Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA ÁGUA EM AMBIENTES URBANOS

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1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA ÁGUA EM AMBIENTES URBANOS ABASTECIMENTO PÚBLICO DE ÁGUA Planejamento, Projeto e Operação de Sistemas de Abastecimento de Água Prof. Dr. Kamel Zahed Filho Prof. Dra. Monica Ferreira Amaral Porto 2012 Prof. Dr. José Rodolfo Scarati Martins Mestranda Maíra Simões Cucio (PAE) HISTÓRIA Em Pompéia, antes da construção do aqueduto da cidade, no final do século 1 AC, os tanques individuais de água (impluvium) geralmente localizados no átrio de uma casa, sob a abertura do telhado, fornecia as necessidades de água para uso doméstico. 1

2 HISTÓRIA O primeiro aqueduto de Roma, o Aqua Appia, data de antes de 312 A.C. No começo do segundo século AD, a capital era servida por nove aquedutos fornecendo um total de um milhão de metros cúbicos de água por dia. (11.6 m 3 /s) HISTÓRIA Quando a água foi trazida para a cidade, ela foi canalizada para diferentes bairros a partir de tanques especiais de distribuição (castella). Os estabelecimentos imperiais, os balneários e as fontes públicas tinham prioridade sobre os usos privados. 2

3 HISTÓRIA Pode-se ainda ver muitos exemplos de fontes públicas bem conservadas nas ruas e praças de Pompéia e Herculano. HISTÓRIA Transporte de água em carroças a partir de fonte pública Azerbaidjão foto sem data 3

4 HISTÓRIA - São Paulo 1554 a 1819 Apesar da abundância de água, a cidade de São Paulo sofria com as dificuldades de abastecimento, principalmente devido ao crescimento da região. As confusões eram constantes já que as pessoas recorriam às poucas fontes existentes, obrigando intervenções do governo e da própria Igreja. Durante este período o fornecimento de água era feito por bicas e chafarizes. O primeiro chafariz foi construído na atual rua Santo Amaro, no centro da capital. HISTÓRIA - São Paulo Éh, éh, minha parente. Você credita n esse? É mentira: Moyssé não tirô agua de pedra non. Charge de Angelo Agostini

5 HISTÓRIA - São Paulo primeiro projeto oficial (feito pelo Governo da Província) para adução e distribuição de água na cidade a Município passa de para habitantes (3,3% e 2,3%, respectivamente da população total da Província) empreendedores privados criaram a Companhia Cantareira de Águas e Esgotos, à qual o governo paulista se associou, no ano seguinte, formando uma sociedade de economia mista o Imperador Pedro II inaugurou a primeira caixa de abastecimento de água da cidade, na Consolação a a cidade de São Paulo passa de para habitantes. HISTÓRIA - São Paulo o Governo do Estado rescindiu o contrato de concessão com a Companhia Cantareira, e criou a Repartição de Águas e Esgotos da Capital - RAE. Nessa época existiam duas adutoras na cidade de São Paulo: a do Ipiranga, que captava águas do córrego de mesmo nome, represadas no atual Jardim Zoológico, e a da Cantareira, que captava nos mananciais localizados na serra; já no ano seguinte, era concluída a adutora do Guaraú, construídos vários reservatórios de distribuição e reforçado o manancial do Ipiranga, com a captação de outros córregos foi ampliada a capacidade de adução com captação de água no Rio Cotia a RAE foi buscar água no Rio Claro, na Serra do Mar. 5

