22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro 2003 - Joinville - Santa Catarina I-135 - OTIMIZAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DA REGIÃO METROPOLITANA DE SÃO PAULO Cristina Knörich Zuffo Secco(1) Engenheira da Divisão de Controle da Adução da Sabesp. Engenheira Civil pela Escola Politécnica da USP (1993). Mestre em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da USP (2002). Milton Tomoyuki Tsutiya Engenheiro Civil pela Escola Politécnica da USP (1975). Mestre em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da USP (1983). Doutor em Engenharia pela Escola Politécnica da USP (1989). Professor do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da USP. Gerente de Pesquisa da Superintendência de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico da SABESP. Endereço(1): Alameda Paineiras, 1240, Morada dos Pinheiros, Aldeia da Serra. Santana de Parnaíba – São Paulo - CEP 06500-000 - Tel: (11) 3388-8637 - Fax: (11) 3813-8498 – e-mail: csecco@sabesp.com.br. RESUMO A Região Metropolitana de São Paulo abriga uma população estimada em 17,5 milhões de habitantes, distribuída por 39 municípios. Destes municípios, 28 são atendidos pelos oito sistemas produtores de água que formam o Sistema Adutor Metropolitano – SAM, compreendendo, 8 estações de tratamento de água, 1.200 km de adutoras e sub-adutoras, 135 reservatórios, cerca de 24.000 km de redes de distribuição de água, além de uma grande quantidade de boosters e estações elevatórias. Os reservatórios devem regularizar as vazões consumidas nos respectivos setores de distribuição, e funcionam bem, desde que adequadamente dimensionados, isto é, desde que disponham de volume útil suficiente para compensar as variações horárias de consumo, recebendo uma vazão de entrada aproximadamente constante. Entretanto, na RMSP devido à deficiência na reservação

setorial, esta condição de vazão de adução constante é mera hipótese de cálculo. Na realidade, são necessários ajustes na vazão aduzida ao longo do dia para compensar grandes variações horárias de consumo. Para os reservatórios da RMSP, recomenda-se deixar o reservatório sempre cheio às 6:00 horas, para que esvazie gradativamente ao longo do dia, repetindo o mesmo processo no dia posterior, sempre respeitando os limites operacionais. A operação de enchimento dos reservatórios durante a madrugada, deve-se ao fato de que, neste horário, o consumo diminui significativamente facilitando a recuperação do volume de reservação. Além disso, na Sabesp, a troca de turno dos operadores do controle ocorre às 6:00 horas, então procura-se entregar os reservatórios cheios neste horário, para que o próximo turno, somente gerencie o consumo durante o período diurno. PALAVRAS-CHAVE: Otimização de reservatórios, operação de reser vatórios, reservatórios de distribuição de água, regras operacionais de reservatórios. INTRODUÇÃO A Região Metropolitana de São Paulo abriga uma população estimada em 17,5 milhões de habitantes, distribuída por 39 municípios. Destes municípios, 28 são atendidos pelos oito sistemas produtores de água que formam o Sistema Adutor Metropolitano – SAM, compreendendo, 8 estações de tratamento de água, 1.200 km de adutoras e sub-adutoras, 135 reservatórios, cerca de 24.000 km de redes de distribuição de água, além de uma grande quantidade de boosters e estações elevatórias. Os volumes dos reservatórios da RMSP são, em média, da ordem de 10.000m3 (variam entre 1.000m3 e 72.000m3). Esses reservatórios devem regularizar as vazões consumidas nos respectivos setores de distribuição, e funcionam bem, desde que adequadamente dimensionados, isto é, desde que disponham de volume útil suficiente para compensar as variações horárias de consumo, recebendo uma vazão de entrada aproximadamente constante. Entretanto, na RMSP devido à deficiência na reservação setorial, esta condição de vazão de adução constante é mera hipótese de cálculo. Na realidade, são necessários ajustes na vazão aduzida ao longo do dia para compensar grandes variações horárias de consumo. OBJETIVO O objetivo deste trabalho é a otimização dos reservatórios de distribuição de água da Região Metropolitana de São Paulo, através da implantação de regras operacionais, procurando melhorar a distribuição de água, aproveitar ao máximo os reservatórios e visar a segurança operacional do sistema. OPERAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA EXISTENTES

