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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO LABORATÓRIO DE TECNOLOGIA, GESTÃO DE NEGÓCIOS E MEIO AMBIENTE
MESTRADO EM SISTEMAS DE GESTÃO
MARCOS ABI-RAMIA CHIMELLI
ANÁLISE ESTRATÉGICA DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA:
ESTUDO DE CASO DE ITABORAÍ
Dissertação apresentada ao Curso de
Mestrado em Sistemas de Gestão da
Universidade Federal Fluminense como
requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Sistemas de Gestão. Área de
Concentração: Organizações e Estratégia.
Linha de Pesquisa: Sistema de Gestão do Meio
Ambiente.
Orientador:
Prof. Sérgio Ricardo da Silveira Barros, D.Sc.
Niterói, RJ
2016
Ficha Catalográfica
C 538 Chimelli, Marcos Abi-Ramia. Análise estratégica do sistema de abastecimento de água:
estudo de caso de Itaboraí / Marcos Abi-Ramia Chimelli. – Niterói, RJ: 2016.
146 f. : il. color. Orientador: Sérgio Ricardo de Silveira Barros. Dissertação (Mestrado em Sistema de Gestão) –
Universidade Federal Fluminense. Escola de Engenharia, 2016.
Bibliografia: f. 130-146. 1. Abastecimento de água. 2. Recurso hídrico. 3.
Automação. I. Título. CDD 628.1
Ao meu pai, Victor (in memorian), cuja
perseverança, força de vontade, apoio e
exemplo de vida estão enraizados e
presentes em todas as minhas
conquistas. A minha mãe Ivette por todo
carinho, zelo e dedicação em todos os
dias de minha vida.
AGRADECIMENTOS
A minha esposa Sandra, companheira e cúmplice de todos os momentos, o
meu obrigado por todos os sorrisos. Pelo incentivo e determinação em mais esta
empreitada que foi o Mestrado. Muito importante em todos os momentos de minha
vida.
As minhas filhas Bárbara e Victória, e a Leonardo, a quem aprendi a amar
como filho, pelo incentivo, paciência, apoio e resignação. Sempre alegres e
participativos, para quem procuro ser exemplo, e muitas vezes tenho como modelos.
Por todos os momentos felizes que me fizeram e me fazem passar. Espero estar
sempre à altura das expectativas de vocês. Amo vocês.
Ao Corpo Deliberativo do TCE-RJ, que, pelo conjunto de seus membros, criou
mecanismos permanentes, por meio da ECG, para viabilizar o aprimoramento
acadêmico e profissional dos servidores, entendendo que, mais do que uma
oportunidade pessoal, isto é elemento de crescimento institucional do próprio TCE-
RJ.
Ao meu “Mentor” José Maurício de Lima Nolasco pelo acolhimento como a um
filho. Pela participação incondicional de todos os momentos. Responsável e
incentivador na continuidade da minha formação, complementando todo o legado
construído pelos meus pais.
Aos “Prodígios” da turma 2012 B, Sandra Chimelli, André Araújo, Robson
Araujo, Gabriela Nicolino e Isabela Petra, por transformarem as sextas-feiras e os
sábados nos melhores dias da semana. Pelo carinho, alegria e cumplicidade
emanados no dia a dia de convívio, transformados numa união que supera muitos
laços sanguíneos. Meu enorme respeito e consideração por vocês aonde vocês
estiverem.
Ao meu orientador, doutor Sérgio Ricardo da Silveira Barros, pelo seu
conhecimento, auxílio e paciência a mim dispensado, quando da realização deste
trabalho.
À CEDAE, na pessoa do seu Presidente, Engenheiro Jorge Luiz Ferreira
Briard, por autorizar o levantamento e a utilização das informações para formação
desta Dissertação.
À CEDAE, mais especificamente a Diretoria de Distribuição e
Comercialização do Interior nas pessoas do seu Diretor, Engenheiro Heleno Silva de
Souza, amigo de longa data, sempre solicito e prestativo, seu Assessor, Geólogo
Paulo Roberto Cruz Soares, incansável, prestativo, paciente e amigo, da Assistência
Técnica Regional, Gerência Leste, na pessoa de seu Assistente, meu amigo José
Alexandre Silva dos Santos, e do Coordenador Técnico Regional, meu primo André
Bianchini Antonio, sempre dispostos e prestativos na tarefa de ajudar nos
levantamentos dos dados necessários para esta Dissertação.
Ao meu irmão Engenheiro Armando Costa Vieira Junior – Gerente, da
Gerência Regional do Centro, da Diretoria de Distribuição Metropolitana, pelo apoio
e disponibilidade para informações e dúvidas.
Aos meus “irmãos” Júlio Cesar Bastos Croce, Alex Ferreira Lameira e Márcio
Guedes, que me apoiaram e se desdobraram no dia a dia do serviço no TCE-RJ,
para que eu pudesse concluir esta jornada.
Aos amigos da Coordenadoria de Engenharia – CEN, do Tribunal de Contas
do Estado do Rio de Janeiro, pelo apoio, ajuda e incentivo deste Mestrado.
RESUMO
A água é um recurso imprescindível para a vida humana, para suas atividades econômicas, alimentação e sobrevivência. Como um dos recursos naturais de maior importância, é um dos que mais sofre com a degradação humana, tornando-se cada dia mais escasso, com redução preocupante em relação ao volume ainda potável para consumo humano. O presente trabalho tem como objetivo central, analisar o abastecimento de água na região de Itaboraí, município do Rio de Janeiro, apresentando ferramenta para redução de perdas e aumento da eficiência no sistema. Há uma demanda para que as companhias de abastecimento passem a otimizar seus sistemas, controlando os desperdícios e as perdas, podendo aumentar a eficiência do serviço, reduzir custos e otimizar receitas. Dentre as ferramentas mais utilizadas por diversas companhias de abastecimento, está a automatização do sistema, bem como o Método de Análise e Solução de Problemas de Perdas D’água e de Faturamento (MASPP), que é uma metodologia com base nos preceitos da melhoria contínua e da gestão de qualidade, que é aplicada em quase todos os grandes sistemas de abastecimento, como o da SABESP, em São Paulo e, ainda que apresentando resultados incipientes, demonstra potencial de eficiência e verdadeira redução das perdas e desperdícios. A justificativa para a escolha do tema se deu pela premência de tratar sobre a sustentabilidade dos recursos hídricos, da necessidade de se alcançar a eficiência e eficácia do atendimento à população, a melhoria de arrecadação que será revertida em melhorias na qualidade dos serviços pelas características de empresa pública, além da expectativa de contribuir para o âmbito acadêmico. O método de pesquisa empreendido segue natureza qualitativa, com pesquisa do tipo bibliográfica e exploratória.
