uma zona entre a vazão mínima e a vazão chamada de transição onde os erros usualmente são positivos, ou seja, o medidor indica mais que o volume realmente escoado por ele. Na figura estão indicados também os limites de erros de indicação para medidores de classe B de acordo com a portaria do INMETRO que regulamentam o uso desse tipo de medidor no país, medidor este extensivamente utilizado hoje em instalações residenciais no Brasil. Figura 1. Curva de erros típica para medidor tipo turbina. ERRO +5% zona inferior de erros +2% zona superior de erros erros positivos 0 sobre medição erros negativos -2% sub medição Qmax 3000 L/h Qmin 30 L/h (Classe B ) Qtransição 120 L/h (Classe B ) Qnominal 1500 L/h Vazão -100 % zona de sobre medição sem indicação zona de submedição Em outras palavras, se o medidor trabalha freqüentemente em vazões baixas, o volume indicado pode ser consideravelmente inferior que o volume real de água que passou pelo medidor. Esse volume que deixou de ser medido, também chamado volume submedido, é um volume de água que apesar de ter sido entregue ao consumidor, não está sendo contabilizado e, conseqüentemente, bilhetado e é uma preocupação presente para qualquer operadora de sistemas de distribuição de água, principalmente em relação a instalações, onde o uso extensivo de caixas d água com válvulas de bóia implica em vazões de operação tipicamente baixas. Dois caminhos são normalmente usados para gerenciar o problema da submedição: Uso de medidores com maior exatidão em baixas vazões e início de funcionamento em vazões mais baixas, como medidores volumétricos ou de turbina úmidos (com o trem de engrenagens imerso em água), de classe de exatidão C ; Estimativa do volume de água não medido, baseado nas características de vazão de trabalho do ponto de consumo e dos erros de indicação em baixas vazões dos medidores utilizados no sistema. O uso de medidores de alta exatidão e baixo início de funcionamento (classes C ou mesmo D de acordo com a norma ISO 4064 e portaria INMETRO) apesar de ser mais fácil de aplicar, requer investimentos mais elevados e, na prática, não resolve totalmente o problema da quantificação do efeito da perda de exatidão dos medidores com o tempo de instalação, problema que pode ser até mais grave em medidores de classe de exatidão mais alta, que muitas vezes são mais sensíveis que os medidores comuns à qualidade da água e desgaste dos mecanismos internos. A estimativa do volume de água não medido, por outro lado, depende da disponibilidade de dados sobre o sistema que está se tentando estudar, além de dados de performance dos medidores, tendo em conta inclusive a perda de exatidão em baixas vazões com o tempo de instalação. Na prática, quando se tenta fazer um estudo desse tipo são freqüentemente utilizados parâmetros e dados disponíveis de levantamentos censitários e de estudos executados em condições consideradas similares, bem ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 como de dados experimentais obtidos em estudos de desempenho de medidores ao longo do tempo.esses dados, no entanto, mesmo quando disponíveis, são não completamente adequados ao setor e condições estudadas, obrigando-se a assumir muitas hipóteses sobre o comportamento de consumo o que pode tornar os resultados questionáveis. Dentro desse aspecto, a solução mais adequada para se estimar o volume submedido em um dado setor, deve basear-se em dados reais tomados de levantamentos de perfil de consumo e determinação dos erros de indicação dos medidores instalados no sistema. Quando a extensão do setor não permitir uma avaliação direta de todos os pontos de consumo, o estudo deve ser precedido por uma análise cadastral que permita seleção de amostras significativas para estudo. DESCRIÇÃO DO SISTEMA ESTUDADO A cidade de Juazeiro situa-se na divisa entre os estados da Bahia e Pernambuco, ás margens do rio São Francisco e próximo da represa de Sobradinho. Possui atualmente cerca de habitantes, com aproximadamente deles em área urbana e sua economia se baseia.na agricultura irrigada e indústrias agrícolas relacionadas à mesma, atividades estas que permitem à cidade uma dinâmica econômica e renda per capita acima da média das cidades da região. O abastecimento da cidade se faz a partir de uma captação direta do rio São Francisco. A topografia da cidade é plana e o abastecimento apresenta intermitência em grande parte da cidade, causada principalmente por problemas de operação e limitações de linhas e reservação. A pressão da rede de distribuição raramente ultrapassa 30 metros de coluna de água, mesmo nos pontos onde há um abastecimento mais regular. A cidade possui um