Reservatórios Setoriais Os reservatórios setoriais, são entendidos como reservatórios que tem a função básica de manter pressões adequadas na respectiva zona piezométrica e regularizar as vazões de consumo do setor. Incluem-se nessa categoria os reservatórios, ou grupamento de reservatórios, ditos centro de reservação, que acumulam ainda as funções de integrar áreas de distintos sistemas produtores, transferir vazões para outros reservatórios e/ou alimentar estações elevatórias. Os reservatórios possuem os seguintes parâmetros operacionais: Volume Nominal (Vnom ) - volume compreendido entre o fundo do reservatório e o nível do extravasor; Limite Baixo (LB) - nível mínimo referenciado ao fundo do reservatório para que não haja formação de vórtices, entrada de ar na tubulação de saída ou mau funcionamento de estação elevatória associada; Limite de Falta de Água (LFA)- nível mínimo referenciado ao fundo do reservatório para que não haja falta de água, ou pressão insuficiente, em nenhum ponto da rede de distribuição; Nível Mínimo (Nmín) - maior entre os valores do limite baixo e o limite de falta de água; Limite Alto (LA) - nível máximo de segurança referenciado ao fundo do reservatório, para que haja tempo hábil de manobra, evitando que a água atinja o extravasor ou que a bóia de segurança seja acionada; Limite de Extravasamento (LE) - lâmina d’água referenciada ao fundo do reservatório, a partir da qual começa a haver perda d’água pelo sistema de extravasamento; Limite da Bóia (L.Bóia) -nível d’água a partir do qual é acionado o mecanismo de uma bóia que atua localmente no fechamento da válvula de controle do reservatório, independente da atuação do controlador do CCO. A bóia é considerada um recurso de segurança extrema; Folga (D h) - altura correspondente a diferença de cota entre o limite da bóia e o limite alto. Emitido o alarme de limite alto, a subida do nível terá esta folga mínima para que o controlador atue no fechamento da válvula antes de atingir a bóia de segurança; Nível Máximo (Nmáx) - mesmo valor do limite alto; Volume Útil (Vútil) - volume compreendido entre os volumes mínimo e máximo; Rendimento do Reservatório (RR) - razão entre os volumes útil e nominal (Vútil/Vnom);

Vazão de Adução (F ou Qad) -vazão de entrada no reservatório; Volume Consumido Diário (Vcd) - volume consumido no dia, na área atendida pelo reservatório; Volume Necessário (Vnec) - volume necessário de reservação, calculado a partir das curvas de consumo diário e da vazão de adução média para suprir o volume consumido no dia; Ocupação (Ocup.) - razão entre os volumes necessário e útil (Vnec/Vútil). No conjunto de reservatórios da capital, sabe-se que atualmente o total do volume útil é insuficiente diante dos critérios de cálculo de reservação usualmente utilizados. Entretanto, considerando que em São Paulo os sistemas produtores tem maior flexibilidade e maior capacidade de aduzir vazões superiores às médias diárias para muitos setores, a situação não se apresenta crítica sob uma ótica geral, devendo ser analisada caso a caso, ou seja, por reservatório. Este déficit prejudica a implantação de regras operacionais e por conseqüência modelos previsionais. Para otimizar a reservação setorial, cada reservatório deveria receber durante um período de 24 horas, uma vazão de adução constante e exatamente igual à vazão média de consumo deste dia. Esta suposição de vazão de adução constante é, uma hipótese ideal, pois nesta situação as adutoras seriam mais econômicas e os sistemas produtores operariam com vazões constantes, otimizando o funcionamento das ETAs – Estações de Tratamento de Água. Operação não otimizada Atualmente, os volumes úteis dos reservatórios sofrem limitações moderadas, e às vezes severas, determinadas por condições estruturais e/ou operacionais. As restrições operacionais, geralmente são representadas por problemas de formação de vórtices, entrada de ar na linha de saída e cavitação nas bombas de elevatórias associadas aos reservatórios. Essas condições causam elevação do nível operacional mínimo. A preocupação com o tempo de manobra para evitar extravasão, faz com que esse limite seja reduzido. Em Março de 2003, Costa Silva, apresentou uma metodologia e aplicativo computacional para recálculo automático dos limites altos dos reservatórios da RMSP, de forma à otimizar o volume de reservação evitando extravasão. Esta metodologia foi baseada em dados históricos do SCOA - Sistema de Controle Operacional do Abastecimento. As estruturas de controle dos reservatórios da RMSP atualmente não são orientadas por um modelo previsional , ou seja, as manobras não são efetuadas com base em dados "on line" e na previsão de consumo do período seguinte, hora ou dia, mas decididas pelos operadores face às demandas correntes e aos riscos de extravasão e esvaziamento dos reservatórios. As conseqüências da operação não otimizada dos reservatórios podem ser assim resumidas:

