AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE HIDRÔMETROS EM SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE HIDRÔMETROS EM SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Fernando Inácio dos Santos (1) Engenheiro Civil pela Escola de Engenharia de Taubaté. Especialista em Engenharia Sanitária pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Engenheiro Civil da SANESUL, desde 1987. Atual Chefe do Setor de Operação e Manutenção de Aquidauana da SANESUL. José Roberto Zorzatto Professor Adjunto do Departamento de Computação e Estatística da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Matemático pela UNESP - Presidente Prudente. Doutor em Engenharia de Sistemas pela UNICAMP. Luiz Augusto Araujo do Val Professor Assistente do Departamento de Hidráulica e Transportes do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Mestre em Planejamento de Transportes pelo Instituto Militar de Engenharia - IME. Jorge Luiz Steffen Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Transportes do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Doutor em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos - USP. Endereço (1) : Rua Marechal Deodoro da Fonseca, 385 - Guanandi - Aquidauana - MS - CEP: 79200-000 - Brasil - Tel: (067) 241-3940. RESUMO A avaliação do desempenho de micromedidores na Vila dos Bancários, localizada no município de Aquidauana-MS, consistiu na escolha de uma amostra aleatória de 136 hidrômetros de um total de 210 aparelhos em operação. Nestes aparelhos, foram feitas aferições em campo utilizando-se uma bancada portátil. Os ensaios foram realizados em série, contendo em cada bateria 10 hidrômetros. A alimentação da bancada foi feita através de um reservatório elevado de nível constante, de modo que a variação da vazão, durante os ensaios fosse inferior a ± 5%, como preceitua a NBR 8195. Procurou-se também preservar as características individuais de cada aparelho, mantendo na saída uma pressão que evitasse o efeito cavitação. Mesmo estando a maioria dos aparelhos instalados a mais de 10 anos, o percentual de erros encontrados foi pequeno. Esse bom resultado deve ser atribuído principalmente à qualidade físico-química da água distribuída e pelas condições hidráulicas existentes na rede de distribuição. PALAVRAS-CHAVE: Avaliação de Hidrômetros, Avaliação de Perdas, Perdas na Micromedição, Desempenho de Hidrômetros, Perdas não Físicas. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1493

INTRODUÇÃO As perdas de água tratada em um sistema de distribuição, vem recebendo especial atenção na atualidade, devido ao seu elevado índice percentual em relação ao volume produzido. As perdas físicas são o resultado de vazamentos na rede de distribuição e nas adutoras, do processo de tratamento a vazamentos e extravasamentos nos reservatórios. As perdas não físicas, resultam da medição deficiente dos volumes consumidos, ou pela ausência de medição ou então por fraudes no sistema. Segundo YOSHIMOTO et al. (1995), na região Metropolitana de São Paulo (RMSP) do volume total perdido, 51% correspondem a perdas físicas e os 49% restantes às perdas não físicas. Os hidrômetros são dispositivos colocados nos ramais das redes de distribuição de água com a finalidade de indicar e totalizar, continuamente, os volumes de água consumidos. Estes dispositivos nem sempre funcionam de forma correta e podem, mediante diversos fatores, influenciar na medição dos volumes faturados pelas empresas fornecedoras. Dentre as principais causas de erro detectadas nas medições destacam-se, a instalação inadequada dos medidores, desgastes nos mecanismos internos, incrustações e fraudes de variada espécie. São descritos os procedimentos efetuados para a avaliação de desempenho em uma amostra aleatória de 136 micromedidores, num total de 210 hidrômetros, instalados na rede de distribuição de água da Vila dos Bancários, na cidade de Aquidauana em Mato Grosso do Sul. Na escolha da Vila dos Bancários, foram levados em consideração o fato do sistema de abastecimento de água ser isolado, não sofrendo influência hidráulica dos demais sistemas existentes na cidade, e o fato da capacidade de produção atender com folga a demanda, estando a rede de distribuição sempre em carga. Os objetivos almejados com os procedimentos efetuados, foram os seguintes: Verificar as freqüências de erro na medição e o correspondente percentual de erro; Avaliar os consumos mensais nos imóveis pesquisados; Analisar as condições atuais dos hidrômetros instalados e as causas dos defeitos encontrados; Verificar a existência de fraudes e a proporção de ocorrência; e Comparar o consumo mensal com a capacidade nominal dos hidrômetros instalados. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1494

