Diagnóstico Hidroenergético em Sistemas de Abastecimento de Água

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA – UFPB LABORATÓRIO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E HIDRÁULICA EM SANEAMENTO – LENHS Diagnóstico Hidroenergético em Sistemas de Abastecimento de Água Prof. Dr. Heber Pimentel Gomes

2. Diagnóstico Hidroenergético Apresentação • O Diagnóstico Hidroenergético visa atender aos objetivos do Convênio Nº ECV-DTP 004/2011: Cooperação técnico-financeira para desenvolvimento de ações integrantes do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL, celebrado entre as Centrais Elétricas Brasileiras S.A. – ELETROBRAS, a Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS e a Fundação de Apoio à Pesquisa, ao Ensino e à Cultura – FAPEC, no qual atuam também pesquisadores das universidades UFPA, UFPB, UFRGS, UFPR, UNIFEI, UFT, UFRJ e UNIPLAC

3. Diagnóstico Hidroenergético Apresentação • Entre as atividades contidas no Convênio está a realização de 7(sete) Diagnósticos Hidroenergéticos em Sistemas de Abastecimento de Água, visando ações de conservação de energia elétrica e controle de perdas; • Os diagnósticos hidroenergéticos servirão para validar a metodologia que está sendo desenvolvida pelo Convênio Nº ECV-DTP 004/2011.

4. Diagnóstico Hidroenergético • O objetivo dos diagnósticos hidroenergéticos nas cinco regiões do Brasil é a validação da metodologia até aqui desenvolvida pela Rede LENHS que apresentará em sua totalidade o documento intitulado “Manual de Procedimentos para Realização de Diagnóstico Hidroenergético” que por sua vez se traduzirá como uma ferramenta robusta com uso prático para as companhias de saneamento na avaliação de eficiência hidroenergética de sistemas de abastecimento.

5. Diagnóstico Hidroenergético • Objetivo particular (Sistema Mario Andreazza – João Pessoa/PB) • Fazer um diagnóstico hidroenergético na Elevatória de Água Tratada Mário Andreazza, a partir de medições elétricas e hidráulicas e avaliando os aspectos físicos de infraestrutura e operacionais; • Avaliar o potencial de eficiêntização do sistema; • Propor melhorias visando a redução do desperdício de água e energia elétrica.

6. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • O Diagnóstico Hidroenergético é composto de etapas preliminares de obtenção de documentação cadastral e visita prévia às instalações, seguido por medições contínuas de parâmetros hidráulicos e elétricos no sistema e o diagnóstico hidroenergéticopropriamente dito. Como complemento à metodologia apresentada, também podem ser elaboradas propostas de intervenção no sistema visando a melhoria da eficiência e análise econômica das soluções.

7. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Obtenção de documentação cadastral: Antecipadamente à avaliação da eficiência do sistema de bombeamento, devem ser obtidas as documentações cadastrais do sistema em estudo. Estas informações são necessárias nas avaliações posteriores de eficiência.

8. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Obtenção de documentação cadastral: • Levantamento altimétrico das instalações; • Catálogos, manuais e informações técnicas de bombas, motores, válvulas e outros equipamentos existentes; • Volumes bombeados, produzidos ou disponibilizados no sistema estudado;

9. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Obtenção de documentação cadastral: • Informações sobre os medidores de grandezas hidráulicas e elétricas existentes e dados de calibração ou aferição; • Verificar se há instalações existentes de telemetria, transmissão de dados e variáveis monitoradas; • Cadastro elétrico da instalação e quadros elétricos (planta elétrica, diagrama unifilar e diagrama simplificado).

10. Diagnóstico Hidroenergético • Descrição da área de estudo • A Estação Elevatória de Mario Andreazza, objeto desse estudo, faz parte do sistema integrado de Marés, situado na BR 101, km 2, Marés, João Pessoa - PB. • O sistema atende uma população total de 9.993 habitantes (IBGE, 2012) que correspondem às populações dos bairros Mário Andreazza, Comercial e Mutirão pertencentes ao município de Bayeux – PB conforme figura 01.

11. Diagnóstico Hidroenergético • Descrição da área de estudo Figura 1 – fronteiras abastecidas pelo sistema Mario Andreazza Linha adutora Reservatório apoiado

12. Diagnóstico Hidroenergético • Tipologia (Sist. Mario Andreazza) Res. Elevado 500 m3 Bombeamento Reservação ETA Apoiado 1000 m3 comprimento 2.400 m Rede abastecida

13. Diagnóstico Hidroenergético

14. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Visita prévia • Depois de terminada a etapa de obtenção dos dados cadastrais foram realizadas visitas técnicas no sistema visando a verificação, complementação e ajuste no campo dos dados obtidos previamente.

15. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Visita prévia O sistema Mario Andreazza é munido de três conjuntos motor-bomba operando na configuração 2+1. Observa-se na imagem a ausência do CMB 03 (em manutenção)

16. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Visita prévia A medição de vazão deve ser realizada a jusante do barriletede recalque respeitando uma distância adequada dos aparelhos. Observou-se grande dificuldade de acesso ao ponto de medição.

17. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Visita prévia As grandezas elétricas e hidráulicas devem ser medidas e monitoradas, simultaneamente. Observa-se, ao lado, o quadro elétrico onde será instalado o analisador de energia

18. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Campanha de Medições • As medições das grandezas hidráulicas e elétricas devem ser realizadas, simultaneamente, durante 07 (sete) dias com intervalos de aquisição de 5 (cinco) minutos, com a utilização, obrigatória, de medidores eletrônicos (loggers).

19. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Condições de medição elétricas • Devem ser avaliadas todas as condições que possam interferir na medição, tais como: adequação do local de instalação, temperatura, umidade, aterramento, limite normalizado de ± 7,5% nas medições de tensões de fornecimento bem como desequilíbrios acima de 2,5% (ou 1%, no caso de motores de indução)

20. Diagnóstico Hidroenergético • Metodologia • Condições de medição Hidráulicas • Devem ser avaliadas condições prejudiciais à eficiência energética do sistema como válvulas ou registros estrangulados na linha de recalque, além de condições prejudiciais às medições como níveis dinâmicos muito baixos na sucção das bombas que permitam a entrada de ar na tubulação ou o fenômeno da cavitação.

21. Diagnóstico Hidroenergético • Estado atual do Diagnóstico • Foram adquiridos os dados cadastrais junto à companhia, na forma de arquivos digitais e projetos; • Foram realizadas visitas técnicas acompanhadas pelo consultor do convênio Nº ECV-DTP 004/2011, Airton Sampaio Gomes, nas quais foram definidos os pontos para instalação dos equipamentos de medição;

22. Diagnóstico Hidroenergético • Estado atual do Diagnóstico • Foram observadas infraestrutura insuficientes para acomodação e proteção dos instrumentos de medição, sendo solicitada, à companhia, providências para adequação (limpeza e capinagem, proteção de alvenaria etc.); • A companhia providenciou a infraestrutura adequada para instalação dos instrumentos de medição;

23. Diagnóstico Hidroenergético • Estado atual do Diagnóstico • No início das campanhas de medição, ao inspecionar o ponto de medição (tap), foi observado presença de ar na adutora que impossibilitaria a medição, sendo solicitada, à companhia, providências de manutenção para eliminação do problema; • A partir desse diagnóstico preliminar, a equipe do LENHS-UFPB juntamente com técnicos da Companhia realizou testes de investigação identificando a origem do problema. Atualmente a equipe de manutenção encontra-se empenhada na resolução desse problema.

24. Diagnóstico Hidroenergético • Hipóteses levantadas • O estrangulamento acentuado do recalque dos CMB pode evidenciar um subdimensionamentodos conjuntos motor-bomba; • Os conjuntos motobomba trabalham com temperaturas acima de 120ºC e com correntes elétricas acima da corrente nominal; • Na linha adutora foi identificado um TAU fora de funcionamento, que não consta no cadastro da companhia; • Há evidências de sangrias não autorizadas na linha adutora que alimenta propriedades particulares.

25. Diagnóstico Hidroenergético • Hipóteses levantadas • Pode haver deterioração na eficiência dos conjuntos motorbomba (serão levantadas as curvas das bombas). • Pode haver subdimensionamento na linha adutora; • Serão efetuados balanços hídricos no sistema para a verificação de perdas reais de água na área atendida. • Serão investigadas as possibilidades de perdas comerciais na área atendida. • Será feito um estudo de viabilidade econômica das medidas corretivas para aumentar a eficiência do sistema.

26. Diagnóstico Hidroenergético • Considerações finais • Com os dados das medições, as hipóteses poderão ser verificadas e confirmadas; • A identificação e posterior solução do ar na tubulação já faz parte como uma das ações de eficientização do sistema; • Ao fim do diagnóstico completo, serão propostas todas as ações corretivas no que diz respeito as intervenções físicas e operacionais.