6 HISTÓRIA - São Paulo foi criada a Comissão de Saneamento da Capital, à qual cabia a responsabilidade da adução, continuando os trabalhos de distribuição, com a RAE já se retirava água da represa do Guarapiranga, construída pela Light and Power, com finalidade energética a cidade então com uma população superior 1,3 milhão de habitantes, recebia água dos sistemas Cantareira, Cabuçu, Cotia, Santo Amaro e Rio Claro, num total de quase 470 milhões de litros diários (5,4 m 3 /s) foi elaborado o 1 o Plano conjunto de Águas e Esgotos para a Capital. HISTÓRIA - São Paulo com expansão da metrópole, foi extinta a RAE e criado o Departamento de Águas e Esgotos - DAE, responsável pelos serviços de água e esgotos da Capital, Osasco, São Caetano, Santo André e São Bernardo do Campo. Foi primeiro sinal de organização de uma região metropolitana PLANASA mobilizou recursos do FGTS e de fontes externas (BIRD, BID) e tinha por meta atender com serviços de abastecimento de água e de esgotamento sanitário, a 80% e 50%, respectivamente, da população urbana do País, até O Plano apoiou-se na concentração dos serviços de saneamento em empresas estaduais, em detrimento da gestão municipal, dando origem à criação das 27 Companhias Estaduais de Saneamento existentes no País. 6

7 HISTÓRIA - São Paulo foram criados o Fundo Estadual de Saneamento Básico FESB e a Cia. Metropolitana de Água de São Paulo COMASP, destinada a captar, tratar e vender água potável no atacado a 37 municípios da Grande São Paulo criada a Cia. Metropolitana de Saneamento de São Paulo - SANESP para interceptar, tratar e proceder à disposição final de esgotos criação da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Sabesp, que entra em operação em 1974, incorporando as atividades da COMASP, SANESP e DAE. Atualmente a Sabesp é responsável pelos serviços de água e esgotos da Capital e de mais 365 municípios, e distribui água tratada para cerca de 22 milhões de pessoas. HISTÓRIA - São Paulo 1970 a a população da RMSP passa de para habitantes, concentrando 50% da população do Estado. 7

8 Evolução da População Residente POPULAÇÃO RESIDENTE (EM MIL HABITANTES) Brasil Estado de São Paulo RMSP Cidade de São Paulo Fonte: IBGE, Censos Demográficos TAXA DE CRESCIMENTO DA POPULAÇÃO Taxa de Crescimento (1) 1950/ / / / / / /10 Brasil 3, Estado de São Paulo 3, Região Metropolitana de São Paulo 6, Município de São Paulo 5, Fonte: IBGE, Censos Demográficos (1) Taxa de Crescimento Geométrico Anual 8

9 ATUALIDADE A complexidade das Áreas Urbanas com interferências de várias redes de utilidades exige uma empresa com recursos financeiros, humanos e de tecnologia capazes de enfrentar os desafios de atendimento de água a toda a população. A água servida aos domicílios, às empresas e aos locais públicos é fator essencial de desenvolvimento econômico, social e principalmente de SAÚDE PÚBLICA. SAM ÁREAS DE INFLUÊNCIA DOS SISTEMAS PRODUTORES F. MORATO P. B. JESUS CAJAMAR F. DA ROCHA CAIEIRAS R.Juquerí R.Águas Claras MAIRIPORÃ GUARULHOS ARUJÁ GUARULHOS STA. ISABEL GUARAREMA S. DO PARNAÍBA ITAQUA MOGI DAS CRUZES BARUERÍ POÁ R.Paraitinga Barr. do França V.G. PAUL. R.da Graça ITAPEVÍ R.P.Beicht JUQUITIBA COTIA JANDIRA S.LOURENÇO. DA SERRA r. Juquitiba EMBU ITAP. DA SERRA CARAP. EMBU GUAÇU OSASCO T.DA SERRA SÃO PAULO S.C. DO SUL STO. ANDRÉ MAUÁ DIADEMA. R.PIRES R.Guara piranga S.B.DO CAMPO R.Billings F. VAS. R.G. SERRA SUZANO R.Taiaçupeba R.Jundiaí BIRITIBA MIRIM R.Biritiba Mirim Legenda SALESÓPOLIS R.P. Nova R. R. do Campo Sistema Cantareira Sistema Guarapiranga Sistema Rio Grande Sistema Baixo Cotia Sistema Alto Cotia Sistema Alto Tietê Sistema Rio Claro Sistema Rib. da Estiva 9