Variações excessivas das vazões de adução e, portanto, da produção das ETAs que não operam continuamente a plena carga; Não utilização do estoque de água armazenado nos reservatórios de distribuição; Provável sobrecarga do sistema de elevatórias de adução, que deve acompanhar as variações das vazões aduzidas, não otimizando o consumo de energia elétrica; Eventuais falhas no abastecimento de alguns setores, ou zonas, por insuficiência de pressão e/ou vazão, porque o SAM estaria sobrecarregado em certas horas do dia. Consumo setorial Para definir um perfil de curva de consumo, utiliza-se a "curva neutra de consumo". Esta curva neutra é adimensional e representa as características setoriais relativas ao consumo de água. É obtida através da massa de dados históricos fornecidos pelo SCOA. Para a obtenção da curva de consumo setorial, atualizada, de um setor qualquer, basta multiplicar os valores da curva neutra pela vazão média atual. OPERAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA COM A IMPLANTAÇÃO DE REGRAS OPERACIONAIS A otimização da operação dos reservatórios compreende uma série de medidas que podem ser assim agrupadas: Eliminar ou minimizar as restrições estruturais e operacionais dos volumes úteis dos reservatórios existentes; Dotar os novos reservatórios de volume nominais e úteis, compatíveis com os consumos atuais e projetados; Dotar os reservatórios de estruturas de controle adequados, ou seja, válvulas dimensionadas de acordo com a sensibilidade requerida para vazão e contexto do sistema hidráulico ao qual ela será inserida; Estabelecer regras operacionais baseadas em modelos previsionais, para operação em tempo real, objeto principal deste trabalho. Metodologia para Implantação de Regras Operacionais Análise da reservação

Para a análise da reservação setorial são necessários dados operacionais e características do reservatório, tais como a área do reservatório (A res), limite alto (LA), limite baixo (LB), nível inicial requerido (N inicial = Nível do reservatório no instante t0 ), vazão média mensal (Qmédia), e a curva neutra de consumo setorial ou curva de consumo setorial atualizada. A Tabela 1 apresenta ordenadamente como devem ser processados os dados para obtenção da oscilação do nível do reservatório em função das características de adução e consumo. Tabela 1 – Cálculo da oscilação da reservação setorial 1 2 3 4 5 6 7 8 Tempo Coeficiente Curva de Volume Adução Volume Volume Nível do da curva

neutra consumo atualizada consumido no D t aduzido no D t acumulado reservatório calculado ti Ci Yi VYi Fi VFi VAcum Nres (hora) adimensional (l/s) (m3) (l/s) (m3)

(m3) (m) Fonte: Secco, 2001 A variação da adução (coluna 5 da Tabela 1) em função dos dados de consumo e das características do reservatório, resulta na variação do nível do reservatório em cada instante ti. A Tabela 2 apresenta as variáveis utilizadas na Tabela 1. Tabela 2 – Variáveis de cálculo Coluna Observações Fórmula de Recorrência 1 Instante de tempo ti 2 Coeficiente da curva neutra de consumo setorial Ci 3 Valores da curva de consumo, obtidos através dos coeficientes da curva neutra e vazão média mensal Yi = Qmédia x Ci 4 Volume em m3 referente ao intervalo de tempo adotado VYi = t(i-1)S t(i) Y( t ) dt 5 Valor de adução requerido / disponível para a instalação

