Revista Controle & Instrumentação Edição nº 200 2014
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Cover Page
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Controles e perdas |
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Um dos principais desafios das operadoras de água em países em desenvolvimento é reduzir as perdas em todas as etapas do processo de seu fornecimento. O conceito de perdas nos sistemas de abastecimento de água inclui as perdas físicas – quando o volume de água disponibilizado pelas operadoras não é utilizado pelos clientes, sendo desperdiçado antes de chegar às unidades de consumo – e as perdas comerciais ou aparentes – quando o volume utilizado não é devidamente computado nas unidades de consumo, sendo cobrado de forma inadequada.
Até alguns anos atrás, a avaliação das perdas era diferente em cada país – e mesmo em cada companhia em um mesmo país – mas a International Water Association (IWA) padronizou o entendimento dos componentes dos usos da água em um sistema de abastecimento através de uma matriz que representa o Balanço Hídrico, onde se inserem os dois tipos de perdas. O conjunto de perdas físicas e de perdas aparentes é chamado de Água Não Faturada.
O quadro 1 apresenta o Balanço Hídrico, desenvolvido pela IWA, que esquematiza os processos pelos quais a água pode passar desde o momento em que entra no sistema. |
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Quadro 1: parcelas das perdas de água (reais e aparentes) em relação ao volume que entra no sistema |
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Água que
entra
no sitema
(inclue água importada) |
Consumo
autorizado |
Consumo autorizado
faturado |
Consumo faturado medido (inclui água exportada) |
Água
faturada |
Consumo faturado não medido (estimados) |
Consumo autorizado
não faturado |
Consumo não faturado medido (usos próprios, caminhão pipa, etc) |
Água
não
faturada |
Consumo não faturado não medido (combate a incêndio, favelas, etc) |
Perdas
de água |
Perdas
aparentes |
Uso não autorizado (fraudes e falhas de cadastro) |
Erros de medição (macro e micromedição) |
Perdas reais |
Perdas reais nas tubulações de água bruta e no tratamento (quando aplicável) |
Vazamentos nas adutoras e/ou redes de distribuição |
Vazamentos e extravasamentos nos reservatórios de adução e/ou distribuição |
Vazamentos nos ramais (a montante do ponto de medição) |
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Fonte: Public Private Infrastructure Advisory Facility (tradução livre de ABES) |
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A abordagem econômica para cada tipo de perda é diferente: sobre as perdas físicas recaem os custos de produção e distribuição da água, e sobre as perdas aparentes, os custos de venda da água, acrescidos dos eventuais custos da coleta de esgotos. |
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Quadro 2: características principais de perdas reais e perdas aparentes |
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Itens |
Características principais |
Perdas reais |
Perdas aparentes |
Tipo de ocorrência mais comum |
Vazamento |
Erro de medição |
Custos associados aos
volumes de água perdidos |
Custo de produção |
Tarifa |
Efeitos no meio ambiente |
Desperdício do recurso hídrico;
necessidade de ampliações de mananciais |
— |
Efeitos na saúde pública |
Risco de contaminação |
— |
Empresarial |
Perda do produto |
Perda de receita |
Consumidor |
Imagem negativa (ineficiência e desperdício) |
— |
Efeitos no consumidor |
Repasse para tarifa;
desincentivo ao uso racional |
Repasse na tarifa;
incitamento a roubos e fraudes |
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Segundo o levantamento da Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental – Abes, “Perdas em sistemas de abastecimento de água: diagnóstico, potencial de ganhos com sua redução e propostas de medidas para o efetivo combate”, de setembro de 2013, no Brasil, destaca-se o consumo não faturado e não medido, principalmente em favelas, pois trata-se de volume significativo, cuja regularização depende de uma ação integrada entre o poder concedente e a operadora. Seu custo geralmente é arcado pela companhia de saneamento, nem sempre considerado adequadamente na composição das tarifas.