10 Mananciais da RMSP CANTAREIRA Km ALTO TIETÊ Km BAIXO COTIA Km CAIEIRAS ALTO COTIA Km RIB. DA ESTIVA Km RIO CLARO Km GUARAPIRANGA Km RIO GRANDE Km Sistemas Produtores & Mananciais 1 1. Cantareira 32,41 2. Guarapiranga 13,36 3. Alto Tietê 12,42 4. Rio Grande 4,67 5. Rio Claro 3,83 6. Alto Cotia 1,18 7. Baixo Cotia 0,87 8. Ribeirão da Estiva 0,08 Total (m³/s) 68,

11 Mananciais da Região Metropolitana de São Paulo SISTEMA ADUTOR METROPOLITANO DE SÃO PAULO (SAM) Produção Média Anual de Água na RMSP Vazões (m 3 /s)

12 SAM 1400 km de adutoras 130 Centros de Reservação 12

13 GERENCIAMENTO DE REDES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Envolve atividades de : Administração Empresarial Publicidade e Marketing Planejamento Projeto Operação Manutenção Acervo Técnico e Cadastro Atendimento Comercial Prestação de Serviços Apoio à Comunidade Planejamento, Projeto e Operação de Redes de Água Planejamento: Mananciais Estações de Tratamento, Adutoras e Reservatórios de Distribuição. Redes de Distribuição 13

14 PLANEJAMENTO Planos Diretores de Adução e Distribuição Projeções Demográficas: Total da População e Distribuição Geográfica Evolução dos Consumos per Capita. Malhas das Redes Principais de Adutoras e Redes Primárias Setorização PLANEJAMENTO Planos Diretores de Adução e Distribuição Estudos de Alternativas, Cronograma e Prioridade de Investimentos. Avaliação de Segurança e Flexibilidade Operacional Frequência de Atualização 14

15 PROJETO Estações de Tratamento de Água Capacidade da Estação Método de Tratamento ETA Piloto Automatização Destino do Lodo Gerado Laboratórios de Controle Sistemas de Medição e Controle Segurança Patrimonial Adutoras PROJETO Levantamentos dos traçados ( topografia e geologia) Estudo em regime extendido Estudo em regime transitório Otimização energética Impactos e interferências na área urbana. Faixas de Serviço Estruturas de Bloqueio e Descarga 15

16 PROJETO Estações Elevatórias de Água (EEA) Levantamentos do local ( topografia e geologia) Estudo em regime extendido Escolha da Bomba e Motor. Estudo em regime transitório Otimização energética Impactos e interferências na área urbana.(ruídos) PROJETO Reservatórios de Distribuição -Levantamentos dos locais apropriados ( topografia e geologia) Forma e material de construção Estruturas de Medição e Controle Válvulas para manutenção e limpeza Segurança Operacional Vertedores Reservatórios Apoiados e Elevados 16

17 CONSTRUÇÃO Recursos Necessários Financeiros Equipes e Equipamentos Tecnologia Fornecedores Parceiros PROJETO Redes de Distribuição Avaliação das Demandas Levantamentos dos traçados ( topografia e geologia) Dimensionamento Hidráulico Material de construção Estruturas de Medição e Controle Válvulas para manutenção e limpeza Segurança Operacional Ventosas Previsão de expansões 17

18 OPERAÇÃO Redes de Distribuição Dimensionadas para operar de forma automática. Necessário monitoramento Médio prazo Crescimento das demandas Curto prazo Planos Piezométricos - Controle da Qualidade da Água Micromedição Cobrança pelo consumo Controle de Perdas Operação de Redes de Distribuição Recursos para Operação de Redes de Distribuição Equipes de Manobras Verificação de Hidrantes Isolamento da Rede para Manutenção Isolamento para operações de rodízio 18

