XIX Exposição de Experiências Municipais em Saneamento
De 24 a 29 de maio de 2015 – Poços de Caldas - MG
PROJETO DE READEQUAÇÃO HIDRÁULICA BUSCANDO
REGULARIDADE NAS CONDIÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA –
APLICAÇÃO NA REGIÃO DO BOMBEAMENTO ITAPUÍ EM
BLUMENAU/SC
Marcelo Torresani
Pós-graduado do curso de Gestão de Projetos na Construção Civil - Instituto Catarinense de PósGraduação. Engenheiro Civil, FURB – Universidade Regional de Blumenau. Servidor do SAMAE BLUMENAU / SC desde 10 de março de 2001 e hoje ocupa o cargo de Engenheiro Civil.
Artur Uliano
Pós-graduado em Engenharia Ambiental, FURB – Universidade Regional de Blumenau.
Engenheiro Civil e de Segurança do Trabalho, UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina.
Servidor do SAMAE - BLUMENAU / SC desde 17 de abril de 1990 e hoje ocupa o cargo de Diretor
Técnico.
Cristovão Pereira Silva (apresentador do Trabalho)
Pós-graduado em Gestão de Saneamento Básico, UNOESC – Universidade do Oeste de Santa
Catarina. Tecnólogo em Gestão Ambiental, SENAI-Blumenau. Técnico em Saneamento - Escola
Técnica Federal de Santa Catarina. Servidor do SAMAE - BLUMENAU / SC desde 13 de
setembro de 1993 e hoje ocupa o cargo de Coordenador de Serviços de Pitometria.
Endereço(1): SAMAE – Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto. Departamento Técnico
Rua Bahia, 1530 – Salto – Blumenau – SC – CEP: 89031-001– Brasil - Tel: +55 (47) 3331-8447 e-mail: [email protected]. [email protected] [email protected]
RESUMO
Este projeto se consistiu na proposta de readequar pressões e vazões na região de bombeamento
conhecida como Itapuí (sistema que apresenta a maior altura manométrica do sistema de
Blumenau - próxima a 230 m.c.a.), através da implantação de novas tubulações, válvulas e
equipamentos. As implementações feitas buscam reduzir o consumo de energia, minimizar o
número de manutenções e aumentar a vida útil dos elementos que compõem o sistema, além de
atender os clientes com requisitos preconizados na ABNT NBR 12218, garantindo a qualidade e
regularidade no fornecimento de água, além de resultados das primeiras ações desenvolvidas ao
longo da implantação do projeto.
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Palavras-chave: Sistema de abastecimento de água, sistema de bombeamento, readequação de
pressões e vazões, eficiência hidráulica e energética.
INTRODUÇÃO/OBJETIVOS
A cidade de Blumenau apresenta características topográficas bem acidentadas, com grandes
diferenças de cotas em pequenos trechos. Grande parte da região de abastecimento tem
consumidores em redes de distribuição alocadas em cotas elevadas, necessitando de
adequações de pressão com o arranjo da distribuição de água para atendimento destas cotas,
que implica em pressões de operação superiores a norma ABNT NBR 12218. Além disso,
algumas destas regiões são atendidas por sistemas de bombeamento com pressões (altura
manométrica) próximas dos 230 m.c.a., e, nos últimos anos o SAMAE vem empregando esforços
no sentido de racionalizar estes sistemas.
O presente projeto consiste na proposta de readequar pressões e vazões na região de
bombeamento conhecida como Itapuí (sistema que apresenta a maior altura manométrica do
sistema de Blumenau - próxima a 230 m.c.a.), através da implantação de novas tubulações,
válvulas e equipamentos. Com as implementações propostas, busca-se reduzir a altura
manométrica (HMT) e, conseqüentemente a potência consumida pelo conjunto de bombeamento
existente, o índice de interrupções no abastecimento decorrentes de manutenções e rompimentos
das redes, aumentar a vida útil dos elementos que compõe o sistema, além de atender o que
preconiza a ABNT NBR 12218 garantindo qualidade e regularidade no fornecimento de água.
METODOLOGIA
Para o desenvolvimento do projeto, primeiramente foi realizada a conferência e atualização
cadastral, pela equipe de cadastro técnico do SAMAE, verificando desde informações
relacionadas ás características dos materiais e equipamentos existentes (redes, válvulas,
bombeamento, etc.), até as condições operacionais dos mesmos.
Posteriormente, buscando obter informações no sentido de estabelecer as demandas do sistema,
foi realizada pela equipe de Pitometria, a medição da vazão do sistema existente. Para isto foi
utilizado um medidor ultra-sônico portátil de vazão. Também, foram instalados logger’s de pressão
na tubulação de saída do bombeamento e no ponto de consumo com a cota mais elevada (ponto
crítico), no sentido de levantar as pressões características do sistema.