Palavras chave: Sistema de abastecimento de água; Recursos hídricos; Automação.
ABSTRACTS Water is a vital resource for human life, economic activities, food and survival. As one of the natural resources of greater importance, is the one who suffers most from human degradation, becoming scarcer day with worrying reduction in relation to the volume still safe for human consumption. This study was aimed to analyze the water supply in Itaboraí region, municipality of Rio de Janeiro, presenting tool to reduce losses and increase efficiency in the system. There is a demand for the supply companies start to optimize their systems, controlling waste and losses and may increase service efficiency, reduce costs and optimize revenues. Among the tools most used by different supply companies, is the system automation, as well as the Analysis Method and Solution of Water Loss Issues and Billing (MASPP), which is a methodology based on the principles of continuous improvement and quality management, which is applied in almost all the major supply systems, such as SABESP in São Paulo and, although presenting incipient results, demonstrates efficiency potential and actual reduction of losses and waste. The rationale for the choice of subject was due to the urgency to address the sustainability of water resources, the need to achieve efficiency and effectiveness of services to the population, improvement of storage that will be reversed in improvements in the quality of services by feature public company, beyond expectation to contribute to the academic environment. The research method undertaken following qualitative nature, with the bibliographical research and exploratory.
Keywords: Water supply system; Water resources; Automation.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Relação entre níveis de planejamento, decisão e abrangência ............ 27
Figura 2 – Abordagem de melhoria contínua PDCA .............................................. 27
Figura 3 – Divisão das Regiões Hidrográficas do Estado do Rio de Janeiro ......... 41
Figura 4 – Ilustração simplificada de um sistema de abastecimento hídrico .......... 43
Figura 5 - Parcelas das perdas de água (reais e aparentes) em relação ao ........ 54
volume que entra no sistema
Figura 6 – Tipos de vazamentos em rede de distribuição ...................................... 55
Figura 7 – Perda aparente: derivação de ramal ..................................................... 57
Figura 8 – Perda aparente: by-pass ....................................................................... 57
Figura 9 - Perda aparente: ligação clandestina ...................................................... 58
Figura 10 – Formas de perda de água evidenciadas ............................................. 60
Figura 11 – Crescimento natural das perdas e desafio de solução ........................ 62
Figura 12 – Fluxo metodológico ............................................................................. 76
Figura 13 – Organograma da CEDAE .................................................................... 81
Figura 14 – Divisão Administrativa do Município .................................................... 83
Figura 15 – Mananciais de Serra que atendem ao Sistema de Abastecimento ..... 85
de Itaboraí
Foto 1 – Captação Jacutinga .................................................................................. 87
Foto 2 – Captação Apolinário ................................................................................. 87
Foto 3 – Captação Córrego Grande ....................................................................... 87
Foto 4 – Captação Souza ....................................................................................... 88
Foto 5 – Captação Paraíso..................................................................................... 88
Figura 16 – Configuração do Sistema existente ..................................................... 89
Figura 17 – Sistema Integrado Imunana-Laranjal/Itaboraí ..................................... 91
Figura 18 – Região de Captação de Água da CEDAE ........................................... 92
Figura 19 – Detalhes da Captação de Água da CEDAE no rio Macacu ................. 93
Foto 6 – Captação e estação elevatória de água bruta Imunana - Laranjal ........... 94
Figura 20 - Estação Elevatória de Água Bruta Imunana – Laranjal ........................ 94
Corte Transversal
Foto 7 – Complexo das estações elevatórias de água bruta do Imunana .............. 95
Figura 21 – Configuração do sistema ampliado ..................................................... 99
Figura 22 – Sistema Integrado Imunana – Laranjal/Itaboraí – Ampliado................103
Figura 23 - Arranjo do Sistema de Água da CEDAE que atende Itaboraí..............111
(área de cobertura em vermelho)
Figura 24 – Representação espacial dos índices médios de atendimento............112
Urbano
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Índices de perdas de faturamento (%) dos prestadores de serviços .. 52
de abrangência regional – ano base 2010
Quadro 2 – Índices de perdas de faturamento (%) dos prestadores de serviços ... 53
de abrangência regional
Quadro 3 – Características das perdas reais e perdas aparentes ......................... 58
Quadro 4 – Evolução da métrica das perdas ......................................................... 59
Quadro 5 – População Abastecida ......................................................................... 86
Quadro 6 – População atendida 1986-2010 ........................................................... 100
Quadro 7 – População atendida 2011-2015 ........................................................... 105
Quadro 8 – Reservatórios de distribuição que atendem a Itaboraí ........................ 107
Quadro 9 – Estações Elevatórias de Água Tratada – EEAT .................................. 108
Quadro 10 – Estações de Tratamento de Água - ETAs ......................................... 109
Quadro 11 – Diâmetro das tubulações existentes e extensões .............................. 109
Quadro 12 – População urbana e crescimento populacional anual do ................. 113
município de Itaboraí
Quadro 13 – População Total estimada do município de Itaboraí .......................... 114
Quadro 14 – Projeção populacional com o modelo polinomial de segunda .......... 115
ordem
Quadro 15 – Demanda necessária de abastecimento ao final do período ............. 116
Quadro 16 – Comparativo da população existente com a vazão de produção ...... 117
e o déficit existente
Quadro 17 – Relação Metas e Níveis de Planos .................................................... 125