19 Operação de Redes de Distribuição Recursos para Operação de Redes de Distribuição Equipes de Serviços de Reparos e novas Ligações Necessário atendimento rápido e eficaz Tempo de Atendimento em Serviços Água Operação de Redes de Distribuição Recursos para Operação de Redes de Distribuição Atendimento Comercial, de Serviços e Informações Internet Agências 195 Ouvidoria 19

20 Operação de Redes de Distribuição Recursos para Operação de Redes de Distribuição Serviços de Informática Bancos de Dados Processamento de milhões de contas mensais Equipe de Marketing e Comunicação Comunicação de Paradas Patrocínio de Eventos Comunitários Educação Sanitária Assistência Social Operação de Redes de Distribuição Controle de Perdas Detecção de Vazamentos Geofone Eletrônico Correlacionador de Ruídos 20

21 Operação de Redes de Distribuição SISTEMAS INFORMATIZADOS - INTEGRAÇÃO Faturamento SIGAO Serviços I.Gerenciais Internet Cadastro Cobrança Necessidade de Controle Centralizado (CCO) Operação depende de variações de consumos (diárias e Sazonais) Operação de Adutoras Sistemas de Aquisição de Dados, Supervisão e Controle ( SCADA) 21

22 Operação de Adutoras Dimensionadas para operar de forma não automática. Necessário monitoramento Médio prazo ( Crescimento das demandas) Curto prazo (Níveis dos Reservatórios de Distribuição e Controle da Qualidade da Água) Macromedição Cobrança pelo consumo Controle de Perdas CCO Centro de Controle da Operação - SABESP Operação de Adutoras Recursos do Controle Centralizado (CCO) Equipe habilitada e treinada Modelos de Simulação Hidráulica 22

23 Operação de Adutoras Operação de Adutoras 23

24 Operação de Adutoras Operação de Adutoras 24

25 Operação de Adutoras Operação de Adutoras 25

26 Exemplo de Esquema Geral para Simulação Esquema de Abastecimento da E.E.A.T- Morumbi Torre Reservatório Morumbi m³ O mm O 700 mm Sam sudoeste ZB By-Pass Superior KSB ETA 80/230 mm G1 KSB ETA 80/230 mm G2 By-Pass Inferior mm KSB ETA 125/260 mm G mm Interligação ZA 26

27 Operação de Adutoras Recursos do Controle Centralizado (CCO) Modelos de Previsão de Consumos Modelos de Otimização de regras Operacionais Equipe de Engenharia para planejamento Operacional Definição de Limites Operacionais Programação de Lavagens de Câmaras de Reservatórios Paradas programadas para manutenção consumo (l/s) h oras Séries Observadas e Previstas - Período 1 Realizad o Previsto Operação de Adutoras Recursos do Controle Centralizado (CCO) Equipe de Engenharia para Auditoria da Operação Identificação de falhas Operacionais Avaliação de Indicadores de Eficiência Operacional Propostas de Melhorias Operacionais 27

28 Operação de Adutoras Apoio ao Controle Centralizado (CCO) Apoio de Equipes de Campo (Volantes). Apoio de Equipes de Manutenção de Telemetria (Instrumentação e Comunicação de Dados) Operação de Adutoras Recursos do Controle Centralizado (CCO) Equipe de Cadastro Operacional Identificação de atualizações Equipe de Desenvolvimento Operacional Desenvolvimento do SCADA Desenvolvimento de Hardware Desenvolvimento de Sistemas Auxiliares para Suporte a Decisões Desenvolvimento de Aplicativos para Gerenciamento Novas tecnologias de Comunicação de dados Solução 28

