Medidas deReduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAlcantaro CorraPresidente do Sistema FIESCSrgio Roberto ArrudaDiretor Regional do SENAISCAntnio Jos CarradoreDiretor de Educao e Tecnologia do SENAISCMarco Antnio DociattiDiretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAISCMedidas deReduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoBlumenau/SC2010Confederao Nacional da IndstriaServio Nacional de Aprendizagem IndustrialRicardo Hbner 2010. SENAI Departamento NacionalQualquer parte desta obra poder ser reproduzida, desde que citada a fonte.Equipe tcnica que participou da elaborao desta obraServio Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de Santa CatarinaRua So Paulo, 1.147Bairro: Victor KonderCidade: BlumenauEstado: SCCEP: 89012-001DDD: 47 FAX: 3321-9601 Telefone: 3321-9600E-mail: blumenau@sc.senai.brhttp://www.sc.senai.brCoordenaoRodrigo Afonso de BortoliColaboraoRicardo HbnerCristvo Pereira Silva Organizao de contedo e apoio pedaggicoNcleo de Educao a Distncia SENAIsc em FlorianpolisSeleo e adequao do contedoSENAIsc em Florianpolis Equipe de Recursos DidticosDesign educacional, tratamento de imagens e diagramaoSENAIsc em Florianpolis Equipe de Recursos DidticosReviso Ortogrfca e NormativaFabriCO Ficha catalogrfica elaborada por Luciana Effting CRB 14/937 SENAI/SC Florianpolis H879mHbner, Ricardo Medidas de reduo de perdas de gua em redes de abastecimento / Ricardo Hbner. Braslia: SENAI/DN, 2010.117 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias. 1. Saneamento. 2. gua - Conservao. 3. Meio ambiente. 4. Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.). I. SENAI. Departamento Nacional. II. Ttulo. CDU 628.16 SumrioApresentao do curso ................................................................................ 07Unidade 1: Parmetros hidrulicos e gerenciais para controle de perdas de gua em redes de abastecimento .......................................09 Unidade 2: Medidas de combate s perdas de gua em redes de abastecimento ............................................................................................... 39 Unidade 3: Equipamentos para controle de perdas ......................... 59 Unidade 4: Seleo dimensionamento de hidrmetros ................... 91 Glossrio ....................................................................................................... 109 Sobre o autor .............................................................................................. 113 Referncias ................................................................................................... 1157Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoApresentaodo cursoBem vindo ao curso de Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento. Os ndices de perdas de gua em redes de distribui-o no Brasil so elevados na grande maioria das cidades. Esse tema relevante sob vrios aspectos, principalmente tendo em vista a necessidade do adequado gerenciamento do uso da gua em fun-o da tendncia de sua crescente escassez, tanto em quantidade como em qualidade.Este curso tem como principal objetivo propor-cionar uma aprendizagem autnoma sobre as principais medidas de controle de perdas de gua em redes de abastecimento. Sero abordadas as principais causas das perdas de gua nas redes de distribuio, bem como as principais medidas de controle das mesmas. Trata-se de um tema comple-xo que exige a considerao das particularidades inerentes a cada rede de abastecimento de gua, como a topografa do terreno, o material e a idade da rede, volumes transportados, dentre outros. Com este contedo no se pretende apresentar solues para a questo das perdas, mas sim os principais conceitos e alternativas de controle. Portanto, uma anlise de cada caso poder apontar as alternativas que melhor se adaptem s situaes encontradas. O contedo do curso est dividido em quatro uni-dades de estudo: Unidade 1 So tratados os principais parme-tros hidrulicos e gerenciais para controle de perdas de gua em redes de abastecimento. Unidade 2 Aborda as principais medidas que podem ser adotadas para combate das perdas de gua em redes de abastecimento. 8Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento Unidade 3 So apresentados os principais equipamentos que podem ser instalados nas redes para auxiliar na reduo e no controle de perdas. Unidade 4 O contedo volta-se para a questo do dimensionamento de hidrmetros e seleo de medidores de vazo. Para a concluso das quatro unidades de estudo, foram previstas 36 horas/aula a distncia, e a fnalizao do curso ocorrer com um encontro de quatro horas presenciais. Nesse encontro sero realizados uma reviso geral do contedo, esclarecimentos de dvidas e uma avaliao fnal com cinco questes objetivas referentes a cada unidade, totalizando 20 questes.O benefcio esperado para os(as) alunos(as) que conclurem o curso conhe-cer: os principais parmetros hidrulicos e gerenciais relacionados s perdas de gua em redes de distribuio de gua; as principais causas das perdas de gua em redes de abastecimento; as principais medidas de controle das perdas; e os principais equipamentos utilizados para reduzi-las.Para um melhor aproveitamento durante o curso, observe a carga horria apre-sentada no Plano de Estudos a seguir:UnidadesAtividadesCargahorriaParmetros hidrulicos e gerenciais para controle de perdas de gua em redes de abastecimentoAtividades de passagem 12 horasMedidas de combate das perdas de gua em redes de abastecimentoAtividades de passagem 8 horasEquipamentos para controle de per-dasAtividade de passagem 8 horasDimensionamento de hidrmetros e Seleo e dimensionamento de medi-dores de vazoAtividades de passagem 8 horasEncontro presencial Reviso geral e avaliao 4 horasCarga horria total 40 horasEste material foi desenvolvido especialmente para voc. Lembre-se sempre de que o tutor estar sua disposio, portanto, toda vez que tiver alguma dvida, s cham-lo.Preparado para comear? Ento vamos l!9Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento1Parmetros Hidrulicos e Gerenciais para Controle de Perdas de gua em Redes de Abastecimento Objetivos de AprendizagemEsta a primeira unidade de estudo. Nela voc vai conhecer os parmetros hidrulicos e geren-ciais que ajudam a controlar as perdas de gua. Ao fnal desta unidade, voc ter subsdios para: Conhecer os principais parmetros hidru-licos e gerenciais relacionados s perdas de gua em redes de abastecimento. Compreender a relao entre os parmetros hidrulico-gerenciais e a ocorrncia das per-das de gua nas redes de distribuio. Identifcar parmetros hidrulicos crticos que contribuem para a ocorrncia de perdas de gua em redes de distribuio. Desenvolver mtodos gerenciais de contro-le dos parmetros hidrulicos em redes de abastecimento de gua. Avaliar criticamente os principais parmetros hidrulicos das redes de abastecimento de gua com relao ocorrncia de perdas. 10Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAulas Esta unidade est dividida em duas aulas, com os seguintes assuntos: Aula 1:Parmetros hidrulicos para controle de perdas de gua em redes de abastecimento.Aula 2:Parmetros gerenciais para controle de perdas de gua em redes de abastecimento.Para iniciarA gua vem se tornando um dos principais temas de discusso e inte-resse humano. O cenrio atual aponta para a escassez e a reduo da qualidade da gua disponvel. O crescimento rpido e contnuo das cidades promove o aumento do consumo e a poluio da gua. Con-forme citao feita pelo diretor-geral da Organizao Geral das Naes Unidas para a Educao, a Cincia e a Cultura (Unesco) e pelo secret-rio-geral da Organizao Meteorolgica Mundial (OMM) no caderno publicado em conjunto pelas duas organizaes, a disponibilidade de gua doce um dos grandes problemas enfrentados hoje no mundo (LAPORTE, 1997). Em alguns aspectos, o principal porque as difculda-des causadas afetam a vida de milhes de pessoas. Segundo os autores, nos prximos 50 anos os problemas relacionados falta de gua ou contaminao de mananciais afetaro praticamen-te todos os habitantes do planeta. Conforme a mesma publicao, o consumo de gua aumenta numa proporo superior a duas vezes o crescimento da populao e as aes voltadas para a preservao da gua certamente sero cada vez mais necessrias. Um dos obstculos para o uso efciente da gua so as perdas nos sistemas de abasteci-mento de gua urbano. No Brasil, de acordo com dados publicados pelo Sistema Nacional de Informaes sobre Saneamento (SNIS), do Ministrio das Cidades, no Diagnstico dos servios de gua e esgoto, o ndice de perdas nos siste-mas de abastecimento de gua no ano de 2007 foi de 39,1% (BRASIL, 2009). Em 1999, o tema passou a fazer parte do Programa Nacional de Combate ao Desperdcio de gua (PNCDA), na esfera federal, tendo por objetivo defnir e implementar um conjunto de aes e instrumentos tecnolgicos, normativos, econmicos e institucionais para uma efetiva 11 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimentoeconomia dos volumes de gua demandados para consumo nas reas urbanas (SILVA; LOTUFO; GONALVES, 1998). As perdas de gua em redes de abastecimento costumam ocorrer em diferentes pontos do sistema, continuamente, e os locais de ocorrncia variam muito. Portanto, as aes para reduo e controle dessas perdas devem fazer parte de um processo sistmico, contnuo e permanente. Costuma-se agrupar as perdas de gua em dois tipos: as fsicas ou reais (no consumidas) e as no fsicas ou aparentes (consumidas, porm no faturadas). Os dois grupos sero analisados separadamente, apon-tando-se suas principais causas e medidas especfcas de combate. Segundo o SNIS (BRASIL, 2009), 60% das perdas reais e aparentes so recuperveis. No entanto, seu gerenciamento envolve mltiplos proces-sos e apontar solues para evit-las uma questo bastante comple-xa.Neste curso sero apresentados alguns dos principais conceitos e as-pectos essenciais que podem vir a contribuir no combate s perdas de gua em redes de abastecimento. Pronto para comear? Ento, vamos l!Aula 1: Parmetros hidrulicos para controle de perdas de gua em redes de abastecimentoIntroduoDe modo geral, os sistemas urbanos de abastecimento de gua so compostos por: unidades de captao, tratamento, elevatrias de gua bruta e tratada, aduo, reservatrios, redes de distribuio e ligaes prediais. As redes urba-12Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimentonas de distribuio so destinadas a conduzir gua em quantidade, qualidade e presso sufcientes para o abastecimento dos diversos pontos de consumo. Para o funcionamento adequado das redes, alm de critrios de execuo, al-guns parmetros hidrulicos devem ser considerados nos projetos, entre eles a presso interna nas tubulaes, que determinar a presso nominal das mes-mas; as velocidades mximas e mnimas para o escoamento; as perdas de carga contnuas e localizadas; e os fenmenos hidrulicos transitrios como o golpe de arete. A seguir voc vai conhecer e entender um pouco mais sobre esses parmetros hidrulicos. Presso em redes de abastecimento de guaA presso hidrulica em uma rede de distribuio de gua um fator determi-nante para sua efcincia, alm de repercutir no custo de implantao e ope-rao do sistema. importante gerenciar e controlar as presses nas redes de forma a atender s presses mnimas exigidas e limitar as presses mximas.Nota A NBR 12218 