XII Simposio Iberoamericano sobre planificación de sistemas de abastecimiento y drenaje

“BALANÇO HÍDRICO DA IWA ADAPTADO PARA PAÍSES EMDESENVOLVIMENTO”

Luiz Celso Braga Pinto (1), Rogério Campos (2)

(1) CAGECE – Av. Antônio Sales, 2367, ap.1001 – Fortaleza-CE – 60.135.101 – BRASIL, +55 (85)3268-3208, kryok@yahoo.com(2) Universidade de Fortaleza – Av. Washington Soares, 1321 – Fortaleza-CE – 60.811-905 – BRASIL,+55 (85) 3477-3141, Rogerio.Campos@unifor.br

RESUMO

O balanço hídrico foi adaptado para atender todas as necessidades de uma empresa de saneamento de paísem desenvolvimento no que diz respeito à gestão de perdas. Diante das experiências e recomendações daInternational Water Association (IWA), adaptou-se um modelo que atende totalmente às necessidades daCompanhia de Água e Esgoto do Ceará – CAGECE e contempla todos os tipos de consumos e perdas dosistema de Fortaleza e do interior do estado, com capacidade de exibir todos os dados considerando osistema, município, unidade de negócios ou todo o estado, gerando relatórios e gráficos que dão suporte àgestão de perdas de todo o estado do Ceará.

Palavras-chave: perdas de água, balanço hídrico, gerenciamento

ABSTRACT

The water balance has been adjusted to meet all the needs of a sanitation company in a developing countrywith regard to the management of losses. Given the experiences and recommendations of the InternationalWater Association (IWA), has adapted a model that fully meets the needs of the Water and SewageCompany of Ceará - CAGECE and includes all types of consumption and system losses of Fortaleza andinterior state, with the ability to view all data considering the system, municipality, business unit or acrossthe state, generating reports and graphs that support the management of losses throughout the state of Ceará.

Key words: loss, measurement, fluid balance.

SOBRE O AUTOR PRINCIPAL

Luiz Celso Braga Pinto: Eng. Civil pela FEC – Itajubá; Mestre e Doutor em Recursos Hídricos eSaneamento pela Unicamp e MBA em gestão empresarial FGV, foi consultor do banco mundial por 4 anosna Cia. de Gestão de Recursos Hídricos do Estado do Ceará (COGERH), perito da Agência Reguladora doEstado do Ceará (ARCE), diretor executivo da Grypho Engenharia, onde coordenou estudos para cobrançapara a Agência Nacional de Águas (ANA), atual gerente de controle de perdas e eficiência energética da Cia.de Água e Esgoto do Ceará (CAGECE).

INTRODUÇÃO

A escassez dos recursos hídricos é atualmenteuma preocupação que assola todo o planeta,inclusive países que historicamente têm fonteshídricas em abundância, como o Brasil. AInternational Water Association (IWA) divulga hátempos o balanço hídrico (BH) como umas dasprincipais ferramentas de controle e redução deperdas de sistemas de distribuição de água.Na busca da eficiência do aproveitamento hídrico,o setor de saneamento pode contribuir naconscientização do controle do consumo eatuando sobre as perdas reais e aparentes de formaa atuar sobre a demanda e não necessitar deampliar os investimentos, cada vez maiores, nabusca da ampliação da oferta.A CAGECE, Companhia de Água e Esgoto doEstado do Ceará, vem passando pormodernizações e inovações para que continue semantendo uma empresa competitiva e atualizada,objetivando a busca contínua da execução de suamissão.Apesar do último plano diretor da regiãometropolitana de Fortaleza ter sido recentementefinalizado, as ações sugeridas pelo mesmo emrelação a controle de perdas estão em fase deprojeto. A principal ação será a divisão do sistemaintegrado da região metropolitana em 121 distritosde monitoramento e controle(DMCs), o queincontestavelmente facilitará a gestão operacionale trará uma significante redução de perdas, poisserá mais fácil identificar as causas principais,além de se possibilitar a gestão de pressões decada sistema de forma independente.