A IWA também definiu limites para os volumes das perdas em um sistema, o limite econômico - a partir do qual se gasta mais para reduzir as perdas do que o valor intrínseco dos volumes recuperados – e o limite técnico mínimo - definido pelo alcance das tecnologias atuais dos 31 Controle & Instrumentação Nº 200 |2014 materiais, ferramentas, equipamentos e logísticos. Neste último, fica claro que nunca haverá perda zero, sempre haverá algum volume perdido, por mais bem implantado e operado que seja um sistema de abastecimento pois não é economicamente viável eliminar completamente toda a perda de água física e comercial. Mas, devido às significativas perdas de água nos países em desenvolvimento, é razoável prever que a quantidade de perda de água nestes países pode ser reduzida pela metade pelo menos nos próximos dez anos – segundo o IWA.
O quadro abaixo mostra tanto o “nível econômico ótimo de vazamentos” quanto o “nível mínimo de vazamentos” |
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O Banco Mundial realizou estudo para estimar o desempenho das operadoras de água no que tange à perda de água, cujos resultados estão no livro “Parâmetros Internacionais para Redes de Operadoras de Saneamento” (International Benchmarking Network for Water and Sanitation Utilities – IBNET). Nas operadoras cobertas pelo IBNET, a média de perdas de água constatada foi de 35%.
Mas, como grandes países em desenvolvimento ainda não são cobertos pelo IBNET e as estatísticas desses países não são confiáveis, é mais provável que esse nível médio de
perdas gire em torno de 4% a 50%.
O Banco Mundial também definiu indicadores de perdas físicas associados a bandas em que as empresas deverão se balizar na busca da redução das perdas considerando aspectos operacionais do sistema – como pressão – e estágio econômico do país, conforme o quadro 5.
Países em desenvolvimento, com uso muito ineficientes de recursos e pressão muito elevada podem economizar mais de 1000 litros por ligação por dia.
No Brasil, a situação é muito diferente daquela encontrada em países desenvolvidos e a situação de perdas é muito desigual quando se comparam operadoras públicas e
privadas de saneamento básico. Os indicadores de perda de água das operadoras brasileiras mostram que ainda há muita ineficiência na produção da água. O Ministério das Cidades tem dados sobre as perdas de água e eficiência energética que mostram que são muito elevadas e têm se mantido em níveis próximos a 40% nos últimos doze anos, ainda que se note uma leve tendência de queda. O quadro 6 mostra a trajetória das perdas na distribuição nos anos recentes.
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Quadro 5 |
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Quadro 6 |
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O nível de perdas no Brasil passou de 45,6% em 2004 para 38,8% em 2011, mas o quadro é ainda preocupante porque a maior parte das empresas não mede suas perdas de água de maneira consistente. Cidades da Alemanha e do Japão perdem 11% e Austrália, cerca de 16% o que leva a crer que o Brasil pode reduzir seus níveis de perda em, no mínimo, 10%.
Os quadros 7 e 8 mostram as perdas de água, a situação de diversas empresas estaduais6 e municipais7 de saneamento no Brasil. |
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Quadro 7 SNIS 2011: perdas sobre o faturamento para empresas estaduais (%) |
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A Caesa (Amapá) e a Sanepar (Paraná) são, respectivamente,
as empresas estaduais menos e mais eficientes
em termos de perdas de água no Brasil com 75% e 21,1%
de perdas sobre o faturamento. A média de perdas para
essas empresas é de 40,7%.
A tabela 1 mostra as metas do Plano Nacional de
Saneamento para o indicador “Porcentagem do índice de
perdas na distribuição de água” definidas em junho de
2013. Tomando-se as metas para o Brasil, o índice de perdas
tem que cair de 39% em 2010 para 31% em 2033. |
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Tabela 1: metas do plano nacional de saneamento básico |
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Com a redução das perdas físicas, a empresa pode
produzir uma quantidade menor de água para abastecer
a mesma quantidade de pessoas; ao produzir uma quantidade
menor de água, a operadora de saneamento reduz
os custos com diversos itens, como produtos químicos;
energia elétrica; compra de água bruta (nos casos em que
há cobrança pelo uso da água) e mão de obra.