Projeto de Rede de Distribuio de gua para Abastecimento Pblico (ABNT, 1994) estabelece que a presso dinmica mnima em qualquer ponto nas tubulaes distribuidoras deve ser de 100 kPa (10 mca). importante destacar que as presses mximas nas redes devem ser limitadas, considerando-se que: Trabalhando-se com alturas timas, evita-se o uso desnecessrio de energia, reduzindo custos energticos de bombeamento. Quanto maior a presso na rede, maior ser a presso nominal da tubulao, envolvendo materiais de maior custo. As possibilidades de ruptura nas tubulaes aumentam com o aumento das presses dinmicas e estticas na rede. As perdas fsicas de gua crescem com o aumento das presses de servio, pois a vazo nas fssuras ou juntas dos tubos aumenta com o acrscimo da presso.13 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento As vazes nos pontos de consumo crescem com o aumento das presses disponveis.A NBR 12218 (ABNT, 1994) estabelece que a presso mxima nas tubulaes distribuidoras deve ser de 500 kPa (kilos Pascal) ou 50 mca (metros de coluna de gua). A mesma norma estabelece que os trechos de condutos principais, que no abastecem consumidores ou tubulaes secundrias, no esto su-jeitos aos limites de presso mxima e mnima. Em locais com topografa aci-dentada, por exemplo, as redes devem ser divididas por zonas de presso para atender aos limites de carga estabelecidos. A diminuio das perdas fsicas de gua com a reduo das presses de opera-o da rede de distribuio um fenmeno conhecido h muito tempo pelas companhias de saneamento e distribuio de gua (CONEJO; LOPES; MARCKA, 1999), sendo um assunto que merece destaque.Presses nominais dos tubos A escolha correta dos tipos de tubo fundamental para o bom funcionamento das tubulaes dos sistemas de distribuio de gua. Os principais fatores a se-rem considerados so: o dimetro para atendimento da demanda e dos limites de velocidade; o custo dos tubos; as presses de trabalho; as cargas externas que podero atuar sobre as tubulaes; o custo de instalao; a manuteno; a qualidade a ser transportada e as caractersticas do terreno.As tubulaes fcam sujeitas a esforos hidrulicos internos produzidos pelas presses dinmicas e estticas, e por possveis aumentos e redues bruscas de presso originadas de efeitos transitrios, que so aqueles que ocorrem por conta das perturbaes na rede como, por exemplo, manobras em registros. Para a correta seleo das classes ou presses nominais dos tubos, a fm de se evitarem rompimentos, necessrio conhecer os esforos hidrulicos mximos que podero atuar nas tubulaes.PerguntaVoc sabia que existe presso mesmo quando a rede est em repouso? a chamada presso esttica. Observe a seguir.14Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoA presso esttica aquela que ocorre nas tubulaes quando a vazo nula (rede em repouso). Ela se d nas redes que se mantm permanentemente pres-surizadas e apresenta-se nos horrios noturnos, quando o consumo baixo. Durante o perodo de consumo mnimo, na madrugada, as vazes transporta-das pela maioria dos trechos sero bem menores do que as de projeto e, con-sequentemente, as perdas de carga ao longo da rede sero muito pequenas. Nessa situao, praticamente toda a rede estar submetida a cargas com valo-res prximos das presses estticas mximas. Outra situao extrema se apresenta quando a rede est em plena carga, duran-te os horrios de pico de consumo. Nesse caso, as tubulaes estaro submeti-das s presses dinmicas de projeto, que so as presses mnimas necessrias para o abastecimento dos consumidores. Relao presso x volume do vazamentoAs vazes (Q) perdidas em vazamentos no sistema de distribuio de gua so funo da raiz quadrada da carga hidrulica ou presso (H), ou seja, Q = f (H), para o caso das tubulaes rgidas. Para as tubulaes plsticas, essa funo praticamente linear. A aplicao da frmula citada permite uma estimativa da ordem de grandeza das redues de perdas fsicas resultantes de redues de presses em tubulaes rgidas: PNCDA DTA C3 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 2003).A tabela a seguir apresenta uma relao entre reduo de presso e reduo de perdas fsicas de gua nas tubulaes, que calculada pela frmula: Q = f (H)Reduo da carga (%) Reduo da perda (%)20 1030 1640 2350 2960 37Tabela 1 Reduo de perda de carga em funo da reduo da presso nas tubulaes para tubos de ferro fundido ou ao.Fonte: PNCDA DTA C3 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 2003, p. 22). 15 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento importante dar uma ateno especial ao controle de cargas hidrulicas na rede, pois sua simples reduo leva a substanciais redues nas perdas que ocorrem em vazamentos existentes, alm de restringir o risco de novas rupturas.Observe a seguir um exemplo de reduo de presso:A instalao de uma vlvula redutora de presso, dimensionada para redu-zir as cargas em 60% (por exemplo, de 100 mca para 40 mca), em um setor com perdas fsicas conhecidas de 50%, acarretar uma reduo de 37% nas perdas existentes, as quais passaro de 50% para 31,5%, com uma reduo efetiva de 18,5%. Portanto, possvel quantifcar previamente as redues de perdas esperadas por meio de redues de presses e, com isso, avaliar economicamente o retor-no dos investimentos necessrios para atingir os objetivos.Velocidades nas tubulaesOs limites de velocidade mxima admissveis do fuxo de gua nas tubulaes sob presso so estabelecidos com o objetivo de compatibilizar o custo dos condutos, com a segurana das redes hidrulicas de distribuio. Para o trans-porte por um conduto de uma determinada vazo (Q), quanto maior for a velo-cidade de circulao de gua, menor ser o dimetro necessrio do tubo(Q = A .V), o que conduz, a princpio, seleo de uma tubulao de menor custo. No entanto, nem sempre assim, j que o acrscimo de velocidade acar-reta, alm de maior perda de carga no transporte, um maior risco de danos s tubulaes. Os problemas produzidos pelos golpes de arete nas tubulaes, os desgastes dos tubos, dos elementos de conexes e das peas especiais, as vibraes na rede, as defcincias nos apoios dos tubos, entre outros, so fenmenos ha-bituais das redes hidrulicas, que crescem com o aumento da velocidade de circulao da gua. Por essa razo, adotam-se limites para a velocidade mxima do escoamento nas tubulaes, em funo dos seus dimetros, dos custos dos tubos e tambm do nvel de risco que se queira adquirir com respeito a poss-veis avarias nos condutos.16Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAtenoPara que haja uma permanente circulao da gua na rede, recomendada a velocidade mnima, evitando a deposio de partculas na parte inferior da tubulao, como forma de no prejudicar a qualidade da gua tratada que chega ao consumidor.Em pequenas redes, com pequenas vazes, nem sempre possvel garantir a velocidade mnima, tendo em vista que, por especifcao de norma tcnica, o dimetro mnimo das tubulaes para redes de abastecimento de 50 mm. As velocidades mximas recomendveis servem para pr- dimensionamentos de tubulaes. Velocidades muito grandes geram perdas de carga excessivas nas redes de abastecimento e baixam a presso dinmica.Outros problemas causados pelo excesso de velocidade nas tubulaes so: corroso, trepidao, rudo excessivo e golpe de arete.Golpe de arete: Segundo Netto et al. (1998), o caso mais importante de golpe de arete numa linha de recalque acionada por motores eltricos o que se verif-ca logo aps uma interrupo de fornecimento de energia eltrica. Aps a interrupo de energia, a coluna lquida continua a subir pela linha de recalque, at o momento em que a inrcia vencida pela ao da gravidade. Durante esse perodo, verifca-se uma descompresso no interior da tubu-lao. Em seguida ocorre a inverso no sentido do escoamento e a coluna lquida retorna para as bombas, encontrando, na maioria dos casos, a vl-vula de reteno fechada. Isso provoca o choque e a compresso do fuido, dando origem a uma onda de sobrepresso (golpe de arete). Velocidades mnimas e velocidades mximas nas tubulaesPara evitar deposies nas canalizaes, normalmente a velocidade mnima fxada entre 0,25 e 0,40 m/s, dependendo do valor da qualidade da gua. Por exemplo, para as guas que contm certos materiais em suspenso, a veloci-dade no deve ser inferior a 0,50 m/s (como no caso de esgotos). A velocida-de mnima estabelecida para os sistemas de distribuio de gua potvel pela norma NBR 12218 de 0,60 m/s.17 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoO excesso de velocidade da gua nas tubulaes resulta em problemas como perda de carga elevada, golpes de arete e maior risco para as tubulaes e acessrios instalados no sistema. A NBR 12218 (ABNT, 1994) estabelece que a velocidade mxima nas tubulaes deve ser de 3,5 m/s. Geralmente a velocidade mxima nas tubulaes depende dos seguintes fato-res: condies econmicas; condies relacionadas ao bom funcionamento dos sistemas; nvel de risco admitido para a tubulao.A velocidade mxima em uma tubulao pode ser determinada pela expresso a seguir: v mx. = 0,60 + 1,5D*Sendo:D = dimetro da tubulao em metros v = velocidade do lquido em m/sObs.: A velocidade da gua em redes de abastecimento no pode ser supe-rior a 3,5 m/s, conforme recomendao da norma NBR12218.Transientes hidrulicosNas redes que estiverem operando em seu limite superior ou inferior de pres-so, ou qualquer outra intermediria, ocorrem fenmenos hidrulicos transit-rios (transientes hidrulicos), como os golpes de arete, provenientes de ajustes do fuxo de gua em algum ponto. Esses fenmenos podem ocorrer pela ma-nobra brusca de uma vlvula de controle, pela expulso de ar contido no inte-rior das tubulaes, pela parada de um sistema de bombeamento, entre outros fatores.Os transientes hidrulicos, na maioria dos casos, decorrem de manobras inade-quadas efetuadas na prpria rede ou em centros de reservao com a fnalidade de se ajustarem vazes e isolar reservatrios quando se atinge o nvel de ex-travasamento. Ocorrem tambm quando h queda do fornecimento de energia eltrica com a parada instantnea dos conjuntos de recalque.18Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoNotaA sistemtica de clculo dos golpes resultantes consta do item 5.7 da NBR 12214.Segundo Gomes (2004), a determinao das sobrepresses decorrentes dos golpes de arete nas redes de distribuio extremamente complexa. Na prti-ca, esses esforos determinam-se de forma indireta, superestimando as cargas estticas ou dinmicas que atuam na rede. As presses hidrulicas mximas que podem atuar em cada ponto das tubulaes das redes de distribuio (provoca-das pelas presses estticas, dinmicas ou pelas sobrepresses decorrentes dos golpes de arete) so conhecidas como presses de trabalho. Para a escolha dos tubos a serem utilizados, deve-se considerar a situao mais desfavorvel dos esforos hidrulicos. Os tubos que iro compor cada trecho da rede devero possuir resistncia mecnica (caracterizada por sua presso nominal) adequada em funo das presses de trabalho que possam atuar em seu interior. O golpe de arete combatido, na prtica, por vrias medidas. A seguir se-guem as medidas gerais. Confra: aLimitao da velocidade nas tubulaes.bFechamento lento de registros.cConstruo de novas peas (ex.: vlvulas) que no permitam a obstruo muito rpida das tubulaes.dEmprego de vlvulas ou dispositivos mecnicos especiais para alvio de pres-so.eFabricao de tubos com espessura acrescida, tendo em vista a sobrepresso admitida.fConstruo de chamins de equilbrio ou tubos piezomtricos capazes de absorver golpes, permitindo a oscilao da gua.gInstalao de cmaras de ar comprimido que proporcionam o amortecimen-to dos golpes (indicadas para presses e vazes no muito elevadas) (NETTO et al. 1998). Perda de carga ou de energia possvel calcular a vazo de um lquido em uma tubulao utilizando a frmu-la da continuidade: 19 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoO que temos que ter sempre em mente que a constante divulgao dasQ = A x V Sendo:Q = vazo em m/sA = rea da tubulao em mV = velocidade do escoamento em m/sPerguntaComo se calcula a vazo para uma tubulao de 75 mm e uma velocidade de 0,7 m/s? Confra:rea do tubo de 75 mm calculada em metros: (D= dimetro do tubo em me-tros) A = . D2 A = . 0,0752 A = 0,004417865m2 44