OBJETIVO

A customização do BH teve por objetivo oaprimoramento da gestão operacional econseqüente redução de consumo de energia eperdas de água. O monitoramento através dobalanço hídrico possibilita a otimizaçãooperacional em relação ao abastecimento, assimcomo subsidia ações de mitigação de perdas emsistemas de abastecimento. As informaçõescoletadas foram disponibilizadas de uma formatransparente para o usuário em um banco de

dados, facilitando e viabilizando o uso dainformação atualizada a qualquer instante.Através deste trabalho, apresentou-se umadescrição técnica de um sistema que permite autilização das informações gerenciaisoperacionais de forma integrada e voltadas parauma análise ampla e estratégica dos principaisindicadores relacionados ao controle de perdas. OBH também objetivou proporcionar manutençãosimples e de baixo custo, implantação em curtoespaço de tempo, possibilidade de expansão defunções do sistema para outras necessidades,padronização e facilidade de uso, com interfaceamigável e ampla divulgação, através deplataforma web e acesso via intranet.

MATERIAIS E MÉTODOS

É importante caracterizar o conceito das perdas deágua que correspondem a todos os consumos nãoautorizados, que determinam aumento no custo defuncionamento ou que impeçam a realizaçãoplena da receita operacional e esses englobam:- As Perdas Reais (Físicas): originam-se devazamentos no sistema, em redes, ramais eacessórios, bem como extravasamentos emreservatórios (a pressão na rede exerce grandeinfluência sobre a variação das perdas reais).- As Perdas Aparentes (Não Físicas): originam-sede consumos não autorizados, problemas nocadastro e faturamento, bem como imprecisão dosequipamentos de macro e micromedição.Sob o ponto de vista de resultados:- A redução das Perdas Aparentes permiteaumentar o faturamento, melhorando a eficiênciados serviços prestados e o desempenho financeiro.Contribui indiretamente para a ampliação daoferta efetiva, uma vez que induz à redução dedesperdícios.- A redução das Perdas Reais permite diminuir oscustos de produção de água - mediante redução doconsumo de energia, de produtos químicos, deserviços de terceiros e outros insumos - e utilizaras instalações existentes para aumentar a oferta,sem expansão do sistema de abastecimento.- Balanço Hídrico IWA - A estrutura básicadefinida pela IWA – International WaterAssociation é representada na Figura 01.

Consumos Autorizados

FaturadosConsumos Medidos

Água FaturadaConsumos Não Medidos

Não FaturadosConsumos Medidos

Água NãoFaturada

Consumos Não MedidosUsos Operacionais

Perdas

Perdas Aparentes

Consumos Não AutorizadosErros da MacromediçãoErros da Micromedição

Falhas no Cadastro e Faturamento

Perdas Reais

Vazamentos na RedeVazamentos nos RamaisVazamentos e Extrav. em

ReservatóriosFigura 01 – Balanço Hídrico IWA

O balanço hídrico em sua forma básica permiteuma primeira aproximação para identificação dasprincipais causas de perdas, mas para se priorizaras ações de combate a perdas de forma maiseficaz, é necessário detalhar os campos dobalanço original.

Gestão da Micromedição

A micromedição é um dos tópicos maisimportantes e abrangentes, em virtude da

componente “micromedição” representar, emgeral, a parcela mais expressiva das perdasaparentes, excluindo as fraudes.Diversos estudos realizados no laboratório daCagece com hidrômetros de diversas marcasapontaram que é economicamente viável manter oparque com idade média em torno de 3 anos (hojecom 3,2 anos). Com a extrapolação dos dadosdestes estudos e seguindo uma linha de tendência,foi possível desenvolver um ábaco que retrata asituação do parque de hidrômetros da Cagece(Figura 02).

Tempo (anos) m3 % Tempo (anos) m3 % Tempo (anos) m3 %0 0,00 4 0,80 6,43 8 2,06 16,48

0,1 0,03 0,21 4,1 0,82 6,53 8,1 2,11 16,850,2 0,05 0,42 4,2 0,83 6,64 8,2 2,15 17,210,3 0,08 0,64 4,3 0,84 6,75 8,3 2,20 17,580,4 0,11 0,85 4,4 0,86 6,85 8,4 2,24 17,950,5 0,13 1,06 4,5 0,87 6,96 8,5 2,29 18,320,6 0,16 1,27 4,6 0,88 7,07 8,6 2,34 18,690,7 0,19 1,48 4,7 0,90 7,17 8,7 2,38 19,050,8 0,21 1,70 4,8 0,91 7,28 8,8 2,43 19,420,9 0,24 1,91 4,9 0,92 7,39 8,9 2,47 19,79