índice de hidrometração apenas parcial, em alguns bairros mais periféricos não há nenhuma medição individual, sendo a água consumida cobrada por taxa fixa. Os estudos foram executados nos bairros de Country Club, Maringá, Castelo Branco e Centenário, essencialmente residenciais e de características similares. Os bairros foram escolhidos por apresentarem hidrômetros instalados na maioria dos consumidores e abastecimento com intermitência apenas eventual. Dois tipos de instalação ocorrem nos bairros estudados, a caixa no chão, sob a calçada, e a caixa no muro frontal da residência. Conforme informado pelos técnicos do SAAE de Juazeiro, há uma tendência na cidade pela substituição da instalação com caixa no chão para a instalação no muro, pois a instalação no chão permite acúmulo de água e sujeira que dificulta a leitura e pode vir a danificar o medidor. METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO O trabalho foi desenvolvido em seis etapas: 1 Seleção de setores piloto para estudo e análise cadastral, procurando identificar as proporções de tempo de instalação dos medidores e as faixas de consumo mensal características; 2 Determinação da curva de erros média dos hidrômetros utilizados em instalações residenciais no setor estudado, estratificada por faixas de tempo de instalação; 3 Determinação do perfil de consumo típico dos consumidores residenciais do setor estudado, ou seja, quantificação do volume consumido em cada faixa de vazão; 4 Cruzamento dos volumes consumidos com os erros esperados de indicação para o medidor instalado, determinando-se a porcentagem de volume não medido para cada categoria de tempo de instalação do medidor; 5 Determinação do índice de submedição para o setor piloto aplicando-se a porcentagem de volume não medido por categoria de tempo de instalação, à proporção estimada de medidores existentes no setor estudado; 6 Determinação, a partir da aplicação da curva tarifária do município, da perda de receita estimada e retorno na substituição de medidores por novos e de outras classes de exatidão. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Como não é possível executar medições e avaliações em todos os consumidores da cidade, optou-se por concentrar o trabalho em alguns setores predominantemente residenciais, selecionados segundo critérios de homogeneidade (setores com consumidores residenciais de características similares), baixa intermitência (abastecimento constante) e ocorrência de hidrômetros na maioria das residências. Escolhidos os setores, os ensaios e medições foram executados sobre amostras de consumidores selecionados tendo como base informações disponíveis nos cadastros de consumos históricos, verificando-se também as características físicas e condições de instalação dos instrumentos para monitoração. Para a escolha dos setores e seleção das amostras foram utilizados os dados cadastrais fornecidos pelo SAAE de Juazeiro e dados revisados pela JNS engenharia, oriundos de uma revisão cadastral recentemente executada nos bairros estudados. A determinação da curva média de erros (segunda etapa) foi executada sobre medidores extraídos dos bairros de Country Club e Maringá. A monitoração de consumos (terceira etapa) foi executada sobre uma amostra de consumidores selecionada dentro dos bairros de Centenário e Castelo Branco, nos quais foram instalados medidores ligados a coletores de dados (data loggers), instalados por períodos semanais. Os dados obtidos foram tratados por softwares estatísticos de modo a obterem-se histogramas de consumo em função da vazão para diversas categorias de consumidores típicos. Na figura 2 estão apresentados exemplos de pontos monitorados. Figura 2. Instalações típicas para monitoração do consumo de água. A quarta e quinta etapa foram executadas aplicando-se as informações obtidas nas fases anteriores à distribuição de consumidores e proporção de medidores por anos de instalação a partir do cadastro comercial do setor estudado. Como complemento, foram feitas simulações para outras proporções hipotéticas de idade do parque hidrometrado. Para a execução da sexta etapa, aos resultados obtidos foram aplicadas informações sobre as tarifas aplicadas na cidade e simulações com curvas tarifárias diferenciadas. CURVAS DE ERROS MÉDIAS DOS HIDRÔMETROS INSTALADOS Na figura 3 estão apresentadas as curvas médias da amostra de medidores extraídas do setor estudado, estratificada por categorias de anos de instalação. