sistema de abastecimento de Água

Gerenciamento de Perdas de gua e Energia Eltrica em Sistemas de Abastecimento

Abastecimento de guaNvel 2

Guia do profissional em treinamento

Promoo Rede Nacional de Capacitao e Extenso Tecnolgica em Saneamento Ambiental ReCESA Realizao Ncleo Regional Nordeste NURENE Instituies integrantes do NURENE Universidade Federal da Bahia (lder) | Universidade Federal do Cear | Universidade Federal da Paraba | Universidade Federal de Pernambuco Financiamento Financiadora de Estudos e Projetos do Ministrio da Cincia e Tecnologia I Fundao Nacional de Sade do Ministrio da Sade I Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental do Ministrio das Cidades Apoio organizacional Programa de Modernizao do Setor de Saneamento PMSS Comit gestor da ReCESA- Ministrio das Cidades; - Ministrio da Cincia e Tecnologia; - Ministrio do Meio Ambiente; - Ministrio da Educao; - Ministrio da Integrao Nacional; - Ministrio da Sade; - Banco Nacional de Desenvolvimento Econmico Social (BNDES); - Caixa Econmica Federal (CAIXA).

Comit consultivo da ReCESA- Associao Brasileira de Captao e Manejo de gua de Chuva ABCMAC - Associao Brasileira de Engenharia Sanitria e Ambiental ABES - Associao Brasileira de Recursos Hdricos ABRH - Associao Brasileira de Resduos Slidos e Limpeza Pblica ABLP - Associao das Empresas de Saneamento Bsico Estaduais AESBE - Associao Nacional dos Servios Municipais de Saneamento ASSEMAE - Conselho de Dirigentes dos Centros Federais de Educao Tecnolgica CONCEFET - Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia CONFEA - Federao de rgo para a Assistncia Social e Educacional FASE - Federao Nacional dos Urbanitrios FNU - Frum Nacional de Comits de Bacias Hidrogrficas FNCBHS - Frum Nacional de Pr-Reitores de Extenso das Universidades Pblicas Brasileiras FORPROEX - Frum Nacional Lixo e Cidadania L&P - Frente Nacional pelo Saneamento Ambiental FNSA - Instituto Brasileiro de Administrao Municipal IBAM - Organizao Pan-Americana de Sade OPAS - Programa Nacional de Conservao de Energia PROCEL - Rede Brasileira de Capacitao em Recursos Hdricos Cap-Net Brasil

Parceiros do NURENE- ARCE Agncia Reguladora de Servios Pblicos Delegados do Estado do Cear - Cagece Companhia de gua e Esgoto do Cear - Cagepa Companhia de gua e Esgotos da Paraba - CEFET Cariri Centro Federal de Educao Tecnolgica do Cariri/CE - CENTEC Cariri Faculdade de Tecnologia CENTEC do Cariri/CE - Cerb Companhia de Engenharia Rural da Bahia - Compesa Companhia Pernambucana de Saneamento - Conder Companhia de Desenvolvimento Urbano do Estado da Bahia - EMASA Empresa Municipal de guas e Saneamento de Itabuna/BA - Embasa Empresa Baiana de guas e Saneamento - Emlur Empresa Municipal de Limpeza Urbana de Joo Pessoa - Emlurb / Fortaleza Empresa Municipal de Limpeza e Urbanizao de Fortaleza - Emlurb / Recife Empresa de Manuteno e Limpeza Urbana do Recife - Limpurb Empresa de Limpeza Urbana de Salvador - SAAE Servio Autnomo de gua e Esgoto do Municpio de Alagoinhas/BA - SANEAR Autarquia de Saneamento do Recife - SECTMA Secretaria de Cincia, Tecnologia e Meio Ambiente do Estado de Pernambuco - SEDUR Secretaria de Desenvolvimento Urbano da Bahia - SEINF Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbano e Infra-Estrutura de Fortaleza - SEMAM / Fortaleza Secretaria Municipal de Meio Ambiente e Controle Urbano - SEMAM / Joo Pessoa Secretaria Executiva de Meio Ambiente - SENAC / PE Servio Nacional de Aprendizagem Comercial de Pernambuco - SENAI / CE Servio Nacional de Aprendizagem Industrial do Cear - SENAI / PE Servio Nacional de Aprendizagem Industrial de Pernambuco - SEPLAN Secretaria de Planejamento de Joo Pessoa - SUDEMA Superintendncia de Administrao do Meio Ambiente do Estado da Paraba - UECE Universidade Estadual do Cear - UFMA Universidade Federal do Maranho - UNICAP Universidade Catlica de Pernambuco - UPE Universidade de Pernambuco

Gerenciamento de Perdas de gua e Energia Eltrica em Sistemas de Abastecimento

Abastecimento de guaNvel 2

Guia do profissional em treinamento

EXX

Abastecimento de gua: gerenciamento de perdas de gua e energia eltrica em sistemas de abastecimento: guia do profissional em treinamento: nvel 2 / Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (org). Salvador: ReCESA, 2008. 139p. Nota: Realizao do NURENE Ncleo Regional Nordeste; coordenao de Viviana Maria Zanta, Jos Fernando Thom Juc, Heber Pimentel Gomes e Marco Aurlio Holanda de Castro. 1. Eficincia hidrulica e energtica no saneamento. 2. Consumo e demanda de gua e energia. 3. Perdas de gua e energia. 4. Combate s perdas de gua procedimentos tcnicos. 5. Reduo de custos de energia eltrica aes administrativas e operacionais. 6. Economia de gua e energia educao. 7. Combate s perdas de gua e energia programa e planos de ao. I. Brasil. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. II. Ncleo Regional Nordeste. CDD XXX.X

Catalogao da Fonte:

Coordenao Geral do NURENE Prof. Dr. Viviana Maria Zanta

Profissionais que participaram da elaborao deste guia Professor Milton Tomoyuki Tsutiya

Crditos Jos Antnio Frana Marques Jos Reinolds Cardoso de Melo

Central de Produo de Material Didtico Patrcia Campos Borja | Alessandra Gomes Lopes Sampaio Silva

Projeto Grfico Marco Severo | Rachel Barreto | Romero Ronconi

Impresso Fast Design

permitida a reproduo total ou parcial desta publicao, desde que citada a fonte.

Apresentao da ReCESAA criao do Ministrio das Cidades no Governo do Presidente Luiz Incio Lula da Silva, em 2003, permitiu que os imensos desafios contexto, urbanos a passassem a ser de encarados como poltica de Estado. Nesse Secretaria Nacional Saneamen Saneamento Ambiental (SNSA) inaugurou um paradigma que inscreve o saneamento como urbana poltica e pblica, e que a com dimenso de das e a da e ambiental, promotora reduo tcnica a favor pblico A ReCESA tem o propsito de reunir um conjunto de instituies e entidades com o objetivo de de coordenar o desenvolvimento propostas

pedaggicas e de material didtico, bem como promover aes de intercmbio e de extenso as tecnolgica que levem tcnicas em e considerao as peculiaridades regionais e diferentes polticas, visando para a tecnologias profissionais servios de capacitar operao, Para a

desenvolvimento saneamento tecnologia prestao essencial. A misso da em so de

desigualdades sociais. Uma concepo de colocadas um servio

manuteno e gesto dos sistemas e saneamento. estruturao da ReCESA foram formados Ncleos Regionais e um Comit Gestor, em nvel nacional.

SNSA

ganhou

maior

Por fim, cabe destacar que este projeto tem sido bastante desafiador para todos ns: um grupo que predominantemente compreendeu a formado por profissionais da rea de engenharia necessidade de agregar outros olhares e saberes, ainda que para isso tenha sido necessrio "contornar todos os meandros do rio, antes de chegar ao seu curso principal".

relevncia e efetividade com a agenda do saneamento para o quadrinio 20072010, haja vista a deciso do Governo Federal de destinar, dos recursos reservados ao Programa de Acelerao do Crescimento (PAC), 40 bilhes de reais para investimentos em saneamento.

Nesse novo cenrio, a SNSA conduz aes de capacitao como um para dos a instrumentos estratgicos

Comit Gestor da ReCESA

modificao de paradigmas, o alcance de melhorias de desempenho e da qualidade na prestao dos servios e a integrao de polticas setoriais. O em projeto de estruturao da Rede de Capacitao e Extenso Tecnol Tecnolgica Saneamento Ambiental ReCESA constitui importante iniciativa nessa direo.

NURENEO Ncleo Regional Nordeste (NURENE) tem por da objetivo rea de o desenvolvimento em de atividades de capacitao de profissionais saneamento, quatro estados da regio Nordeste do Brasil: Bahia, Cear, Paraba e Pernambuco. O NURENE coordenado pela A

Os Guiascoletnea de materiais didticos

produzidos pelo NURENE composta de 19 guias que sero utilizados nas Oficinas de Capacitao para profissionais que atuam na rea de saneamento. Quatro guias tratam trs de temas transversais, aos quatro abordam o manejo das guas pluviais, esto relacionados

Universidade Federal da Bahia (UFBA), tendo como instituies co-executoras a Universidade Federal do Cear (UFC), a Universidade Federal da Paraba (UFPB) e a Universidade (UFPE). O NURENE espera que suas atividades possam contribuir para a alterao do quadro sanitrio do Nordeste e, consequentemente, para a melhoria da qualidade de vida da populao dessa regio marcada pela desigualdade social. Federal de Pernambuco

sistemas de abastecimento de gua, trs so sobre esgotamento sanitrio e cinco versam sobre o manejo dos resduos slidos e limpeza pblica. O pblico alvo do NURENE envolve

profissionais que atuam na rea dos servios de saneamento e que possuem um grau de escolaridade que varia do semi-alfabetizado ao terceiro grau. Os guias representam um esforo do NURENE proposta no sentido de abordar pautada as no temticas de saneamento segundo umaCoordenadores Institucionais do NURENE

pedaggica

reconhecimento das prticas atuais e em uma reflexo crtica sobre essas aes para a produo de uma nova prtica capaz de contribuir para a promoo de um saneamento de qualidade para todos.