Com a redução das perdas aparentes, o principal resultado
é o aumento do volume faturado e, consequentemente,
da receita e a empresa pode postergar investimentos
para atender ao aumento da demanda decorrente do
crescimento populacional. Entre aumentar a capacidade
de produção de água e diminuir as perdas de água, a
segunda alternativa será, quase sempre, a melhor do ponto
de vista financeiro e ambiental. Com o aumento da
eficiência na produção e distribuição de água, a mesma
quantidade produzida atende mais pessoas. Os ganhos
com redução de perdas de água podem ter impactos em
termos de receitas, custos e investimentos.
Entre as ações envolvidas para alcançar os benefícios
citados estão a troca de hidrômetros e medidores, o corte
das ligações fraudulentas, a medição efetiva das economias;
melhora do controle da pressão da rede, o controle
e detecção dos vazamentos; melhoria e troca de tubulações,
ligações e válvulas, qualificação de mão de obra e
melhoria dos materiais.
Além dos ganhos citados, há um benefício intangível associado
ao ganho de imagem de uma operadora focada em
eficiência e preservação dos recursos naturais. Sem esquecer
que há sinergias nas ações de redução de perdas de água e
eficiência energética. A redução do índice de perdas leva à diminuição
na necessidade de produção de água que, por sua
vez, faz com que a energia consumida na produção de água
caia e assim ocorra uma redução nos custos de energia.
O Plano Nacional de Saneamento Básico – Plansab
separa a atuação em ações estruturais (com foco na ampliação
e melhoria do ativo) e ações estruturantes (cujo foco é
a gestão de ativos). O ataque às causas das perdas, pela
via de ações estruturais, deve ser antecedido por ações estruturantes,
partindo-se de uma estratégia bem formulada,
levando em consideração conceitos de gestão.
Reduzir perdas sem considerar práticas de gestão
tem se demonstrado inócuo, pois não se consegue dar
sustentabilidade ao Programa de Redução e Controle de
Perdas. É necessário incorporar ferramentas de qualidade
nos processos operacionais envolvidos e as decisões
devem ser tomadas baseadas em indicadores e análises
criteriosas dos resultados, deixando de lado o predomínio
da experiência dos operadores do sistema.
O Estudo da Abes aponta que existem várias ferramentas
de gestão para programas de redução de perdas
mas destaca o Método de Análise e Solução de Problemas
de Perdas D’ Água e de Faturamento – MASPP, empregado
em vários operadores. De acordo com os princípios do
MASPP, o principal objetivo é reduzir o índice de perda
de água na distribuição, a partir da redução Volume Disponibilizado
e da elevação do Volume Utilizado.
As abordagens nos países em desenvolvimento consistem
na celebração de contratos de assistência técnica
e na terceirização de partes do projeto de redução de
perdas de água.
Como contraponto à abordagem tradicional tanto
em relação à perda de água física quanto em relação à
perda de água comercial, a literatura propõe de forma
unânime: o modelo de contrato de performance onde
todas as atividades relacionadas à redução de perda de
água são transferidas ao parceiro privado. E há a alternativa
de parcerias público-público, como exemplificado
pela parceria entre duas empresas públicas de saneamento
básico, a Sabesp (São Paulo) e a Casal (Alagoas).