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Distribuição dos Recursos Hídricos no Brasil ...................................... 36
Gráfico 2 – Crescimento Populacional – Série Histórica população urbana e ....... 83
rural de Itaboraí
Gráfico 3 – Índice de crescimento .......................................................................... 84
Gráfico 4 – População Total x População Atendida 1986-2010 ............................. 101
Gráfico 5 – Índice de atendimento 1986-2010........................................................ 101
Gráfico 6 – Índice de perdas na distribuição 2000-2010 ........................................ 102
Gráfico 7 – População Total x População Atendida 2011-2015 ............................. 106
Gráfico 8 – Percentual atendida 2011-2015 ........................................................... 106
Gráfico 9 – A evolução do índice de perdas no município de Ponta Grossa .......... 124
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
A Área da ruptura na tubulação
AAB Adutora de Água Bruta
AAT Adutora de Água Tratada
ABES Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
ADA Área Diretamente Afetada
AID Área de Influência Direta
AMT Altura manométrica total
ANA Agência Nacional de Águas
ANF Água Não Faturada
APA Área de Proteção Ambiental
ATR-GLE Assistência Técnica Regional-Gerência Leste
BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento
BNH Banco Nacional da Habitação
BR Brasil
BCS Balanced Scorecard
CAD Software de Projetos
CAGEPA Companhia de Água e Esgotos da Paraíba
CBH Comitê de Bacia Hidrográfica
CCO Centro de Controle Operacional
CEDAE Companhia Estadual de Águas e Esgotos
CEDAG Companhia de Águas do Estado da Guanabara
CERHI-RJ Conselho Estadual de Recursos Hídricos do Estado do Rio de Janeiro
CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
CLP’s Controladores lógicos programáveis
COMPERJ Complexo petroquímico do Rio de Janeiro
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CONLESTE Consórcio Intermunicipal de Desenvolvimento do Leste Fluminense
COPPETEC Fundação Coordenação de Projetos, Pesquisas e Estudos
Tecnológicos
CPP Comunidade de Pequeno Porte
DGRH Diretora de Gestão dos Recursos Hídricos
DMC Distrito de Medição e Controle
EEAB Estação Elevatória de Água Bruta
EEAT Estação Elevatória de Água Tratada
EIA Estudo de Impacto Ambiental
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
EPANET Aplicativo Computacional (Modelo de Simulação)
ESAG Empresa de Saneamento do Estado da Guanabara
ETA Estação de Tratamento de Água
FEC-UFF Fundação Euclides da Cunha – Universidade Federal Fluminense
FEEMA Fundação Estadual de Engenharia de Meio Ambiente
FGV Fundação Getúlio Vargas
FUNASA Fundação Nacional de Saúde
FUNDRHI Fundo Estadual de Recursos Hídricos
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IEF Instituto Estadual de Florestas
IHM Interfaces homem/máquina
ILI Infrastructure Leakage Index
INEA Instituto Estadual do Ambiente
IP Índice de Perdas na Distribuição
IPL Índice de Perdas por Ligação
IWA International Water Association
K1 Coeficiente de máxima vazão diária
K2 Coeficiente de máxima vazão horária
kg Quilograma
km Quilometro
kPa Quilo Pascal (unidade métrica)
kwh Quilowatt-hora (medida de energia elétrica)
l/s Litros por Segundo (unidade de medida de vazão)
LEED Leadership in Energy and Environmental Design
m³ Metro Cúbico
MASPP Método de Análise e Soluções de Problemas para Perdas
mca metros de coluna d’água
NBR Norma Brasileira
ONU Organização das Nações Unidas
P População de alcance da área de projeto (habitantes)
PDCA Planejar, Desenvolver, Checar, Atuar
PDRH Plano Diretor de Recursos Hídricos
PERHI Plano Estadual de Recursos Hídricos
PH Unidade de Medição de Alcalinidade e Neutralidade
PIMS Sistema de Gerenciamento de Informações de Processos
PLANASA Plano Nacional de Saneamento
PMI Prefeitura Municipal de Itaboraí
PMSB Plano Municipal de Saneamento Básico
PNRH Política Nacional de Recursos Hídricos
PNCDA Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água
PURA Programa de Uso Racional da Água
Q Demanda
q consumo per capita per diem
RFFSA Rede Ferroviária Federal Sociedade Anônima
RH Região Hidrográfica
RIMA Relatório de Impacto Ambiental
RMRJ Região Metropolitana do Rio de Janeiro
SAA Sistema de Abastecimento de Água
SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo
SAI Sistema de Abastecimento de Itaboraí
SANEPAR Companhia de Saneamento do Paraná
SANERJ Companhia de Saneamento do Estado do Rio de Janeiro
SCADA Supervisory Control and Data Acquisition
SCOA Sistema de Controle Operacional de Adução
SEGRHI Sistema Estadual de Gerenciamento de Recursos Hídricos
SERLA Superintendência Estadual de Rios e Lagoas
SIG Sistema de Informações Geográficas
SNIS Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento
SNRH Sistema Nacional de Recursos Hídricos
SSD Sistema de Suporte à Decisão
UNESCO Organização das Nações Unidas para Educação, Ciência e Cultura
UNICEF United Nations Children's Fund
VD Volume Disponibilizado
VU Volume Utilizado
UTR Unidade Terminal Remota
VRP Válvula Redutora de Pressão
WATERCAD Aplicativo Computacional (Modelo de Simulação)
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 18
1.1 FORMULAÇÃO DA SITUAÇÃO PROBLEMA .................................................. 20
1,2 QUESTÃO DE PESQUISA ............................................................................... 20
1.3 OBJETIVOS DA PESQUISA ............................................................................ 21
1.3.1 Objetivo geral .............................................................................................. 21
1.3.2 Objetivos específicos .................................................................................. 21
1.4 DELIMITAÇÃO DE PESQUISA ........................................................................ 21
1.5 IMPORTÂNCIA E JUSTIFICATIVA DO ESTUDO ............................................ 22
1.6 ESTRUTURA DO ESTUDO ............................................................................. 22
2 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................. 24
2.1 ATENDIMENTO SUSTENTÁVEL .................................................................... 24
2.2 PLANEJAMENTO NOS SERVIÇOS PÚBLICOS ............................................. 26
2.2.1 Planejamento estratégico ........................................................................... 28
2.2.2 Planejamento tático..................................................................................... 28
2.2.3 Planejamento operacional .......................................................................... 28