Fi 6 Volume em m3 referente ao intervalo de tempo adotado VFi = t(I-1)S t(i) F( t ) dt 7 Saldo de volume em m3, referente ao intervalo de tempo adotado, a partir de um volume inicial. Reflete o volume do reservatório no instante t VAcum(i) = V(i-1)+VF(i) – VY(i) 8 Nível do reservatório no instante t Nres(i) = N(i-1)+S (Vacum(i) /A res) Fonte: Secco, 2001 Definição das regras operacionais para o reservatório setorial A Figura 1 resulta do processamento da Tabela 1, onde se observa a curva de consumo, a adução, nível do reservatório e limites operacionais, em função do tempo. Verifica-se que o ciclo de oscilação do reservatório deve ser constante para que seja possível estabelecer uma regra operacional. Figura 1: Curva de consumo, oscilação do reservatório setorial, adução, limites operacionais em função do tempo. Para os reservatórios da RMSP, recomenda-se deixar o reservatório sempre cheio às 6:00 horas, para que esvazie gradativamente ao longo do dia, repetindo o mesmo processo no dia posterior, sempre respeitando os limites operacionais. A operação de enchimento dos reservatórios durante a madrugada, deve -se ao fato de que, neste horário, o consumo diminui significativamente facilitando a recuperação do volume de reservação. Além disso, na Sabesp, a troca de turno dos operadores do controle ocorre às 6:00 horas, então procura-

se entregar os reservatórios cheios neste horário, para que o próximo turno, somente gerencie o consumo durante o período diurno. Os limites operacionais, para efeito de cálculo são considerados com um coeficiente de segurança, para cobrir eventuais desvios relativos às alterações da curva de consumo setorial, tais como, dias excessivamente quentes. EXEMPLO DE APLICAÇÃO – OTIMIZAÇÃO OPERACIONAL DO BOOSTER BRÁS CUBAS O déficit de abastecimento por insuficiência de adução no sistema Alto Tietê no ano 2000, atingia o reservatório de Brás Cubas. Este reservatório é extremo de rede adutora da alça Suzano/Brás Cubas do SAM Leste – Sistema Adutor Metropolitano Leste. Os fatores que contribuíram para o desabastecimento deste setor são (Secco, 2001): Aumento das demandas setoriais; Estrangulamento da adução no trecho do distribuidor principal em 1200 mm (trecho entre a derivação Ferraz/Itaquera e derivação Suzano/Brás Cubas); Aumento da área de abrangência do sistema Alto Tietê, causando redução do plano piezométrico; Para solucionar o déficit de abastecimento do município de Mogi das Cruzes, foi implantado em caráter emergencial um booster denominado boos ter Brás Cubas. O booster Brás Cubas, utiliza um conjunto motor-bomba , KSB – RDL 500-510 A, com by-pass para proteção dos transientes hidráulicos. A figura 02, apresenta a topologia do booster Brás Cubas. Figura 2: Topologia do booster Brás Cubas. Fonte : Secco, 2001 As Figuras 03 e 04, apresentam as curvas neutras de consumo dos setores Suzano e Brás Cubas e as Figuras 05 e 06 e 07, as curvas de consumo consolidadas de acordo com a vazão média atual destes setores. Figura 3: Curva neutra do setor Suzano – SCOA 90. Fonte : Hassegawa, 1998

Figura 04 – Curva neutra do setor Brás Cubas – SCOA 92. Fonte : Hassegawa, 1998 Figura 5: Curva de consumo do setor Suzano – Qmédia = 570 l/s Fonte : Secco, 2001 Figura 6: Curva de consumo do setor Brás Cubas – Qmédia = 563 l/s Fonte : Secco, 2001 Figura 7: Curva de consumo total da alça (somatória Suzano – Brás Cubas). Fonte : Secco, 2001 As tabelas que serão apresentadas adiante, simulam a variação de nível dos reservatórios em função da adução e do consumo setorial. O valor de vazão total que passa na alça Suzano/Brás Cubas deve manter a mesma média, para que os reservatórios pertencentes ao restante do sistema, não sejam prejudicados com uma redução do plano piezométrico do sistema Alto Tietê, devido a operação do booster Brás Cubas. As premissas básicas que nortearam as regras operacionais são: Entrega dos reservatórios cheios às 6:00 horas;