Equipe da Central de Produo de Material Didtico CPMD

Apresentao Apresentao da rea temtica Abastecimento de gua

Um dos desafios que se apresenta hoje para o saneamento a adoo de tecnologias e prticas para o uso racional dos recursos hdricos e controle de perdas em sistemas de abastecimento. Em termos qualitativos, exige-se a preservao dos mananciais e o controle da qualidade da gua para consumo humano. O atendimento a esses requisitos proporcionar uma maior eficincia e eficcia dos sistemas de abastecimento de gua, garantindo, social gua. conseqentemente, o direito

Conselho Editorial de Abastecimento de gua

SUMRIOPANORAMA E DESAFIOS DA EFICINCIA HIDRULICA E ENERGTICA PARA O SANEAMENTO AMBIENTAL ..........................................................................................................................10 A gua no Planeta.............................................................................................................11 Energia Eltrica .................................................................................................................16 Nveis de Atendimento de gua e Esgoto no Brasil .............................................................17 A Problemtica das Perdas de gua e Energia Eltrica em Sistemas de Abastecimento de gua ........................................................................................................................................18 Perdas de gua .....................................................................................................................18 Perdas de energia eltrica .....................................................................................................19 CONSUMO E DEMANDA DE GUA E ENERGIA NO BRASIL E OS PRINCPIOS DA CONSERVAO...21 Disponibilidade Hdrica no Brasil .......................................................................................21 Demanda de gua ............................................................................................................22 Consumo de gua em Sistemas de Abastecimento.............................................................23 Produo e Consumo de Energia Eltrica no Brasil..............................................................27 Conservao de gua........................................................................................................29 Conservao de Energia ....................................................................................................30 CONCEITO, IMPORTNCIA E ORIGEM DAS PERDAS DE GUA E ENERGIA...................................32 Sistema de Abastecimento de gua ...................................................................................32 Perdas de gua em Sistemas de Abastecimento .................................................................33 Consumo no-medido faturado (estimados) ......................................................................34 Perda de Energia Eltrica em Sistemas de Abastecimento ...................................................42 PROCEDIMENTOS TCNICOS PARA O COMBATE S PERDAS DE GUA ......................................45 Combate s Perdas de gua ..............................................................................................45 Macromedio ..................................................................................................................56 Micromedio ...................................................................................................................62 AES ADMINISTRATIVAS PARA A REDUO DE CUSTOS DE ENERGIA ELTRICA......................67 Diagnstico do Sistema de Abastecimento de gua quanto aos Custos de Energia Eltrica ..67 Alternativas para a Reduo do Custo de Energia Eltrica ...................................................68 Aes Administrativas.......................................................................................................69 Contrato de Fornecimento de Energia Eltrica ....................................................................70 Tarifas de Energia Eltrica .................................................................................................72 Gerenciamento de Contas de Energia Eltrica.....................................................................74 AES OPERACIONAIS PARA A REDUO DE CUSTOS DE ENERGIA ELTRICA ...........................76 Ajuste de Equipamentos....................................................................................................76 Diminuio da Potncia dos Equipamentos ........................................................................77 Reduo das perdas de carga pela eliminao de ar em tubulaes ....................................81 Outros aspectos hidrulicos relacionados com as perdas de carga......................................83

Reduo do Custo pela Alterao do Sistema Operacional ..................................................86 Reduo do Custo pela Automao de Sistemas de Abastecimento de gua........................89 Reduo do Custo pela Gerao de Energia Eltrica ............................................................90 Utilizao de Inversores de Freqncia em Sistemas de Bombeamento para a Diminuio do Consumo de Energia Eltrica .............................................................................................92 EDUCAO PARA ECONOMIA DE GUA E ENERGIA ............................................................... 102 Educao Pblica ............................................................................................................ 102 Educao para Tcnicos .................................................................................................. 104 PROGRAMA DE COMBATE S PERDAS DE GUA E ENERGIA.................................................... 106 Programa de Combate s Perdas de gua ........................................................................ 106 Programa de Reduo de Custos e Combate s Perdas de Energia .................................... 114 PLANOS DE AO DE COMBATE S PERDAS DE GUA E ENERGIA .......................................... 118 Elaborao de Planos de Ao para o Combate s Perdas de gua e Energia ..................... 118 Gerenciamento de Projetos.............................................................................................. 130 Processo estratgico ....................................................................................................... 131 REFERNCIAS ...................................................................................................................... 135

PANORAMA E DESAFIOS DA EFICINCIA HIDRULICA E ENERGTICA PARA O SANEAMENTO AMBIENTALA gua, essencial ao surgimento e manuteno da vida em nosso planeta, indispensvel para o desenvolvimento das diversas atividades criadas pelo ser humano, e apresenta, por essa razo, valores econmicos, sociais e culturais. Alm de dar suporte vida, a gua pode ser utilizada para o transporte de pessoas e mercadorias, gerao de energia eltrica, produo e processamento de alimentos, processos industriais diversos, recreao e paisagismo, alm de assimilao de poluentes sendo essa, talvez, uma das aplicaes menos nobres deste recurso to essencial (MIERZAWA e HESPANHOL, 2005). Com o aumento da populao e o incremento industrial, a gua passou a ser cada vez mais utilizada, como se fosse um recurso abundante e infinito. O conceito de abundncia de gua ainda muito forte, principalmente no Brasil, um dos pases que mais dispem desse recurso, pois cerca de 13% de toda a gua doce do planeta encontra-se em territrio brasileiro. O problema com a gua no Brasil diz respeito sua distribuio. A escassez de gua atinge reas de climatologia desfavorvel e regies altamente urbanizadas, como o caso das principais reas metropolitanas. As perdas de gua totais em sistemas de abastecimento de gua no Brasil tm uma mdia de 40,5%, valor considerado muito elevado, necessitando, portanto, urgentemente uma reduo de pelo menos 30% a curto prazo e de 50% a mdio prazo. Mais de dois por cento do consumo total de energia eltrica do Brasil so consumidos pelos prestadores de servios de saneamento, sendo que 90% dessa energia so consumidas pelos conjuntos motobomba. Estima-se que esse consumo pode ser reduzido em pelo menos 25% na maioria dos sistemas de gua.

As perdas de gua tm relao direta com o consumo de energia, pois de Isso mostra necessrio cerca de 0,6kWh para produzir 1m3 de gua potvel. Isso mostra que eficincia hidrulica e a eficincia energtica so fundamentais para o bom gerenciamento dos sistemas de abastecimento de gua.

O sucesso de qualquer programa de reduo de perdas de gua e energia depende de um sistema de gesto permanente e eficaz que compreenda aes de base operacional, institucional, educacional e legal. Essas aes, alm de promover a reduo de perdas de gua e do consumo de energia eltrica, devem visar tambm os seguintes objetivos: incremento de receitas; reduo dos custos de produo; reduo das despesas de energia eltrica; postergao dos investimentos; satisfao dos clientes.Guia do profissional em treinamento ReCESA

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A gua no PlanetaA gua encontra-se disponvel sob vrias formas na natureza cobrindo cerca de 70% da superfcie do planeta. A Tabela 1 apresenta reas e volumes totais e relativos dos principais reservatrios de gua na Terra e a Figura 1 mostra a distribuio das guas e a porcentagem de gua salgada e doce.Tabela 1. Principais reservatrios de gua na Terra.Reservatrio Oceanos gua Subterrnea gua doce Umidade do solo Geleira e calotas polares Antrtica Groelndia rtico Regies montanhosas Solos gelados Lagos gua doce gua salgada Pntanos Calha dos rios gua na biomassa gua na atmosfera Total de reserva de gua Total de reserva de gua doceFonte: SHIKLOMANOV (1993).

rea (103 km2) 361.300 134.800

Volume (103 km3) 1.338.000 23.400 10.530 16,5

% do volume total Total de gua 96,5 1,7 0,76 0,001 1,74 1,56 0,17 0,006 0,003 0,022 0,013 0,007 0,006 0,0008 0,0002 0,0001 0,001 100 2,53 gua doce 30,1 0,05 68,7 61,7 6,68 0,24 0,12 0,86 0,26 0,03 0,006 0,003 0,04 100

16.227 13.980 1.802 226 224 21.000 2.058,7 1.236,4 822,3 2.682,6 148.800

24.064 21.600 2.340 83,5 40,6 300 176,4 91 85,4 11,47 2,12 1,12 12,9 1.385.984 35.029

68,9% Calotas polares e geleiras

97,5% gua salgada

29,9% gua subterrnea doce 0,3% gua doce nos rios e lagos

0,9% Outros reservatrios

1,386 Mkm

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Figura 1. Distribuio das guas na Terra em um dado instante.Guia do profissional em treinamento ReCESA

Fonte: SHIKLOMANOV (1998).

Total de gua da Terra

gua doce 2,5% do total

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Verifica-se, por meio da Figura 1, que 97,5% do volume total de gua do planeta formam os oceanos e mares e somente 2,5% so de gua doce, e desse percentual, 68,9% esto localizados em calotas polares e geleiras, 29,9% em guas subterrneas, 0,9% em outros reservatrios e apenas 0,3% em rios e lagos. Considera-se, atualmente, que a quantidade total de gua na Terra, de 1.386 milhes de km3, (1 km3 = 1 bilho m3) tenha permanecido de modo aproximadamente constante durante os ltimos 500 milhes de anos. Essas guas circulam no planeta atravs do ciclo hidrolgico (Figura 2).

Volume de vapor na atmosfera = 13.000Fonte: REBOUAS (2006).

Pc = 119.00 Ec = 74.200 Po = 458.000 Eo = 503.000

Rr = 43.000

Rs = 13.000 Calotas e geleiras 16 milhes km 2 reas continentais 149 milhes km 2

reas ocenicas 361 milhes km 2

Figura 2. Volume de gua em circulao na Terra km3/ano. Po = precipitao nos oceanos, Eo = evaporao dos oceanos, Pc = precipitao nos continentes, Ec = evaporao dos continentes, Rr = descarga total dos rios, Rs = contribuio dos fluxos subterrneos s descargas dos rios.

Conforme mostra a Figura 2, um volume da ordem de 577.200 km3/ano transformado em vapor de gua, o qual sobe atmosfera, sendo 503.000 km3/ano evaporados dos oceanos e 74.200 km3/ano das terras emersas. A quantidade de gua meterica que cai, na forma de chuva, neve e neblina, principalmente, de 458.000 km3/ano nos oceanos e 119.000 km3/ano nos continentes. A diferena entre a quantidade de gua que evaporam e caem nos domnios ocenicos (45.000 km3/ano) representa a umidade que transferida destes aos oceanos. Por sua vez, a diferena entre o volume precipitado nas terras emersas e dele evaporado (44.800 km3/ano) representa o excedente hdrico que se transforma em fluxo de rios, alimentando a umidade do solo e os aqferos subterrneos. A contribuio dos fluxos subterrneos s descargas totais dos rios (43.000 km3/ano) da ordem de 13.000 km3/ano, enquanto os fluxos subterrneos que desguam diretamente nos oceanos so da ordem de 2.100 km3/ano (REBOUAS, 2006).

Guia do profissional em treinamento ReCESA

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Distribuio mundial de guaAs guas doces no esto distribudas igualmente no planeta, devido as pecularidades climticas causadas pelas diferenas de latitudes e altitudes e impactos de intervenes humanas, tais como: construo de reservatrios, uso excessivo de guas subterrneas e importao de gua e transposio de gua entre bacias hidrogrficas. Para Tundisi (2003), em alguns casos, as atividades humanas podem alterar a vazo natural das guas em mais de 70%. A Tabela 2 apresenta a relao entre a disponibilidade de gua nos continentes e sua populao. Observa-se que a relao gua/populao pior na Europa e na sia e melhor na Austrlia, Oceania e Amrica do Sul.Tabela 2. Disponibilidade de gua nos continentes e sua populao. Continentes frica Amrica do Norte e Central Amrica do Sul sia Austrlia e Oceania EuropaFonte: UNESCO (2004).

Disponibilidade de gua (%) 11 15 26 35 5 8

Populao (%) 13 8 6 60 1 12

A Tabela 3 apresenta pases com maior disponibilidade de gua e pases com menor. A Unesco (2003) considera um pas com escassez de gua quando se dispe de menos de 1.000m3 por habitante por ano.Tabela 3. Pases com maior e menor disponibilidade de gua. Pases com mais gua (m3/habitante) 1 o. Guiana Francesa 812.121 609.319 292.566 275.679 48.314 Pases com menos gua Kuwait Faixa de Gaza (Territrio Palestino) Emirados rabes Unidos Ilhas BahamasFonte: UNESCO (2003).