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 3. Curvas de erros médios de amostras de hidrômetros instalados nos setores. erro (%) 8 medidores novos vazão (L/h) err0 (%) hidrômetros com menos de 5 anos de instalação vazão (L/h) erro (%) hidrômetros com 5 a 10 anos de instalação vazão (L/h) erro (%) hidrômetros com mais de10 anos de instalação vazão (L/h) DISTRIBUIÇÃO DE CONSUMIDORES NO SETOR Na tabela 1 estão apresentados os dados de distribuição de medidores por tempo de instalação referentes aos setores de Country Club e Maringá, baseados nos dados cadastrais disponíveis. Esses dados foram aplicados para a escolha da amostra de hidrômetros avaliados com objetivo de determinar a curva média de erros. Tabela 1: Distribuição dos hidrômetros nos bairros de Maringá e Country Club. Contry Club Maringá Total Unidades % Unidades % Unidades % sem hidrômetros/hidrosparados 17 9, , ,3 0 a 5 anos de instalação 51 28, , ,5 5 a 10 anos de instalação 75 41, , ,8 mais de 10 anos de instalação 2 1,1 1 0,2 3 0,5 novos 34 19, , ,9 Total Na tabela 2 está apresentada a distribuição aproximada de consumidores por faixa de consumo mensal para os bairros de Castelo Branco e Centenário. Tabela 2: Distribuição dos consumidores residenciais nos bairros de Castelo Branco e Centenário, em função do consumo mensal médio no período de março a julho de Unidades % sobre total % excluindo sem medição sem hidrômetro / hidrômetro parado abaixo de 8 m 3 / mês 96 12, a 12 m 3 / mês ,5 12 a 40 m 3 / mês ,5 63,5 40 a 55 m 3 / mês mais de 55 m 3 / mês Total A proporção está apresentada para todos as residências dos setores estudados e desconsiderando os consumidores sem registro de consumo devido à ocorrência de hidrômetros evidentemente defeituosos (parados) ou ligações sem hidrômetro, proporção que foi aplicada na escolha da proporção de consumidores na amostra monitorada. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 TRAÇOS E HISTOGRAMAS DE CONSUMO Na tabela 3 estão apresentados os dados de vazão de pico, vazão mais freqüente e vazão média de utilização, para 24 horas e descontando-se o período noturno (período de 16 horas) para os consumidores avaliados em cada categoria de consumo mensal.. Tabela 3: Vazões características de operação dos consumidores monitorados. n o. Vazão de pico (L/h) Faixa de vazão mais freqüente (L/h) Vazão média 24h/dia (L/h) Vazão média 16h/dia (L/h) ,8 116, ,3 153, ,5 126, ,1 129, ,1 58, ,7 157, ,3 153, ,3 158, ,6 237, ,2 378, ,3 326, ,5 200, ,5 317, ,9 224, ,7 266, ,9 434, ,5 323, ,6 399, ,2 300, ,2 220, ,0 139,5 Nas tabelas 4 e 5 estão apresentados os volumes consumidos durante o período de monitoração por faixa de vazão, para os consumidores avaliados em cada categoria de consumo mensal. Tabela 4: Consumo por faixa de vazão e consumo, considerando início de funcionamento 20 L/h. volume consumido, por faixa de consumo Faixa de vazão 5 m 3 /mês * 8-17 m 3 /mês m 3 /mês m 3 /mês 75 m 3 /mês * todas categorias (L/h) L % L % L % L % L % L % , , , ,0 74 0, , , , , ,0 33 0, , , , , ,9 33 0, , , , , ,4 59 0, , , , , , , , , , , , , , ,1 0, , , , , , ,3 0, , , , , , ,3 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7 acima de , , ,1 total *referem-se a um consumidor escolhido como mínimo e um como máximo ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Tabela 5: Consumo por faixa de vazão, considerando início de funcionamento 12 L/h. volume consumido por faixa de consumo (m³/mês) Faixa de vazão (L/h) 5* * todas categorias L % L % L % L % L % L % , , , ,6 51 0, , , , , ,3 35 0, , , , , ,1 22 0, , , , , ,9 33 0, , , , , ,4 59 0, , , , , , , , , , , , , , ,1 0, , , , , , ,3 0, , , , , , ,3 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,6 acima de , ,1 total *referem-se a um consumidor escolhido como mínimo e um como máximo Na tabela 5, as faixas de vazão foram redivididas, diminuindo as faixas para as vazões menores, onde os erros de indicação dos hidrômetros (figura2) sofrem maior variação e ampliando as faixas para vazões maiores onde os erros são mais estáveis e os volumes menos significativos. DETERMINAÇÃO DE ÍNDICES DE SUBMEDIÇÃO Para as tabelas 7 a 9 a seguir, o índice de submedição é definido como: índice de submedição (%) = Volume lido no hidrômetro instalado volume real escoado volume real escoado x 100 (1) Na tabela 6 estão apresentados os índices de submedição considerando-se todos os consumidores monitorados, estratificados por categoria de tempo de instalação do hidrômetro. Na tabela 7 estão apresentados os índices de submedição considerando-se os consumidores monitorados com consumo mensal na faixa de 8 a 17 m 3 /mês, 17 a 24 m 3 /mês e 47 a 56 m 3 /mês e para os consumidores de maior e menor consumo (5 e 75 m 3 /mês), estratificados por categoria de tempo de instalação do hidrômetro. Tabela 6: Índices de submedição para os setores