Velocidade = 0,7 m/s Q = A x V = 0,004417865x0,7 = 0,003092 m/s = 3,09 L/sPara um lquido entrar em regime dinmico, necessrio haver energia no sis-tema. Nesse regime de movimento, parte da energia se dissipa transformando-se em calor. Essa dissipao de energia denominada de perda de carga por atrito, perda de energia por atrito, perda de carga distribuda ou perda de carga contnua ao longo da tubulao. A perda de carga por atrito depende basicamente de: caractersticas fsicas do fuido (viscosidade e massa especfca); caractersticas geomtricas da tubulao (dimetro interno e rugosidade da parede).20Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoA rugosidade da tubulao um fator importante, pois ocorre ao longo de toda a tubulao e infuenciar diretamente na demanda de energia de um sistema. Torna-se tambm importante a devida ateno rugosidade dos tubos, consi-derando-se que um parmetro sobre o qual pode haver controle por meio da escolha adequada dos materiais adotados, correto dimensionamento para pre-servao da tubulao e adequada manuteno e operao do sistema. A fgura a seguir apresenta um pedao de tubulao incrustada, exemplifcando o au-mento da rugosidade dos tubos de determinados materiais ao longo do tempo.Figura 1 Tubulao com incrustaoAs conexes e peas especiais (curvas, ts, registros, vlvulas etc.) existentes nas tubulaes causam interferncias no escoamento, provocando perdas de carga localizadas naqueles pontos. As perdas de carga localizadas dependem de di-versos fatores de difcil determinao. Mtodos de clculo das perdas de carga localizadas sero apresentados mais adiante neste contedo.21 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoPerdas de cargas contnuas (hp)As perdas de carga por atrito em escoamentos permanentes e uniformes so determinadas por frmulas empricas. Para o clculo de perda de carga em escoamentos turbulentos1, que o que geralmente ocorre nas adutoras e redes de abastecimento, so muito difundidas as frmulas empricas de Manning, Darcy-Weissbach, Hazen-Williams e Flamant, entre outras. No entanto, as duas frmulas mais comumente utilizadas so as de Darcy-Weissbach e Hazen-Willia-ms, apresentadas a seguir. Frmula de Hazen-WilliamsA Frmula de Hazen-Williams indicada para dimetros maiores ou iguais a 50 mm, sendo o C da frmula um coefciente de atrito tabelado que varia em funo do material da tubulao, que tem como principais: C = 60 para tubos de ao novos C = 100 para tubulaes de ferro fundido com 10 anos de usoC = 140 para tubulaes de PVCOs coefcientes de outros materiais podem ser encontrados em manuais de hidrulica ou com os fabricantes dos tubos.1 Obs.: O escoamento de um lquido no interior de uma tubulao pode ocorrer em trs tipos de regime: laminar, turbulento ou regime de transio. No regime laminar, a velocidade do lquido dis-tribui-se em camadas dentro da tubulao, sendo maior no centro e menor mais prximo da parede do tubo, devido ao atrito do lquido com a mesma. No regime turbulento no possvel identifcar as camadas de velocidade do lquido, variando do centro do tubo para as proximidades da parede. Nesse caso, as diferentes camadas de velocidade do lquido se misturam, formando um turbilho. O regime de transio encontra-se entre o regime turbulento e o laminar. A identifcao do tipo de regime de escoamento pode ser realizada com o uso da frmula para o clculo do nmero de Reynolds que ser apresentada adiante. 22Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAs frmulas utilizadas para os clculos de carga unitria, velocidade e vazo so, respectivamente:Perda de carga unitria J(para cada metro de tubulao): J = 10,643 . Q1,85 C1,85 . D4,87Velocidade: v = 0,355.CD0,63.J0,54 Vazo:Q = 0,2785. C.D2,63.J0,54Para compreender melhor as frmulas, acompanhe a seguir o exemplo de um clculo.Sendo ferro fundido o material da tubulao (C = 100), o dimetro do tubo 250 mm, a vazo Q = 45l/s, calcule a perda de carga unitria J e a velocidade do escoamento na tubulao.J = 10,643. Q1,85 C1,85 . D4,87J = 10,643.0,0451,85= 0,00587m / m 1001,85.0,254,87v = 0,355.C.D0,63.J0,54 v = 0,355.C.D0,63.J0,5423 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoFrmula de Darcy-Weissbach (Frmula Universal)Para o clculo das perdas de carga distribudas ao longo de uma tubulao, em qualquer regime de escoamento (laminar ou turbulento), pode-se aplicar a Frmula Universal (Frmula de Darcy-Weissbach), que serve para tubulaes feitas de qualquer material e de qualquer dimetro:Hp = f.l. V2 D2.gOnde: hp = perda de cargaf = fator de atrito encontrado no Diagrama de Moody (apresentado a seguir)l = comprimento da tubulao em metrosD = dimetro da tubulao em metrosV = velocidade do fuido em m/sg = acelerao da gravidade = 9,81 m/s Para calcular a perda de carga unitria para uma unidade de comprimento da tubulao, tem-se:J = Hp l(real)J = f.v2 D.2gO fator de atrito da parede da tubulao encontrado no Diagrama de Moody apresentado a seguir. 24Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoFigura 2 Diagrama de Moody Fonte: Netto et al. (1998)Para encontrar o fator de atrito no diagrama, necessrio encontrar antes o nmero de Reynolds (IR) e a rugosidade relativa (e/D) da tubulao. O nmero de Reynolds um avaliador do grau de turbulncia do esco-amento do lquido na tubulao e determinado pela multiplicao da velocidade do lquido em metros por segundo (m/s) pelo dimetro da tu-bulao em metros (m). O resultado dividido pela viscosidade cinemtica () do lquido em metros quadrados por segundo (m/s). IR = V . DvOnde:IR = nmero de Reynolds (adimensional)V = velocidade do lquido (m/s) = viscosidade cinemtica (m/s)25 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoQuando um nmero de Reynolds for menor que 2.000, o regime de escoamento considerado laminar, e quando for maior do que 4.000, o regime considera-do turbulento. Entre esses dois valores, o regime de escoamento considerado crtico ou de transio. No Diagrama de Moody apresentado anteriormente podem-se observar os limites dos diferentes regimes de escoamento.A viscosidade cinemtica do lquido uma propriedade relacionada coeso entre as molculas e varia com a temperatura. Em geral, um valor determina-do em laboratrio e tabelado para a maioria dos lquidos. Observe, na tabela a seguir, os valores da viscosidade cinemtica da gua para temperaturas entre zero e 38 C com intervalos de 2 C.Tempera-tura(C)Viscosidade cinemtica (m/s) Tempera-tura(C)Viscosidade cine-mtica (m/s)0 0,000001792 20 0,0000010072 0,000001673 22 0,0000009604 0,000001567 24 0,0000009176 0,000001473 26 0,0000008768 0,000001386 28 0,00000083910 0,000001308 30 0,00000080412 0,000001237 32 0,00000077214 0,000001172 34 0,00000074116 0,000001112 36 0,00000071318 0,000001059 38 0,000000687Tabela 2 Viscosidade da gua () Fonte: Gomes (2004, p. 39)Voc pode consultar a viscosidade cinemtica de outros lquidos em tabelas de manuais de hidrulica ou determinar em laboratrio.Rugosidade relativa da tubulao (e/D)A rugosidade relativa de uma tubulao a relao entre o tamanho mdio da rugosidade da parede da tubulao, denominada de rugosidade absoluta (e), e o dimetro da tubulao. um valor adimensional. 26Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoA rugosidade absoluta (e), apresentada abaixo, pode ser obtida com os fabri-cantes das tubulaes ou em tabelas de manuais de hidrulica, conforme mos-tra a tabela a seguir.Figura 3 Rugosidade absoluta de um tuboOnde:e = rugosidade absolutae/D = rugosidade relativaExemplo:Para uma tubulao que apresenta uma rugosidade absoluta e = 0,1 mm e di-metro 250 mm, a rugosidade relativa ser: e=0,1= 0,0004 D 250Materiais dos tubos Novos Velhos**Ao galvanizado 0,00015 a 0,0002 0,0046Ao rebitado 0,001 a 0,003 0,006Ao revestido 0,0004 0,0005 a 0,0012Ao soldado 0,00004 a 0,00006 0,0024Chumbo lisos lisosCimento amianto 0,000025Cobre ou lato lisos lisos27 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoMateriais dos tubos Novos Velhos**Concreto bem acabado 0,0003 a 0,001Concreto ordinrio 0,001 a 0,002Ferro forjado 0,0004 a 0,0006 0,0024Ferro fundido 0,00025 a 0,0005 0,003 a 0,005Ferro fundido, com revestimento asfltico 0,00012 0,0021Madeira, em aduelas 0,0002 a 0,001Manilhas cermicas 0,0006 0,003Vidro lisos*** lisos***Plstico lisos lisos * Para os tubos lisos, o valor de e 0,0001 ou menos** Dados indicados por R. W. Powell*** Correspondem aos maiores valores D/e Tabela 3 Rugosidade absoluta (e) dos tubos (valores de e em metros)*Tabela 3 Rugosidade absoluta (e) dos tubos (valores de e em metros)*Fonte: Adaptado de Azevedo Netto et al. (1998)O valor do fator de atrito (f) obtido no Diagrama de Moody cruzando o valor do nmero de Reynolds (IR) com a rugosidade relativa (e/D), conforme mostra a fgura a seguir:Figura 4 Representao do Diagrama de MoodyPerda de carga localizada (hpL)A perda de carga localizada ocorre quando h uma queda brusca da linha de energia, isto , quando existe um acidente na tubulao. Acidente qualquer pea inserida na tubulao, como curvas, registros, joelhos etc. Ao passar por 28Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimentoessa pea, o lquido que escoa dentro de uma tubulao perde parte da energia do movimento.Veja na fgura a seguir a representao de uma perda de carga localizada em registro de gaveta. A fgura representa um trecho de tubulao no qual encontra-se instalado um registro de gaveta (RG). A linha superior identifcada por LE (Linha de Energia) representa a energia que movimenta o lquido na tubulao, conforme indicam as setas. A linha que est logo abaixo, identifcada por LP (Linha de Presso), representa a presso existente na tubulao. Observe que ambas as linhas esto inclinadas para baixo, representando a perda de carga por atrito. Ao passar pelo registro de gaveta, as linhas de energia e de presso sofrem uma queda pontual (hpL) que representa a perda de carga localizada. Figura 5 Perda de carga localizadaOnde:LE = linha de energia do sistema (representa a energia total na tubulao presso somada energia cintica)LP = linha de presso ou piezomtrica (representa a presso na tubulao)hpL = perda de carga localizada 29 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoClculo das perdas de carga localizadas (hpL)As perdas de carga localizadas podem ser determinadas de duas maneiras:1Mtodo dos coefcientes KA perda de carga localizada (hpL) em uma pea especial do conduto pode ser avaliada como uma porcentagem da carga cintica (V/2g) que ocorre imediata-mente jusante do ponto onde se produz a perda.