2o. Islndia 3o. Suriname 4 o. Congo 25o. Brasil

(m3/habitante) 10 52 58 66

Os mananciais mais acessveis para o desenvolvimento das atividades humanas so os rios e lagos de gua doce. A Tabela 4 apresenta os volumes de gua doce dos rios em cada um dos continentes. Nessa tabela, observa-se que a Amrica do Sul o continente com maior volumeGuia do profissional em treinamento ReCESA

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de gua doce dos rios, pois conta com o rio Amazonas, o maior rio do mundo, com descarga mdia de 212.000 m3/s.Tabela 4. Volume de gua doce dos rios nos continentes. Continente Europa sia frica Amrica do Norte Amrica do Sul OceaniaFonte: COSTA (2007).

Volume de gua doce dos rios (km3) 76 533 184 236 916 24

A anlise efetuada por Ceclio e Reis (2006), com base em dados publicados pela World

Resources Institute, mostra que o ciclo das guas proporciona descargas de gua doce nos riosdo mundo da ordem de 41.000 km3/ano, enquanto as demandas estimadas no ano 2000 atingiram, aproximadamente, 11% desses potenciais. Portanto, no existe escassez de gua em nvel global, pois cada habitante da Terra, no ano 2000, teve disponvel entre 6.000 a 7.000 m3/ano, ou seja, 6 a 7 vezes a quantidade mnima de 1.000 m3/hab/ano, estimada como razovel pelas Naes Unidas. O problema com a gua no diz respeito sua quantidade, mas sim distribuio, e tambm, a poluio hdrica que est inutilizando as guas dos rios e lagos para o consumo humano.

Usos da guaNa atualidade pode-se identificar os seguintes usos para a gua: consumo humano, uso industrial, irrigao, gerao de energia, transporte, aqicultura, preservao da fauna e da flora, paisagismo e assimilao e transporte de efluentes. De acordo com cada tipo de uso, a gua deve apresentar caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas que garantam a segurana dos usurios, a qualidade do produto final e a integridade dos componentes com os quais entrar em contato. Muitas vezes, ela utilizada simultaneamente para atender s necessidades de duas ou mais categorias mencionadas. O chamado uso mltiplo da gua pode gerar conflitos entre diversos segmentos da sociedade (MIERZWA e HESPANHOL, 2005). A Tabela 5 apresenta os principais usos da gua nos diversos continentes. Verifica-se que o consumo de gua pelas atividades humanas varia de modo significativo entre as diversas regies. Para a Oceania, o maior consumo relaciona-se ao abastecimento domstico; para a Europa, o consumo industrial; e para as demais regies, o maior consumo deve-se irrigao de culturas agrcolas.


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Tabela 5. Usos mltiplos da gua por continente em 1995. Uso de gua pelos diferentes setores Continente frica Amrica Central Amrica do Sul sia Europa Austrlia - Oceania TotalFonte: RAVEN et al. (1998).

Irrigao (km3/ano) 127,7 (%) 88,0 46,1 59,0 85,0 31,0 34,1 68,3 7,3

Indstria (km3/ano) (%) 5,0 43,7 23,0 9,0 55,0 1,8 23,1

Domstico (km3/ano) 10,2 54,8 19,1 98,0 63,7 10,7 256,5 (%) 7,0 10,2 18,0 6,0 14,0 64,1 8,6

do

Norte

e

248,1 62,7 1.388,8 191,1 5,7 2.024,1

235,5 24,4 147,0 270,4 0,3 684,9

Para o Brasil, a Figura 3 apresenta a distribuio do consumo de gua por atividade. Observase que a maior demanda de gua para agricultura, seguida pelo abastecimento humano e consumo industrial.

Consumo Animal

Uso Industrial 14,0% 5,4% 17,9% 62,7%

Consumo HumanoFonte: ANA (2002).

IrrigaoFigura 3. Distribuio do consumo de gua por atividade no Brasil.

Mierzwa e Hespanhol (2005) mostram que, de modo similar ao que ocorre com a disponibilidade hdrica, a demanda de gua por atividade tambm varia com a regio, conforme ilustra a Figura 4, referentes demanda de gua no Estado de So Paulo e na Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP). Os dados apresentados nas figuras, mostram com clareza que a demanda de gua influenciada pelo desenvolvimento de cada regio. importante observar que cada atividade gera efluentes lquidos que atingem os corpos d`gua direta ou indiretamente, podendo comprometer sua qualidade e, assim, restringir seu uso como fonte de abastecimento humano.


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Industrial 50% 23% 27% 18% 4% 78%

Industrial

Domstico

(a) Estado de So PauloMetropolitana de So Paulo (RMSP).

(b) RMSP

Figura 4. Distribuio do consumo de gua, por atividade, no Estado de So Paulo e na Regio

A crise da guaA crise da gua atingiu muitas regies do planeta, e atualmente, um tero da populao mundial habita reas com estresse de gua, de modo que, 1,3 bilhes de pessoas no tem acesso gua potvel e 2 bilhes no tem acesso ao saneamento adequado. Estima-se que em 2025, dois teros da populao humana estar vivendo em reas com pouca gua, afetando o crescimento e a economia local e regional. As principais causas para a crise da gua so: crescimento da populao e rpida urbanizao; diversificao dos usos mltiplos; contaminao de guas subterrneas; degradao do solo, aumentando a eroso e a sedimentao de rios, lagos e represas; uso ineficiente em irrigao de culturas agrcolas, observando-se que, cerca de 70% das guas doces so utilizadas para irrigao; desperdcio e perdas de gua em sistemas de abastecimento; aumento da poluio e da contaminao das guas. Atualmente, estima-se que 120 mil km3 de gua esto contaminados, e para 2050, espera-se uma contaminao de 180 mil km3 caso persista a poluio. Um dos agravantes da deteriorao dos recursos hdricos a repercusso na sade humana e no aumento de mortalidade infantil e internaes hospitalares. A falta de acesso gua de boa qualidade e ao saneamento resulta em centenas de milhes de casos de doenas relacionadas com a gua e mais de 5 milhes de mortes a cada ano. Estima-se que entre 10.000 e 20.000 crianas morrem todo dia vtimas de enfermidades relacionadas com a gua.

Energia EltricaA energia o grande motor do sistema Terra. Os seres humanos aprenderam ao longo dos sculos a utilizar diversas formas de energia que so encontradas na Terra, sendo este um fator de extrema importncia no desenvolvimento da civilizao. Os recursos energticos utilizados,Guia do profissional em treinamento ReCESA

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Fonte: MIERZWA e HESPANHOL (2005).

Irrigao

Domstico

Irrigao

atualmente, pelas naes industrializadas so os combustveis fsseis (carvo mineral, petrleo e gs natural), hidreletricidade, energia nuclear e outras formas de energia menos difundida, como: geotrmica, solar, elica, proveniente da biomassa, de mars e, mais recentemente de ondas (TEIXEIRA et al., 2000).

Produo de energia eltricaA produo de energia eltrica no Brasil dependente, em grande parte, dos recursos hdricos, sendo responsvel por 10% da produo hidroeltrica mundial. O Brasil utiliza, atualmente, cerca de 35% de seu potencial hidroeltrico. No Sudeste a capacidade de produo de hidroeletricidade est praticamente esgotada (TUNDISI, 2003). A Tabela 6 mostra a disponibilidade em potncia no Brasil, em dezembro de 2000. Nota-se que cerca de 80% de energia eltrica gerada atravs de hidroeltricas, 13% atravs de usinas trmicas e o restante de 7% atravs usinas nucleares, pequenas centrais hidroeltricas e importaes.Tabela 6. Disponibilidade de energia eltrica no Brasil. Tipo Pequenas centrais hidroeltricas Usinas hidroeltricas Usinas trmicas Usinas nucleares Importaes TotalFonte: TUNDISI (2003).

Potncia instalada (MW) 1.485 59.165 9.664 1.966 1.150 73.430

Participao (%) 2,02 80,57 13,16 2,68 1,57 100

Nveis de Atendimento de gua e Esgoto no BrasilA Tabela 7 apresenta os ndices de atendimento com servios de gua e de esgotos, segundo as regies do pas, em 2005.Tabela 7. ndices de atendimento urbano com gua e esgotos pelos prestadores de servios, segundo a regio geogrfica. ndice de atendimento urbano (%) Regio Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste BrasilFonte: SNIS (2005).

gua (%) 68,5 98,6 96,8 100,0 100,0 96,3

Coleta de esgotos (%) 6,7 26,7 69,4 33,7 45,4 47,9

Tratamento dos esgotos gerados (%) 10,0 36,1 32,6 25,3 39,7 31,7


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Segundo dados do SNIS (2005), os ndices de atendimento de gua na rea urbana apresentam um timo desempenho, com exceo da regio Norte. Diferentemente, em termos de esgotamento sanitrio, o atendimento em coleta de esgotos apresenta um ndice mdio nacional ainda precrio, igual a 47,9%. Em relao ao tratamento dos esgotos, os resultados so ainda mais incipientes, com um ndice mdio nacional de tratamento de esgotos de apenas 31,7%. Segundo estudos realizados no Ministrio das Cidades, visando a universalizao dos servios de abastecimento de gua e esgotamento sanitrio, no prazo de 20 anos, so necessrios investimentos estimados em R$ 178 bilhes. Isto significa o investimento de 0,45% do PIB ao ano, para atender toda a populao que hoje no tem acesso aos servios e absorver o crescimento vegetativo da populao nesse perodo.

A Problemtica das Perdas de gua e Energia Eltrica em Sistemas de Abastecimento de guaPerdas de guaAs elevadas perdas de gua tornaram-se um dos maiores problemas dos sistemas de abastecimento de gua brasileiro. Contribuem para tal situao, dentre outros motivos, a baixa capacidade institucional e de gesto dos sistemas; a pouca disponibilidade de recursos para investimentos, sobretudo em aes de desenvolvimento tecnolgico na rede de distribuio e na operao dos sistemas; a cultura do aumento da oferta e do consumo individual, sem preocupaes com a conservao e o uso racional; e as decises pragmticas de ampliao da carga hidrulica e extenso das redes at reas mais perifricas dos sistemas, para atendimento aos novos consumidores, sem os devidos estudos de engenharia (MIRANDA, 2006). Para o SNIS (2005), o Brasil perde 44,81% da gua distribuda em relao gua captada. Essa quantidade de gua seria suficiente para abastecer, simultaneamente, pases como a Frana, a Sua, a Blgica e o norte da Itlia. As elevadas perdas de gua tm relao direta com o desperdcio de energia eltrica, pois, normalmente, necessrio cerca de 0,6kWh para produzir 1m3 de gua potvel. A Figura 5 apresenta os ndices de perdas de faturamento dos prestadores de servios de saneamento. Essa figura mostra que esse ndice tem variado regionalmente, entre 34% (regio centro-oeste) e 57,6% (regio norte), com mdia de 40,5% para o pas.