estudados, considerando todos os pontos monitorados. tempo de instalação (anos) índice de submedição (%) medidores novos 8,0 0 a 5 21,7 5 a 10 23,4 acima de 10 15,2 Tabela 7: Índices de submedição (%), considerando categorias de consumo estratificadas. tempo de instalação consumo mensal consumo mensal consumo mensal consumo mensal consumo mensal (anos) de 5 m 3 entre 8 e 17 m³ entre 17 e 24 m³ entre 47 e 56 m³ de 75 m 3 medidores novos 37,5 9,5 5,2 3,2 1,2 0 a 5 62,5 28,6 23,0 15,2 5,9 5 a 10 65,6 31,8 25,7 17,2 4,7 acima de 10 54,0 15,5 15,5 9,5 0,3 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 Na tabela 8 estão apresentados os índices de submedição global dos setores estudados, considerando-se a proporção de medidores por tempo de instalação e de consumidores em cada faixa de consumo. Tabela 8: Índices de submedição global para os setores estudados, considerando as categorias de consumo, curvas de erros e freqüência de consumidores por faixa de consumo. Índices de submedição (%), para categorias de consumo (m 3 /mês) distribuição dos hidrômetros sem hidro 28,3 hidro novo 12,9 0 a 5 anos 38,5 5 a 10 anos 19,8 > 10 anos 0,5 sem hidro 0 hidro novo 12,9 0 a 5 anos 38,5 5 a 10 anos 19,8 > 10 anos 0,5 sem hidro - hidro novo 18,0 0 a 5 anos 53,7 5 a 10 anos 27,6 > 10 anos 0,7 5 m 3 /mês 8 a 17 m 3 /mês 17 a 24 m/mês 40 a 56 m 3 /mês 75 m 3 /mês índice global para o setor 70,5 46,9 43,0 38,0 31,7 42,4 42,2 18,6 14,7 9,7 3,4 14,1 58,8 26,0 20,5 13,6 4,7 19,7 Observações: na primeira linha da tabela corresponde à distribuição realmente observada nos bairros de Country Club e Maringá, considerando-se para os consumidores sem medição um índice de submedição de 100%. Na segunda linha foi considerada a mesma proporção de consumidores, considerando a submedição como zero para pontos sem medição. Na terceira linha a proporção leva em conta apenas os pontos de consumo que tem medição, retirando-se do total as residências sem medição. para o índice global do setor foi considerada a proporção de consumidores apresentada na tabela 3. como sem medição foram considerados os consumidores usuários regulares que não tinham hidrômetro registrado ou cujo hidrômetro estava aparentemente quebrado (parado) e cuja cobrança se dava por média ou pela tarifa mínima de 10 m 3 de consumo. RECUPERAÇÃO DE RECEITA E ANÁLISE DA ADEQUAÇÃO DE MODELOS DE HIDRÔMETRO Na tabela 9 estão apresentados os valores de perda de receita mensal por consumidor devido ao volume não medido, para quatro consumos mensais, considerando-se como não havendo perda de faturamento para os consumidores sem medição (segunda linha da tabela 8). Tabela 9: Perda de receita mensal, para consumidores individuais. perda média de faturamento mensal (R$), por consumidor faixas de consumo Tarifa Juazeiro Tarifa EMBASA Tarifa SABESP Capital 10 m 3 /mês 1,12 3,53 3,83 20 m 3 /mês 2,32 6,06 15,11 40 m 3 /mês 5,12 8,54 19,94 75 m 3 /mês 3,37 18,84 41,32 Ressalta-se que para consumidores com consumo inferior a 10 m 3 /mês não há perda real de faturamento por submedição, uma vez que é cobrada uma tarifa mínima fixa, independente de consumo medido. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8

9 O custo do m 3 de água adicional consumido foi calculado sobre a tarifa praticada na cidade de Juazeiro e dois outros perfis tarifários, conforme apresentado na tabela 10. A perda de receita foi calculada baseada no custo do volume de água adicional consumido para cada categoria. Tabela 10: Perfis tarifários utilizados na estimativa de perda de receita mensal. Juazeiro - Bahia Embasa - Bahia SABESP São Paulo / capital consumo (m 3 /mês) tarifa (R$/m 3 ) consumo (m 3 /mês) tarifa (R$/m 3 ) consumo (m 3 mês) tarifa (R$/m 3 ) 11 a 20 0,60 11 a 20 1,90 11 a 20 2,06 21 a 30 0,79 21 a 30 2,06 21 a 30 5,14 31 a 40 1,02 31 a 50 2,20 31 a 50 5,14 41 a 100 1,32 acima de 50 2,59 acima de 50 5,68 acima de 100 1,72 Observações: Para consumos até 10 m 3 /mês, a tarifação é usualmente fixa (consumo mínimo). Para a cidade de Juazeiro existem quatro categorias residenciais (R-0, R-1, R-2 e R-3), dependendo do tipo de instalação (água, água + esgoto, tarifa social) que divergem apenas no valor da tarifa mínima fixa para consumos inferiores a 10 m 3. As tarifas apresentadas não incluem impostos e outros acréscimos não tarifários e referem-se a serviços de água e esgoto. Fonte : 1 SAAE de Juazeiro - BA 2 Boletim ASSEMAE Bolsa de informações sobre tarifas de água e esgoto BIT fevereiro /Março A tarifa para a faixa acima de 50m 3 /mês foi estimada. 