Acionamento do booster Brás Cubas fora do horário de ponta, visando a economia de energia elétrica; Somatória da adução na alça Suzano-Brás Cubas o mais uniforme possível, sem picos de vazão com baixa oscilação, para não prejudicar os demais reservatórios do sistema Alto Tietê, principalmente Itaim e Itaquaquecetuba; Oscilação dos reservatórios otimizando a reservação e suprindo os picos de consumo; Com o acionamento do booster, a somatória de vazões na alça Suzano-Brás Cubas, não deve ser superior à somatória de vazões anterior a operação, ou seja, para aumentar a adução para o reservatório de Brás Cubas, deve-se reduzir a adução para o reservatório de Suzano, para que os reservatórios de Itaim e Itaquaquecetuba não sejam prejudicados, com a operação do booster Brás Cubas. Para a implantação das regras operacionais, deve-se considerar que temos uma distribuição sazonal das demandas, além de outros fatores que podem influenciar diretamente o comportamento das curvas de consumo. Desta forma, são estabelecidas as curvas de consumo máximas e mínimas registradas por dados históricos coletados, compondo as condições de contorno das curvas de consumo setoriais. A idéia básica na definição das regras operacionais, é a maximização da utilização da capacidade de reservação de cada setor, a fim de possibilitar o acionamento do booster no menor tempo possível, fora do horário de ponta de energia elétrica (17:30 – 20:30), não ultrapassando as máximas vazões médias veiculadas atualmente, para não causar prejuízos ao restante do sistema. Pela análise das curvas de consumo apresentadas, pode-se simular a oscilação dos reservatórios de Brás Cubas e Suzano, através da tabela 03 e 04. Reservatório Brás Cubas Volume Nominal = 20.000 m3 Volume Útil = 14.786 m3

Limite Alto Real = 3,85 m Limite Baixo Real = 0,80 m Área do Reservatório = 4.848 m2 Limite Alto c/ coef. seg. = 3,70 m Limite Baixo c/ coef. seg. = 0,95 m Nível Inicial Requerido = 1,30 m

Vazão Média Atual = 563 l/s Volume Mínimo = 3.878 m3 Volume Máximo = 18.665 m3 D t = 0:30 hs Tabela 3: Simulação da oscilação do reservatório Brás Cubas. Hora Coeficiente Curva de Volume de Adução Volume

V Acumulado Nível do Curva Neutra Consumo Consumo Aduzido Reservatório Atual Calculado Y01

VAcum=Vi+VF01-VY01 Nres=Vacum/A res (hs) adimensional (l/s) (m3) (l/s) (m3) (m3) (m) 0:00 0,71 400 - 870,00 - 6.302 1,30 0:30 0,68 383 705 870,00

1.566 7.164 1,48 1:00 0,65 367 675 870,00 1.566 8.054 1,66 1:30 0,62 350 646 870,00 1.566 8.974 1,85 2:00 0,59 334 616 870,00

1.566 9.924 2,05 2:30 0,58 327 595 870,00 1.566 10.895 2,25 3:00 0,57 321 583 870,00 1.566 11.878 2,45 3:30 0,59 330 586

870,00 1.566 12.858 2,65 4:00 0,60 340 603 870,00 1.566 13.820 2,85 4:30 0,64 362 632 870,00 1.566 14.754 3,04 5:00 0,68 385 672

870,00 1.566 15.648 3,23 5:30 0,74 416 721 870,00 1.566 16.493 3,40 6:00 0,80 448 777 870,00 1.566 17.282 3,56 6:30 0,87 488

842 652,50 1.370 17.811 3,67 7:00 0,94 528 914 435,00 979 17.876 3,69 7:30 1,01 570 988 435,00 783 17.671 3,65 8:00 1,09 613

1.064 435,00 783 17.390 3,59 8:30 1,15 645 1.132 435,00 783 17.041 3,51 9:00 1,21 678 1.192 435,00 783 16.632 3,43 9:30 1,26

707 1.246 435,00 783 16.169 3,34 10:00 1,31 735 1.297 435,00 783 15.654 3,23 10:30 1,34 754 1.340 435,00 783 15.097 3,11 11:00 1,38