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80 70 60 50 40 30 20 10 0

CEDAE/RJ

CASAL/AL

COMPESA/PE

SANESUL/MS

SANEPAR/PR

CAERN/NR

COSANPA/PA

CAEMA/MA

CAGEPA/PB

CASAN/SC

CAGECE/CE

SABESP/SP

EMBASA/BA

CESAN/ES

SANEATINS/TO

SANEAGO/GO

CORSAN/RS

CAERD/RO

CAESB/DF

DEAS/AC

CAESA/AP

CAER/RR

DESO/SE

ndice de micromedio relativo ao volume disponibilizado ndice de perdas de faturamento

Figura 5. ndice de micromedio e perdas de faturamento dos prestadores de servios de saneamento.

Combater e controlar a perda uma questo fundamental, em cenrios em que h, por exemplo: escassez de gua e conflitos pelo seu uso; elevados volumes de gua no faturadas, comprometendo a sade financeira do operador; um ambiente de regulao, em que os indicadores que retratam as perdas de gua esto entre os mais valorizados para a avaliao de desempenho. O gerenciamento das perdas exige, o seu conhecimento pleno. Identificar e quantificar as perdas constitui-se em ferramenta essencial e indispensvel para a implementao de aes de combate (MIRANDA, 2006).

Perdas de energia eltricaMais de dois por cento do consumo total de energia eltrica do Brasil, o equivalente a 8,3 bilhes de kWh/ano, so consumidos por prestadores de servios de saneamento em todo o pas. Este consumo engloba os diversos usos nos processos de abastecimento de gua e esgotamento sanitrio, com destaque para os conjuntos motobomba, que so normalmente responsveis por 90% do consumo nessas instalaes. As despesas totais dos prestadores de servios de saneamento com energia eltrica chegam a R$ 1,5 bilho por ano, variando entre 6,5% a 23,8% das despesas totais, com mdia de 12,2% para os sistemas de abastecimento de gua e de esgotamento sanitrio de companhias estaduais de saneamento (ELETROBRS/PROCEL, 2005). Embora no existam dados consolidados sobre quanto da energia consumida desperdiada, estima-se que a despesa anual dos prestadores de servios de saneamento, somente pela ineficincia energtica de R$ 375 milhes. Despesa esta que, pela ausncia de marco regulatrio para o setor, freqentemente repassada para a sociedade via tarifa. A sociedade, por sua vez, est no limite de seu oramento, o que tem contribudo para aumentar a inadimplncia, que por sua vez acarreta menor faturamento, impactando negativamente os investimentos dos prestadores de servios de saneamento. O ciclo vicioso se completa pela absolescncia dos equipamentos decorrentes da falta de investimentos (ELETROBRS/PROCEL, 2005).Guia do profissional em treinamento ReCESA

AGESPISA/PI

COSAMA/AM

COPASA/MG

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Fonte: Adaptado do SNIS (2005).

QUESTES

1. Mostre a relao que existe entre as perdas de gua e o consumo de energia.

2. Como obter sucesso nos programas de reduo de perdas de gua e energia?

3. As guas doces no esto distribudas igualmente no planeta. Que fatores determinam essas diferenas?

4. Pode-se afirmar que existe escassez de gua em nvel global?

5. Qual o maior problema enfrentado pela populao mundial, com relao gua?

6. Quais as principais causas para a crise da gua?

7. Que conseqncias pode-se observar atravs dessa crise?

8. Que

recursos

energticos

esto

sendo

utilizados,

atualmente,

pelas

naes

industrializadas?

9. Relate sobre a problemtica das perdas de gua e energia eltrica em sistemas de abastecimento de gua.


20

CONSUMO E DEMANDA DE GUA E ENERGIA NO BRASIL E OS PRINCPIOS DA CONSERVAODisponibilidade Hdrica no BrasilO Brasil tem uma rea de 8.547.403,5 km2 e uma populao de 180 milhes de habitantes. Mais de 90% do territrio brasileiro recebem chuvas entre 1.000 e mais de 3.000 mm/ano. Apenas nos 400.000 km2 do contexto semi-rido do Nordeste, as chuvas so mais escassas, entre 400 a 800 mm/ano. A quantidade de gua que escoa pelos rios do Brasil representa uma oferta da ordem de 33.841m3/ano.hab., e alm disso, tm-se as guas subterrneas, cujo volume estocado at a profundidade de 1.000m estimado em 112.000km3. O valor mdio das recargas das guas subterrneas no Brasil estimado em 3.144km3/ano. A extrao de apenas 25% dessa taxa mdia de recarga j representaria uma oferta de gua doce populao brasileira da ordem de 4.000m3/ano por habitante (REBOUAS, 2006). Portanto, o Brasil um pas privilegiado em termos de recursos hdricos, entretanto, a distribuio dessa gua no uniforme, resultando em abundncia de gua em algumas regies e escassez em outras. A Tabela 8 apresenta os dados da ANA (2002), onde se verifica que a disponibilidade hdrica no pas de, aproximadamente, 5.759,5km3/ano, sendo que a disponibilidade mdia por habitante de 32.305m3/ano. Esse valor muito elevado e no retrata a gravidade de algumas regies, pois 81,2% da populao do Brasil vivem em reas urbanas, sendo que 40% dessa populao esto concentradas em 22 regies metropolitanas. As regies metropolitanas de So Paulo, Rio de Janeiro, Belo Horizonte e Porto Alegre tm problemas relacionados com a escassez de gua.Tabela 8. Disponibilidade hdrica no Brasil. Populao (hab) 557.882 477.032 2.817.252 6.195.965 1.380.952 324.397 1.157.690 12.911.170 2.827.856 13.085.769 7.431.597 5.657.552 Disponibilidade especfica (m3/ano.hab) 289.976,99 338.785,25 506.921,47 203.776,96 182.401,59 733.085,76 109.903,67 285.591,97 1.349,96 5.933,55 2.667,94 12.362,35

Estado Acre Amap Amazonas Par Rondnia Roraima Tocantins Regio Norte Alagoas Bahia Cear Maranho


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Paraba Pernambuco Piau Rio Grande do Norte Sergipe Regio Nordeste Esprito Santo Minas Gerais Rio de Janeiro So Paulo Regio Sudeste Paran Rio Grande do Sul Santa Catarina Regio Sul Distrito Federal Gois Mato Grosso Mato Grosso do Sul CentroRegio Centro-Oeste BRASIL

3.444.794 7.929.154 2.843.428 2.777.509 1.784.829 47.782.488 3.097.498 17.905.134 14.392.106 37.035.456 72.430.194 9.564.643 10.187.842 5.357.864 25.110.349 2.051.146 5.004.197 2.505.245 2.078.070 11.638.658 169.872.859

2.216,60 1.712,77 10.764,47 2.571,67 1.677,09 4.880,26 8.016,34 9.172,50 1.772,27 2.906,11 4.448,44 8.946,51 19.426,78 14.737,50 14.434,23 1.013,29 29.764,69 370.338,08 43.694,73 100.493,73 33.994,73

Fonte: ANA (2002), IBGE (2000 e 2004) apud MIERZWA e HESPANHOL (2005).

Na Tabela 8, verifica-se a grande variao na disponibilidade hdrica das principais regies brasileiras, e constata-se a influncia das condies climticas e da intensidade de ocupao do solo em cada local. No caso especfico do estado de So Paulo, a disponibilidade hdrica de 2.339,6m3/ano.hab.; entretanto, na RMSP, onde vivem 20 milhes de habitantes, essa disponibilidade de somente 179,3m3/ano.hab. (ano 2010), ou seja, 13 vezes menor que a mdia do Estado (MIERZWA e HESPANHOL, 2005). importante lembrar que a quantidade de gua existente em uma regio constante, mas no a populao, que normalmente tem crescido. Outro agravante para essa condio a poluio e a contaminao das guas, que tambm tem aumentado ao longo dos anos.

Demanda de guaA gua pode ser utilizada para vrias atividades humanas, e de acordo com cada tipo de uso, a gua deve apresentar caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas que garantam a segurana dos usurios. Muitas vezes a gua pode ter vrios usos, e nesses casos, podem gerar conflitos entre diversos segmentos da sociedade. Os principais usos da gua so: consumo humano; uso industrial; irrigao; gerao de energia; transporte;Guia do profissional em treinamento ReCESA

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aqicultura; preservao da fauna e da flora; paisagismo; assimilao e transporte de efluentes.

A gua para consumo humano deve ser priorizada, pois a gua essencial em todas as atividades metablicas do ser humano, no preparo de alimentos, na higiene pessoal e na limpeza de roupas e utenslios domsticos, por exemplo. Em mdia, cada indivduo necessita 2,5 litros de gua por dia para satisfazer as suas necessidades vitais (MIERZWA e HESPANHOL, 2005). A Tabela 9 apresenta os dados relativos ao consumo de gua por regio hidrogrfica do Brasil e para o estado de So Paulo. Suas caractersticas devem estar dentro de padres de potabilidade que esto definidas na portaria no. 518, de 25 de maro de 2004, do Ministrio da Sade.Tabela 9. Demanda de gua para consumo humano por regio hidrogrfica do Brasil e no Estado de So Paulo. Regio Hidrogrfica Amazonas Tocantins Parnaba So Francisco Paraguai Paran Uruguai Costeira do Norte Costeira do Nordeste Ocidental Costeira do Nordeste Oriental Costeira do Sudeste Costeira do Sul Mdia do Estado de So Paulo Regio Metropolitana de So Paulo Mdia do Brasil Demanda (L/hab.dia) 102,65 133,13 216,80 170,83 187,92 166,23 180,50 581,17 176,03 202,04 345,92 133,08 284,22 321,06 195,63

Fonte: ANA (2002), IBGE (2000 E 2004) apud MIERZWA e HESPANHOL (2005).

Consumo de gua em Sistemas de AbastecimentoPara o planejamento e gerenciamento de sistemas de abastecimento de gua, a previso do consumo de gua um dos fatores de fundamental importncia. A operao dos sistemas e as suas ampliaes e/ou melhorias esto diretamente associadas demanda de gua.


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Classificao de consumidores de guaOs consumidores de gua so classificados em quatro categorias de consumo pelas prestadoras de servios de saneamento: domstico; comercial; industrial; pblico. A diviso dos consumidores baseia-se no fato de que essas categorias so claramente identificveis, e tambm devido necessidade de estabelecimento de polticas tarifrias e de cobranas diferenciadas. A categoria de economias residenciais (uso domstico) a mais homognea, apresentando uma variabilidade de consumo relativamente pequena, quando comparada variabilidade das outras. As categorias comercial e industrial so mais heterogneas. A Figura 6 apresenta a distribuio percentual do nmero de ligaes de gua na Regio Metropolitana de So Paulo (RSMP) por categoria de consumo.ResidencialFonte: TSUTIYA (2004).