hpl = K . V2 2.gOnde: K um coefciente determinado experimentalmente e varia conforme o acidente causador da perda (pea ou alterao na tubulao). A determinao dos valores de K complexa, considerando que existe uma variedade muito grande de modelos de peas e de fabricantes. O K representa uma porcenta-gem de perda de presso (ou carga) que cada pea causa e os fabricantes em geral fornecem tabelas com os seus valores. Confra alguns exemplos aproximados de coefcientes K na tabela a seguir:Pea K Pea KAmpliao gradual 0.30* Juno 0.40Bocais 2.75 Medidor Venturi 2.50**Comporta aberta 1.00 Reduo gradual 0.15*Controlador de vazo 2.50 Sada da canalizao 1.00Joelho 90 0.90 T, passagem direta 0.60Joelho 45 0.40 T, sada de lado 1.30Crivo 0.75 T, sada bilateral 1.80Curva de 90 0.40 Registro de ngulo aberto 5.00Curva de 45 0.20 Registro de gaveta aberto 0.20Curva de 22 1/2 0.10 Registro borboleta aberta 0.30Entrada normal em canalizao 0.50 Vlvula de p 1.75Entrada de borda 1.00 Vlvula de reteno 2.50Existncia de pequena derivao 0.03 Vlvula de globo aberto 10.00Tabela 4 Valores aproximados do coefciente de perda localizada (K)Fonte: Gomes (2004, p. 41) *Com base na velocidade maior (seo menor). ** Relativa velocidade na canalizao.30Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoExemplo de aplicao:Acompanhe um exemplo de aplicao de clculo da perda de carga localizada no trecho:Figura 6 Trecho de tubulao com reservatrioPEA k1 Entrada normal 0,502 Registro Gaveta 0,204,5 Joelhos 2 x 0,90K 2,50Clculo da rea da tubulao: A =.D2

=.0,152

= 0,01767m2 44Clculo da velocidade: Q = A.V ... V =Q= 0,015 = 0,8489m/s A0,01767 Clculo da energia cintica: V2 = 0,8489 = 0,0367 2.g2.9,8131 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoClculo da perda de carga localizada (hpL)||.|

\|+ + =g 2VK 2g 2VKg 2VK hpl232221||.|

\|= g 2VK hpl2i( ) 0367 , 0 50 , 2 hpl =mca 09175 . 0 hpl =2Mtodo dos comprimentos equivalentesNesse mtodo, para efeito de clculo, as perdas localizadas causadas por peas so substitudas por perdas causadas por pedaos de tubulao, que proporcio-nam a mesma perda que a pea substituda proporcionaria. Os comprimentos equivalentes dos tubos que proporcionam a mesma perda que as peas por eles substitudas so tabelados. Na tabela a seguir, so apresentados os comprimen-tos equivalentes das peas mais comuns.Pea especial Comprimento equivalenteJoelho de 90 45 dimetros Joelho de 45 20 dimetrosCurva de 90 30 dimetrosCurva de 45 15 dimetrosEntrada normal 17 dimetrosEntrada de borda 35 dimetrosRegistro de gaveta aberto 8 dimetrosSada de canalizao 35 dimetrosT passagem direta 20 dimetrosT sada lateral 65 dimetrosVlvula de p com crivo 250 dimetrosVlvula de reteno 100 dimetrosTabela 5 Comprimento equivalente, em nmero de dimetros Fonte: Pimenta (1981)32Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoO clculo da perda de carga por cada pea especial em longos trechos de tubulaes torna-se inefcaz devido ao trabalho de diagnosticar, caso por caso, o valor das perdas singulares das diversas peas, de diferentes fabricantes, e a grande incerteza do resultado fnal. Desse modo, as perdas de carga localizadas de todas as peas especiais de redes extensas so estimadas na prtica, adotan-do-se uma porcentagem das perdas totais por atrito da rede de tubulaes. Nessa porcentagem, que varia entre 5% e 15%, no so consideradas as perdas localizadas por peas especiais de regulagem e controle da rede hidrulica. Tais peas ou equipamentos (fltros, reguladores de presso, limitadores de vazo etc.) produzem perdas acentuadas que devem ser computadas separadamente.Exemplo:Veja a seguir o clculo da perda distribuda do exemplo anterior pelo mtodo dos comprimentos equivalentes, utilizando a Frmula de Hazen-Williams: Observe o clculo:Clculo da perda de carga unitria (por metro de tubulao)J = 10,643.(0,015)1,85 = 0,00495m/m 1,401,85.(0,15)4,87Clculo da perda de carga localizada:Pea L equivalente1 Entrada 2,8 m2 Registro de gaveta1,2 m3 Joelho 2 x 5,4 14,8hpL = 0,00495.14,8hpL = 0,07326 mca 33 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoDesafoMuito boa esta primeira aula, no mesmo? Ento, antes de seguir para a prxima aula, acesse o ambiente virtual e realize as atividades que foram preparadas para voc. Se voc tiver alguma dvida, lembre-se de que s solicitar a ajuda do seu tutor. Aula 2: Parmetros gerenciais para controle das perdas de gua em redes de abastecimentoNa aula anterior voc acompanhou informaes sobre os parmetros hidruli-cos para o controle das perdas de gua. Agora hora de conferir quais so os parmetros gerenciais. Siga em frente e bons estudos!IntroduoAs perdas reais de gua em sistemas de abastecimento esto relacionadas a parmetros hidrulicos como presso, velocidade, vazo etc. J as perdas apa-rentes relacionam-se a parmetros gerenciais aplicados aos sistemas de abaste-cimento, como cadastro tcnico, cadastro comercial, consumidores tpicos. Em geral, os parmetros gerenciais vinculam-se ao volume de gua produzido e ao volume faturado. Segundo Gomes (2005, p. 19), no que diz respeito s perdas aparentes, as aes de combate podem ser resumidas desta forma: melhoria no sistema de cadastro comercial, reduo dos erros dos equipamentos de medio (macro e micromedidores) e reduo das fraudes. 34Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoEntre os principais parmetros gerenciais relacionados s perdas aparentes podem-se destacar: cadastro tcnico; caractersticas do parque de medidores; caracterstica dos consumidores; combate s fraudes.Confra a seguir mais informaes sobre esses parmetros gerenciais.Cadastro tcnicoO cadastro tcnico uma ferramenta que contribui signifcativamente para o gerenciamento dos sistemas de abastecimento de gua. Hoje percebe-se uma tendncia informatizao do cadastro, fruto dos avanos da informtica e da disponibilidade de equipamentos e programas de computador. Esse cadastro consiste, fundamentalmente, de uma base de dados com infor-maes sobre o sistema de aduo e distribuio de gua. O cadastro localiza, numa base cartogrfca, as tubulaes de gua (adutoras, redes, vlvulas, pon-tos de descargas etc.), indicando dimetros, extenses, materiais e conexes, permitindo o conhecimento do sistema e o estabelecimento de regras opera-cionais. Para empresas que no possuem o cadastro tcnico informatizado, a imple-mentao pode ser realizada gradualmente, iniciando-se por um projeto piloto para que o corpo tcnico da empresa v se apropriando da nova ferramenta. O aprimoramento contnuo e a informatizao do cadastro tcnico devem ocorrer concomitantemente ao incremento do intercmbio de informaes entre a rea de operao e a de manuteno, de acordo com o PNCDA DTA C3 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 2003).Cadastro comercialO conhecimento do parque dos hidrmetros instalados fundamental para o controle e a reduo das guas no faturadas. O controle de gua no faturada diz respeito ao gerenciamento do sistema comercial ou de faturamento. O sis-tema comercial ou de faturamento, por sua vez, deve envolver a base de dados sobre os consumidores, com categorias, endereos, consumos e caractersticas 35 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimentodos hidrmetros, entre outras informaes. O cadastro adequado dos consu-midores constitui um subsdio importante para a programao da manuteno preventiva de hidrmetros. Quando praticado de modo inefciente, o gerenciamento de consumidores (ou gesto de clientela) um dos indutores de perdas no fsicas mais importantes. Os seguintes tpicos merecem especial destaque: controle de consumidores no campo e no escritrio; poltica de gesto de consumidores tpicos; sistema de leitura; gesto do parque de hidrmetros instalados; gesto de grandes consumidores; cadastro de consumidores; sistema informatizado utilizado; consolidao e apresentao dos resultados.A disponibilizao dos dados contidos nesse sistema pode fornecer informa-es para quase todos os setores e auxiliar em aes que contribuam para a reduo de volume de gua fornecida e no faturada. Na maioria dos casos, o cadastro comercial o foco central para atuao e recuperao rpida e alta-mente rentvel das perdas de faturamento nas empresas de saneamento.AtenoO cadastro de consumidores deve ser constantemente atualizado em funo do rpido desenvolvimento urbano nas comunidades servidas, a fm de que traduza felmente o que de fato ocorre no campo.O cadastro comercial deve conter informaes como categoria do consumidor (residencial, comercial, industrial etc.), endereo, consumo e caractersticas do hidrmetro, data de sua instalao, entre outras. PNCDA DTA C3 (CONEJO, LO-PES, MARCKA, 2003). 36Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoConsumidores tpicosSegundo Nielsen et al. (2003), a estratgia comercial de faturamento convencio-nal, tradicional e usual utilizada pelos sistemas de abastecimento de gua tm sido aplicadas conforme o seguinte modelo bsico: Classifcao dos usurios em categorias de atividades bsicas. Classifcao dos usurios por faixas de consumo discretas. Matriz de tarifas crescentes discretas ou contnuas.Conforme recomenda o PNCDA DTA C3 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 2003), o sistema de gesto comercial dever providenciar, alm das funes diretas, as estatsticas do perfl de consumo, como segue: distribuio do volume micromedido por faixas de consumo (histogramas); estatstica e listagem das ligaes com consumo zero; estatstica e listagem das ligaes com variao signifcativa; estatstica de consumo de consumidores tpicos prestabelecidos; capacidade e tempo de instalao de medidores.Por meio do perfl de consumo, os clientes podem ser classifcados e agrupados conforme caractersticas inerentes ao padro e comportamento de consumo (curva de consumo) e ramo de atividade na qual a gua fornecida utilizada. Essas informaes auxiliam na escolha e no pr-dimensionamento do medidor a ser instalado na ligao.MonitoramentoPara conhecer as perdas de gua nas redes de abastecimento necessria a mensurao dos volumes transportados pelo sistema, desde a captao, o tra-tamento, a aduo, reservao e distribuio at os volumes consumidos. Para a estimativa das perdas, h que se investir em equipamentos medidores de vazo macromedidores, associados a altos ndices de micromedio hidrmetros.O monitoramento dos volumes transportados consumidos requer a realizao de leituras simultneas de valores macro e micromedidos, alm de anlises peri-dicas de dados para diagnosticar as perdas existentes em partes ou em todo o sistema. Por consequncia, a adoo de medidas corretivas para sua reduo. 