3 Conta de água residencial SABESP Março 2000 Considerando, conforme proporção apresentada na tabela 2, que da população de 770 residências abastecidas com medição regular na entrada, 639 apresentam consumo medido, a perda estimada de faturamento mensal nos setores estudados é de cerca de R$ 1500,00 para um faturamento global da ordem de R$ 11600,00 por mês, ou seja, cerca de 13%, considerando sempre que nos pontos não medidos não há submedição. A perda de receita apresentada deve ser interpretada como o faturamento adicional que obteríamos, considerando os perfis de consumo observados para cada tipo de consumidor, se substituíssemos, nos pontos que já tem medição, os medidores utilizados por medidores com erros próximos de zero em toda a faixa de operação. Na tabela 11 apresentamos o retorno por medidor, estimado para o primeiro mês, que seria auferido com a substituição do hidrômetro instalado na residência por um medidor novo de mesmo modelo utilizado no setor. Tabela 11: Recuperação receita por consumidor estimada para o primeiro mês, na substituição de um medidor por novo, em função do tempo de instalação do medidor e da faixa de consumo mensal. tarifa tempo de instalação recuperação estimada (R$), para consumo mensal de (anos) 5 m 3 10 m³ 20 m³ 40 m³ de 50 m 3 0 a 5 0,74 1,14 2,81 6,33 9,32 Juazeiro 5 a 10 0,87 1,34 3,23 7,38 10,86 acima de 10 0,47 0,36 1,63 3,32 4,89 0 a 5 2,34 3,61 7,33 10,55 18,28 Embasa 5 a 10 2,76 4,24 8,42 12,30 21,31 (Salvador) acima de 10 1,49 1,14 4,25 5,53 9,59 0 a 5 2,54 3,91 18,28 24,65 40,08 SABESP 5 a 10 2,99 4,60 21,02 28,74 46,73 (SP-Capital) acima de 10 1,61 1,24 10,61 12,93 21,02 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 9

10 Observação: Para o consumidor de 5 m3/mês, foi considerado que a cobrança é proporcional ao consumo, aplicando-se a tarifa referente a consumos entre 10 e 20 m 3 por mês. Como há uma tarifa mínima equivalente ao consumo de 10 m 3, na prática a perda indicada na coluna não ocorre. Na tabela 12 está apresentada a estimativa do tempo de retorno do investimento na substituição dos medidores considerando R$ 30,00 como custo básico de substituição de um medidor por um novo recuperado, e as tarifas praticadas na cidade de Juazeiro, Ba. Tabela 12: Tempo de retorno em meses, na substituição do medidor instalado por um medidor novo, em função do tempo de instalação do medidor e da faixa de consumo mensal, considerando as tarifas praticadas nas cidades de Juazeiro/Ba, tarifa EMBASA (Salvador) e tarifa SABESP (São Paulo/Capital). tarifa tempo de instalação Tempo de recuperação (meses), para consumo mensal de (anos) 5 m 3 10 m³ 20 m³ 40 m³ de 50 m 3 Juazeiro 0 a 5 40,5 26,3 10,7 4,7 3,2 5 a 10 34,5 22,4 9,3 4,1 2,8 acima de 10 63,8 83,3 18,4 9,0 6,1 0 a 5 12,8 8,3 4,1 2,8 1,6 Embasa 5 a 10 10,9 7,1 3,6 2,4 1,4 acima de 10 20,2 26,3 7,1 5,4 3,1 SABESP 0 a 5 11,8 7,7 1,6 1,2 0,7 5 a 10 10,0 6,5 1,4 1,0 0,6 acima de 10 18,6 24,3 2,8 2,3 1,4 Observação: Para o consumidor de 5 m3/mês, foi considerado que a cobrança é proporcional ao consumo, aplicando-se a tarifa referente a consumos entre 10 e 20 m 3 por mês. É importante ressaltar que, na construção da tabela 12, o tempo de recuperação foi determinado comparandose o medidor instalado com um medidor novo, não se levando em conta a perda de exatidão desse medidor novo após a substituição. Conseqüentemente, o tempo de retorno real é maior que o indicado na tabela, principalmente se este for mais longo. No caso de substituição de medidores por outros modelos (como classe C de turbinas ou volumétricos), espera-se que o retorno se situe entre os valores apresentados na tabela 9 e 11, dependendo da curva de erros dos medidores utilizados. No tempo de retorno devera, ainda, ser considerado o custo do medidor avaliado. ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES Analisando-se os resultados obtidos, pode-se tirar as seguintes conclusões: Pontos sem medidores, onde a cobrança é feita por média ou por tarifa mínima Nos setores estudados, mesmo sendo setores considerados com um bom nível de hidrometração em relação ao resto da cidade, observou-se um índice muito elevado de consumidores cujo consumo de água é cobrado por taxa mínima ou média, por não possuírem medidores ou por não apresentarem medição consistente. Se considerarmos que a submedição nesses pontos é de 100%, pois não há medição, os mesmos são responsáveis por mais da metade da submedição determinada nos setores estudados. A perda de faturamento para esses consumidores (sem medição) é de difícil estimativa, uma vez que não se conhece seu perfil de consumo dos mesmos. Como o consumo médio nos setores estudados foi medido como sendo da ordem de 17 m 3 /mês e o consumo mínimo faturado é de 10 m 3 /mês, pode-se estimar que, para consumidores cujo consumo é cobrado por taxa fixa, uma perda média em 7 m 3 /mês por consumidor. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 10