774 1.376 435,00 783 14.504 2,99 11:30 1,39 782 1.400 435,00 783 13.887 2,86 12:00 1,40 789 1.414 435,00 783 13.256 2,73 12:30

1,39 785 1.417 435,00 783 12.622 2,60 13:00 1,39 781 1.409 435,00 783 11.996 2,47 13:30 1,36 766 1.392 435,00 783 11.386 2,35 14:00

1,34 752 1.366 435,00 783 10.803 2,23 14:30 1,30 733 1.336 435,00 783 10.251 2,11 15:00 1,27 714 1.302 435,00 783 9.732 2,01

15:30 1,23 691 1.264 435,00 783 9.251 1,91 16:00 1,19 667 1.222 435,00 783 8.812 1,82 16:30 1,15 647 1.183 435,00 783 8.412 1,74

17:00 1,12 628 1.148 435,00 783 8.047 1,66 17:30 1,09 611 1.115 435,00 783 7.715 1,59 18:00 1,06 595 1.086 435,00 783 7.412

1,53 18:30 1,04 585 1.062 435,00 783 7.133 1,47 19:00 1,02 574 1.043 435,00 783 6.873 1,42 19:30 1,01 568 1.028 435,00 783 6.628

1,37 20:00 1,00 562 1.018 435,00 783 6.393 1,32 20:30 0,99 558 1.008 435,00 783 6.168 1,27 21:00 0,98 553 999 435,00 783

5.951 1,23 21:30 0,95 536 980 435,00 783 5.754 1,19 22:00 0,92 519 950 435,00 783 5.588 1,15 22:30 0,84 474 894 435,00 783

5.477 1,13 23:00 0,76 430 814 435,00 783 5.446 1,12 23:30 0,74 415 760 652,50 979 5.665 1,17 0:00 0,71 400 733 870,00

1.370 6.302 1,30 Os dados em vermelho, referem-se aos dados de entrada da tabela (dados variáveis). Figura 8: Gráfico da oscilação do nível do reservatório Brás Cubas. Fonte : Secco, 2001 Reservatório Suzano Volume Nominal = 10.000 m3 Volume Útil = 8.065 m3 Limite Alto Real = 5,40 m Limite Baixo Real = 0,70

m Área do Reservatório = 1.716 m2 Limite Alto c/ coef. seg. = 5,17 m Limite Baixo c/ coef. seg. = 0,98 m Nível Inicial Requerido = 1,80 m Vazão Média Atual = 570 l/s Volume Mínimo =

1.201 m3 Volume Máximo = 9.266 m3 D t = 0:30 hs Tabela 4: Simulação da oscilação do reservatório Suzano. Hora Coeficiente Curva de Volume de Adução Volume V Acumulado Nível do Curva Neutra Consumo Consumo

Aduzido Reservatório Atual Calculado Y01 VAcum=Vi+VF01-VY01 Nres=Vacum/A res (hs) adimensional (l/s) (m3)

(l/s) (m3) (m3) (m) 0:00 0,63 359 - 520,00 - 3.089 1,80 0:30 0,58 331 621 520,00 936 3.404 1,98 1:00 0,53 303 571

520,00 936 3.769 2,20 1:30 0,50 284 529 520,00 936 4.176 2,43 2:00 0,47 265 494 520,00 936 4.618 2,69 2:30 0,45 259

471 520,00 936 5.082 2,96 3:00 0,44 253 460 520,00 936 5.558 3,24 3:30 0,46 263 464 520,00 936 6.030 3,51 4:00 0,48 274

483 520,00 936 6.483 3,78 4:30 0,54 306 521 520,00 936 6.898 4,02 5:00 0,59 337 579 520,00 936 7.255 4,23 5:30 0,66

378 644 552,75 965 7.577 4,42 6:00 0,74 419 717 585,50 1.024 7.884 4,59 6:30 0,82 468 798 585,50 1.054 8.139 4,74 7:00 0,91

518 887 585,50 1.054 8.306 4,84 7:30 0,99 567 976 585,50 1.054 8.384 4,89 8:00 1,08 616 1.065 585,50 1.054 8.373 4,88 8:30