37 Unidade 1Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoSegundo Nielsen et al. (2003), as companhias de abastecimento de gua devem defnir as estratgias comercial e de faturamento, de maneira a facilitar o moni-toramento dos clientes e dos consumos. Deve-se contemplar a anlise de con-tas, a fm de permitir a identifcao e caracterizao de fatores que infuenciam a demanda de gua e os padres de consumo. Destaca-se ainda a importncia de um controle especfco dos grandes consumidores nos sistemas de abasteci-mento de gua nos quais eles sejam expressivos. Dica muito importante que voc consulte o seu tutor toda vez que sentir necessidade ou tiver alguma dvida. Ele est sempre disposio para ajud-lo.DesafoTeste os seus conhecimentos realizando as atividades que foram de-senvolvidas especialmente para voc. Preparado? Ento acesse agora mesmo o ambiente virtual e bons estudos!RelembrandoAgora, faa uma pausa para pensar sobre o que foi visto nesta unidade. Voc vai relembrar os seguintes contedos: Os principais parmetros que devem ser considerados nos projetos de uma rede de abastecimento de gua so: a presso interna nas tubulaes; a velocidade mxima e mnima para o escoamento; as perdas de carga contnuas e localizadas; e os fenmenos hidrulicos transitrios como o golpe de arete. A presso esttica aquela que ocorre nas tubulaes quando a va-zo nula e a presso dinmica ocorre quando h vazo no conduto. A reduo da presso nas tubulaes leva a substanciais redues de perda nos vazamentos existentes, alm de restringir o risco de novas rupturas.38Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento O excesso de velocidade de gua nas tubulaes causa problemas produzidos pelos golpes de arete, o desgaste dos tubos, dos elemen-tos de conexo e das peas especiais, vibraes na rede, perda de carga elevada, defcincias nos apoios dos tubos, entre outros. A NBR 12218 (ABNT, 1994) estabelece a velocidade mxima nas tubulaes. A velocidade mnima estabelecida para os sistemas de distribuio de gua potvel pela norma NBR 12218 de 0,60 m/s. Nas tubulaes ocorrem dois tipos de perda de carga: a contnua (ao longo da tubulao) e a localizada (nas peas). As perdas aparentes se relacionam com parmetros gerenciais aplica-dos aos sistemas de abastecimento. Os principais parmetros gerenciais relacionados s perdas so: o cadastro tcnico, o cadastro comercial, os consumidores tpicos e o monitoramento do sistema.Saiba MaisPara saber mais sobre o assunto tratado nesta unidade voc pode consultar o site do Programa Nacional de Combate ao Desperdcio de gua (PNCDA), do Ministrio das Cidades: .39Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento2Medidas de Combate s Perdas de gua em Redes de AbastecimentoObjetivos de AprendizagemEsta segunda unidade est repleta de outros co-nhecimentos importantes para voc. Pronto para comear?Ao fnal desta unidade voc estar apto a: Diferenciar os tipos de perda que ocorrem em uma rede de abastecimento. Conhecer as principais medidas para reduo e controle de perdas de gua em redes de abastecimento. Identifcar medidas aplicveis ao combate dos diferentes tipos de perda de gua em redes de abastecimento. Avaliar a efcincia de medidas adotadas para reduo e controle de perdas. Estruturar aes de combate s perdas de gua nas redes de abastecimento. 40Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAulasEsta unidade composta por quatro aulas:Aula 1 Perdas fsicas e no fsicasAula 2 Setorizao de redes de abastecimentoAula 3 Macromedio e micromedioAula 4 Diagnstico do parque de hidrmetrosPara iniciarAs perdas de gua ocorrem em todo o sistema de abastecimento, desde o ponto de captao at os de consumo, passando pela estao de tratamento, pela de bombeamento, pelos reservatrios, redes de distribuio e ligaes prediais. Conforme o local das ocorrncias de perda, existem aes especf-cas adequadas para seu controle e reduo.As perdas de gua em sistemas de abastecimento podem ser classifcadas em fsicas e no fsicas. A classifcao pelo tipo de perda facilita a identi-fcao da medida mais adequada para seu combate. importante que se conhea, ao menos de forma estimada, o impacto de cada perda no contexto geral, pois isso facilita na priorizao dessas medidas.As perdas fsicas decorrem de vazamentos, provocados por defcincias nos equipamentos, envelhecimento das tubulaes e conexes, operao e ma-nuteno inadequadas de todo o sistema. Por sua vez, as perdas no fsicas, ou comerciais, decorrem de falhas nos equipamentos de medio (macro e micromedidores), erros no cadastro e fraudes nas ligaes (GOMES, 2005).As aes de reduo e controle de perdas no podem constituir um progra-ma com tempo de durao limitado, mas devem ser incorporadas a um pro-cesso contnuo e permanente, passando a fazer parte da cultura da entidade operadora.Conforme citado no PNCDA DTA C3 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 2003), a hierarquizao e as medidas para reduo e controle de perdas fsicas e no fsicas nos sistemas de abastecimento de gua, devero atender a alguns requisitos bsicos, resumidos na sequncia.41 Unidade 2 Subdiviso do sistema:Pode-se dividir o programa de controle de perdas nos seguintes subsistemas: captao captao e aduo de gua bruta; estao de tratamento de gua; reservao; aduo de gua tratada e instalaes de recalque; redes de distribuio e ligaes prediais.Essa subdiviso facilita o diagnstico das perdas e a orientao para aes preventivas e corretivas. Monitoramento:No possvel o conhecimento das perdas sem mensuraes dos volumes transportados em vrios pontos do sistema, desde a captao at os volumes consumidos.Assim, para a estimativa das perdas imprescindvel investir-se em equipa-mentos medidores de vazo macromedidores, localizados em pontos estra-tgicos, associados a altos ndices de micromedio hidrmetros. Os volu-mes registrados na macromedio e micromedio permitiro a obteno do volume de perdas, considerando outros possveis usos como hidrantes, usos pblicos, descargas, etc. Setorizao: O maior percentual de perdas de gua geralmente ocorre na rede de distri-buio. Conceitualmente, o sistema de distribuio deveria ocorrer a partir de um centro de reservao e abranger uma rea de infuncia bem delimita-da fsicamente, denominada Setor de Abastecimento, que por sua vez pode estar dividido em subsetores. Em geral, os setores so defnidos pela topo-grafa do terreno. Aps essa prvia sobre o assunto desta unidade voc j est pronto para ini-ciar as aulas. Procure manter-se atento leitura para ter o mximo de apro-veitamento no aprendizado. Preparado? Ento vamos comear!42Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAula 1: Perdas fsicas e no fsicasIntroduoConsidera-se como perda fsica toda gua que subtrada do sistema e que no consumida pelo cliente fnal.As perdas fsicas no sistema de distribuio so, como regra, as de maior mag-nitude e as de identifcao e soluo mais complexas.Em geral, o controle de perdas fsicas feito por meio de quatro aes comple-mentares: gerenciamento de presso; controle ativo de vazamentos; velocidade e qualidade dos reparos; e gerenciamento da infraestrutura.As perdas no fsicas apresentam um leque de variao bastante amplo. considerado o conceito de guas produzidas e consumidas, porm no rever-tidas em faturamento, englobando, inclusive, os erros de macromedio que geram outro tipo de problema: guas no produzidas porm computadas como tal. Com esta conceituao as perdas no fsicas podem ser decompostas nas seguintes causas: ligaes clandestinas/irregulares; ausncia de micromedio; defcincias da micromedio; gerenciamento inefciente de consumidores.As perdas no fsicas podem ser signifcativas, dependendo de procedimentos cadastrais, de faturamento, de manuteno preventiva e adequao de hidr-metros e de monitoramento do sistema. 43 Unidade 2Em geral as perdas no fsicas so causadas por ligaes clandestinas ou irre-gulares, ligaes no hidrometradas, hidrmetros parados, hidrmetros que submedem, ligaes inativas reabertas, erro de leitura, nmero de economias errado (CONEJO, LOPES, MARCKA, 1999).Perdas fsicas visveis e no visveisConforme citado no PNCDA no DTA C3 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 2003), as perdas fsicas podem ser classifcadas em visveis e no visveis. As perdas fsicas visveis, como o prprio nome evidencia, so aquelas que podem ser identifcadas visualmente, pois as fugas de gua aforam para a superfcie do terreno por percolao pelo solo e pelo pavimento ou atravs dos dispositivos da rede. Esse tipo de perda facilmente identifcado quando ocorre em reas de trnsito de pessoas, que em geral alertam sobre a ocorrncia. As perdas fsicas visveis tornam-se mais crticas quando ocorrem em reas isoladas com pouco trnsito de pessoas e, devido baixa vazo do vazamen-to, no chegam a alterar signifcativamente a presso da rede. Nesses casos, a constatao do vazamento demora mais e, consequentemente, o volume de perda de gua torna-se signifcativo. Destacam-se ainda os vazamentos que ocorrem dentro das caixas de registro e cuja gua perdida infltra no terreno e no afora. Na maioria dos casos, esses vazamentos so percebidos somente pela equipe de operao e manuteno quando da abertura da tampa da caixa para atividades de rotina. Uma medida para auxiliar na reduo das perdas visveis a estruturao de um histrico de vazamentos que permita identifcar reas onde sua ocorrncia mais frequente. Identifcadas essas reas, pode-se criar um sistema de monito-ramento com vistorias peridicas. PerguntaSe as perdas fsicas no visveis ocorrem onde no h trnsito de pessoas, como podem ser detectadas? Confra agora!As perdas fsicas no visveis so de mais difcil deteco, sendo necessrio, na maioria dos casos o uso de equipamentos especfcos como os geofones mec-nicos e eletrnicos, as hastes de escuta e os correlacionadores de rudos. 44Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoFigura 7: GeofoneA maneira mais difundida de identifcao das perdas fsicas com a pesqui-sa de campo. No entanto, uma pesquisa completa na rede para deteco de vazamentos tem um custo elevado. O que pode viabilizar esse estudo uma pesquisa amostral baseada em dados histricos da rede, como presso, idade, material da rede e dos ramais prediais, histrico de manutenes e padro de consumo do setor. Segundo o PNCDA DTA C3 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 2003), recomendado que a amostra abranja entre 2% e 5% do universo em estudo. Todas as informaes obtidas nas pesquisas de campo devem ser registradas sistematicamente, para que se forme um banco de dados que possa subsidiar estudos e aes gerenciais.A avaliao das vazes das perdas fsicas poder ser efetuada diretamente ou pelo mtodo das vazes mnimas noturnas. A vazo mnima noturna outro indicador da ocorrncia de vazamentos no sistema, pois a proporo dos va-zamentos em relao ao consumo legtimo (residenciais e no residenciais) maior. Ela geralmente ocorre no perodo entre 3h e 4h da madrugada. A perda noturna calculada pela diferena entre o valor obtido pela medio da vazo mnima noturna e o valor devido ao consumo noturno e as perdas ine-rentes. Para o perodo noturno em que se considera que a vazo seja constante e de valor mnimo, a seguinte expresso pode ser escrita: 45 Unidade 2 vazo de perda noturna =