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Estabeleceu-se as pressões características, as demandas e o cadastro técnico do sistema, na
quais foram discutidas e desenvolvidas pela equipe técnica da autarquia, as intervenções
necessárias e a concepção do projeto hidráulico.
Dentre as intervenções definidas, verificou-se principalmente a necessidade das seguintes
intervenções:
1.
Instalação de um booster intermediário(cota 130 m.) com pressões características de
entrada de 35 m.c.a. e saída de 100 m.c.a., objetivando principalmente abastecer os
consumidores acima desta cota e reduzir a altura manométrica do booster principal existente de
230 m.c.a. para 130 m.c.a.;
2.
Implementação de uma válvula redutora de pressão, readequando as pressões da
rede de distribuição para o requisitos normativos;
3.
Implantação de 850 metros de tubulações de recalque adequadas as pressões e
vazões características dos sistemas de bombeamento;
4.
Instalação de válvulas ventosas e registros de manobra;
Com o desenvolvimento dos estudos, e a conferência e atualização cadastral (Figura 01), foi
verificada a necessidade da troca de tubulações para readequação de pressões e vazões, onde
foi definido o material PEAD – Polietileno de Alta Densidade com conexões em eletrofusão,
diâmetros DE90 e DE63 (PN 16), além dos locais e características operacionais de equipamentos
à serem implementados (booster intermediário, VRP’s e ventosas).
Figura 01 – Cadastro técnico do sistema existente, sem alterações.
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Um trecho de aproximadamente 380 metros da rede de recalque necessitava ser relocada, devido
à mesma encontrar-se instalada em terreno particular, acarretando em prejuízos institucionais e
jurídicos para o SAMAE/Blumenau, além de dificultar o processo de manutenção da rede
principalmente devido ao acesso. A rede em questão, uma tubulação antiga em aço - DN 50,
também apresenta alto índice de incrustação, aumentando considerávelmente o índice de perdas
distribuídas ao longo da tubulação e, consequentemente, o consumo energético.
Com o sistema de bombeamento apresentando uma pressão de saída máxima (altura
manométrica) próxima dos 230 m.c.a. (Figura 02). concebeu-se a instalação de um booster de
gabinete (tipo mini-booster) intermediário, que vai operar com uma altura manométrica de 100
m.c.a., sendo acionado por inversor de freqüência e, portanto, solicitará uma potência menor
quando o sistema estiver abastecido, gerando economia de energia.
Figura 02 – Gráfico de pressões características da saída do sistema de bombeamento da
região Itapuí (em vermelho ponto de pressão máxima após implementação do projeto);
Com isso, busca-se também, reduzir a altura manométrica do bombeamento existente para 130
m.c.a. (-44%), readequando e otimizando o sistema hidráulico e aumentando a eficiência do
conjunto moto-bomba, pois o mesmo opera numa condição desfavorável, onde a relação altura
manométrica X vazão está num ponto abaixo do rendimento esperado (de acordo com a tabela
técnica para bombas centrífugas multi-estágio).
Com as implementações propostas, busca-se reduzir a altura manométrica (HMT) e,
conseqüentemente a potência consumida pelo conjunto de bombeamento existente, o índice de
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interrupções no abastecimento decorrentes de manutenções e rompimentos das redes, aumentar
a vida útil dos elementos que compõe o sistema, além de atender o que preconiza a ABNT NBR
12218 garantindo qualidade e regularidade no fornecimento de água.
Vale salientar, que mesmo tendo o sistema de bombeamento existente pressões de saída máxima
próximas dos 230 m.c.a., os consumidores localizados nas cotas mais elevadas (pontos críticos),
estão sob condição de desabastecimento durante períodos de maior consumo, conforme é
demonstrado abaixo (Figura 03) , estando inclusive o sistema em desacordo com o que preconiza
a ABNT NBR 2218.
Figura 03 – Gráfico de pressões características do ponto crítico do sistema de
abastecimento da região Itapuí (em destaque pressão mínima dinâmica preconizada pela
ABNT NBR 12218);
Posteriormente as primeiras intervenções realizadas no sistema, poderemos verificar os
resultados relacionados as ações desenvolvidas durante a implementação do projeto.
RESULTADOS
Com as implementações e adequações inicialmente executadas, podemos verificar algumas dos
mudanças nas características do sistemas como demostramos abaixo (Figura 04) e os resultados
esperados começam a aparecer.
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Figura 04 – Cadastro técnico – situação do sistema com as primeiras implementações.
Conforme definido na fase de elaboração do projeto hidráulico, a primeira ação tomada visando a
proposta de readequar pressões e vazões na região de bombeamento foi a instalação de um
booster intermediário (tipo mini-booster), sendo acionado por inversor de frequência no qual o
mesmo solicitará uma potência menor quando o sistema estiver abastecido, gerando economia de
energia (Figura 5).