1 0,27 2,12 5 0,93 7,44 9 2,52 20,161,1 0,29 2,33 5,1 0,97 7,74 9,1 2,57 20,531,2 0,32 2,54 5,2 1,01 8,04 9,2 2,61 20,891,3 0,34 2,76 5,3 1,04 8,34 9,3 2,66 21,261,4 0,37 2,97 5,4 1,08 8,64 9,4 2,70 21,631,5 0,40 3,18 5,5 1,12 8,95 9,5 2,75 22,001,6 0,42 3,39 5,6 1,16 9,25 9,6 2,80 22,371,7 0,45 3,60 5,7 1,19 9,55 9,7 2,84 22,731,8 0,48 3,82 5,8 1,23 9,85 9,8 2,89 23,101,9 0,50 4,03 5,9 1,27 10,15 9,9 2,93 23,47

2 0,53 4,24 6 1,31 10,45 10 2,98 23,842,1 0,54 4,35 6,1 1,34 10,75 10,1 3,03 24,212,2 0,56 4,45 6,2 1,38 11,06 10,2 3,07 24,572,3 0,57 4,56 6,3 1,42 11,36 10,3 3,12 24,942,4 0,58 4,67 6,4 1,46 11,66 10,4 3,16 25,312,5 0,60 4,77 6,5 1,50 11,96 10,5 3,21 25,682,6 0,61 4,88 6,6 1,53 12,26 10,6 3,26 26,052,7 0,62 4,99 6,7 1,57 12,56 10,7 3,30 26,412,8 0,64 5,09 6,8 1,61 12,86 10,8 3,35 26,782,9 0,65 5,20 6,9 1,65 13,16 10,9 3,39 27,15

3 0,66 5,31 7 1,68 13,47 -11 3,44 27,523,1 0,68 5,41 7,1 1,72 13,77 11,1 3,49 27,893,2 0,69 5,52 7,2 1,76 14,07 11,2 3,53 28,253,3 0,70 5,63 7,3 1,80 14,37 11,3 3,58 28,623,4 0,72 5,73 7,4 1,83 14,67 11,4 3,62 28,993,5 0,73 5,84 7,5 1,87 14,97 11,5 3,67 29,363,6 0,74 5,95 7,6 1,91 15,27 11,6 3,72 29,733,7 0,76 6,05 7,7 1,95 15,57 11,7 3,76 30,093,8 0,77 6,16 7,8 1,98 15,88 11,8 3,81 30,463,9 0,78 6,27 7,9 2,02 16,18 11,9 3,85 30,83

Figura 02 – Precisão de hidrômetros do parque da Cagece

Componentes do BH - Todos os componentes doBH foram revisados e devidamente customizados

(Figura 03) para que compusessem os campos dodemonstrados adiante (RESULTADOS - Figura04).

Campo ou Fórmula Componente Descrição

A VPC Volume Produzido para ComercializaçãoAA VDIS Volume DistribuídoR VFATnc Volume de Água Faturado Não ConsumidoH VFATm = H1 + H2 Volume Faturado MedidoI VFATnm = I1 + I2 Volume Faturado Não MedidoJ VANFm =J1 + J2 + J3 Volume de Água não Faturado Medido

M VPAPna Volume de Consumo Não AutorizadoN VPAPs Volume de Perdas por Submedição em HidrômetrosF VPAP Volume de Perdas AparentesO VPRERedes Vazamentos das RedesP VPRERamais Vazamentos dos RamaisQ VPREoutrasU PSD Perdas no Sistema DistribuidorG VPRE Volume de Perdas ReaisL VANFnm L1 + L3D VCAUF VFATm + VFATnmE VCAUnf VANFm + VANFnmB VCAU VCAUf + VCAUFnfC VPAG Volume de Perdas de ÁguaS VAF Volume de Água FaturadaT VANF Volume de Água Não Faturada