vazomnima noturna - vazo de consumo noturna - vazo de consumo noturna inerenteA estimativa da perda diria feita por extrapolao da perda noturna, de onde decorre a estimativa do volume perdido em um dia. AtenoSistemas que sofrem intermitncia de abastecimento no so adequados ao uso do mtodo da vazo noturna, uma vez que, devido falta de gua durante boa parte do dia (demanda reprimida), o consumo noturno muito elevado, o que pode dar a falsa noo de altas perdas noturnas.Perdas por vazamento na rede de distribuio (principais pontos)As perdas por vazamento na rede de distribuio so todas aquelas que tm origem em rompimentos nas tubulaes. So mais expressivas nas adutoras e subadutoras (tubulaes principais), pois so elas que transportam as maiores vazes. A manuteno em redes muitas vezes requer seu esvaziamento, que realizado atravs de descargas de rede. Os volumes das descargas so inerentes manuteno da rede e somente podem ser considerados como perdas caso sejam excessivos e/ou desnecessrios. Vazamentos que ocorrem em adutoras e subadutoras costumam gerar fuxos elevados, o que permite, na grande maioria dos casos, que sejam rapidamente detectados e eliminados. O combate a esse tipo de perda de gua em redes de abastecimento pode ser realizado por meio de: manuteno preventiva da rede; adoo de procedimentos operacionais padronizados adequadamente; treinamento de pessoal para realizao de manobras adequadas nas redes de abastecimento.46Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAs manobras de rede devem ser realizadas de modo a se evitarem oscilaes bruscas de presso. Aumentos rpidos e excessivos de presso podem causar rompimentos em srie nas redes de distribuio.O uso de materiais adequados, associados execuo de obra com pessoal treinado e equipado com ferramentas compatveis com aos materiais utiliza-dos, incluindo a realizao de testes de estanqueidade, so pr-requisitos para baixos nveis de perdas.Segundo experincias da Sanasa, existe um percentual ilustrativo de pontos frequentes de vazamento em redes de distribuio. Confra no quadro a seguir:Local de vazamento PorcentagemJuntas 0,9%Unio simples 1,1%Registros 0,2%Tubos rachados 2,3%Tubos perfurados 12,9%Tubos partidos 13,6%Hidrantes 1,7%Anis 1,1%A fgura a seguir resume os principais tipos de perda por vazamento e as princi-pais aes para o controle e reduo das fugas de gua. Figura 8 Pontos de vazamento em redes de distribuio e aes para combate Fonte: Gomes et al. (2007)47 Unidade 2Confra agora os percentuais ilustrativos de pontos frequentes de vazamentos em ramais, segundo experincias da Sanasa.Local de vazamento PorcentagemFerrule defeituoso 0,8%Colar de tomada folgado 4,1%Rosca partida no ramal 19,2%Tubo perfurado 13,9%Niple quebrado 0,4%Niple folgado 1,0%Rosca quebrada nos registros 7,3%Rosca defeituosa nos registros 2,1%Rosca folgada nos registros 24,7%Registro defeituoso 1,3%DesafoPara completar os estudos desta aula, acesse o ambiente virtual e realize as atividades propostas. Lembre-se sempre de que seu tutor est sua disposio para tirar todas as suas dvidas sobre o contedo estudado. s cham-lo!48Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAula 2: Setorizao de redes de abastecimentoIntroduoUma maneira de facilitar o controle de presso nas tubulaes a setorizao das redes de abastecimento em reas com presses situadas em faixas prxi-mas. Para isso, necessrio um mapeamento da presso na rede a fm de iden-tifcar os limites das reas com diferentes faixas de presso. Um setor pode ser totalmente abastecido por apenas um reservatrio, desde que esse reservatrio se encontre em cota piezomtrica superior a 10 metros acima da cota mais ele-vada da rea, de modo a garantir uma presso mnima de 10 mca, estabelecida por norma. Em geral, um setor de abastecimento defnido por delimitaes topogrfcas do terreno.Ento, o que est esperando para comear esta aula? Conhea a partir de agora um pouco mais sobre esse assunto.Setorizao clssicaSegundo o PNCDA DTA D1 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 1999), os setores de abastecimento em geral so defnidos pela rea suprida por um reservatrio de distribuio destinado a regularizar as variaes de aduo e de distribuio e condicionar as presses na rede de distribuio. No se recomenda o abasteci-mento de rede por derivao direta de adutora ou por recalque com bomba de rotao fxa, ou seja, sem inversores de frequncia, pois o controle de presses torna-se praticamente impossvel diante das grandes oscilaes de presso decorrentes dessa situao. Quando o reservatrio principal encontra-se dentro da delimitao de um setor de presso, pela forma clssica de setorizao faz-se necessria a instalao de um reservatrio elevado para limitar a presso nas cotas topogrfcas mais altas sem condies de abastecimento pelo reservatrio principal.49 Unidade 2NotaSegundo a Norma Tcnica NBR 12218 (ABNT, 1994), a presso esttica mxima nas tubulaes distribuidoras deve ser de 500 kPa (50 mca), e a presso dinmica mnima, de 100 kPa (10 mca). Valores fora dessa faixa podem ser aceitos desde que justifcados tcnica e economicamente.Entenda melhor uma confgurao clssica de setorizao de sistemas de distri-buio de gua observando a fgura a seguir.SISTEMA DISTRIBUIDORFigura 9 Setorizao de sistema de distribuio de guaFonte: Gonalves e Lima (2005, p. 14)Conforme citado no PNCDA DTA D1 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 1999), pela se-torizao clssica, na implantao de um sistema de abastecimento a defnio das zonas de presso feita tomando como base a limitao da presso est-tica mxima em 50 mca no ponto mais baixo da zona de presso, e a limitao da presso dinmica mnima em 10 mca no ponto crtico da zona de presso. O ponto crtico, dentro da zona de presso, aquele onde se verifca a menor presso dinmica, isto , o ponto mais elevado ou o mais distante. Com o passar do tempo, o ponto crtico pode se deslocar devido ao aumento de rugosidade em funo da idade da tubulao, tendendo a se localizar inicial-50Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimentomente no ponto mais alto da zona de presso e, futuramente, nos pontos mais distantes em relao ao referencial de presso (reservatrio, booster ou vlvula reguladora de presso). Ele utilizado para se estimar o potencial de reduo de presso da rea, alm de ser um ponto de controle do abastecimento. A mnima presso aceitvel nesse ponto pode variar entre as empresas de sane-amento, entretanto, em muitas reas, a presso mnima das redes de distribui-o, de 10 a 15 metros de carga, manter o abastecimento de forma satisfatria.Segundo o mesmo documento, considerando-se uma regio abastecida por um reservatrio apoiado e um elevado e uma variao de presso dinmica mxima de 10 mca, possvel demarcar a rea de infuncia dos reservatrios por meio das curvas de nvel que defnam presses estticas de 20 mca e 50 mca, para ambos os reservatrios.Verifca-se que, na setorizao clssica, o desnvel geomtrico mximo deve ser de 50 metros. Em regies de topografa mais acidentada, necessria a utiliza-o de um reservatrio intermedirio. Os altos custos de implantao (em reas consolidadas, o custo do terreno torna-se muito caro) e a manuteno de reser-vatrios (principalmente os elevados) levam utilizao de equipamentos como bombas de rotao varivel (com inversores de frequncia) e vlvulas redutoras de presso, para o controle de presso no setor, mantendo-se como funo b-sica do reservatrio a regularizao de variaes horrias de demanda e reserva de incndio em alguns casos.Delimitao das zonas de pressoPara a delimitao das zonas de presso em setores de abastecimento reco-mendado, preferencialmente, o uso de cap, tendo em vista que os registros no garantem a estanqueidade do sistema e podem comprometer seu controle. No so recomendadas ligaes prediais diretamente nas redes primrias de gua, que, em geral, possuem dimetros maiores que 100 mm. A confgurao mais indicada para o controle de vazo nas redes o formato de espinha de peixe. Porm, circuitos fechados, conforme mostra a fgura 9 nos setores A e B, permitem um melhor equilbrio das presses na rede. 51 Unidade 2Conforme a NBR 12218 (ABNT, 1994), a velocidade mnima nas tubulaes deve ser de 0,6 m/s, e a mxima, de 3,5 m/s. O limite mximo de 3,5 m/s pode resultar em perda de carga relativamente alta na rede de distribuio primria, caso ela seja extensa. Considera-se que uma velocidade mxima em torno de 2 m/s deva ser utilizada para a rede primria, o que permitir operar o sistema com presses mais estveis.De acordo com o PNCDA DTA D1 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 1999, p. 22), a ru-gosidade da tubulao o fator crtico em relao s perdas de carga distribu-das. Valores de coefciente C de Hazen-Williams entre 90 e 140 so aceitveis, conforme a idade e o material da tubulao. Na prtica, considerando o dime-tro nominal da tubulao, podem ser encontrados valores de C menores que 50, ou seja, a incrustao to grande que h signifcativa alterao no dimetro interno da tubulao. Isso ocorre com certa frequncia em tubulaes de ferro fundido com idade superior a 40 anos. Principalmente na rede primria, valores baixos demandam a substituio desses trechos ou um reforo da rede.De acordo com o mesmo documento, as tubulaes de material plstico (PVC, PEAD) tm sido largamente utilizadas pelas vantagens nos custos de aquisi-o e execuo, alm de no serem suscetveis corroso nem formao de depsitos de slidos com a mesma intensidade que em tubulaes de outros materiais. Entretanto, a vida til desse material pode ser muito reduzida, prin-cipalmente com relao ao PEAD, que est sujeito a aes trmicas (estoque inadequado) e aes dinmicas que levam fadiga do material (mo de obra no especializada aliada ao uso de ferramentas inadequadas). Para esses materiais, o limite de resistncia signifcativamente reduzido pelas tenses dinmicas cclicas originadas pelas oscilaes de presso associadas a variaes de demanda. Nas redes com esse tipo de material, o controle de presso extremamente importante, para se manterem baixas oscilaes de presso. Caso contrrio, depois de um curto espao de tempo, o nmero de vazamentos ser to grande que a rede dever ser substituda.Viu s como a setorizao pode facilitar o controle de presso nas tubulaes? Na prxima aula voc vai conhecer um pouco sobre macromedio e microme-dio. Continue atento!52Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoDesafoAntes de seguir para a prxima aula, importante que voc acesse o ambiente virtual e realize as atividades sobre o assunto que voc aca-bou de estudar. Em caso de dvidas, j sabe: consulte o seu tutor!Aula 3: Macromedio e micromedioOs sistemas de medio so indispensveis operao efcaz dos sistemas de abastecimento. Confra nesta aula os sistemas de macromedio e de microme-dio.IntroduoDe acordo com o PNCDA DTA C1 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 1999), o conceito bsico de macromedio compreende a correta avaliao dos volumes pro-duzidos e dos volumes entregues a setores de abastecimento ou subsetores, quando se trata de sistemas de maior porte. Dessa maneira, possvel o con-trole das perdas por regies individualizadas.Segundo a Agncia Nacional de guas ANA (2010), a macromedio consis-te na tcnica de medio de grandes vazes e de volumes de gua aportados. Pode ser empregada na verifcao da conformidade das instalaes de cada usurio de gua e permite, ainda, a confrontao do volume medido por micro-medidores de usurios com o volume medido em campo por um macromedi-dor, entre outras aplicaes.Um adequado sistema de macromedio obtido por meio de um correto projeto de localizao dos macromedidores, com a precisa especifcao dos elementos primrios e secundrios (componentes do medidor) e dos dispositi-vos e meios de calibrao. A correta obteno de dados de campo e sua conso-lidao em relatrios gerenciais para a formatao do sistema de informaes gerenciais complementa o processo para a adequada manuteno preventiva e corretiva dos macromedidores.53 Unidade 2Por micromedio entende-se a medio realizada