METODOLOGIA A população, objeto de estudo, foi definida como o conjunto dos 210 hidrômetros instalados na rede de distribuição da Vila Conjunto dos Bancários, na cidade de Aquidauana-MS, sendo que uma amostra de 136 aparelhos, correspondendo a 64,8 %, foi retirada por amostragem aleatória sistemática. Como o objeto da pesquisa foi estudar os erros de medição nos hidrômetros e não tínhamos conhecimento do total de hidrômetros com vício de medição, o tamanho da amostra foi calculado projetando a pior situação, ou seja, considerando que 50% dos hidrômetros apresentavam vícios de medição. Para tal, utilizou-se a fórmula de dimensionamento da amostra apresentada por COCHRAN (1995), página 129. Após sorteio da amostra, foi entregue à equipe de aferição o Boletim de Aferição no Campo, padronizado pela Empresa de Saneamento de Mato Grosso do Sul - SANESUL, devidamente identificado e preenchido com as respectivas informações cadastrais do imóvel e do aparelho ali instalado. Para o ensaio de um hidrômetro é necessária a sua retirada do cavalete, interrompendo o fornecimento de água ao imóvel, num tempo médio de duas horas entre a retirada e a reinstalação. Assim sendo, foram realizados ciclos de 10 aparelhos por vez, escolhendo-se o período de menor consumo na rede para a execução dos trabalhos. A aferição dos hidrômetros foi feita utilizando-se uma bancada com medidor padrão, devidamente calibrada na oficina da Empresa fornecedora e de acordo com a NBR 8195, que estabelece erro máximo admissível de 0,2%. A equipe de funcionários foi treinada para atuar em dois grupos distintos, sendo que um grupo tratava da retirada e recolocação dos aparelhos, enquanto o outro executava os ensaios na sede da Associação de Moradores, sempre com grupos de 10 medidores por vez. A alimentação da bancada foi feita através de reservatório elevado de nível praticamente constante, ocasionando variações de vazão durante os ensaios, inferiores a ± 5%. Todos os aparelhos foram aferidos em dois estágios: vazão alta, na faixa de 1000 a 1500 L/h e vazão baixa, de 120 a 150 L/h. Na rede de distribuição da Vila Conjunto dos Bancários foram instalados dois pontos de controle de qualidade (P.C.Q.), com a finalidade de medir a pressão local e também para coleta de amostras de água destinadas a análises físico-químicas e bacteriológicas. Os valores medidos da pressão de serviço, encontram-se no intervalo de 10 a 60 metros de coluna de água, atendendo à NBR 12218. Com base nos testes de aferição e nas informações obtidas nos boletins de campo, foram desenvolvidos os estudos estatísticos de interesse e analisados os respectivos resultados. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1495

RESULTADOS E DISCUSSÕES Dos resultados obtidos com os ensaios efetuados nos medidores, conforme a norma estabelecida pela Empresa de Saneamento do Mato Grosso do Sul (GECO/01-00), e das anotações provenientes do preenchimento dos Boletins de Campo, doze imóveis deixaram de ser avaliados, sendo: 4 imóveis fechados; 7 aparelhos com ponteiro quebrado; e 1 cavalete fora dos padrões, impedindo a retirada do mesmo. Optou-se pela escolha do imóvel sequencialmente mais próximo, mantendo o tamanho da amostra. Foram detectados 3 casos de fraude, equivalendo a 2,2% da amostra. Não foi encontrado na amostra nenhum hidrômetro com exsudação, no grau que impedisse a leitura do volume registrado no respectivo aparelho. Dos 136 aparelhos, 4 deles estavam quebrados e não registraram volume algum. As Tabelas 1 e 2 apresentam as estatísticas associadas aos erros de medição. Os valores elevados, encontrados para o coeficiente de variação, indicam que a respectiva média foi afetada por valores extremos. Para a amostra de 136 hidrômetros, incluindo-se os aparelhos parados, com 100% de erro negativo, encontrou-se os valores apresentados na Tabela 1. Tabela 1: Estatísticas associadas ao erro de medição, em percentual, encontrado numa amostra de 136hidrômetros, considerando os aparelhos parados. Estatísticas Vazão alta (%) Vazão baixa (%) Média -4,06-3,44 Desvio padrão 16,11 17,45 Coeficiente de Variação -397,02-507,20 As estatísticas associadas ao erro de medição, em percentual, para uma amostra de 132 hidrômetros, desconsiderando os aparelhos parados, encontram-se listados na Tabela 2. Tabela 2: Estatísticas associadas ao erro de medição, em percentual, encontrado numa amostra de 132 hidrômetros, desconsiderando os aparelhos parados. Estatísticas Vazão alta (%) Vazão baixa (%) Média -1,91 0,52 Desvio padrão 7,21 4,54 Coeficiente de Variação -377,81 873,07 No ensaio com vazão alta três hidrômetros ficaram parados, representando 2,21% da amostra, e outros vinte, ou seja 14,7%, apresentaram erros a menos, fora da faixa estabelecida pela norma GECO/01-00, enquanto dois aparelhos (1,5%) apresentaram erros a mais. Os outros cento e quatorze medidores, que equivalem a 83,8% da amostra, operavam na faixa de ± 2% de erro, sendo que 54 deles (39,71%) não apresentaram erros, 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1496