Figura 03 – Componentes do Balanço Hídrico

RESULTADOS

Com a geração do BH, todos os gestores desistemas de abastecimento passaram a ter umaferramenta poderosa de tomada de decisão, pois omesmo possibilita gerir as perdas combatendo ascausas principais, permitindo um rápido eeficiente retorno das ações executadas. O sistemaatendeu os objetivos perseguidos, se tornandouma ferramenta prática e de interface amigável.Após a seleção do período do intervalo de dados euniverso(abrangência) a ser pesquisado, o BH édemonstrado automaticamente, buscando os dados

nos sistemas-base em tempo real e apresenta obalanço com grande grau de detalhamento,conforme Figura 04.O BH se demonstrou altamente consistente, comdiversas informações gerenciais de apoio atomada de decisão.O BH também deu suporte e apoio aogerenciamento estratégico, auxiliando a obterresultados expressivos de redução de perdas,conforme é demonstrado na figura 05. Os usuáriosdas Unidades de Negócios também já iniciaram aelaboração de ações corretivas e preventivas decontrole de perdas baseadas na utilização do BH.

R- Volume de ÁguaFaturado Não Consumido

38,672,66411.41%

S- Volumede ÁguaFaturada

252,352,46174.46%

A – VPC

338,899,053100.0%

AA- VDis

333,708,08998.47%

B- Volumede Água

ConsumoAutorizado

217,895,79164.3%

D- Volumede Água deConsumoAutorizadoFaturado

213,679,79763.05%

H- Vol. de ÁguaFaturado Medido

211,730,64362.48%

Consumo de LigaçõesHidrometradas

211,561,63762.43%

Venda de Água em Carro-Pipa

96,2290.03%

I- Volume deÁgua Faturado

Não Medido1,949,154

0.58%

Volume Recuperado deFraude

1,391,6060.41%

Ligações NãoHidrometradas

557,5480.16%

E- Volumede Água deConsumoAutorizado

NãoFaturado

4,215,9941.24%

J- Volume deÁgua Não

Faturado Medido2,705,728

0.8%

Imóveis Isentos deFaturamento

196,5490.06%

T- Volumede Água

NãoFaturada

125,219,25625.54%

(IANF)

Volume Dispensado porConsumo Excessivo

1,471,1400.43%

Consumo das UnidadesPróprias da Cagece

1,016,1980.3%

L- Volume deÁgua Não

Faturado NãoMedido

1,510,2660.45%

Retirada de Água dosHidrantes

19,1100.01%

ConsumoOperacional

DescargasLimpeza

33,8900.01%

Esvaziamentode Redes

677,7980.2%

Limpeza dereservatórios

779,4680.23%

C- Volumede Perdasde Água

121,003,26235.7%

(IPD)