1,17 667 1.155 585,50 1.054 8.272 4,82 9:00 1,26 718 1.246 585,50 1.054 8.080 4,71 9:30 1,32 754 1.325 585,50 1.054 7.809 4,55 10:00

1,39 791 1.391 585,50 1.054 7.472 4,35 10:30 1,43 815 1.445 585,50 1.054 7.080 4,13 11:00 1,47 838 1.487 585,50 1.054 6.647 3,87

11:30 1,49 846 1.516 585,50 1.054 6.185 3,60 12:00 1,50 855 1.531 585,50 1.054 5.708 3,33 12:30 1,49 849 1.534 585,50 1.054 5.228 3,05

13:00 1,48 844 1.524 585,50 1.054 4.758 2,77 13:30 1,45 826 1.503 585,50 1.054 4.309 2,51 14:00 1,42 808 1.471 585,50 1.054 3.893

2,27 14:30 1,38 789 1.437 585,50 1.054 3.509 2,04 15:00 1,35 770 1.403 585,50 1.054 3.160 1,84 15:30 1,30 739 1.358 585,50 1.054 2.856

1,66 16:00 1,24 709 1.304 585,50 1.054 2.607 1,52 16:30 1,20 684 1.254 585,50 1.054 2.407 1,40 17:00 1,16 658 1.208 585,50 1.054

2.253 1,31 17:30 1,13 641 1.170 585,50 1.054 2.137 1,25 18:00 1,10 624 1.139 585,50 1.054 2.052 1,20 18:30 1,08 615 1.116 585,50 1.054

1.991 1,16 19:00 1,06 606 1.100 585,50 1.054 1.945 1,13 19:30 1,05 600 1.086 585,50 1.054 1.913 1,11 20:00 1,04 594 1.075 585,50

1.054 1.892 1,10 20:30 1,03 586 1.062 585,50 1.054 1.884 1,10 21:00 1,01 577 1.047 585,50 1.054 1.892 1,10 21:30 0,98 556 1.020 585,50

1.054 1.926 1,12 22:00 0,94 534 981 585,50 1.054 1.999 1,16 22:30 0,81 462 896 585,50 1.054 2.156 1,26 23:00 0,68 389 766

585,50 1.054 2.444 1,42 23:30 0,66 374 687 552,75 1.024 2.782 1,62 0:00 0,63 359 660 520,00 965 3.087 1,80 Os dados em vermelho, referem-se aos dados de entrada da tabela (dados variáveis). Figura 9: Gráfico da oscilação do nível do reservatório Suzano. Fonte : Secco, 2001

A tabela 3 e a figura 8, mostram a evolução do nível do reservatório Brás Cubas com o acionamento do booster Brás Cubas durante a madrugada. A vazão por gravidade é de 435 l/s para o reservatório Brás Cubas, com o acionamento do booster esta vazão é elevada para 870 l/s. Da mesma forma, a Tabela 04 e a figura 09 mostram os resultados obtidos para o setor Suzano, lembrando que a adução para o setor Suzano é complementar a adução para o setor Brás Cubas. Análise dos resultados A Tabela 05, mostra um quadro resumo da somatória horária do consumo e da adução em toda a alça Suzano / Brás Cubas, resultante da aplicação das condições de contorno necessárias na operação deste booster. Tabela 5: Quadro resumo da adução, consumo e oscilação do nível dos reservatórios Brás Cubas e Suzano Suzano Brás Cubas Suzano + Brás Cubas Tempo Q média Q média Q média Q média å Q média å Q média Consumo Adução Consumo

Adução Consumo Adução (horas) (l/s) (l/s) (/s) (l/s) (l/s) (l/s) 0 -1 296 520 377 870 673 1.390 1 - 2 268 520 338 870 606

1.390 2 - 3 257 520 327 870 584 1.390 3 - 4 291 520 355 870 646 1.390 4 - 5 342 520 388 870 730 1.390 5 - 6 428

520 456 870 884 1.390 6 - 7 542 586 535 435 1.077 1.021 7 - 8 650 586 614 435 1.264 1.021 8 - 9 724 586 687

435 1.411 1.021 9 -10 798 586 738 435 1.536 1.021 10 - 11 838 586 783 435 1.621 1.021 11 -12 855 586 794 435 1.649 1.021