29 Apoio ao Controle Centralizado (CCO) Equipe de Pitometria e Macromedição Levantamento de curvas de bombas Operação de Adutoras m/s Romana Velocidades Posição Fv Dnom. Dreal kep Levantamento de coeficientes de rugosidade das adutoras.( para simulação e para recomendação de revestimento ou troca das tubulações). Calibração, Aferição e Dimensionamento de medidores de vazão. Avaliação de limites mínimos operacionais de reservatórios ( cavitação, entrada de ar e vórtice) Operação de Adutoras Apoios ao Controle Centralizado (CCO) Equipe de Controle Sanitário Coleta e análise da qualidade da água em pontos críticos da adutora, na entrada e na saída dos reservatórios. Desinfecção de reservatórios e adutoras. Acompanhamento de acidentes ( infiltrações de contaminantes). 29

30 MANUTENÇÃO Manutenção preventiva Substituição de equipamentos ou acessórios por tempo de operação Manutenção Preditiva Monitoramento com instrumentação para diagnóstico de condições dos equipamentos (vibração, temperatura, tensões ) Manutenção Corretiva Substituição por falhas de equipamentos MANUTENÇÃO Recursos para Manutenção Equipes de campo Calderaria de Engenharia de Instrumentação Instalações para Oficinas Equipamentos de Campo (Guindastes, Transformadores ) 30

31 MANUTENÇÃO Sistemas de Gerenciamento Emissão de Pedidos de Serviço Avaliação de Custos Indicadores de Eficiência Sistema de planejamento de manutenções preventivas e preditivas Controle de Materiais ( Estoque) Quando se trata de água, usa primeiro a experiência e depois a teoria Leonardo da Vinci 31

32 F I M Tarifas de Água Sabesp - RMSP Val a partir de 11/09 Tarifas Água - R$ Faixas de Consumo (m3) > 50 Residencial 15,94 2,49 6,22 6,86 Comercial/ Entidades Ass 15,99 3,12 5,99 6,21 Industrial 32 6,22 11,93 12,43 Pùblica 23,98 4,66 8,97 9,32 Exemplos R$ R$ Consumo Residencial 8 m3 31,88 Consumo Industrial 8 m3 64 Consumo Residencial 20m3 81,68 Consumo Industrial 20m3 188,4 Consumo Residencial 30m3 206,08 Consumo Industrial 30m3 427 Consumo Residencial 50m3 454,88 Consumo Industrial 50m3 904,2 Consumo Residencial 100m3 1140,88 Consumo Industrial 100m3 2147,2 Consumo Comercial 8 m3 31,98 Consumo Pública 8 m3 47,96 Consumo Comercial 20m3 94,38 Consumo Pública 20m3 141,16 Consumo Comercial 30m3 214,18 Consumo Pública 30m3 320,56 Consumo Comercial 50m3 453,78 Consumo Pública 50m3 679,36 Consumo Comercial 100m3 1074,78 Consumo Pública 100m3 1611,36 32

33 Tarifa Sabesp x Companhias Estaduais de Saneamento 60 RESIDENCIAL NORMAL Comparativo entre Contas de Consumo de Água de 10 m³/mês 50 50, ª Menor Tarifa Residencial Normal R$ / mês 30 28, ,79 24,52 22,72 22,50 21,70 21,60 21,27 21,23 20,93 20,70 19,30 18,97 18,40 18,15 17,00 15,65 14,19 13,64 13,90 12,46 11,00 8,70 - CORSAN CAERD CASAN COMPESA CAERN SANESUL SANEAGO SANEATINS COPASA CEDAE CAGEPA CASAL CESAN SANEPAR AGESPISA DESO CAESB EMBASA SABESP COSANPA CAGECE CAER CAESA CAEMA Fonte: Aesbe e site das empresas (referência: julho/2011) Tarifa Sabesp x Outras Contas de Consumo Tipo de Despesa x Impacto Médio no Orçamento Familiar 2,01% 2,12% 0,88% 0,77% Telefonia fixa Energia elétrica Gás Abastecimento de água Esgotamento sanitário Fonte: Pesquisa de Orçamentos Familiares (IBGE) 33

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