11 (8,09%) mediam a mais e 71 (52,20%) mediam a menos que os volumes calibrados. A Figura 1 apresenta a frequência de distribuição dos erros nos ensaios com vazão alta. Figura 1 Frequência de distribuição do erro de medição no ensaio com vazão alta. 60 50 51 54 Frequência 40 30 20 10 0 10 9 3 1 1 1 4 2-100% -78% -20% -16% -6% -4% -2% 0% 2% 4% Percentual de erro de medição - vazão alta Analisando as informações apresentadas no gráfico da Figura 2, pode-se constatar que dos 136 aparelhos aferidos com vazão alta, apenas 11 apresentaram erro contra o usuário, e 71 aparelhos apresentaram erros contra a Empresa. Figura 2 - Distribuição, em percentual, dos resultados associados ao erro de medição, na aferição com vazão alta, de uma amostra de 136 hidrômetros. Sem erro 39,71% Super medição 8,09% Sub medição 52,20% Para as vazões baixas foram encontrados quatro hidrômetros parados (2,90%), dezesseis aparelhos (11,7%) apresentavam erros a menos e nove (6,60%) com erros a mais, fora da faixa estabelecida pela norma GECO/01-00. Cento e onze medidores (81,60%) operavam na faixa de ± 4%, como recomenda a referida norma. Trinta e sete (27,21%) dos medidores não apresentaram erro, cinquenta e oito (42,65%) mediram volumes a menos e quarenta e um (30,15%) mediram volumes a mais. A Figura 3 apresenta a frequência de distribuição dos erros de medição nas vazões baixas. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1497

Figura 3 - Frequência de distribuição do erro de medição no ensaio de baixa vazão. Frequência 40 35 30 25 20 15 10 5 0 37 27 20 15 12 5 5 3 1 1 1 1 2 1 1-22% -16% -14% -10% -8% -6% -4% -2% 0% 2% 4% 6% 8% 12% 16% Percentual de erro de medição - vazão baixa Dos 136 hidrômetros aferidos na vazão baixa, 58 apresentaram erro contra a Empresa e 41 apresentaram erro contra o usuário, conforme os dados apresentados na Figura 4. Figura 4 - Distribuição, em percentual, dos resultados associados ao erro de medição, na aferição com vazão alta, de uma amostra de 136 hidrômetros. Super medição 30,15% Sem erro 27,21% Sub medição 42,65% De toda a amostra, 77,2% dos medidores estavam em operação a mais de 10 anos e 66,9% eram de uma mesma marca, conforme dados apresentados na Tabela 3. Tabela 3 - Distribuição da frequência dos 136 hidrômetros aferidos, em função da marca e tempo de instalação. Tempo de instalação (anos) Marca Menos de De 1 a 5 De 5 a 10 Mais de 10 Total 1 ano anos anos anos. Tecnobrás 0 1 4 86 91 Chinês 0 13 1 14 28 Lao 1 1 0 1 3 Nansen 0 0 4 4 8 Recuperados na Oficina 0 6 0 0 6 Total 1 21 9 105 136 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1498