2.3 RECURSOS HÍDRICOS................................................................................... 29
2.3.1 Escassez dos recursos hídricos ................................................................ 32
2.3.2 Gestão dos recursos hídricos no Brasil .................................................... 34
2.3.3 Gestão dos recursos hídricos no Estado do Rio de Janeiro ................... 39
2.4 GESTÃO DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO ........................................ 42
2.4.1 Operação de um sistema de abastecimento de água .............................. 44
2.4.2 Operação de sistemas de reservação ....................................................... 46
2.5 CONTROLE DE PERDAS ................................................................................ 47
2.5.1 Perdas hídricas ............................................................................................ 51
2.5.2 Automação e modelagem ........................................................................... 63
2.5.3 Previsão de demanda .................................................................................. 72
3 METODOLOGIA ................................................................................................ 74
3.1 LEVANTAMENTO DE INFORMAÇÕES CADASTRAIS DO SISTEMA ............ 76
3.2 DIAGNÓSTICO DO SISTEMA ......................................................................... 77
3.3 DEFINIÇÃO DE DEMANDA PROJETADA ....................................................... 77
3.4 PROPOSTA DE MELHORIA DO SISTEMA... .................................................. 77
3.5 PROPOSTA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DO SISTEMA ........................ 78
4 ESTUDO DE CASO ............................................................................................ 80
4.1 CARACTERIZAÇÃO DO ESTUDO DE CASO ................................................. 80
4.2 LEVANTAMENTO DE INFORMAÇÕES CADASTRAIS DO SISTEMA ............ 84
4.2.1 Sistema de abastecimento até 1997 .......................................................... 84
4.2.2 Concepção do sistema de abastecimento a partir de 1998 ..................... 90
4.2.3 Ampliação do sistema de abastecimento em 2011 .................................. 102
4.3 DIAGNÓSTICO DO SISTEMA EXISTENTE .................................................... 111
4.4 PROJEÇÃO DA POPULAÇÃO E DA DEMANDA NECESSÁRIA .................... 113
4.5 PROPOSTA DO PLANO ESTRATÉGICO PARA AUTOMAÇÃO .................... 116
DO SISTEMA
4.5.1 Proposta de melhoria do sistema .............................................................. 117
4.5.2 Automação do sistema de abastecimento de água ................................. 119
5 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 126
REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 130
18
1 INTRODUÇÃO
Nos dias atuais a sociedade sente na pele as consequências da degradação
que o meio ambiente vem sofrendo por conta das ações do ser humano há séculos.
Um dos recursos naturais que mais enfrentam maior escassez no momento é a
água, elemento vital para a sobrevivência do ser humano, animais, vegetais e
plantas, que também são utilizados para alimentar e contribuir para a sobrevivência
e qualidade de vida do homem.
É possível considerar a água como um dos recursos naturais mais
indispensáveis à vida humana, animal e vegetal do planeta. Seja na função de
componente bioquímico de seres vivos, ou então como meio de vida para diversas
espécies tanto vegetais quanto animais, a água também é essencial para fomentar o
desenvolvimento de basicamente todas as atividades realizadas pelo homem no
planeta, sejam de natureza urbana, industrial ou mesmo agropecuária.
Para além, também é da água a responsabilidade pela oferta de equilíbrio
térmico da Terra. Ainda que 75% da superfície terrestre sejam coberta por água,
somente, aproximadamente 1% da água existente em todo o planeta – percentual
formado por rios e lagos – se encontra disponível para uso humano, com
potabilidade suficiente para atender às suas necessidades.
O Brasil conta com recursos hídricos em abundância, o que levou à
disseminação de uma cultura de despreocupação e desperdício de água. No
entanto, o País enfrenta problemas gravíssimos: muitos cursos d’água sofrem com
poluição por esgotos domésticos e dejetos industriais e agrícolas, e falta proteção
para os principais mananciais (FERRAZ et al., 2011).
O uso sustentável dos recursos hídricos depende do conhecimento da
comunidade sobre as águas de sua região e de sua participação efetiva em seu
gerenciamento (FERRAZ et al., 2011).
A progressiva deterioração dos rios e mananciais de abastecimento e o
agravamento de conflitos entre os diversos setores usuários das águas forçaram o
início das discussões sobre a situação e o futuro das águas em todo o mundo.
Elaborado pelo Banco Mundial, o relatório Water Resources Management Policy
Paper - Organização das Nações Unidas (ONU) (1993), apresenta diversas
propostas relacionadas ao uso dos recursos hídricos dentre os quais se destaca o
gerenciamento adequado dos sistemas de abastecimento urbanos e a necessidade
19
premente de implementação de políticas e programas voltados à conservação e uso
racional da água.
O crescimento acelerado e desordenado dos núcleos urbanos, principalmente
nas décadas de 70 e 80, a implantação de indústrias sem acompanhamento e
controle, ocupação do solo de forma intensiva são os causadores do desmatamento
e retirada da mata ciliar e das zonas ripárias, provocando os principais vetores para
desencadear o processo de desbarrancamento e o consequente assoreamento da
bacia hidráulica, consequentemente causando a diminuição do lençol freático, sem
falar na piora da qualidade da água (TUCCI, 2002).
Indicadores de perdas de água em sistemas de abastecimento urbanos de
diversos países apontam para índices médios de 17% de perda de toda a água
captada e tratada - Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água
(PNCDA) (1998). No Brasil esses índices variam bastante entre as companhias de
saneamento, entretanto todos os índices apontam para a necessidade de redução
destes valores, alguns muito altos, conforme apresentado pelo Sistema Nacional de
Informações sobre Saneamento (SNIS).
Segundo Walski, Chase e Savic (2001), os três fatores primordiais para
termos um volume de água tratada suficiente para atender o desenvolvimento e
equilíbrio da operação do sistema são: o consumo da população atendida, as perdas
existentes no sistema, e o consumo previsto para combate a incêndios
(COULBECK; ORR, 1990; LERTPALANGSUNTI et al. – 1999).