11 Por outro lado, caso ocorrerem setores onde o consumo médio esperado não superar 10 m 3 /mês, a perda de receita por submedição não justifica a utilização de medidores, pois a receita auferida não dependerá da leitura mas apenas da tarifa fixa. Em todos os casos, não só devido à perda potencial de receita, mas também como meio de controle de desperdícios e aprimoramento do cálculo estimativo de perdas, sugere-se como prioritário nos setores estudados, a implementação de um programa que permita a hidrometração total dos mesmos. Submedição e intervalo de substituição dos medidores Analisando-se os resultados das calibrações apresentados na figura 3 e os índices de submedição apresentados nas tabelas 6, 7 e 8, pode-se observar que os medidores utilizados na cidade de Juazeiro perdem uma parcela considerável de sua exatidão poucos anos após sua instalação e que a maior parte da submedição ocorre em vazões inferiores ao limite de exatidão do medidor (vazão mínima) e mesmo abaixo do início de funcionamento, onde o medidor não registra nenhum volume. Por esse motivo, considera-se que a substituição dos mesmos por novos só se justificaria se o retorno ocorresse em um intervalo de tempo relativamente curto, antes dos medidores novos começarem a perder a exatidão nas vazões mais baixas. Pelos resultados obtidos e apresentados na tabela 12, pode-se sugerir que, para consumidores abaixo de 40m 3 /mês, ou seja, a grande maioria da cidade, não é economicamente rentável a substituição dos medidores instalados antes que o mesmo apresente dano evidente ou pare de funcionar. Para consumidores acima de 40 ou 50 m 3 / mês justifica-se a implementação de um intervalo de substituição de 5 anos, tendo-se em conta o número relativamente menor de consumidores nessa faixa, o que tornaria essa prática operacionalmente viável. Para consumidores com consumo próximo a 10 m 3 / mês e abaixo disso, a própria instalações de medidores pode ser questionada do ponto de vista econômico, pois a cobrança não se dá por consumo medido. Ressalta-se também, que a cidade de Juazeiro pratica uma tarifa considerada baixa, em relação ao resto do país. Se na cidade a tarifa correspondesse à mesma tarifa praticada pela EMBASA na capital, Salvador, o tempo de retorno se reduziria, justificando, eventualmente, a substituição dos medidores a intervalos menores mesmo para consumidores com consumo de 20 m 3 / mês. Do mesmo modo, não está sendo considerada nesta análise se a tarifa praticada é suficiente para cobrir todos os gastos operacionais com a distribuição de água na cidade. Caso isso não ocorrer, o retorno econômico auferido com a substituição periódica dos medidores pode não ser suficiente para tornar o serviço rentável ou auto suficiente, não justificando o investimento. Deve-se ressaltar também que verificou-se uma porcentagem notável de medidores com mais de 5 anos de uso que apresentavam erros positivos em vazões intermediárias e maiores, o que reduziu o índice de submedição na categoria, ou seja, para alguns consumidores a perda de faturamento é bem maior que a média, enquanto que para outros, o medidor com o tempo de uso passou a indicar mais que o volume realmente escoado, fazendo com que o consumidor fosse sobretarifado. Medidores com mais de dez anos de uso Observou-se nos setores estudados uma freqüência muito pequena de medidores com tempo de instalação superior a dez anos, fato que pode ser justificado pela baixa hidrometração que ocorria na cidade nessa época e também devido à prática do serviço de manutenção do SAAE de trocar os medidores claramente danificados ou parados, cuja freqüência é maior com o tempo de instalação. Esse fato pode justificar a ocorrência observada de que os medidores com mais de dez anos avaliados apresentavam curvas médias de erro melhores que medidores mais novos, pois a retirada sistemática dos ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 11