89,7%

Comercial 9,2% Pblica 0,2% Industrial 0,9%

Figura 6. Ligaes de gua na RMSP por categorias de consumo.

gua para uso domstico A gua para uso domstico corresponde a sua utilizao residencial, tanto na rea interna como na rea externa da habitao. Na rea interna, a gua pode ser utilizada para bebida, higiene pessoal, preparo de alimentos, lavagem de roupa, lavagem de utenslios domsticos e limpeza em geral. Para rea externa, utiliza-se a gua para rega de jardins, limpeza de piso e fachadas, piscinas, lavagem de veculos etc. Para a rea interna, o consumo mnimo varia de 50 a 90 litros de gua por habitante por dia (YASSUDA e NOGAMI, 1976). O consumo de gua em uma habitao depende de um grande nmero de fatores, que podem ser agrupados em seis classes: caractersticas fsicas, renda familiar, caractersticas da habitao, caractersticas do abastecimento de gua, forma de gerenciamento do sistema de abastecimento e caractersticas culturais da comunidade. Dentre as variveis que afetam a demanda domstica de gua, uma das mais importantes o preo, pois uma das poucas sobGuia do profissional em treinamento ReCESA

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total controle dos responsveis pelo sistema de abastecimento. Geralmente, elevaes no preo da gua acarretam diminuio no consumo, at um limite correspondente ao essencial, redues no preo causam aumento no consumo.

gua para uso comercial Vrias so as atividades comerciais que utilizam a gua, de modo que, nessa categoria ocorrem desde pequenos at grandes consumidores como: bares, padarias, restaurantes, lanchonetes, hospitais, hotis, postos de gasolina, lava-rpidos, clubes, prdios comerciais, shoppings

centers, entre outros. Portanto, os consumos de gua em atividades comerciais so variveis edepende de estudo caso a caso.

gua para uso industrial O uso da gua em uma instalao industrial pode ser classificado em cinco categorias: uso humano, uso domstico, gua incorporada ao produto, gua utilizada no processo de produo e gua perdida ou para usos no rotineiros. De modo semelhante ao uso comercial, o consumo de gua para uso industrial deve ser estabelecido caso a caso.

gua para uso pblico Inclui nesta classificao a parcela de gua utilizada na irrigao de parques e jardins, lavagem de ruas e passeios, edifcios e sanitrios de uso pblico, fontes ornamentais, piscinas pblicas, chafarizes e torneiras pblicas, combate a incndio etc. De modo geral, os consumos pblicos so de difcil mensurao e dependem, tambm, de caso a caso.

Valores do consumo de guaA Tabela 10 apresenta o consumo per capita de gua no Brasil, e em outros pases.Tabela 10. Consumo per capita de gua no Brasil e em outros pases. Pas/Estado/Cidade Brasil (mdia) Braslia So Paulo Santa Catarina Minas Gerais Chile Santiago 1994 204,0 Ano 1989 1994 1989 1988 1990 1990 Consumo de gua (L/hab.dia) 151,0 235,4 211,0 237,0 143,0 154,0


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Colmbia Bogot Costa Rica Canad (mdia) Estados Unidos (mdia)Fonte: MACDO (2004).

1992 1991 1984 1984

167,0 208,0 431,0 666,0

Para os sistemas de abastecimento de gua operados pela Sabesp, no estado de So Paulo, apresentado na Tabela 11 o consumo micromedido per capita de gua e o consumo micromedido por economia na RMSP. Na Tabela 12, podem ser observados o consumo mdio efetivo per capita de gua e os consumos por economia e por ligao, nos municpios do interior do estado de So Paulo.Tabela 11. Consumo mdio efetivo per capita de gua na RMSP (2002). Consumo micromedido Unidade de Negcio MC MN MS ML MO Vice-Presidncia MetropolitanaFonte: ROCHA FILHO (2002).

Per capita(L/hab.dia) 246 145 130 144 273 221

Por economia (L/economia.dia) 563 483 430 460 487 510

Tabela 12. Consumo mdio efetivo per capita de gua em municpios do interior do estado de So Paulo (2001). Nmero de Municpios 53 62 29 47 83 24 298 Consumo micromedido

Unidade de Negcio IA IB IG IM IT IV Vice-Presidncia do InteriorFonte: TSUTIYA (2004).

Per capita(L/hab.dia) 140,2 173,2 157,0 149,0 162,8 158,0 156,3

Por economia (L/economia.dia) 410,3 504,7 459,7 446,0 446,8 496,4 463,7

Por ligao (L/ligao.dia) 421,1 520,4 491,0 466,0 464,1 550,9 489,8


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Produo e Consumo de Energia Eltrica no BrasilMatriz energtica e produo de energia eltrica no BrasilA matriz energtica brasileira, em 2005, foi de 218,6x106 toneladas equivalentes de petrleo, sendo 47,7% provenientes de fontes renovveis (hidroeletricidade e biomassa). A energia proveniente da biomassa consistiu de lenha (13,1%), cana-de-acar (13,9%) e outras biomassas (2,7%). A Tabela 13 apresenta as fontes de energia em porcentagem da matriz energtica brasileira, em 2005.Tabela 13. Matriz energtica brasileira (2005). Fonte Petrleo e derivados Biomassa Hidroeletricidade Gs natural Carvo mineral UrnioFonte: RONDEAU (2006a).

Porcentagem (%) 38,4 29,7 15,0 9,3 6,4 1,2

A produo de energia eltrica no Brasil, no ano 2005, foi de 441,6TWh (inclui a importao de Itaipu), sendo que dessa energia produzida, 89,3% foram provenientes de fontes renovveis. A Tabela 14 apresenta as fontes de produo de energia eltrica em porcentagem, em 2005.Tabela 14. Produo de energia eltrica no Brasil (2005). Fonte Hidrulica Gs natural Biomassa Petrleo e derivados Nuclear CarvoFonte: RONDEAU (2006b).

Porcentagem (%) 85,4 4,1 3,9 2,8 2,2 1,6

O Brasil ocupa, atualmente, o dcimo lugar em gerao de energia eltrica no mundo, e as caractersticas das principais fontes para a gerao de energia eltrica so apresentadas na Quadro 1.


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Quadro 1. Principais caractersticas das fontes de gerao de energia eltrica no Brasil. Fonte Hidrulica - Recurso renovvel - Potencial de energia eltrica de 260 GW (28% aproveitado) - Potencial expressivo para gerao de energia eltrica (bioeletricidade) Biomassa - Recurso renovvel - Potencial de oferta superior a 500 MW/ano - Importantes reservas de carvo mineral Carvo mineral - 32 bilhes de toneladas (90% no Rio Grande do Sul) - Potencial de 20.000 MW durante 100 anos (considerando utilizar 50% para gerao de energia eltrica) - 6a maior reserva de urnio do planeta Nuclear - 32 bilhes de toneladas (equivalente a 1,2 bilhes de tep) - Alto potencial na gerao de energia eltrica - Reservas de 306 bilhes de m3 (equivalente a 0,3 bilho de tep) Gs - Produo de 48 milhes de m3/dia (2005) - 50% do mercado de gs natural so atendidos com produo nacional (2005)* tep tonelada equivalente de petrleo.Fonte: RONDEAU (2006b).

Caractersticas - Vantagem competitiva do pas

Consumo de Energia Eltrica no BrasilEm 2004, o consumo de energia eltrica no Brasil foi de 359 TWh (bilhes de kWh), sendo que o setor de saneamento consumiu 8,25 bilhes de kWh, correspondendo a 2,3% do consumo do pas. A estrutura de consumo de energia eltrica no Brasil apresentada na Tabela 15.Tabela 15. Estrutura de consumo de energia eltrica no Brasil, em 2004. Consumo de energia Atividades - Fora motriz 51% - Saneamento 5,3% Industrial (43%) - Aquecimento 18% - Processos eletroqumicos 16,7% - Refrigerao 7% - Iluminao 2% - Aquecimento de gua 26% Residencial (25%) - Refrigerao 32% - Iluminao 24% - Outros 18% - Iluminao 44% Comercial e outros (32%)Fonte: MARQUES (2005).

- Condicionamento do ambiente 20% - Refrigerao 18% - Outros 18%


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O consumo per capita de energia eltrica no Brasil, em 2003, foi de 1.671kWh, valor relativamente baixo, demonstrando que nossa qualidade de vida est muito aqum do razovel se comparado com a mdia mundial de 2.200 kWh/ano por habitante. A Tabela 16 apresenta o consumo anual de energia eltrica no Brasil e em outros pases, em 2003.Tabela 16. Consumo anual de energia eltrica no Brasil e em outros pases, em 2003. Pas Noruega Canad Sucia Estados Unidos Austrlia Sua Blgica Japo Frana Alemanha Rssia Espanha frica do SulFonte: MARQUES (2005).

Consumo (kWh/ano.hab) 25.000 18.000 16.000 12.500 9.500 8.000 7.300 7.000 6.600 6.000 4.800 4.300 4.200

Pas Portugal Venezuela Uruguai Chile Argentina Brasil Mxico Costa Rica Colmbia Peru Equador Paraguai Mdia Mundial

Consumo (kWh/ano.hab) 3.600 2.800 2.400 2.400 2.100 1.671 1.665 1.554 800 700 650 600 2.200

Para Marques (2005), o desperdcio de energia eltrica no Brasil, em 2003, foi da ordem de 35 bilhes de kWh (12% do consumo do Brasil), com custo de, aproximadamente, R$ 5,6 bilhes.

Conservao de guaA conservao de gua pode ser definida como as prticas, tcnicas e tecnologias que propiciam a melhoria da eficincia do uso da gua. Tambm, pode ser definida como qualquer ao que: reduz a quantidade de gua extrada das fontes de suprimento; reduz o consumo de gua; reduz o desperdcio de gua; reduz as perdas de gua; aumenta a eficincia e o reso da gua; evita a poluio da gua. Conservar gua significa atuar de maneira sistmica na demanda e na oferta de gua. Ampliar a eficincia do uso da gua representa, de forma direta, aumento da disponibilidade para os demais usurios, flexibilizando os suprimentos existentes para outros fins, bem como


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atendendo ao crescimento populacional, implantao de novas indstrias e preservao e conservao dos recursos naturais. Um programa de conservao de gua composto por um conjunto de aes e para a sua viabilidade fundamental a participao da alta direo, a qual dever estar comprometida com o programa, direcionando e apoiando a implementao das aes necessrias e o seu sucesso depende de (FIESP/CIESP, 2006): estabelecimento de metas e prioridades; escolha de um gestor ou gestores da gua, os quais devem, permanentemente, ser capacitados e atualizados para operarem e difundirem o programa; alocao planejada dos investimentos iniciais com expectativa de reduo medida que as economias geradas vo se concretizando, gerando os recursos necessrios para novos investimentos; apoio da alta gerncia executiva durante a elaborao dos planos de gesto do uso da gua; otimizao do uso da gua, garantindo um melhor desempenho das atividades consumidoras envolvidas; pesquisa, desenvolvimento e inovao nos processos ou em outras atividades com adequao dos nveis de qualidade exigveis e busca da reduo de custos; desenvolvimento e implantao de um sistema de gesto que dever garantir a manuteno de bons ndices de consumo e processos ao longo do tempo, contribuindo para a reduo e manuteno dos custos ao longo da vida til; multiplicao do programa para todos os usurios do sistema; divulgao dos resultados obtidos de forma a incentivar e engajar ainda mais os usurios envolvidos. A manuteno dos resultados obtidos com o programa de conservao depende de um sistema de gesto permanente e eficaz que compreenda aes de base operacional, institucional, educacional e legal. O sistema de gesto atua principalmente sobre duas reas:

Tcnica: engloba as aes de avaliao, medies, aplicaes de tecnologias eprocedimentos para o uso da gua.