Estudos (OSHIMA; KOSUDA, 1998; PROTOPAPAS; KATCHAMART;
PLATONOVA, 2000; ZHOU et al., 2000) mostram que fatores como condições
climáticas, hora do dia, dia de semana, estação do ano, tipo de consumidores e o
sócio econômicos, atuam como causadores de variações no consumo de água
As operadoras dos sistemas de abastecimentos devem estar atentas à
operação e à manutenção mantendo ações de combates as perdas. A redução e o
controle das mesmas com eficiência e qualidade produzem o bom funcionamento do
sistema e a excelência no atendimento à população. As Perdas podem ser reais
(vazamentos no sistema), e aparentes (ligações clandestinas ou não cadastradas).
Conforme Marcka (2004 apud MOTTA 2010), as maiores perdas ocorrem na
distribuição de água.
20
1.1 FORMULAÇÃO DA SITUAÇÃO PROBLEMA
O recente investimento em automação nos sistemas de abastecimento de
água (SAA) pelas companhias de saneamento tem proporcionado uma gama de
informações em tempo real de vazão e de pressão das cidades, além da
possibilidade de atuação automática sobre os elementos do SAA, tais como
bombas, inversores de frequência, válvulas de bloqueio, válvulas controladoras de
pressão e vazão, dosadoras de produtos químicos, agitadores, etc. Alcançada a
flexibilidade operacional, é possível otimizar a operação dos SAA para um
melhoramento dos serviços de captação, tratamento e distribuição de água e
redução de custos relacionados, tais como energia, produtos químicos e perdas
físicas de água.
A correta tomada de decisões operacionais depende do conhecimento prévio
do perfil de demanda ao longo do dia das regiões de consumo de água. Este tipo de
previsão é classificado como previsão a curto prazo.
Diversas são as vantagens de se obter um modelo de previsão de consumo
de água para otimização da distribuição de água, tais como a identificação imediata
de vazamentos, ganho na qualidade da água distribuída, redução de custos de
energia e planejamento otimizado da operação da estação de tratamento de água de
modo a obter os melhores pontos de operação dos sistemas que compõem esta
planta, principalmente daqueles relacionados a aplicações de produtos químicos.
1.2 QUESTÕES DE PESQUISA
Quais as ações necessárias a fim de promover o abastecimento com
quantidade e qualidade suficiente para atender a população do município de
Itaboraí?
Quais ferramentas podem ser utilizadas para redução das perdas?
A água é essencial à vida humana, para tanto, o seu fornecimento deve ser
em quantidade que atenda de modo ininterrupto todas as necessidades de consumo
e em qualidade adequada às finalidades que se destina.
Mantendo o controle e prevenção de doenças; melhores condições sanitárias.
De acordo com dados levantados junto à Companhia Estadual de Águas e Esgoto –
21
CEDAE, levando-se em conta uma população na ordem de 215.000, o atendimento
é de 36% dos domicílios.
1.3 OBJETIVOS DA PESQUISA
1.3.1 Objetivo geral
Levantar e analisar o sistema de abastecimento de água hoje existente,
considerando a melhoria e otimização do mesmo, buscando propiciar a garantia de
oferta de água potável, com qualidade e quantidade.
1.3.2 Objetivos específicos
1 descrever o sistema de abastecimento visando identificar suas
limitações;
2 elaborar diagnóstico do sistema;
3 propor um plano para melhoria do atendimento e controle através de
automação do sistema.
1.4 DELIMITAÇÃO DE PESQUISA
Este estudo está focado no município de Itaboraí, região metropolitana da
cidade do Rio de Janeiro, estado do Rio de Janeiro, a uma distância aproximada de
46 Km da capital do estado, e interligada a outras regiões do estado através das
rodovias RJ 104 e 116, BR 101 e 493. Tem área total de 430,374 km² e população
de 222.618 habitantes. Em divisão territorial o município é constituído de 8 distritos:
Itaboraí, Porto das Caixas, Itambi, Sambaetiba, Cabuçu, Manilha, Pacheco e
Visconde de Itaboraí. Sua inserção no espaço se dá entre a Estrada de Ferro da
RFFSA, o antigo leito da rodovia RJ-116 (norte), os rios Ipitangas (sul), Duques e
Poço Fundo (leste) e Aldeia (oeste). Localizado na região da bacia hidrográfica do
rio Guapi-Macacu (IBGE, 2012)
Este estudo de caso pretende verificar o abastecimento de água para
atendimento da população de Itaboraí, de que forma está ocorrendo, através de
pesquisa bibliográfica e descritiva.
22
1.5 IMPORTÂNCIA E JUSTIFICATIVA DO ESTUDO
O presente trabalho está voltado para as perdas hídricas e energéticas dos
sistemas de abastecimentos de água onde existe necessidade de estudos e de
investimentos para controle das mesmas, uma vez que segundo o SNIS (2014), no
Brasil, esta perda está em torno de 36,7%.
Buscou-se através de estudos científicos encontrar soluções capazes de
reduzir e controlar as perdas existentes no sistema de abastecimento desde sua
captação até a ligação predial. Segundo Bezerra e Silva (2009), mecanismos como
a automação tornam possível monitorar, controlar e intervir nas unidades do sistema
em tempo real trazendo confiabilidade ao processo como um todo, reduzindo custos
operacionais e perdas, proporcionando qualidade no tratamento e acima de tudo, o
uso racional dos recursos hídricos.
O fato motivador para realização deste trabalho é buscar ferramentas visando
controlar as perdas do sistema de abastecimento do município de Itaboraí, que
apesar dos investimentos para aumento de produção ao longo dos anos, em função
do crescimento populacional, em torno de 2% a.a., e da implantação do Pólo
Petroquímico – COMPERJ permanece com os índices de perdas elevados, e de
atendimento baixo.
Além de contribuir para o âmbito acadêmico oferecendo através da pesquisa
em tela uma visão diferenciada acerca do tema, ampliando o material teórico, que
poderá ser utilizado a fim de desenvolver estudos e pesquisas posteriores, estimular
o aprofundamento sobre o tema, assuntos relacionados e demais vertentes
científicas que possam originar-se a partir do interesse por este.
1.6 ESTRUTURA DO ESTUDO
O presente trabalho é composto por seis capítulos e está estruturado da
seguinte forma:
O primeiro capítulo intitulado com Introdução aborda a contextualização do
tema; da situaçao problema estudada nesta dissertação; as questões da pesquisa;
os objetivos; a justificativa e relevância do tema a ser estudado; e por fim a
delimitação da pesquisa.