no ponto de entrada de abastecimento de um usurio. Normalmente, a micromedio feita por meio de hidrmetros instalados nos ramais de entrada das edifcaes. Acompanhe a seguir mais detalhes sobre esses dois tipos de medio.MacromedioMacromedio o conjunto de medies realizadas em pontos estratgicos dos sistemas de abastecimento de gua, desde a captao da gua bruta at o fnal das redes de distribuio.Os macromedidores geralmente so equipamentos para grandes vazes, e os principais tipos so os eletromagnticos, os ultrassnicos e o tipo Woltmann. Para o gerenciamento das perdas de gua em redes de distribuio, muito im-portante que os macromedidores estejam adequadamente localizados, posicio-nados e dimensionados. Ao se estabelecer o local de instalao desses medido-res, necessrio considerar a possibilidade de arraste de ar e as condies de acesso para manuteno preventiva e corretiva, at mesmo para a retirada dos equipamentos.A fgura a seguir apresenta um modelo de medidor ultrassnico instalado em uma tubulao para realizao de macromedio.Figura 10 Macromedio com medidor ultrassnico54Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoA macromedio realizada, em geral, com medidores de maior porte do que os utilizados na micromedio, embora, em alguns casos, seja necessrio utilizar grandes medidores em micromedio devido ao grande volume consumido por um determinado usurio.MicromedioEntende-se por micromedio a medio do consumo realizada no ponto de abastecimento de um determinado usurio, independente de sua categoria ou faixa de consumo. Basicamente, a micromedio compreende a medio pe-ridica do volume consumido por meio de hidrmetros. Os hidrmetros para micromedio so classifcados conforme a vazo e a classe de preciso. O sistema de micromedio apresenta os seguintes fatores indutores de per-das no fsicas: perdas inerentes do sistema (ou incompressveis); hidrmetros inclinados; hidrmetros com problemas diversos; hidrmetros mal dimensionados.As perdas inerentes ao sistema de micromedio so aquelas que no podem ser eliminadas e, por isso, denominam-se incompressveis. A existncia de re-servatrio domiciliar (caixa-dgua) e boia para controle de nvel de gua nas residncias faz com que ocorra uma submedio, principalmente na fase fnal de enchimento, quando a vazo situa-se aqum da vazo de transio do me-didor. Alm desse fato, o prprio hidrmetro, mesmo que bem dimensionado e calibrado, apresentar na maioria dos casos um percentual de erro, proporcio-nando uma medio menor do que os volumes efetivamente fornecidos.55 Unidade 2A fgura a seguir apresenta o visor de um hidrmetro.Figura 11 Visor de hidrmetroA instalao do hidrmetro com inclinao superior a 15 em relao ao seu prprio eixo faz com que ocorra submedio dos volumes. A submedio devi-da inclinao dos hidrmetros varivel com o grau de inclinao dos mes-mos, podendo chegar a 50%. Em termos mdios, experincias mostraram um incremento de 20% entre os volumes micromedidos antes e depois da correo da inclinao.Muitos erros de medio so provocados por problemas nos hidrmetros me-didores parados, com a cpula riscada ou opaca (o que induz a erros de leitura) e hidrmetros com o tempo de instalao acima do recomendado, acarretando submedies superiores s normais.Por fm, salientam-se as perdas no fsicas representadas pela submedio de hidrmetros mal dimensionados para as vazes fornecidas, em especial aqueles com capacidade superior aos volumes medidos, que j na sua instalao apre-sentam um custo adicional desnecessrio e, durante sua vida operacional, por seu superdimensionamento, induziro a perdas de faturamento.56Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoDesafoHora de concluir mais um desafo, acessando o ambiente virtual e reali-zando a atividade. Se tiver alguma dvida, j sabe, consulte o seu tutor!Aula 4: Diagnstico do parque de hidrmetrosPara iniciar a gesto de um parque de hidrmetros, uma das primeiras aes a realizar o seu diagnstico, que fornecer informaes seguras qualitativa e quantitativamente, para a recomendao de ajustes nos procedimentos. Na es-timativa das perdas de gua ocorridas em funo de problemas relacionados micromedio, todos os parmetros que podem contribuir para sua ocorrncia devem ser analisados.Destaca-se para o diagnstico a importncia da verifcao do ndice de cober-tura de micromedio, o tempo de uso e as condies de funcionamento dos hidrmetros instalados. Os hidrmetros destinados medio de volume de gua fria so regulamenta-dos pelo Regulamento Tcnico Metrolgico aprovado pela portaria do Inmetro n 246, de 17 de outubro de 2000. Segundo a portaria, os hidrmetros devem ser verifcados quanto preciso na medio em intervalos no superiores a cinco anos. Existem muitos estudos que mostram a ocorrncia de perda signi-fcativa na medio registrada por um hidrmetro em uso por um tempo bem maior que aquele estipulado pela Portaria n 246. O diagnstico deve avaliar tambm as condies de instalao dos hidrmetros, que deve seguir as recomendaes do fabricante do equipamento, e, ainda,a compatibilidade da classe de vazo dos hidrmetros com o padro de consumo que esto atendendo.Sistematizadas, as informaes obtidas em campo, considerando-se as reco-mendaes tcnicas, fornecero as informaes necessrias para um adequado plano de ao no parque de medidores. 57 Unidade 2DesafoAntes de seguir para a prxima unidade, lembre-se de realizar a ativi-dade no ambiente virtual. Bons estudos!RelembrandoVoc est chegando ao fnal de mais uma etapa do seu curso. Que tal relembrar o que foi estudado nesta unidade? Toda gua que subtrada do sistema e que no consumida pelo cliente fnal chamada de perda fsica. Perdas no fsicas so as guas produzidas e consumidas, porm no revertidas em faturamento. As perdas fsicas visveis so aquelas que podem ser identifca-das visualmente, pois as fugas de gua aforam para a superfcie do terreno por percolao pelo solo e pelo pavimento ou atravs dos dispositivos da rede. As perdas fsicas no visveis so aquelas nas quais as fugas de gua no aforam. So de mais difcil deteco, sendo necessrio, na maioria dos casos, o uso de equipamentos especfcos como os geofones mecnicos e eletrnicos, hastes de escuta e os correlacio-nadores de rudos. Entre as principais medidas estratgicas para reduo e controle de perdas fsicas e no fsicas nos sistemas de abastecimento de gua destacam-se: subdiviso do sistema, monitoramento e setorizao. Em geral, o controle de perdas fsicas feito por meio de quatro ati-vidades complementares: gerenciamento de presso, controle ativo de vazamentos, velocidade e qualidade dos reparos e gerenciamento da infraestrutura. O conceito bsico de macromedio compreende a correta avalia-o dos volumes produzidos e dos volumes entregues a setores de abastecimento ou sub-regies. A micromedio a medio do consumo realizada no ponto de abastecimento de um determinado usurio, independentemente de sua categoria ou faixa de consumo. Existem perdas inerentes ao sistema de medio que no podem ser eliminadas e perdas causadas por mal dimensionamento e/ou insta-lao do medidor.59Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de Abastecimento3Equipamentos para Controle de PerdasVoc est iniciando mais uma etapa do seu cur-so. Confra a seguir os objetivos de aprendiza-gem para esta unidade.Objetivos de AprendizagemAo fnal desta unidade, voc ter subsdios para: Conhecer os principais equipamentos que auxiliam na reduo de perdas de gua em redes de abastecimento. Identifcar a necessidade de instalao de equipamentos que podem contribuir para a reduo das perdas. Conhecer os princpios de funcionamento dos principais equipamentos aplicados em com-bate s perdas. Conhecer as principais recomendaes e cuidados com os equipamentos utilizados no controle de perdas. 60Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAulas Esta unidade est dividida da seguinte maneira:Aula 1:Vlvulas redutoras de pressoAula 2:VentosasAula 3:Medidores de vazoAula 4:Medidores de pressoLembre-se sempre de que este material foi desenvolvido especialmente para voc, e caso voc fque em dvida em qualquer parte do contedo, s con-sultar o tutor. Pronto para seguir em frente? Ento vamos l!Para iniciarA perda de gua em sistemas de distribuio a diferena entre o volume de gua produzido nas Estaes de Tratamento (ETA) e o total dos volumes medidos nos hidrmetros. A perda diretamente proporcional presso na rede. Desta forma, percebe-se quais equipamentos de medio desses par-metros so necessrios para seu gerenciamento.Conforme o PNCDA DTA A2 (MARCKA, 2004), as perdas de gua em redes de abastecimento podem ser divididas em: perdas na aduo de gua tratada perdas na rede de distribuio e perdas nos ramais prediais. As perdas na aduo de gua tratada so as perdas por vazamentos e rom-pimentos nas tubulaes das adutoras e subadutoras, que transportam va-zes elevadas para serem distribudas pela rede de distribuio. Outra forma de perda fsica na aduo de gua tratada o caso das descargas, seja para esvaziar a tubulao para reparos e manutenes diversas, seja para melhorar a qualidade da gua. Nesses casos, apenas sero consideradas perdidas em sentido estrito as vazes excedentes do necessrio para a correta operao do sistema. O volu-me de gua descartado em descargas deve ser computados como consumo operacional.No caso de vazamentos, pelo fato de as vazes veiculadas serem elevadas, esses so geralmente localizados e prontamente reparados. importante res-saltar que se tais rompimentos no forem detectados e controlados em curto prazo, grandes danos materiais podem ocorrer devido ao seu alto poder erosivo e destrutivo. 