Humana: envolve comportamento e expectativas sobre o uso da gua e procedimentospara realizao de atividades consumidoras. Essas reas necessitam de atualizao constante para que seja possvel mensurar os progressos obtidos e o cumprimento de metas, bem como o planejamento das aes futuras dentro de um plano de melhoria contnua.

Conservao de Energia

A conservao de energia um conceito abrangente que engloba todas as aes que so desenvolvidas para reduzir o consumo de energia. Mesmo o racionamento de energia ou outra modalidade qualquer que afete a qualidade de vida, conserva a energia. Entretanto, a parteGuia do profissional em treinamento ReCESA

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conceitual da conservao de energia, de interesse para o curso, refere-se quela que no cause prejuzo qualidade de vida. Para essa condio, Marques (2005), define a conservao de energia como um conceito scio-econmico que traduz a necessidade de se retirar do planejamento da expanso do sistema eltrico, a componente referente ao desperdcio, permitindo a reduo dos investimentos no setor eltrico, sem comprometer o fornecimento de energia e a qualidade devida.

Para conservar a energia eltrica h dois caminhos (MARQUES, 2005):

Vertente humana: o cidado recebe informaes compatveis, que o auxiliam a se inserirno contexto da nova situao, induzindo-o mudana de hbitos, atitudes e futura mudana de comportamento.

Vertente tecnolgica: atravs de treinamento especfico, o tcnico inserido nasquestes da eficincia energtica, entrosando-se com novas tecnologias, tanto de equipamentos como de processos, reduzindo significativamente o consumo de energia de uma instalao, sem comprometer o produto final.

QUESTES

1. Comente acerca da disponibilidade hdrica no Brasil. 2. Escreva sobre a importncia do conhecimento da demanda para o gerenciamento dos sistemas de abastecimento de gua. 3. Como as prestadoras de servios de saneamento dividem seus consumidores? Qual a finalidade dessa classificao? 4. Como se apresenta a matriz energtica brasileira? 5. Disserte sobre a produo da energia eltrica no Brasil, suas fontes e caractersticas. 6. Mostre seu entendimento sobre a conservao da gua e da energia.


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CONCEITO, IMPORTNCIA E ORIGEM DAS PERDAS DE GUA E ENERGIASistema de Abastecimento de guaA concepo dos sistemas de abastecimento de gua varivel, em funo do porte da cidade, topografia, sua posio em relao aos mananciais etc. De um modo geral, os sistemas convencionais de abastecimento de gua so constitudos das seguintes partes: manancial; captao; estao elevatria; adutora; estao de tratamento de gua; reservatrio; rede de distribuio.

As Figuras 7 e 8 apresentam concepes de sistemas de abastecimento de gua. Observa-se nessas figuras que, h necessidade da utilizao de estaes elevatrias para que a gua bruta do manancial seja tratada e, posteriormente, distribuda populao. De um modo geral, para a produo de 1m3 de gua potvel necessrio cerca de 0,6kWh (TSUTIYA, 2001). Tambm, pode-se observar nessas figuras que aumentando as perdas de gua aumenta-se o consumo de energia eltrica, ou seja, h uma relao direta entre as perdas e o consumo de energia.

Manancial Captao

Reservatrio

Adutora de gua bruta Estao elevatria de gua bruta

Adutora de gua tratada

Figura 7. Sistema simples de abastecimento de gua.


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Fonte: TSUTIYA (2004).

Estao de Tratamento de gua

Rede de Distribuio

Captao superficial

ETA Reservatrio da zona baixa

Reservatrio da zona altaFonte: ORSINI (1996). Fonte: ZANIBONI e SARZEDAS (2007).

Rio

Estao elevatria

Rede da zona alta Estao elevatria Captao por poos profundos Rede da zona baixa

Figura 8. Sistema de abastecimento de gua com captao superficial e subterrneo.

Perdas de gua em Sistemas de Abastecimento

Definies de perdas de gua

A perda de gua considerada como um dos principais indicadores de desempenho operacional das prestadoras de servios de saneamento em todo mundo. As perdas ocorrem em todos os componentes de um sistema de abastecimento de gua, desde a captao at a distribuio, entretanto, a magnitude dessas perdas depende de cada unidade. As perdas podem ser avaliadas pela diferena de volume de entrada e de sada de um unidade do sistema de abastecimento. O caso mais comum a determinao de perdas a partir da estao de tratamento de gua (ETA). Nesse caso mede-se o volume que sai da ETA em um determinado perodo e compara-se com a soma de todos os volumes medidos (ou estimados) na rede de distribuio de gua, no perodo considerado. A Figura 9 ilustra de forma simplificada o conceito de perdas em um sistema de abastecimento de gua a partir dos volumes produzidos na ETA.

Estao de Tratamento de gua

Rede VP

(Vm+u)

Figura 9. Definio de perdas.


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Perda = VP - (Vm + u)Onde: VP = volume de gua que entra no sistema; Vm = volume micromedido; u = usos operacionais, emergenciais e sociais.

Em um sistema de abastecimento de gua podem ser identificados dois tipos de perdas:

Perda real ou perda fsica: corresponde ao volume de gua produzido que no chega aoconsumidor final devido ocorrncia de vazamentos nas adutoras, redes de distribuio e reservatrios, bem como, de extravasamentos em reservatrios.

Perda aparente ou perda no-fsica: corresponde ao volume de gua consumido, pormno contabilizado pela prestadora de servios de saneamento, decorrente de erros de medio, fraudes, ligaes clandestinas e falhas do cadastro comercial.

Existem dois mtodos para a avaliao de perdas:

Balano de guas: consiste em avaliar as perdas pelo volume que entra no sistemamenos o volume de gua consumido, de modo que, neste mtodo as perdas calculadas so as perdas totais resultantes das vrias partes da infra-estrutura (Quadro 2);

Pesquisa em campo: as perdas so determinadas atravs de pesquisas, testes einspees em campo de cada componente de perda real ou aparente, e com a somatria das parcelas de volumes perdidos, calcula-se o volume total de perdas.

Quadro 2. Componentes do balano de gua.autorizado faturado Consumo autorizado nofaturado Perdas aparentes Perdas de gua Consumo no-medido faturado (estimados) Consumo medido no-faturado (usos prprios, caminhopipa etc.) Consumo no-medido, no-faturado (combate a incndios, Consumo no-autorizado (fraudes e falhas de cadastro) Erros de medio (macro e micromedio) Vazamentos nas adutoras de gua bruta e nas estaes de tratamento de gua (se aplicvel) Perdas reais Vazamentos nas adutoras e/ou redes de distribuio Vazamentos nos ramais prediais at o hidrmetro Vazamentos distribuio* Unidade dos componentes do balano de gua: m3/ano.Fonte: ALEGRE et al. (2006) e TARDELLI FILHO (2004).

Volume que entra no sistema

autorizado

Consumo

e

extravasamentos

nos

reservatrios

de

gua no-faturada

favelas etc.)

gua

Consumo

Consumo medido faturado (incluindo gua exportada)


faturada

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Indicadores de perdasPara quantificar as perdas reais e aparentes so utilizados os indicadores de perdas. Esses indicadores, alm de retratar a situao das perdas, permitem gerenciar a evoluo dos volumes perdidos, redirecionar aes de controle e comparar sistemas de abastecimento de gua distintos. A seguir so apresentados os principais indicadores de perdas:

Indicador percentual: relaciona o volume total perdido (perdas reais + perdas aparentes)com o volume total produzido ou disponibilizado (volume fornecido) ao sistema, em bases anuais. Esse indicador pode retratar as perdas do sistema como um todo, ou apenas parte do sistema de abastecimento. A equao 1 apresenta o indicador para a rede de distribuio de gua.

Vol. Perdido IP(%) = Vol. Produzido x 100 (1)

O indicador percentual o mais utilizado e o mais fcil de ser compreendido, entretanto, esse indicador tem sido considerado no meio tcnico como inadequado para avaliao de desempenho operacional, uma vez que fortemente influenciado pelo consumo, ou seja, para um mesmo volume de gua perdida, quanto maior o consumo menor o ndice de perdas em percentual. Alm disso, esse indicador imprime uma caracterstica de homogeneidade aos sistemas, que no ocorre na prtica, pois fatores chaves principais com impacto sobre as perdas so diferentes de sistema para sistema, tais como, a presso de operao, a extenso de rede e a quantidade de ligaes atendidas (SNIS, 2005).

ndice de perdas por ramal: relaciona o volume perdido total anual com o nmero mdiode ramais existente na rede de distribuio de gua (equao 2). Esse indicador recomendvel quando a densidade de ramais for superior a 20 ramais/km, valor que ocorre praticamente em todas as reas urbanas. comum apresentar esse indicador rateado em perdas reais e perdas aparentes.

IPR =

Vol. Perdido Anual N de Ramais x 365

(m/ramal.dia)

(2)

Levantamentos realizados na Sabesp para o ndice de perdas totais por ramal de distribuio em sistemas de abastecimento do interior e litoral do estado de So Paulo, no perodo de setembro de 2004 a agosto de 2005, resultou em valor mdio de 370L/ramal.dia. Nesse levantamento, o valor mnimo foi de 127L/ramal.dia e o mximo de 657L/ramal.dia.


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ndice de perdas por extenso de rede: relaciona o volume perdido total anual com ocomprimento da rede de distribuio de gua existente (equao 3). Pode ser utilizado em reas cuja densidade de ramais for inferior a 20 ramais/km, o que geralmente representa subrbios com caractersticas prximas ocupao rural. Tambm pode ser calculado considerando as perdas reais e aparentes.

Vol. Perdido Anual IPL = Extenso de Rede x 365 (m/km.dia) (3)

ndice de infra-estrutura de perdas (adimensional): relao entre o volume perdido totalanual e o volume perdido total inevitvel anual (equao 4). Esse um novo indicador proposto pela IWA (International Water Association) para determinao de perdas reais e aparentes, e permite a comparao entre sistemas distintos. Entretanto, esse indicador no adequado para setor com menos de 5.000 ligaes, presso menor que 20mca e baixa densidade de ligaes (menor que 10 ligaes/km).

IIE =

Vol. Perdido Total Anual Vol. Perdido Total Inevitvel Anual

(adimensional)

(4)

Origem das perdasPerdas reais As perdas reais compreendem os vazamentos de gua existentes no sistema at o medidor do cliente. A Figura 10 apresenta a classificao dos vazamentos e o Quadro 3 sintetiza as caractersticas significativas dos tipos de vazamentos. Vazamentos

Visveis

No-visveis

Nodetectveis

Detectveis

Figura 10. Classificao dos vazamentos.

Fonte: TARDELLI FILHO (2004).


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Quadro 3. Caractersticas dos vazamentos. Tipo de vazamento Inerente No-visvel VisvelFonte: LAMBERT et al. (2000).

Caractersticas Vazamento no-visvel, no-detectvel, baixas vazes, longa durao Detectvel, vazes moderadas, durao depende da freqncia da pesquisa de vazamentos Aflorante, altas vazes, curta durao

Os vazamentos ocorrem em diversas partes do sistema de abastecimento de gua, tais como: nas captaes de gua; nas adutoras de gua bruta e tratada; nas estaes de tratamento de gua; nas estaes elevatrias de gua bruta e tratada; nos reservatrios; nas redes de distribuio de gua; nos ramais prediais e cavaletes.