12 - 13 849 586 783 435 1.632 1.021 13 - 14 809 586 749 435 1.558 1.021 14 - 15 764 586 709 435 1.473 1.021 15 - 16 713

586 676 435 1.389 1.021 16 - 17 667 586 636 435 1.303 1.021 17 - 18 627 586 591 435 1.218 1.021 18 - 19 599 586 580 435

1.179 1.021 19 - 20 599 586 569 435 1.168 1.021 20 - 21 581 586 552 435 1.133 1.021 21 - 22 524 586 524 435 1.048 1.021

22 - 23 382 586 422 435 804 1.021 23 - 24 353 586 411 435 764 1.021 Fonte : Secco, 2001 Regras Operacionais Com resultados obtidos anteriormente, as regras convergiram para as apresentadas na Tabela 6. Tabela 6: Regras Operacionais. Reservatório Adução estimada Marcos para Operação Observações Qméd

Horário Nível Status Horário Brás Cubas 435 06:00 às 00:00 3,69m Máximo (1) 7:00 Adução por gravidade, válvula de controle totalmente aberta. 870 00:00 às 06:00 1,12m Mínimo (2) 23:00 Acionamento do Booster. Evitar o acionamento deste booster durante o horário de ponta. Suzano 520 00:00 às 06:00 4,89m Máximo

(1) 7:00 Procurar manter a válvula de controle estável, evitando picos de adução para recuperar o reservatório, não causando prejuízos aos reservatórios de Itaim e Itaquaquecetuba. 586 06:00 às 00:00 1,10 Mínimo (2) 21:00 (1) O reservatório deve ser entregue cheio ao próximo turno de técnicos do CCO. (2) O nível mínimo pode ocorrer em outro horário dependendo da curva de consumo do dia. Fonte : Secco, 2001 Recomenda-se adotar a vazão relacionada no quadro resumo, reduzindo e/ou aumentando o seu valor, conforme for necessário para a obtenção do nível desejado no horário especificado (marcos operacionais). Nota-se, neste caso, que as vazões aduzidas para a alça Suzano-Brás Cubas, não ultrapassam 1.390 l/s, e suprem através da reservação setorial os picos de consumo que chegam próximos à 1.650 l/s. Estas regras diminuem os picos de adução registrados antes da operação do booster, beneficiando os reservatórios de Itaim e Itaquaquecetuba. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES A análise da flutuação da reservação, é de fundamental importância para otimização de sistemas de abastecimento. A implantação de regras operacionais resulta em benefícios ao sistema de abastecimento tais como: Regularização da vazão de água tra tada das ETAs, conseqüentemente melhorando a qualidade da água (a dosagem de elementos químicos fica praticamente constante);

Redução de custos com energia elétrica; Aumento da confiabilidade do sistema (redução de riscos de falta de água devido à picos de adução); Otimização da distribuição; Menor número de manobras operacionais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS COSTA SILVA, G. Metodologia e aplicativo computacional para definição de limites operacionais de segurança dos reservatórios do sistema adutor metropolitano de São Paulo. São Paulo, Janeiro 2003. SECCO, C. K. Z. Operação de sistemas de abastecimento com limitação da produção de água: estudo de caso da Região Metropolitana de São Paulo. Dissertação de Mestrado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 204p. São Paulo, 2002. HASSEGAWA, C.M.. Estudo de depuração e ajuste dos dados de consumo dos setores da Região Metropolitana de São Paulo. Sabesp, Relatório APDA/01, São Paulo, 1998. HASSEGAWA, C.M.. Curvas de consumo dos setores da Região Metropolitana de São Paulo. Sabesp, Relatório APDA /01, v.I, v.II, v.III, v.IV, v.V, v.VI e v.VII , São Paulo, 1998. SECCO, C.K.Z.. Análise operacional do booster Brás Cubas – SAM leste. Sabesp, Relatório AAOC 018/01, São Paulo, jul. 2001. TSUTIYA, M.T.. Reservatório de distribuição de água: principais aspectos hidráulicos relacionados com a saída de água. 20º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, ABES, Rio de Janeiro, 1999.