23
O segundo capítulo apresenta a Revisão da Literatura, onde se busca
responder algumas questões da pesquisa. São abordados nesta seção conceitos
teóricos relacionados regulação dos serviços públicos, marcos regulatórios do setor
de saneamento, o planejamento nos serviços públicos de saneamento, sistemas de
avaliação de desempenho e processo de tomada de decisão.
O capítulo tres é a Metodologia da pesquisa, onde vamos descrever o tipo de
pesquisa, a estratégia adotada, o delineamento e os recursos necessários para
realização da investigação.
O quarto capítulo é o Estudo de Caso, em que são identificados os
indicadores do sistema atual e dados operacionais.
O quinto capítulo é a Análise dos Resultados e Conclusão, onde teremos a
caracterização do sistema de abastecimento, os indicadores de desempenho
voltados para a regulação dos serviços.
24
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 ATENDIMENTO SUSTENTÁVEL
Rodrigues et. al. (2002) explicam que o conceito que permeia o
desenvolvimento sustentável é algo que atualmente está em emergência, em
constante difusão, baseando-se na ideia de suprir as necessidades presentes sem
que as gerações e os recursos naturais sejam comprometidos para as atividades
futuras. Deste modo a sociedade por si já vem tomando uma consciência maior
acerca da importância de diversos aspectos relacionados com o meio ambiente e
sua preservação.
Neste contexto, vale fazer referência à Política Nacional do Meio Ambiente,
que é a mais importante norma acerca de questões ambientais depois da
Constituição Federal de 1988. Cunhada através da Lei nº 6.938/81 vem para definir
conceitos de meio ambiente, degradação e poluição e firmar objetivos para que tal
ambiente seja preservado. De acordo com Lustosa et. al., (2003, p. 135):
O conjunto de metas e mecanismos que visam reduzir os impactos negativos da ação antrópica - aqueles resultantes da ação humana – sobre o meio ambiente. Como toda política, possui justificativa para sua existência, fundamentação teórica, metas e instrumentos, e prevê penalidades para aqueles que não cumprem as normas estabelecidas, Interfere nas atividades dos agentes econômicos e, portanto, a maneira pela qual é estabelecida influencia as demais políticas públicas, inclusive as políticas industriais e de comércio exterior.
Sirvinskas (2005, p. 91) aponta que o principal objetivo da Política Nacional
do Meio Ambiente é o de “tornar efetivo o direito de todos ao meio ambiente
ecologicamente equilibrado”. E por ‘ecologicamente equilibrado’ o autor se refere a
um meio ambiente que propicie a existência saudável das próximas gerações.
Milaré (2004) aponta que os princípios que doutrinam a Política Nacional do
Meio Ambiente, embora mantenha coerência com os princípios do Direito Ambiental
e ambos atuem com a mesma finalidade, diferem em alguns pontos entre si. Na Lei
nº 6.938/81, art. 2º, é estabelecido o objetivo geral da Política, definindo também
seus princípios norteadores, que são responsáveis por reger suas ações:
25
I – ação governamental na manutenção do equilíbrio ecológico, considerando o meio ambiente como um patrimônio público a ser necessariamente assegurado e protegido, tendo em vista o uso coletivo; II – racionalização do uso do solo, do subsolo, da água e do ar; III – planejamento e fiscalização do uso dos recursos ambientais; IV – proteção dos ecossistemas, com a preservação das áreas representativas; V – controle e zoneamento das atividades potencial ou efetivamente poluidoras; VI – incentivo ao estudo e à pesquisa de tecnologias orientadas para o uso racional e a proteção dos recursos ambientais; VII – acompanhamento do estado de qualidade ambiental; VIII – recuperação de áreas degradadas; IX – proteção de áreas ameaçadas de degradação; X – educação ambiental a todos os níveis de ensino, inclusive a educação
da comunidade, objetivando capacita-la para participação ativa na defesa do meio ambiente.
Complementando a idéia, Oliveira (2005, p. 307) acredita que a finalidade da
Política Nacional do Meio Ambiente consiste em “viabilizar a compatibilização do
desenvolvimento socioeconômico com a utilização racional dos recursos ambientais,
fazendo com que a exploração do meio ambiente ocorra em condições propícias à
vida e à qualidade de vida”.
Hogan (1997) por sua vez, explica que umoutro fator agravante que
desequilibra de maneira significante o meio ambiente é o acumulo de pessoas em
áreas urbanas, concentrando uma população exagerada em centros de cidades que,
ainda que sejam grandes metrópoles não possuem capacidade para tal. O autor
complementa dizendo que, no século XX, somente cinco para cada cem habitantes
do mundo residiam em espaços urbanos. De acordo com o último censo
demográfico (IBGE, 2010) a população brasileira saltou, em dez anos, de 170
milhões e habitantes, para 190 milhões de habitantes no geral.
Destes, mais de 150 milhões de pessoas encontram-se residentes em áreas
urbanas do país – situação que demonstra completa inversão se comparada com o
censo de 1980, onde a maior faixa populacional se encontrava em regiões rurais. O
que traz à questão sobre a urbanização acelerada, mal planejada e desregular,
imputando sobre o meio ambiente e a sociedade uma série de problemas, como as
moradias irregulares, doenças por conta de falta de saneamento, aumento da
violência, etc.
Por ser um recurso essencial à vida e ao funcionamento à sociedade de um
modo geral, a água deve ser usada de modo eficiente evitando seu desperdício nos
26
Sistemas de Abastecimento de Água e nas edificações urbanas, onde efetivamente
ela é usada (FÁVERO, 2013)
Conforme o autor, as perdas de água acontecem entre o tratamento e as
torneiras dos consumidores, sejam eles residenciais ou industriais. Entretanto não
existe um nível de perda aceitável definido para o uso, de modo que torne mais
eficiente o atendimento das cidades.
As perdas de água são definidas como físicas, vazamentos no sistema, e as
não físicas ou aparentes, consignadas como fraudes e erros de medição.
Fávero (2013) considera ser razoável adotar um percentual de perdas no
intervalo entre 3% a 15% percentuais estes referentes as médias atingidas pelo
Japão e a Europa, respectivamente.