Em funo da sua extenso e condies de implantao, as redes de distribuio e os ramais prediais so as partes do sistema onde ocorrem o maior nmero de vazamentos e o maior volume perdido. Levantamentos efetuados na Regio Metropolitana de So Paulo (Figura 11) apontaram que, dos vazamentos consertados na distribuio, cerca de 90% ocorreram nos ramais prediais e cavaletes, ficando o restante para as redes. Em termos de vazo, estima-se que os vazamentos surgidos nas redes primrias e secundrias tenham vazes significativamente superiores aos ocorrentes nos ramais e cavaletes, podem fazer com que a proporo relativa, em volume, seja diferente daquela observada em relao ao nmero de casos.

Figura 11. Freqncia de vazamentos em rede, ramal predial e cavalete.Guia do profissional em treinamento ReCESA

Fonte: CHAMA NETO (2006).

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O Quadro 4 apresenta as principais causas dos vazamentos.Quadro 4. Causas dos vazamentos. Localizao Bombas Causas internas Desgastes das gaxetas - Ajustes inadequados nos registros e juntas - Presses elevadas - M qualidade dos materiais - M execuo da obra Reservatrios - Envelhecimento dos materiais Material - M qualidade dos materais - Corroso - Envelhecimento Execuo Tubulaes - Projeto inadequado - Assentamento inadequado - Encaixes inadequados - Corroso Operao - Golpe de arete - Presso alta - Qualidade da gua (corroso interna) Desastres naturais - Movimentos de terra ocasionados por obras. - Deslizamentos. - Movimentos ssmicos. Ambiente - Carga de trfego. - Agressividade do solo (corroso externa). - Poluio do solo. Causas externas


Dentre as vrias causas de vazamentos, as mais importantes so (ARIKAWA, 2005):

M qualidade dos materiais: a maneira de evitar este problema a especificaocuidadosa dos materiais utilizados na implantao e manuteno do sistema.

M qualidade dos servios: para garantir vedao adequada durante a construo necessrio, alm de materiais de boa qualidade, um servio executado com qualidade e com mo-de-obra qualificada, de forma a obter regularidade no fundo das valas, boa compactao, execuo das ancoragens, assentamento das tubulaes, execuo correta das juntas etc. A m qualidade dos materiais e dos servios provoca gotejamentos nas juntas dos tubos. Esses vazamentos geralmente so pequenos. No entanto, devido ao imenso nmero dessas juntas e ao longo de durao desses vazamentos indetectveis, o volume total torna-se bastante significativo.

Presses altas nas tubulaes: a elevao da presso de servio nas redes dedistribuio tem efeito significativo na quantificao dos volumes perdidos, pois aumenta a freqncia de arrebentamentos e aumenta a vazo dos vazamentos. A presso o fator que mais influi nas perdas reais de um sistema de abastecimento.

Oscilaes de presso: a ocorrncias destes eventos pode causar fraturas ou rupturasem tubulaes devido ao deslocamento de blocos de ancoragens, expulso da vedaoGuia do profissional em treinamento ReCESA

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das juntas, flexo indesejvel dos tubos, movimentao dos tubos e outros acidentes. Um exemplo de oscilao repentina de presso o golpe de arete, cujos resultados podem ser o arrebentamento de tubulaes no caso de sobrepresses, ou o colapso de tubos no caso de depresses. Tambm, as alteraes cclicas de presso resultante das operaes de liga e desliga de bombas e a falta de manuteno e defeitos em vlvulas redutoras de presso pode causar fadiga das tubulaes levando ruptura das mesmas.

Deteriorao das tubulaes: causada pela corroso de tubos metlicos que,normalmente, ocorre aps alguns anos de operao da rede.

Efeitos do trfego: o trfego pesado afeta a movimentao do solo, podendo causarrupturas em tubulaes, principalmente se o aterro sobre os tubos no estiver bem compactado.

Extravasamentos em reservatrios: so freqentes e ocorrem geralmente no perodonoturno devido inexistncia de um sistema de controle de nveis, falta de automao, ou falta de manuteno, causando falhas nos sensores de nveis de gua e nas vlvulas de entrada de gua dos reservatrios, alm de falhas da prpria atividade de operao.

Consumos operacionais excessivos: so inerentes ao prprio processo de operao dossistemas de captao, aduo, tratamento e distribuio. Para a atividade de operao necessrio um determinado volume de gua para lavagens, limpezas, descargas e desinfeco. Quando esses consumos so excessivos, grandes perdas e desperdcios acabam ocorrendo, gerando um aumento no custo de produo da gua.

Perdas aparentes As perdas aparentes compreendem as perdas no-fsicas de gua do sistema de abastecimento de gua. Contabiliza todos os tipos de imprecises associadas s medies da gua produzida e da gua consumida, e ainda o consumo no-autorizado por furto ou uso ilcito. As perdas aparentes podem ser influenciadas por fatores sociais e culturais, influncias polticas, financeiras, institucionais e organizacionais.

Causas e ocorrncias das perdas aparentesAs perdas aparentes ocorrem em um sistema de abastecimento de gua nos seguintes locais: nos medidores de vazo; na gesto comercial; fraudes e falhas de cadastro.

As principais causas das perdas aparentes so apresentadas a seguir (ARIKAWA, 2005). vazo a) Erros dos medidores de vazo Os medidores de vazo podem ser classificados em macromedidores e micromedidores.


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Erros devido aos macromedidores: os macromedidores referem-se ao conjunto demedies de vazo, presso e nvel de reservatrio efetuadas nos sistemas de abastecimento de gua, desde a captao no manancial at imediatamente antes do ponto final de entrega para o consumo. Um medidor bem instalado apresenta uma faixa de variao da preciso entre 0,5 e 2%, para mais ou para menos. Os principais fatores que geram a impreciso nos macromedidores so: instalao inadequada; descalibrao do medidor; dimensionamento inadequado, operando com velocidades muito baixas; amplitude grande entre as vazes mximas e as mnimas; problemas com a instrumentao primrias e secundrias.

Erros devido aos micromedidores: os micromedidores referem-se medio do volumeconsumido pelos clientes das prestadoras de servios de saneamento cujo valor ser objeto da emisso da conta a ser paga. Os erros de medio incluem: erros ocorridos devido aos procedimentos de leitura, diferenas entre datas de leitura do macromedidor e do hidrmetro, enganos de leitura dos medidores pelos leituristas, estimativas incorretas do tempo de parada dos medidores, clculos incorretos, erros computacionais e erros sistemticos de medio dos hidrmetros. b) Erros de estimativa Quando no existe micromedio, os consumos faturveis so obtidos por estimativa. Pode-se afirmar que as causas bsicas de erros so inerentes ao prprio processo de estimativas devido a falhas de cadastro, a aplicao de critrios baseados em analogia com ligaes micromedidas que acompanham as disposies da micromedio e as falhas nos critrios baseados em caractersticas fsicas dos domiclios. c) Gesto comercial Algumas causas das perdas de gua esto relacionadas com o gerenciamento global dos consumidores e ligaes domiciliares, englobando os aspectos fsicos e comerciais como: confiabilidade da micromedio (aferio e manuteno); confiabilidade das estimativas de consumo; estado das ligaes ativas ou inativas; ligaes clandestinas; fraudes e irregularidades. d) Fraudes Os consumos clandestinos so caracterizados por alguma atitude fraudulenta, como: emprego de tubulao lateral ao medidor onde parte da gua passa sem ser medida, a ligao clandestina conectada diretamente na rede distribuidora, a violao de hidrmetros, a violao de corte, e a ativao de ligaes inativas sem permisso da prestadora de servios de saneamento.


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Mtodos para avaliao de perdasPerdas reais A quantificao de perdas relativamente fcil de ser feita, pois obtida pela diferena entre o volume disponibilizado ao sistema e os volume autorizado. Entretanto, o rateio entre perdas reais e perdas aparentes mais complexo, e exige a adoo de diversas hipteses ou pesquisas em campo. Os principais mtodos para a avaliao de perdas reais so:

Mtodo de balano hdrico: utilizada a matriz do balano de gua, sendo que osvolume perdidos so calculados a partir dos dados de macromedio e da micromedio e de estimativas para determinar os valores no medidos. So feitas hipteses para determinar as perdas aparentes e, por diferena, determinam-se as perdas reais.

Mtodo das vazes mnimas noturnas: atravs de medies noturnas determina-se oconsumo mnimo que denominada vazo mnima noturna, pois no momento de sua ocorrncia, normalmente entre 3:00 a 4:00 horas, h pouco consumo e parcela significativa do seu valor refere-se s vazes dos vazamentos. Para obter a vazo dos vazamentos atravs da vazo mnima noturna, necessrio o conhecimento dos elementos que compem essa vazo. Os componentes da mnima vazo noturna so: consumo noturno residencial, consumo noturno no-residencial, consumo noturno excepcional, perdas noturnas aps hidrmetro e perdas reais na rede de distribuio de gua. A Figura 12 apresenta os componentes da mnima vazo noturna.

Figura 12. Componentes da mnima vazo noturna.


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Fonte: ARIKAWA (2005).

A vazo dos vazamentos altamente influenciada pela presso, e quando a medio realizada no perodo noturno, o valor da presso muito alto ocasionando vazamentos acima dos valores observados durante o dia. Para solucionar esse fato, utiliza-se o fator noite/dia, que um nmero, dado em horas por dia, que multiplicado pela vazo dos vazamentos (extrada da vazo mnima noturna) resulta no volume mdio dirio de vazamentos.

Perdas aparentes As perdas aparentes podem ser obtidas subtraindo-se as perdas reais do valor da perda total. As principais formas de se obter as perdas aparentes so:

Mtodo do balano hdrico: utilizada a matriz do balano de gua. Nesse caso,admite-se conhecido as perdas reais para se obter as perdas aparentes.

Estudos e pesquisas especficas: para os macromedidores e micromedidores sorealizados ensaios em bancada ou in loco para determinao de erros de medio. A avaliao dos volumes perdidos devido a gesto comercial, fraudes e falhas de cadastro, deve-se basear no histrico do sistema comercial da prestadora de servio, se as tiver, caso contrrio, poder utilizar dados de outras empresas.

Perda de Energia Eltrica em Sistemas de AbastecimentoConsideraes geraisPara o gerenciamento dos sistemas de abastecimento de gua, a energia eltrica utilizada na operao do sistema, para a iluminao das reas administrativas e para servios auxiliares. Para a operao do sistema, a energia eltrica utilizada desde a captao de gua at a distribuio aos consumidores. A Sabesp que teve um consumo de 2.087GWh, em 2005, correspondendo a 2,1% do consumo anual de energia eltrica do estado de So Paulo, teve a seguinte distribuio no consumo de energia eltrica: motores: 90%; servios auxiliares: 7,5%; iluminao: 2,5%. Segundo Ormsbee e Walki (1989) e Reheis e Griffin (1984), as elevatrias em sistemas de abastecimento de gua nos Estados Unidos, representaram cerca de 90% do consumo total de energia eltrica. Para Little (1976), aproximadamente, 7% do total de energia eltrica consumida nos Estados Unidos so utilizados pelas empresas municipais de gua.