F- Volumede PerdasAparentes

75,875,40222.39%

M- Volume deÁgua NãoAutorizado60,625,516

17.89%

Fraudes em LigaçõesFactíveis / Potenciais

6,987,1332.06%

Fraudes em LigaçõesInativas

15,210,1714.49%

Fraudes em LigaçõesAtivas nos Hidrômetros

11,709,7363.46%

By-Pass em LigaçõesAtivas

11,756,4853.47%

Ramal Clandestino emLigações Ativas

14,961,9924.41%

N- Volume dePerdas por

Inexistência ouErros deMedição

15,249,8864.5%

Submedição Fabricaçãodos Hidrômetros

1,664,6160.49%

Desgaste Vida Útil dosHidrômetros

11,883,6033.51%

Superdimensionamentodos Hidrômetros

1,456,5390.43%

Subestimação LigaçõesNão Hidrometradas

245,1290.07%

G- Volumede Perdas

Reais

45,127,86013.32%

O- Volume deVazamentos em

Redes eAdutoras

18,524,8575.47%

Vazamentos Visíveis emAdutoras e Redes

11,523,6783.4%

VazamentosNão Visíveis

emAdutoras

VazamentosDetectáveis

6,037,2201.78%

VazamentosN Detectáveis

963,9590.28%

P- Volume deVazamentos nosRamais Prediaisaté o Hidrômetro

20,734,2416.12%

Vazamentos Visíveis emRamais

9,623,3152.84%

Vazamentosnão Visíveisem Ramais

VazamentosDetectáveis

5,462,7451.61%

VazamentosN Detectáveis

5,648,1811.67%

Q- Volumes deVazamentos e

Extravazamentosem

Reservatórios677,798

0.2%

Extravasamentos emReservatórios

338,8990.1%

Vazamentos em Elementosda Estrutura

169,4500.05%

Vazamentos emAcessórios dosReservatórios

169,4500.05%

Perdas no Sistema Distribuidor 5,190,9641.53

Figura 04 – Análise de dados do balanço hídrico

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

jan

/06

fev/

06

ma

r/0

6a

br/

06

ma

i/06

jun

/06

jul/0

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go

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set/

06

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t/0

6n

ov/

06

de

z/0

6ja

n/0

7fe

v/0

7m

ar/

07

ab

r/0

7m

ai/0

7ju

n/0

7ju

l/07

ag

o/0

7se

t/0

7o

ut/

07

no

v/0

7d

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jan

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fev/

08

ma

r/0

8a

br/

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ma

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jun

/08

jul/0

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set/

08

ou

t/0

8n

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08

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z/0

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n/0

9fe

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9m

ar/

09

ab

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9ju

n/0

9ju

l/09

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t/0

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no

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/10

fev/

10

ma

r/1

0m

ai/1

0ju

n/1

0ju

l/10

data

%

I P DI A N F

Figura 05 – Geração de gráficos dos indicadores de gestão

CONCLUSÃO

Com a implementação do BH, todos os sistemasde abastecimento de água do Estado do Cearátiveram ganho substancial em procedimentosoperacionais, de forma que as perdas dedistribuição tendem a cair à medida que seexecute ações focadas nas principais causas deperdas, como por exemplo evitando pressõeselevadas desnecessárias que geram vazamentospor toda a rede atendida. O volume antes perdidose converte em maior reserva hídrica dosmananciais, garantindo uma reserva estratégicapara o abastecimento, além de preservar osrecursos hídricos do meio ambiente.O desenvolvimento do BH customizado eautomatizado também possibilitou:Um retorno muito rápido do investimento,comprovando sua eficiência em ações de combatea perdas de água;Reduzir o volume perdido em vazamentos,economizando recursos de água e custosassociados;Prover um serviço com maior garantias aoconsumidor, diminuindo a ocorrência dedesabastecimentos;Otimizar a operação do sistema, de forma asubsidiar manobras para que se evite falta de águaem pontos críticos;

Subsidiar o dimensionamento de sub-setoreshidraulicamente confinados;Subsidiar os programas de controle devazamentos, micro e macromedição.

RECOMENDAÇÕES

Recomenda-se a constante revisão e manutençãodo sistema, onde deverá se adequar por completoo sistema à arquitetura existente na empresa, coma integração do mesmo aos outros emdesenvolvimento ou já implantados, como porexemplo, o Sistema Comercial.Revisão e Manutenção: Devem ser previstas asatividades de implantação e validação dasferramentas integrantes do BH. Em paralelo,deverá ser oferecido o treinamento necessário atodos os usuários.

As seguintes etapas são recomendadas: Plano da implantação; Levantamento e revisão dos sistemas

existentes(bancos de dados); Customização; Testes finais; Plano de treinamento dos usuários; Execução do treinamento dos usuários; Avaliação de desempenho dos usuários;

Relatórios de monitoramento nosprimeiros 30 dias da implantação, comtodas as ocorrências, medição deperformance e ajustes necessários erespectivos prazos;

Execução das atividades de análise,programação e parametrização dosistema, com reuniões mensais decontrole;

Análise de aderência do sistema aomacroprocesso de perdas.

Com relação à manutenção, deve ser previsto oacompanhamento periódico do sistema, que visaráa solução de problemas e dúvidas esporádicasrelacionadas com a utilização do mesmo. Sãorecomendados backups diários e procedimentosde segurança do banco de dados.

BIBLIOGRAFIA

Efficiency Valuation Organization (2007).Conceitos e Opções para a Determinaçãoda Poupança de Energia e de Água.Volume 1. www.evo-world.org

Gonçalves, Elton., Alvim, Paulo R. A.(2007).Pesquisa e Combate a Vazamentos NãoVisíveis. PNCDA. Ministério dasCidades.

Pinto, Luiz C. B. et AL (2007/2008) RelatórioAnual de Gestão. Diretoria de OperaçõesCagece.