Considera o autor que se as empresas de saneamento conseguissem reduzir
suas perdas em 10%, poderiam agregar à sua receita operacional valores acima de
R$1 bilhão, equivalente a 42% do investimento realizado no setor em todo o Brasil
no ano de 2010. O estado São Paulo que é o mais eficiente da união em controle de
perdas, sua taxa é de 26%, precisaria melhora-la para se alinhar ao setor
internacional. O Brasil tem perdas em torno de, em média, 40% da água tratada, que
são perdidos no caminho do abastecimento.
Para essas metas serem alcançadas existe a necessidade de uma
infraestrutura e controle de serviços forte com dados confiáveis capazes de embasar
todas as projetos e de futuras expansões ou instalações de sistemas. (FÁVERO,
2013)
2.2 PLANEJAMENTO NOS SERVIÇOS PÚBLICOS
Segundo Alegre e Covas (2009), deve haver integração de todos os setores
de uma empresa de modo a permitir uma administração técnica capaz de envolver
todos os níveis de decisão, de forma a proporcionar melhorias nos serviços públicos.
Para Oliveira (1993), planejamento é alcançar o que se deseja de uma
maneira mais efetiva e com eficiência. Para que o planejamento seja bem-sucedido
decisões deverão existir ao longo de sua elaboração e implementação.
As empresas responsáveis pelos abastecimentos de água deverão, levando
em conta a necessidade e a premissa de melhoria dos serviços e considerando os
níveis de decisão, operar continuamente e de forma interligada os Planejamentos
27
Estratégico, Tático e Operacional. Os mesmos são indispensáveis para garantir a
qualidade do processo e o cumprimento dos objetivos para que a empresa consiga
obter os resultados esperados (ALEGRE; COVAS, 2009)
A Figura 1 nos mostra os níveis de planejamento e suas correspondências
nos prazos de tempo, níveis de decisão e área de atuação.
Planos Níveis de Decisão Âmbito
Figura 1. Relação entre níveis de planejamento, decisão e abrangência.
Fonte: Adaptado de Alegre e Covas, 2009.
São previstos, quando da implantação de cada uma das etapas do
planejamento, a monitoração dos planos verificando o cumprimento das metas
estabelecidas e revisando, seguindo a linha de melhoria constante PDCA, conforme
Figura 2.
Figura 2. Abordagem de melhoria contínua PDCA.
Fonte: Alegre e Covas, 2009.
28
2.2.1 Planejamento estratégico
O Planejamento Estratégico é uma atividade de cunho administrativo, sendo
sua confecção, responsabilidade dos níveis mais altos da empresa, chamada alta
administração. Fundamental para traçar diretrizes, definindo as ações necessárias
para que os objetivos possam ser alcançados. Em seu escopo deve conter as
seguintes perguntas: Em que direção ir? Aonde queremos chegar? Como vamos
chegar lá? (BRAGA; MONTEIRO, 2005).
No nível estratégico os objetivos e as metas são estabelecidos sem, contudo,
serem definidos os caminhos a serem trilhados para atingir os resultados. Nível de
longo prazo.
Abrange toda a empresa e toda a área por ela atendida no âmbito global e
geográfico, respectivamente. No caso de empresas de saneamento, os prazos
tendem a abranger períodos mais longos em função do ciclo de vida dos
componentes das infraestruturas (ALEGRE; COVAS, 2009)
2.2.2 Planejamento tático
Materializa a estratégia estabelecida no planejamento estratégico,
determinando como implementá-las setorialmente, com o objetivo de otimizar as
áreas e departamentos da empresa e não a organização como um todo. Portanto o
Planejamento Tático é a decomposição do Planejamento Estratégico para cada
setor, para cada área da empresa. Detalhamento de objetivos, estratégias e políticas
estabelecidas no planejamento estratégico.
Estes são planos com foco no médio prazo e com um pouco menos de
detalhes que o Planejamento Estratégico. As projeções, horizonte temporal, são
feitas para um período um pouco menor, geralmente de três a cinco anos.
(ALEGRE; COVAS, 2009).
2.2.3 Planejamento operacional
Ações de curto prazo da unidade operacional, atuando em pontos específicos,
com intervenções efetuadas para períodos de um a dois anos. São planos mais
29
esmiuçados que os anteriores, procurando atingir as metas/objetivos
pré-estabelecidos, em uma área mais localizada.
São especificados neste plano, pessoas, responsabilidades, bem como todos
os recursos envolvidos na execução do plano, tais como financeiros, tempo de
execução, local e equipamentos (ALEGRE; COVAS, 2009).
2.3 RECURSOS HÍDRICOS
Sendo a água um elemento fundamental à vida, ela também é essencial para
o desenvolvimento econômico, para a qualidade de vida das populações humanas e
para a sustentabilidade dos ciclos no planeta. Nutre as florestas, mantém a
produção agrícola, a biodiversidade nos sistemas terrestres e aquáticos. Portanto,
os recursos hídricos são recursos estratégicos para a sobrevivência do planeta. O
ciclo hidrológico é o princípio unificador fundamental referente à água no planeta,
sua disponibilidade e distribuição. (TUNDISI, 2003)
O Brasil é um país com uma parte importante da água doce do planeta,
aproximadamente 16%, só que distribuídas desigualmente. Funciona como fator de
desenvolvimento, sendo utilizada para inúmeros fins diretamente relacionados com a
economia (regional, nacional e internacional). Os mais comuns são: água para uso
doméstico, irrigação, uso industrial e hidroeletricidade. Estes usos múltiplos
aumentam à medida que as atividades econômicas se diversificam e as
necessidades de água aumentam para atingir níveis de sustentação compatíveis
com as pressões da sociedade de consumo, a produção industrial e agrícola
(TUNDISI, 2003).
Segundo Moraes e Jordão (2002), o Brasil apesar de possuir um vasto
volume de recursos hídricos, consegue desperdiça-los na mesma proporção.
Entretanto o aumento da população da forma como vem ocorrendo, em grande
escala, faz com que em curto espaço de tempo a água, um bem renovável, venha a
ser comprometido. As gerações futuras correm sério risco de não usufruírem deste
direito de uso, caso não tenhamos hoje a consciência e a cultura de preservação.