No caso da PPP Sabesp/Casal, as partes concordaram
que o contrato duraria 18 meses (até maio de 2011), com
investimentos totais da Sabesp previstos da ordem de R$ 20
milhões. A Sabesp subcontratou uma série de serviços, permanecendo,
porém, responsável perante a Casal pelo sucesso
do programa e pela transferência de tecnologia. Entre
os resultados, destaca-se a regularização do abastecimento
no bairro de Benedito Bentes (área carente de Maceió) que,
devido aos altos índices de perdas, impedia que mais água
fosse distribuída para a orla, onde estão concentrados os
grandes consumidores: disponibilizar um maior volume de
água para a orla tornou possível aumentar o faturamento. |
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Referência internacional no assunto, a própria Sabesp
trabalha em redução de perdas desde o início dos
anos 2000 e, desde 2009 tem um Programa Corporativo
de Redução de Perdas de água que deve consumir, até
2020, cerca de R$3.363.518 milhões – R$2.408.8 em
perdas reais, R$859.90 em perdas aparentes e R$94.8
em gestão. A companhia realiza 337 mil reparos em redes
e ramais por ano, o que aponta para a necessidade de
revitalização da infra estrutura – o que tem sido levado
a cabo e apoia a meta de atingir o índice de perdas de
micromedição de 25,7%. Mas a priorização de recursos
para a redução das perdas concorre com a necessidade
de expansão dos sistemas e a escassez hídrica do momento
atual leva a desvios em relação ao planejamento, que
devem ter consequências no médio prazo.
O engenheiro Nivaldo Rodrigues, da ABES-SP, lembra
que a boa prática de gestão para redução de perdas
nos sistemas de abastecimento consiste muito em delimitar
distritos de medição e controle DMC, que consistem
em “Parte da rede de distribuição perfeitamente delimitada
e isolável, com a finalidade de acompanhar a evolução
do consumo e avaliar as perdas de água na rede” - NBR
12.218/94. A forma otimizada de fazer gestão das DMCs
ocorre por intermédio da instalação de macromedidores
nos pontos de alimentação dos distritos e estes macromedidores
podem ser telemetrizados, possibilitando que a
gestão da vazão, volume e pressão seja feita remotamente.
“A automação é uma importante ferramenta para os programas
de combate às perdas pois além de possibilitar o
monitoramento de pressão, vazão e consumo de pontos
estratégicos, permite também o acionamento e parametrização
remoto de equipamentos eletromecânicos do
sistema abastecimento, propiciando uma gestão eficaz. E,
apesar de haver muito trabalho ainda a fazer, as perspectivas
são muito positivas, tendo em vista os avanços obtidos
nos últimos anos com a redução de perdas por intermédio
de programas consistentes e ações inovadoras do ponto de
vista tecnológico e de gestão”, comenta Nivaldo.
Hoje, em todo o mundo, se começa a pensar em novas
formas de gerir as utilidades públicas – água, esgoto, energia,
etc. Da mesma forma que nas indústrias isso já foi repensado
e otimizado – muito pela pressão de leis e normas mais
duras que vieram a reboque do aumento das necessidades
públicas. A água de reuso, por exemplo, que faz parte do dia
a dia dos processos industriais há muito tempo, vai ter que
encontrar maior aceitação junto às populações.
As empresas de água já estão enfrentando desafios
sem precedentes com pressão por melhoria de infraestrutura,
expansão da rede, melhor controle de qualidade,
melhor tratamento dos esgotos e eventos climáticos extremos.
Uma pesquisa com 62 grandes empresas americanas
de água potável, em 2012, mostrou que financiamento e
regulação mais forte são as duas maiores barreiras à implantação
de novas tecnologias para a área de utilidades
– aqui não é muito diferente. Mas é certo que o investimento
vale a pena e se paga em pouco tempo, seja com o
aumento de faturamento em casos de controle de perdas,
seja pela economia de energia ou melhoria dos níveis de
confiança do mercado. |
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Carey E. Hidaka, do smarter water management
group da IBM, apresentou no Simpósio de águas e
efluentes da ISA do ano passado (2013 ISA WWAC
Symposium), o trabalho Using Data from Municipal
Water/Wastewater SCADA Systems (and Other Sources)
to Make Smarter Operational, Maintenance, and
Infrastructure Investment Decisions para mostrar o
uso das tecnologias de informação combinadas com
automação, instrumentação e boas práticas no controle
de perdas e otimização de operações em saneamento.
Hidaka pontuou que a água doce, um requisito
fundamental para a vida no planeta, está se tornando
um recurso escasso à medida em que a população
mundial cresce e aumenta a competição por água disponível.