Figura 05 – Booster de gabinete (tipo mini-booster) Potencia 5 CV;
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Salientamos que mesmo as pressões inicias medidas após a instalação do boster intermediário
estarem acimas das medições propostas, verificamos já um grande declínio das pressões em
relação as pressões iniciais.
Inicialmente apresentamos a pressões de saídas medidas no booster intermediário (Figura 06),
onde verificamos que nos períodos de menor consumo ( período nortuno) há uma diminuição das
pressões solicitadas pelo sistema, devido a influência do inversor de frequência instalado no
equipamento .
Figura 06 – Gráfico de pressões características da saída do booster intermediário (tipo
mini-booster); (em vermelho o ponto de pressão projetado);
No sistemas
de bombeamento principal, as novas medições de pressões demonstram a
tendência inicial da proposta (Figura 07), de reduzir as alturas manométrica (HMT) e,
conseqüentemente a potência consumida pelo conjunto de bombeamento com a possível redução
do consumo de energia e a censequente diminuição no número de manutenções e o aumento da
vida útil dos elementos que compõem o sistema. Futuramente, com a implantação da nova linha
de recalque prevista, haverá a diminuição da perda de carga na mesma, aumentando assim a
performa-se do sistemas de bombeamento.
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Figura 07 – Gráfico de pressões características da saída do sistema de bombeamento da
região Itapuí, após implementação do booster intermediario (em vermelho o ponto de
pressão iniciai e em azul o projetado);
Também podemos demostrar, através de um novo levantamento de pressões, uma maior
regularidade no fornecimento de água no ponto crítico do sistema (Figura 08), onde nosso serviço
de atendimento ao consumidor (tele 115), nos comunicou da considerável diminuição na
incidência de reclamações de falta de água no sistema.
Figura 08 – Gráfico de pressões características do ponto crítico do sistema de
abastecimento da região Itapuí após implementação do booster intermediario (em destaque
pressão mínima dinâmica preconizada pela ABNT NBR 12218).
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Salientandoque o projeto se encontra em faze de implementação, podendo assim sofrer aterações
dos dados apresentados até o presente momento.
DISCUSSÃO
Este projeto consistiu na proposta de readequar pressões e vazões na região de bombeamento,
onde reflete na importância de se estudar meios de minimizar os desperdícios de agua e energia
elétrica, afim de de elevar a eficiência desses sistemas. A metodologia proposta para melhorria
do sistema é baseada principalmente na implantação de um bombeamento segundário
minimizando a energia do bombeamento principal reduzindo os custos energéticos, sendo
utilizado como modelo a ser validado para os outros sistemas de realque existentes Blumenau, a
qual tem as mesmas características de pressões que comprometem a eficiência energética dos
sistemas.
CONCLUSÃO
As ações descritas acima formam a concepção do projeto, onde a aplicação de tubulações,
válvulas e equipamentos mais adequados e tecnologicamente mais eficientes, aliada aos
conceitos da engenharia hidráulica, eficiência energética, além de normas e legislações vigentes,
são utilizadas para melhorar as condições de abastecimento de água. Muitas vezes, a utilização
destas concepções de projetos se faz necessária devido às condições operacionais extremas dos
sistemas existentes. Porém cada caso deve ser estudado e avaliado, pois determinadas ações
podem acarretar em problemas futuros relacionados à qualidade do produto e serviços prestados
por qualquer empresa de saneamento. E em conjunto apresentamos os primeiros resultados após
inicio da implementação do projeto, no qual podemos ver e os resultados apresentados não estão
longe dos dados esperado, assim podemos concluir que a metodologia empregada na concepção
do projetos esta condisente com aquilo que buscávamos, tambem salientando que o projeto se
encontra em fase de implementaçao, podendo assim sofrer aterações dos dados apresentados
até o presente momento, e que é de suma importacia a conclusão total do projeto elaborado para
que todos os resultados esperados possam ser alçados.
Este projeto reflete a tendência do Departamento Técnico do SAMAE - Blumenau em universalizar
o abastecimento de água com qualidade, regularidade e melhoria.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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de Hidráulica”. Editora Edgard Blücher Ltda –1998. São Paulo;
TSUTIYA, Milton T. – “Redução do Custo de Energia Elétrica em Sistemas de Abastecimento
de Água”. ABES, 1° edição, São Paulo, 2001. 185p.
TSUTIYA, Milton Tomoyuki. “Abastecimento de Água”. 1a Edição. São Paulo, SP: Departamento
de Engenharia Hidráulica e Sanitária da USP, 2004.
HÉLLER, Léo; PÁDUA, Valter Lúcio de. “Abastecimento de água para consumo humano”.
Belo Horizonte: Editora UFMG, 2006.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12218: Projeto de rede de
distribuição de água para abastecimento público – Procedimento.
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