12 medidores com defeito evidente ao longo dos anos, acaba por selecionar os medidores de melhor resistência, que permanecem na rede após um período mais longo de tempo. Por esses motivos os resultados apresentados para medidores com mais de dez anos devem ser considerados com ressalvas e não devem ser generalizados para todos os medidores com esse tempo de uso, prevalecendo os critérios econômicos citados anteriormente na justificativa do intervalo de substituição. Adequação dos modelos de medidores utilizados na cidade Observando-se os índices de submedição apresentados na tabela 6, observa-se que, ainda há cerca de 8% do volume distribuído que seria perdido mesmo que substituíssemos todos os medidores do setor por medidores novos do tipo habitualmente utilizado na cidade. Observa-se também, que a quase totalidade desse volume não medido ocorre em vazões abaixo do início de funcionamento do medidor. Essa porcentagem (ou pelo menos parte dela) poderia ser recuperada com o uso de medidores de exatidão maior nas vazões mais baixas. Se observarmos a tabela 7, no entanto, poderemos notar que a submedição com o uso de medidores novos se concentra justamente na parcela com consumo mensal menor, para os quais o consumo que se recuperaria com o uso de medidores de classe de exatidão mais elevada seria muito pequeno ou até nulo, no caso de consumo inferior a 10 m 3 / mês cujo consumo é cobrado por tarifa mínima. Tal fato implica em se afirmar que, levando-se em conta a tarifa praticada na cidade e as faixas de consumo predominantes, não se considera adequado o uso de medidores de classe de exatidão mais elevada (classe C ou D ), pois o uso desses medidores, apesar de aumentarem o volume medido reduzindo a submedição, não resultariam em um aumento do faturamento na mesma proporção. Do mesmo modo, se analisarmos as tabelas 3, 4 e 5 e os histogramas de consumo, podemos observar que os medidores instalados em pontos de consumo acima de 10 m 3 /mês operam predominantemente em vazões acima de 60 L/h, e as vazões máximas de operação só ultrapassam 850 L/h para consumidores com consumo mensal superior a 40 m 3 /mês. Baseado nesses resultados, pode-se concluir que os medidores mais adequados para consumidores na faixa de 10 a 20 m 3 /mês são medidores de vazão nominal 0,75 m 3 /h, de classe metrológica A ou de vazão nominal 1,5 m 3 /h, de classe metrológica B, os mesmos atualmente utilizados no sistema, aparecendo como alternativa medidores de vazão nominal 0,75 m 3 /h e classe metrológica B, dependendo do seu custo. Para consumidores acima de 20 m 3 /mês, o medidor mais adequado é o de vazão nominal 1,5 m 3 /h e classe metrológica B, não sendo adequado o medidor de vazão nominal 0,75 m 3 /h, devido a ocorrerem eventualmente vazões acima da capacidade nominal desse medidor, o que poderia danificá-lo. Do mesmo modo não se verifica necessidade de uso de medidor de maior capacidade, mesmo para o consumidor extremo da categoria, com consumo mensal de 75 m 3. Para consumidores com consumo inferior a 10 m 3 /mês, como já citado anteriormente, critérios econômicos não justificam o uso de hidrômetros, podendo qualquer modelo ser igualmente adequado. Se considerarmos que por questões de logística de estoque deveríamos eleger apenas um modelo de medidor para a cidade, pode-se considerar que o que melhor atende todas as faixas de consumidores da cidade é o modelo mais tradicional, de 1,5 m 3 /h e classe metrológica B. Pressão da rede e perfil de consumo Um dos fatos observados nos trabalhos de monitoração é que o perfil de consumo está influenciado pela baixa pressão da rede, que raramente supera 30 metros de coluna d água nos setores estudados, considerados como de melhor abastecimento na cidade. Esse fato foi também observado em outras avaliações executadas sobre o sistema de distribuição da cidade, indicando como necessário um redimensionamento do sistema de recalque e de diâmetros de adutoras e redes. Caso tais alterações forem executadas, a pressão da rede nos setores avaliados pode elevar-se ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 12

13 consideravelmente, alterando o perfil de consumo de água, elevando as vazões de operação e reduzindo os índices de submedição determinados. As análises dos traços de vazão dos consumidores indicam também que o uso de reservatórios elevados centrais (caixas d água) não é generalizado na cidade, e que o principal consumo residencial se dá com banhos de chuveiros, que trabalham normalmente em vazões altas e com água fria, não sendo freqüente o uso de chuveiros elétricos. Esses fatos reforçam a conclusão de que não são adequados ao sistema o uso de medidores de vazão nominal muito baixa, pela menor significância das vazões de operação mais baixas e pela possibilidade de vazões de pico mais elevadas. CONSIDERAÇOES FINAIS Dos resultados obtidos pode-se concluir que a metodologia apresentada é adequada à avaliação de setores de um sistema de distribuição de água micromedido, permitindo quantificar o índice de submedição, basear um plano de manutenção preventiva do parque hidrometrado com critérios econômicos e subsidiar a seleção de medidores adequados ao sistema. A abordagem proposta se baseia na avaliação das condições