Estima-se que até 2050, 70% da população
mundial viverá em cidades, enfatizando uma infraestrutura
já frágil que fornece serviços básicos da cidade,
como transporte, água, energia, coleta de esgoto e
tratamento.
Com este cenário, as cidades do mundo vão exigir
novas e inovadoras abordagens para enfrentar esses
desafios, e soluções tradicionais para negócios e engenharia
não serão suficientes.
Sistemas de abastecimento de água e efluentes
geram uma quantidade significativa de dados, de
sistemas para sistemas informatizados de gestão de
manutenção (CMMS) e sistemas de gestão de ativos
(EAMS), sistemas geográficos de supervisão, controle
e aquisição de dados (SCADA), sistemas de informação
(GIS), com dados baseados na web, etc. Esses
dados geralmente residem em sistemas e banco de
dados separados, tanto dentro como fora de uma
organização. Encontrar dados necessários para a
análise, estudo e planejamento pode ser difícil e demorado;
o primeiro ponto é identificar se ele existe,
determinando onde está e qual o formato em que se
encontra, solicitando e recebendo-o e em seguida,
validar que ele está correto. O resultado é uma queixa
comum na indústria de saneamento, “Nós temos
um monte de dados; simplesmente não temos qualquer
informação!“
Então, o grupo da IBM trabalha o conceito de
Gestão da Água Mais Inteligente e usa exemplos para
ilustrar como aplicação inovadora de análise de dados
e visualização pode desempenhar um papel fundamental
na resposta aos desafios da indústria. Esse
enfoque aproveita novas fontes de dados existentes e
aplica ferramentas de análise / visualização / otimização,
agregação para criar consciência e compreensão
da situação para tomar decisões melhores e mais oportunas.
Melhor tomada de decisão, quer no tratamento /
transporte de água ou na reparação / substituição de infraestrutura
antes de uma falha catastrófica, em última
análise, melhora as operações de água / esgoto e sua
eficiência. A gestão da Água Mais Inteligente também
facilita os processos de planejamento e operações de
manutenção e reparos para melhor gerenciar e prever
as futuras necessidades de água / esgoto e, em combinação
com a descoberta de novas fontes de água doce,
pode ajudar a enfrentar os desafios iminentes de água
que o planeta enfrenta.
Um dos exemplos citados envolvia o uso de
dados de medidores de vazão existentes, medidores
de pressão e tanques de armazenamento em um
sistema de distribuição localizado na África do Sul,
combinando otimização matemática com simulação
hidráulica para fornecer configurações ideais e recomendações
para o posicionamento ideal de instrumentos
adicionais. O objetivo – muitas vezes conflitante
– era reduzir as perdas de água em vazamentos
existentes e futuros vazamentos além de manter a
pressão necessária, níveis e volume dos tanques. Os
resultados incluíam menos explosões de tubos, menos
água não tarifada, custos de energia e de tratamento
de menores.
Usando análises de dados, a solução identificou
tubos de alto risco no sistema de distribuição
de água com alta precisão combinando dados: propriedades
físicas dos tubos (por exemplo, material, a
idade e o diâmetro), as condições ambientais (o clima,
o solo, estrada, etc), fatores operacionais (a água
e a pressão), e previsão histórica, para desenvolver
um modelo de análise para determinar quais tubos
eram mais propensos a falhar e ainda implantar manutenção
preventiva, programando para substituir
ou manter os tubos.
Ou seja, agregando dados a partir de uma variedade
de fontes (SCADA, GIS, CMMS, bancos de dados,
etc), pode-se gerar eventos, alertas e procedimentos
de trabalho para resolver os incidentes que surgirem.
E isso é otimizado se integrado com as operações de
gestão de manutenção.
A experiência do Grupo da IBM tem demonstrado
que os recursos enfocando os principais 2% dos tubos
de alto risco reduz os incidentes nesses mesmos tubos
em cerca de 24%! |
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