Apenas dois aparelhos eram de vazão nominal 0,75 m 3 /h e o restante era de vazão nominal 1,5 m 3 /h, que apresenta menor sensibilidade do mecanismo medidor, podendo deixar de registrar pequenas vazões. RECH (1991) relata um experimento realizado na Seção de Medição do Departamento Municipal de Águas e Esgoto de Porto Alegre - RS e sugere ao final uma tabela com a vazão nominal do hidrômetro, em função do consumo mensal do prédio, a qual é apresentada na Tabela 4. Tabela 4 - Proposta da vazão nominal do hidrômetro (Qn) em função do consume mensal de água. Vazão Nominal (Qn) Registro máximo Faixa de trabalho (m 3 ) (m 3 /h) mensal (m 3 ) de a 0,75 112 0 112 1,50 225 113 225 2,50 375 226 375 3,50 525 376 525 5,00 750 526 750 10,00 1500 751 1500 15,00 2250 1501 2250 Fonte: RECH (1991). Os valores das pressões de serviço encontrados na Vila dos Bancários, atendem a Norma Brasileira NBR 12218, que estabelece a faixa de 10 a 60 metros de coluna de água. Os valores médios observados no PA-006 nos horários de 9:00, 15:00 e 21:00 horas, durante o mês de janeiro de 1998 foram de respectivamente (21,1), (22,6) e (22,9) metros de coluna de água. No PB-006, no mesmo período e horário, os valores médios observados foram de respectivamente (13,7), (14,0) e (13,1) metros de coluna de água. Durante todo o mês, em apenas três medidas no PA-006 e cinco no PB-006, observou-se valores inferiores a 10 m.c.a., valores estes justificados por falta de energia e problemas no conjunto moto-compressor. Utilizando o Relatório de Determinação de Consumo, emitido em dezembro de 1998 pela Empresa de Saneamento de Mato Grosso do Sul, extraiu-se o consumo médio no período de 3/11/1997 a 2/12/1997 para os 136 imóveis que tiveram seus hidrômetros aferidos. A média do consumo mensal no conjunto em estudo está no intervalo 14,75 a 17,24 m 3 /mês com um nível de confiança de 95%. O maior consumo registrado em janeiro/98 para a amostra de 136 medidores foi de 44 m 3.tura, conclui-se que. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1499

CONCLUSÕES Da análise dos dados apresentados, referentes à avaliação do desempenho dos micromedidores do sistema de abastecimento da Vila dos Bancários, no município de Aquidauana-MS, conclui-se que os resultados ficaram acima da expectativa. Acreditavase encontrar elevado número de hidrômetros com vícios de medição em consequência do longo tempo de uso. Os erros médios encontrados de -4,06% para vazões altas e de -3,44% para vazões baixas, podem ser considerados pequenos, tendo-se em vista que 77,2% dos medidores instalados tem mais de 10 anos de uso. Este fato pode estar associado à qualidade da água e também por ser um sistema isolado, trabalhando sempre em carga, onde as pressões máximas e mínimas estão na faixa de 10 a 60 metros de coluna de água, conforme recomendado pela NBR 12218. A perda não física pode estar associada ao fato de se utilizar hidrômetros mal dimensionados em relação ao perfil de consumo mensal. Dos hidrômetros aferidos, 98,5% tinham vazão nominal de 1,5 m 3 /h. O consumo médio de água por mês foi de 16 m 3, e o máximo consumo registrado no mês analisado foi de 44 m 3. Portanto, segundo RECH (1991), o hidrômetro indicado para instalação no conjunto deveria ser o de vazão nominal 0,75 m 3 /h. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ABNT. NBR 8009, Rio de Janeiro, RJ. 1994. 2. ABNT. NBR 8195, Rio de Janeiro, RJ. 1994. 3. COCHRAN, W. G. Técnicas de Amostragem. Rio de Janeiro, Edição Fundo de Cultura. 1965. 4. MATO GROSSO DO SUL. Empresa de Saneamento de Mato Grosso do Sul. Portaria núm. 96 de 19 de fevereiro de 1991. 5. ROBBA, C.. Aquidauana Ontem e Hoje. Tribunal de Justiça de mato Grosso do Sul. Julho de 1992. 6. RECH, A. L. Capacidade Mensal do Hidrômetro. Departamento Municipal de Água e Esgoto. Prefeitura Municipal de Porto Alegre-RS. 1991. 7. YOSHIMOTO, P. M.; PULICI, C.; ONOFRE, M. S. Evolução da utilização do PEAD em ligação predial e sua relação com as perdas de água na RMSP. 18 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. 1995. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1500