61 Unidade 3A falta de instalao ou manuteno de ventosas pode ser um importan-te fator que propicia a ocorrncia de transientes de presso e consequente rompimento de adutoras, devendo merecer especial ateno. Em sistemas pressurizados por bombeamento, tambm se deve prestar espe-cial ateno instalao de elementos aliviadores de presses, em casos de paradas de funcionamento da bomba. A magnitude das perdas pode variar signifcativamente em funo do estado das tubulaes, das presses e da efcincia operacional.Segundo o PNCDA DTA A2 (MARCKA, 2004), as perdas fsicas que ocorrem nas redes de distribuio, incluindo os ramais prediais, so, muitas vezes, elevadas, mas esto dispersas, fazendo com que as aes corretivas sejam complexas, onerosas e de retorno duvidoso se no forem realizadas com critrios e controles tcnicos rgidos. Como medida mais abrangente para a reduo das perdas em redes de distribuio, destaca-se o controle da presso, uma vez que o volume dos vazamentos diretamente proporcional mesma. Para o controle de presso, tanto em redes de distribuio como em adutoras, recomendvel o uso de vlvulas reguladoras de presso (VRPs).Para os sistemas j implantados, as aes apontam para a priorizao da reduo de presses na rede de distribuio, para que haja uma reduo de perdas. Dessa forma, deve ser dada ateno especial ao controle de cargas hidrulicas na rede, pois sua simples reduo diminui as perdas nos vaza-mentos existentes, alm de restringir o risco de novas rupturas.Como voc pode ver, o controle de perdas est relacionado ao uso de equi-pamentos especfcos, destacando-se equipamentos para controle de presso e ventosas. Esses equipamentos permitem condicionar os parmetros hidru-licos s caractersticas tcnicas das tubulaes, evitando rompimentos. Alm desses equipamentos, os medidores de vazo tambm contribuem para a reduo das perdas, pois permitem anlises de balanos hdricos e incentivam o no desperdcio por parte dos consumidores, que evitam gastos excessivos de gua quando ela medida e cobrada. Cabe lembrar que o bom estado de conservao das redes de abastecimento fundamental para os baixos ndices de perdas. Continue prestando ateno e siga em frente nos estudos!62Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAula 1: Vlvulas redutoras de presso (VRPs) IntroduoO controle de presso, atravs de Vlvulas Redutoras de Presso (VRP), apre-senta-se como uma das ferramentas mais importantes no controle e reduo de perdas, sendo recomendado o seu uso nos sistemas de abastecimento de gua. Segundo o PNCDA DTA G4 (GONALVES; LIMA, 2005), em um sistema de gua com alta presso os vazamentos ocorrem em maior frequncia e quantidade. As VRPs permitem a regulagem da presso de sada, mantendo constante este pa-rmetro na tubulao a jusante das mesmas. So indicadas para locais nos quais a presso ultrapassa o limite recomendado por norma nas tubulaes, que de 50 mca. Desta forma, as VRPs contribuem para a proteo da rede reduzindo a quantidade de vazamentos, alm de contribuir para a reduo do consumo de gua. Um uso muito comum para as VRPs so os ramais que requerem uma presso inferior presso da rede principal. Nos locais onde a perda de carga causa oscilaes signifcativas de presso pode ser recomendvel o uso de controladores eletrnicos. Esses equipamen-tos, abastecidos por bateria, possuem circuito eletrnico com armazenadores de dados e vlvulas solenides. Esse tipo de equipamento ajustvel s variaes de presso da rede, mantendo estvel esse parmetro mesmo quando ocorrem variaes signifcativas no interior das tubulaes.A partir de agora, confra mais informaes sobre o controle de presso.63 Unidade 3Sobre o controle de pressoSegundo o PNCDA DTA G4 (GONALVES; LIMA, 2005) h trs tipos bsicos de controle de presso com utilizao de VRP: Presso de sada fxa (VRP sem controlador): usada quando o sistema a ser controlado no tem mudanas signifcativas de demanda ou tem perdas de carga relativamente pequenas (menores do que 10mca, sob quaisquer condies de operao). Modulao por tempo: usada para controlar um sistema que apresenta grande perda de carga (superior a 10mca), porm de perfl regular de consu-mo. Assim, a vlvula ir trabalhar com patamares de presso de sada, ajus-tados no tempo. Modulao por vazo: usada para controle em sistemas que apresentam grande perda de carga (grandes reas) e mudanas no perfl de consumo, que podem ser no tipo de uso, na sazonalidade ou na populao (como no caso de cidades tursticas). Apesar de ser o tipo de controle mais efciente, necessita de um controlador mais caro, alm de um medidor de pulso de vazo.Conforme visto, as vlvulas redutoras de presso podem trazer diversas van-tagens para as redes de abastecimento. O PNCDA DTA G4 (GONALVES; LIMA, 2005) destaca as seguintes possibilidades de aplicao para as vlvulas reduto-ras de presso: Reduzir o volume perdido em vazamentos, economizando recursos de gua e custos associados. Reduzir a frequncia de rompimentos de tubulaes e consequentes danos que tm reparos onerosos, minimizando tambm as interrupes de forneci-mento e os perigos causados ao pblico usurio de ruas e estradas. Prover um servio com presses mais estabilizadas ao consumidor, dimi-nuindo a ocorrncia de danos s instalaes internas dos usurios at a caixa-dgua (tubulaes, registros e bias). Reduzir os consumos relacionados com a presso da rede, como por exem-plo, a rega de jardins.64Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoCritrios de escolha das vlvulas redutoras de pressoPara dimensionar uma vlvula redutora de presso necessrio o monitora-mento prvio da presso. O monitoramento das presses na rede permite a visualizao das presses em um determinado ponto ao longo das horas do dia, possibilitando o conhecimento das presses mdias, mnimas e mximas. Dessa forma, podem-se comparar os valores de presso na rede com os valores permitidos em Norma e, ento, defnir as estratgias de adequao de rede, como, por exemplo, a reduo de presses com o uso de VRP ou substituio de trechos de rede com incrustao. A especifcao de vlvulas redutoras de presso e sua correta instalao so fundamentais para o seu bom funcionamento. A vlvula redutora de presso um elemento fsico e mecnico que age sobre o escoamento do lquido, pro-porcionando, atravs de seu mecanismo, a perda de carga desejada para man-ter a presso no interior das tubulaes dentro de limites projetados. So requeridos cuidados especiais quanto aos aspectos de resistncia estrutu-ral, qumica e de desempenho hidrulico a que a vlvula redutora de presso possa ser submetida. Especifcar uma vlvula signifca pormenorizar as caractersticas que este equi-pamento deve ter. Uma boa especifcao deve comear pelo dimensionamento adequado e pela abordagem de aspectos relacionados condio de trabalho. Os principais parmetros a serem considerados para a especifcao de uma vlvula redutora de presso so: vazes mximas e mnimas; presses de trabalho; presso de regulagem; caractersticas qumicas da gua; comportamento da presso dinmica do setor a ser controlado; material da vlvula; tipo de fltro; tipo de conexo.O modo mais prtico de dimensionamento de vlvulas redutoras de presso utilizar as tabelas fornecidas pelos fabricantes, onde so mostradas as vazes mnimas e mximas para cada dimetro, bem como a perda de carga gerada. A fgura a seguir mostra dois modelos de vlvulas redutoras de presso. Na parte frontal da vlvula h manmetros indicadores de presso.65 Unidade 3Figura 12 Vlvulas redutoras de pressoOs principais problemas relacionados ao dimensionamento das VRPs evidencia-dos na prtica so: 1Subdimensionamento: Ocorrncia de presses negativas a jusante da vlvula; Falta dgua em pontos do setor controlado; Cavitao por excesso de velocidade do fuxo; Impossibilidade de regulagem da vlvula.2Superdimensionamento: Excesso de presso a jusante da vlvula; Abertura e fechamento constante da vlvula, gerando golpes de arete inter-mitentes; Danifcao do diafragma e demais componentes internos da vlvula; Impossibilidade de regulagem da vlvula. 66Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoInstalao, operao e manuteno das VRPsA instalao, a operao e a manuteno das vlvulas redutoras de presso de-vem ser realizadas seguindo os critrios tcnicos especifcados pelos fabrican-tes. Um programa deve ser criado para a realizao adequada dos servios que envolvem esses equipamentos. Uma forma precisa de controle das VRPs que possibilita detectar em tempo real qualquer alterao signifcativa no sistema o controle a distncia atravs de telemetria. Porm, este sistema somente se torna vivel economicamente quan-do h uma quantidade grande desses equipamentos instalados na rede.Como o consumo de gua em um trecho de rede pode variar muito em funo de mudana nos perfs de consumo e considerando, ainda, que a rugosidade da tubulao se altera com o passar do tempo, o controle da presso deve ser realizado atravs de um processo contnuo, buscando as inovaes tecnolgicas cabveis para o sistema. DesafoAgora, fnalize esta aula acessando o ambiente virtual e realizando as atividades propostas.Na prxima aula voc vai conhecer os dispositivos de funcionamento automti-co para admisso e expulso de ar das tubulaes. Continue atento!Aula 2: VentosasO que so ventosasQuando as redes de abastecimento de gua so esvaziadas para manutenes ou quando a vazo insufciente por consumo excessivo de gua, em alguns pontos podem surgir presses negativas (depresses) que podem causar colap-so na tubulao. Quando a tubulao preenchida com gua novamente, o ar 67 Unidade 3tende a se acumular nos pontos mais altos, fcando comprimido pela presso do bombeamento. O ar acumulado e comprimido causa presses elevadas e pode causar rompimentos da rede de abastecimento. Nesses pontos a forma-o de bolses de ar causa a reduo da seo de escoamento (diminuio da rea disponvel para escoamento dentro da tubulao) de gua, uma vez que ela escoar pela parte no preenchida pelo ar. Para permitir a entrada de ar nas redes de abastecimento quando as mesmas so esvaziadas, e tambm a expulso do ar que se acumula nos pontos mais altos da tubulao durante o seu preenchimento com gua, so instalados nas tubulaes dispositivos denominados ventosas. As ventosas so dispositivos que atuam na proteo contra as depresses e sobrepresses nas redes de abastecimento, uma vez que permitem a entrada e sada de ar nas tubulaes atravs de um orifcio localizado na parte supe-rior da mesma. Dessa forma, o valor da depresso fca limitado ao da presso atmosfrica e a presso no ultrapassa o valor estabelecido pelo bombeamento. Segundo Netto et al. (1998), as ventosas so dispositivos de funcionamento automtico para admisso e expulso de ar das tubulaes sob presso. Sua necessidade evidente para fns de enchimento e esvaziamento de tubulaes com perfl sinuoso, e devem se localizar nos pontos altos e antes ou depois de vlvulas de seccionamento da linha. Durante o funcionamento da rede de distribuio de gua as ventosas atuam de duas formas: expulsando o ar que se acumula nos pontos altos da rede; e permitindo a rpida entrada de ar em condies de subpresso, evitando o esmagamento dos tubos pela presso atmosfrica.Segundo o PNCDA DTA C1 (CONEJO, LOPES, MARCKA, 1999), os sistemas de proteo por ventosas devem ser muito bem dimensionados, para se evitar problemas como os que ocorrem quando h interrupo do abastecimento para reparos. A ausncia de ventosas provoca o aparecimento de presses negativas que iro causar o esmagamento das tubulaes. A repetio desse processo provocar a fadiga do material e o seu rompimento, alm do deslocamento dos anis das juntas (item 5.10.3 da NBR 12218).Conforme Netto et al. (1998), os fabricante classifcam as vlvulas ventosas em trs tipos:aventosa simples;bventosa dupla de pequeno e grande orifcio;cventosa de admisso.68Medidas de Reduo de Perdas de gua em Redes de AbastecimentoAlguns fabricantes chamam suas vlvulas de expulso de ar de ventosas de du-plo efeito porm, no h ventosa de nico efeito , e as com orifcio grande e pequeno de ventosa de duplo efeito e trplice funo o que nada mais quer dizer que essa vlvula permite o ar entrar e sair (duplo efeito) e tem as funes de encher, esvaziar e operar. A seguir apresentada uma vlvula ventosa de trplice funo.Figura 13 Vlvula ventosa de trplice funoFuncionamento da ventosaNo compartimento principal da vlvula se aloja um futuador que permanece no fundo do compartimento quando este no est preenchido por gua, per-mitindo, dessa forma, a sada do ar por um orifcio que se encontra na tampa, na parte superior do equipamento. Desse modo, todo o ar deslocado durante o enchimento da rede ser expelido pela sada, que se encontra aberta nesta situao. No momento em que o ar for eliminado, a gua alcanar o futuador, deslo-cando-o para cima, de encontro abertura, fechando-a automaticamente. Des-sa forma, o trecho da adutora fca sob a presso da gua, mantendo o futuador contra a abertura e impedindo a passagem da gua. No caso de drenagem da adutora, falta de gua