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Consumo de energia eltrica em sistemas de abastecimento de guaEm instalaes de sistemas de abastecimento de gua com equipamentos eletromecnicos, haver consumo de energia eltrica. Portanto, as partes constituintes do sistema de abastecimento munidas desses equipamentos so:

Estao elevatria de gua bruta: essa instalao geralmente responsvel pelo maiorconsumo de energia eltrica do sistema de gua, pois os mananciais esto localizados distantes da rea de consumo, as alturas de recalque so grandes e as bombas recalcam as maiores vazes do sistema;

Estao de tratamento de gua (ETA): h diversos equipamentos que consomemenergia, tais como: bomba dosadora de produtos qumicos, equipamentos de mistura rpida, equipamentos de floculao, bombas de lavagens de filtros, bombas para recalque de guas de utilidades, bombas para remoo de lodo, bombas para recuperao da gua de lavagem dos filtros etc. Normalmente, o consumo na ETA no to significativo em comparao com os demais usos em outras instalaes.

Estao elevatria de gua tratada: so utilizadas em centros de reservao para obombeamento de gua do reservatrio enterrado/semi-enterrado/apoiado para o reservatrio elevado. Essas elevatrias tambm so utilizadas para o reforo de vazo e/ou presso, e neste caso so denominadas de elevatrias tipo booster ou estao pressurizadora.

Reduo do consumo e das despesas com energia eltricaAs despesas com energia eltrica em sistemas de abastecimento de gua podem ser diminudas das seguintes formas: com reduo do consumo de energia; sem reduo do consumo de energia. As principais oportunidades de uso eficiente de energia eltrica, com a diminuio das perdas de energia e, conseqentemente, das despesas com energia eltrica so: tarifao imprpria e falhas administrativas; falhas de ajustes de equipamentos; potncia dos equipamentos; falta ou falhas de controle operacional. Todas as questes relativas reduo do consumo e despesas de energia eltrica sero detalhadas nos itens sobre aes administrativas e operacionais.


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QUESTES

1. Como voc observa as perdas de gua em sistemas de abastecimento? 2. Em um sistema de abastecimento de gua, que tipos de perdas podem ser identificadas? Mostre a origem dessas perdas. 3. Que mtodos possibilitam a avaliao das perdas? 4. Escreva sobre os indicadores de perdas. 5. Disserte sobre a classificao dos vazamentos, suas caractersticas e principais causas. 6. Conceitue as perdas aparentes, suas causas e ocorrncias. 7. Como avaliar as perdas reais e aparentes? 8. Como podem ser observadas as perdas de energia eltrica em sistemas de abastecimento? 9. Que relao voc observa entre as perdas de gua e de energia eltrica em sistemas de abastecimento?


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PROCEDIMENTOS TCNICOS PARA O COMBATE S PERDAS DE GUACombate s Perdas de guaAes para a reduo de perdas reaisAs perdas reais podem ser reduzidas atravs de quatro aes principais, conforme mostra a Figura 13.Fonte: THORNTON (2002).

Figura 13. Aes para o controle de perdas reais.

Controle de presso O controle de presso fundamental para a reduo de perdas reais em um sistema de abastecimento de gua, pois a presso o principal fator que influencia o nmero de vazamentos e a vazo desses vazamentos. A soluo para o problema de presses o zoneamento piezomtrico, ou seja, a diviso de um setor de abastecimento em zonas com comportamento homogneo dos planos de presso. Esses planos piezomtricos podem ser definidos pela cota do nvel dgua de um reservatrio, pela cota piezomtrica resultante de uma elevatria, ou booster, ou de uma vlvula redutora de presso.


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SetorizaoA setorizao de um sistema de abastecimento definida a partir de um reservatrio apoiado ou enterrado abastecendo a zona baixa, e o reservatrio elevado abastecendo a zona alta. Desta forma, ficam estabelecidas as chamadas zonas de presso, sendo que as presses dentro da zona oscilam com os nveis de gua dos reservatrios. A setorizao uma das principais formas de controle de presso. A setorizao proporciona a diviso da rea de abastecimento em reas menores, denominadas subsetores, atravs de delimitao natural do sistema, ou por meio do fechamento de vlvulas de manobra. Em alguns casos, a setorizao no completamente eficiente, em termos de limitao das presses de operao, sem a implantao de vlvulas redutoras de presso, ou de boosters, no sistema. A tarefa em manter o controle de presso, apenas pela setorizao, diz respeito ao esforo em manter estanques os registros limtrofes de fronteira. Atualmente, sistemas de monitoramento por telemetria so utilizados para fornecer o status do registro ao operador do sistema. A Figura 14 apresenta um desenho esquemtico mostrando a setorizao atravs de reservatrio, torre, booster e vlvula redutora de presso.

Figura 14. Setorizao de um sistema de abastecimento de gua.

Vlvulas redutoras de pressoA vlvula redutora de presso (VRP) um dispositivo mecnico que permite reduzir, automaticamente, uma presso varivel de montante a uma presso estvel de jusante. O mecanismo de controle de uma VRP pode ser mecnico ou eletrnico. No caso de controle mecnico da vlvula, a regulagem previamente determinada fixa, ou seja, garante uma presso de jusante pr-estabelecida independentemente das condies de vazo e presso deGuia do profissional em treinamento ReCESA

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montante. Em se tratando de controle eletrnico, a atuao da VRP feita atravs de programas pr-estabelecidos, que permitem monitorar e controlar as vazes e as presses, garantido as condies adequadas de abastecimento ao longo das 24 horas do dia. Existem vrios tipos de vlvulas no mercado, sendo que as principais so: - VRP com sada fixa: limita a presso de jusante em um valor pr-estabelecido de acordo com os parmetros de regulagem fixados pelo circuito de pilotagem; - VRP com proporo fixa: limita a presso de sada em uma proporo fixa da presso de entrada da vlvula; - VRP modulada pela vazo: opera com presso de sada varivel modulada pela vazo configurada para manter um valor constante de presso no ponto crtico do sistema; - VRP modulada pelo tempo: opera com presso de sada varivel modulada pelo tempo onde s presses de entrada so reduzidas em perodos especficos num ciclo de 24 horas. A correta escolha do tipo de vlvula e do tipo de controle depende de alguns fatores: tamanho e complexidade do sistema de distribuio; conseqncias da reduo de presso; custo de instalao e manuteno; previso da economia de gua; condio mnima de servio. A Figura 15 apresenta a vlvula tipo diafragma que tem sido uma das mais utilizadas para a reduo de presso. Esse tipo de vlvula cria uma restrio que provoca a perda de carga entre a entrada e a sada da vlvula, onde o nvel de perda de carga depende da vazo e da posio do diafragma.

D Aberto E

C

B

ComponentesFLUXO A

A Vlvula principal B Vlvula piloto C Orifcio Fixo D Vlvula agulha E - Diafragma

Figura 15. Vlvula redutora de presso, tipo diafragma.

A vlvula redutora de presso pode ser configurada para atuar com presso de sada fixa, ou seja, dever restringir e manter a presso jusante a uma proporo fixa da presso de montante. Nelas pode-se acoplar um controlador eletrnico, combinado com uma adaptao vlvula piloto, de forma a funcionar como VRP com presso de sada varivel modulada pela vazo ou pelo tempo. A Figura 16 apresenta essas configuraes.Guia do profissional em treinamento ReCESA

Fonte: BBL (2004).

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Figura 16. Controle de presso: VRP com sada fixa e VRP com modulao pela vazo.

As VRPs normalmente so instaladas em um by-pass da tubulao principal, guarnecidas por registros de bloqueio a montante e a jusante para as manutenes. Na tubulao principal tambm instalado um registro para trabalhar geralmente fechado, s sendo aberto em situaes de manuteno ou alguma emergncia operacional a jusante A Figura 17 ilustra um exemplo de instalao de uma VRP e a Figura 18 apresenta a VRP instalada em sistema operado pela Sabesp.

Figura 17. Esquema de instalao de uma VRP.

Figura 18. Instalao de um VRP.

Fonte: ZANIBONI E SARZEDAS (2007).


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Fonte: BBL (1999).

Diversos estudos tm sido realizados com a utilizao das VRPs, e geralmente em todos os casos, os resultados so excelentes e pode-se concluir que a VRP um equipamento adequado, tanto do ponto de vista tcnico, como econmico, para a reduo efetiva de perdas reais. A Figura 19 apresenta um dos estudos realizados pela Sabesp com a utilizao da VRP.

Figura 19. Resultados da reduo de presso com a utilizao de uma VRP.

BoosterO booster tem sido utilizado para abastecer reas que no podem ser atendidas pelos reservatrios, devido insuficincia de presses. Entretanto, com o uso de inversor de freqncia, o booster utilizado para controle de presso, por permitir manter constante a presso de sada, qualquer que seja a vazo de jusante e presso a montante. A regulagem da presso de sada do booster fator importante na operao desse equipamento, pois a perda real aumenta com o aumento da presso. A Figura 20 apresenta um esquema geral da instalao de booster em um subsetor, em planta e perfil e a Figura 21 apresenta um booster em funcionamento na Regio Metropolitana de So Paulo.


Figura 20. Esquema geral de implantao de booster na rede.



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Figura 21. Booster em operao na Regio Metropolitana de So Paulo.

Pesquisa elaborada por Cassiano Filho e Freitas (2001) no sistema de abastecimento de gua da cidade de Lins, interior do Estado de So Paulo, comparando a utilizao de bomba de rotao constante com bomba com inversor de freqncia, abastecendo a mesma rea, conclui que a variao de presso para bomba de rotao constante foi de 15 a 33 m.c.a., e para bomba com inversor de freqncia, de 19 a 21m.c.a. As Figuras 22 e 23 ilustram as variaes de presses ocorridas no sistema com a utilizao desses equipamentos.

22 21

23

24

1 2 3


20 4 19 5 18 6 17 7 16 8 15 14 13 12 11 9 10

Figura 22. Variao de presso em funo do tempo, na rede de distribuio de gua com o uso de conjunto motobomba de rotao constante.

Fonte: ZANIBONI E SARZEDAS (2007).23 24

22 21 20

1 2 3 4

19 5 18 6 17 7

Figura 23. Variao de presso em funo do tempo, na rede de distribuio de gua com o uso de conjunto motobomba com inversor de freqncia.

16 8 15 14 13 12 11 9 10


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Controle ativo de vazamentos A metodologia mais utilizada para o controle ativo de vazamentos a pesquisa de vazamentos no-visveis realizada atravs de mtodos acsticos de deteco de vazamentos. Observa-se que, o controle ativo se ope ao controle passivo, que consiste na atividade de reparar os vazamentos apenas quanto se tornam visveis. O princpio bsico da deteco acstica ouvir o rudo do vazamento. Para isso so utilizados os seguintes equipamentos:

Haste de escuta um equipamento composto de um amplificador mecnico ou eletrnico, acoplado a uma barra metlica (Figura 24), destinada a captar rudos de vazamentos em acessrios da rede de distribuio de gua (cavaletes, registros, hidrantes etc.). Como se observa na Figura 24, a sua tecnologia muito simples, sendo largamente utilizado pelos operadores de sistemas de abastecimento de gua.

Figura 24. Haste de escuta.

GeofoneO geofone pode ser eletrnico ou mecnico. O geofone eletrnico

sistema de abastecimento de Água

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