dos hidrômetros instalados quanto aos erros de indicação e no levantamento das vazões reais de operação dos pontos de consumo. Foi proposta uma metodologia de trabalho dividida em seis etapas, cujos resultados foram considerados satisfatórios para os setores estudados da cidade de Juazeiro-Ba e adequados para aplicação em sistemas similares. No desenvolvimento do trabalho podem ser destacados três problemas principais: cadastro de medidores e consumidores incorreto ou incompleto; más condições operacionais do sistema avaliado e a existência de muitas variáveis a serem consideradas simultaneamente. O cadastro com falhas de registro e incompleto é um problema que pode ser observado em diversos sistemas de distribuição de água e compromete a qualidade de estudos sobre perdas e micromedição, principalmente pelo fato deste trabalho ser amostral, sendo essencial ter-se um conhecimento confiável da população estudada para dimensionar e escolher a amostra. No presente trabalho esse problema foi contornado com o uso de informações colhidas para dois dos bairros estudados dentro de um trabalho de revisão cadastral em setor piloto que estava sendo feito simultaneamente. Da experiência do presente trabalho, recomenda-se como muito importante uma revisão qualitativa do cadastro do setor a ser estudado antes de se iniciar um estudo de quantificação de perdas ou adequação da micromedição. Quanto às condições de operação, nos setores estudados a baixa pressão de abastecimento levou a uma superestimação dos índices de submedição em relação aos que ocorreriam com uma pressão de distribuição mais elevada. Caso a distribuição de água passe a ser feita em pressões mais elevadas no futuro, os resultados aqui apresentados estarão comprometidos em parte, sendo recomendável a repetição do estudo, pelo menos quanto ao levantamento do perfil de consumo típico. A comparação dos resultados de perdas com o sistema operando em pressões diferentes pode inclusive resultar em um importante subsídio para estudos futuros e avaliação da aplicação de válvulas redutoras de pressão em redes, cujo impacto nas perdas por submedição ainda não foi adequadamente analisado. O número de variáveis presentes em um estudo como este é um problema recorrente. No nosso caso procuramos nos limitar a três faixas de anos de instalação e quatro faixas de consumo mensal, mas essa estratificação poderia ser aumentada. Outras variáveis que poderiam ser incluídas no estudo seriam, por exemplo, marca do medidor, tipo (monojato, multijato, tipo seco ou úmido), condições de instalação, pressão na rede, variáveis descritivas do consumidor (classe social, área construída, etc). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 13

14 Para cada variável, um estudo similar poderia ser feito, diferenciando-se as amostras escolhidas, que devem se basear nas variáveis escolhidas. Este estudo não pretende, sob esse aspecto, esgotar o assunto, mas antes de tudo apresentar ferramentas para que equipes de micromedição de serviços de distribuição de água possam manter um trabalho permanente de estudo sobre seus consumidores, gerando informações importantes que podem basear decisões que representem recuperação de recursos para a empresa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Manual of water supply pratice M6 - Water meters-selection, instalation and maintenance - AWWA - 3 a. edição Manual of water supply pratice M22 - Sizing water service lines and meters AWWA Forecasting urban water demand -Bilings, R.B. & Jones, C.V - AWWA, ISO Measurement of liquid fluid flow in closed conduits - meters for cold potable water - Part. I & III - ISO EDWARDS, K., MARTIN, L. A methodology for surveying domestic water consumption. Journal of the Chartered Institution of Water and Environmental Management, V.9, n o 5, p , oct., BILLINGS, R. B., JONES, C. V. Forecasting Urban Water Demand American Water and Works association, Denver, USA COSTA, A., SANCHEZ, J.G. et alli, Análise de consumo e estimativa de perdas em sistema sujeito a intermitência no abastecimento Anais do XX Congresso brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Rio de Janeiro, Brasil SANCHEZ, J.G. Dimensionamento de hidrômetros e análise de traço. Anais of XVIII Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Foz do Iguaçu, Brasil De OREO, W.B. et alli Flow trace annalysis to assess water use Journal of American Water and Works Association, january 1996, p , Denver USA WESTERLING, D. L., HART, F. L. A rational aprroach for making decisions on replacement of domestic watermeters. Journal NEWWA, december 1995, p ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 14