Para Mota (1995) muito da crise vivida hoje vem da utilização e degradação dos
recursos naturais de forma deliberada pela ação humana, comprometendo o meio
ambiente e a qualidade de vida da população pela falta e tratamento adequado de
30
resíduos lançados pelas indústrias e o esgoto, causas centrais da degradação
ambiental.
Pereira (2004) por sua vez explica que a poluição das águas se dá por conta
do acréscimo de substancias ou meios de energia que, direta ou indiretamente
possam imputar alterações nas características físicas e químicas da água, de modo
que a utilização desta, como recurso potável pode ser comprometida. Não é
incomum encontrar efluentes de água com uma grande quantidade que atenderia a
população de maneira satisfatória, porém, são recursos altamente comprometidos
por conta da agregação de materiais tóxicos à sua composição, tornando-os
inutilizáveis.
Sobre este aspecto Sousa (2008) lembra que os esgotos domésticos são um
dos meios de maior degradação dos recursos hídricos, isto porque a água que foi
utilizada na origem teve finalidade higiênica, neste caso o autor aponta que as águas
de lavagem são contaminadas com altos índices de matéria fecal. Este é um dos
elementos mais comuns encontrados em águas contaminadas, até mesmo águas de
rios e praias estão sujeitas a este tipo de resíduo, por conta de material fecal que é
deixado nas areias e arredores e levado pela água.
O autor ressalta ainda que muito da degradação que se vê nos dias atuais
sobre os recursos hídricos pode ser atribuída ao crescimento descontrolado da
população em zonas urbanas, as ocupações irregulares ocorrem cada vez com mais
frequência, onde pessoas se instalam em locais sem a mínima condição de
saneamento básico ou esgoto, utilizando assim o recurso hídrico que possui de
maneira arbitraria, sem o tratamento adequado e colocando em risco sua própria
saúde por conta do risco de contaminação.
Alencar Filho e Abreu (2006) ressaltam que muitos países em
desenvolvimento acrescentam o abastecimento e tratamento de água em programas
de políticas públicas como um meio de alcance social, porém, é notado que em
muitos países mais pobres somente a vontade de tomar medidas sobre
abastecimento acaba carecendo de gerenciamento adequado para suprir
determinadas áreas sem defasar outras, ao mesmo tempo implantando um
programa de conscientização na sociedade e empresas para a preservação dos
recursos hídricos, bem como seu uso consciente, fator que evitaria o desperdício e
possivelmente tiraria o país da situação atual onde a qualquer momento uma das
maiores cidades do Brasil pode simplesmente ficar sem este recurso.
31
Deve-se manter em mente ainda que a infraestrutura sanitária se encontra
intimamente relacionada com a questão da contaminação de recursos hídricos e do
solo, é um sistema que se interconecta e interdepende um do outro para manter sua
saúde, deste modo é possível atribuir uma importância vital à gestão dos recursos
hídricos, bem como da elaboração de políticas públicas que de fato atendam com
eficiência deste problema latente da sociedade atual.
Para Souza e Silva Junior (2008) de fato o crescimento desenfreado das
grandes metrópoles e que atraíram uma quantidade excessiva de ocupações
irregulares sem qualquer tipo de organização e/ou planejamento adequado, não
demorou muito a trazer problemas de natureza socioambiental, sendo assim, a
maior problemática destes locais e que acabam por afetar toda a região que os
cerca, é a infraestrutura inexistente de esgotamento sanitário.
A ausência de uma rede coletora de esgotos e estações de tratamento, em alguns locais, implica o lançamento destas águas e deste material diretamente no solo das vizinhanças ou em sua canalização de forma irregular para os cursos d’água mais próximos (SOUZA; SILVA JUNIOR, 2008, p. 26).
Por saneamento básico quer dizer-se que as regiões necessitam de
abastecimento de água, tratamento de esgoto, coleta adequada e destinação de
resíduos sólidos, assim como sistema de drenagem pluvial, deste modo é possível
atribuir que uma região possui saneamento básico. Neste caso já é de se observar
que inúmeras regiões do Brasil não possuem tal recurso, um país com uma riqueza
natural que se esvai a cada dia por conta de irresponsabilidade da sociedade e do
governo, se encontra com diversos de seus habitantes vivendo em condições de
precariedade, locais que são verdadeiros esgotos a céu aberto, despachando no
solo e na atmosfera resíduos e gases altamente tóxicos que comprometem a saúde
da população e o meio ambiente, afetando também outros recursos naturais que não
somente os hídricos.
Benetti e Bidone (1995) concordam que os impactos ambientais sobre os
recursos hídricos que são causados pelo despejo de resíduos em corpos hídricos
são imensuráveis, hábito equivocado que a sociedade apresenta há muito e que os
impactos em longo prazo começam a se apresentar de maneira mais visível dia
após dia.
32
Ao passo que os autores também acreditam que tal grandiosidade prejudicial
é tão imensurável quanto os tipos e quantidades de materiais que são despejados.
“Os esgotos domésticos são constituídos, primeiramente por matéria orgânica
biodegradável, micro-organismos (bactérias, vírus, etc.) nutrientes (nitrogênio e
fósforo), óleos e graxas, detergentes e metais”. (BENETTI; BIDONE, 1995, p. 669).
2.3.1 Escassez dos recursos hídricos
Segundo dados da UNESCO (Organização das Nações Unidas para a
Educação, Ciência e Cultura), quanto ao Decênio Hidrológico Internacional
(1964/1974), conclui que atualmente a quantidade de águas doces compõe o
preocupante índice de 2,7% da quantidade total do planeta. Sendo que desta
pequena quantidade, 77,2% encontram-se nas calotas polares, icebergs e geleiras,
sendo que o restante se distribui: em aquíferos e lençóis subterrâneos (22,4%); rios,
lagos e pântanos (0,36%); e, na atmosfera (0,04%).
Ao acessar tais dados a situação da falta de água toma uma dimensão ainda
maior e é possível notar que a crise mundial de escassez de água está mais próxima
do que se imagina, ao se pensar no aquecimento global, é possível notar que a
maior parcela da água doce também está se esvaindo, já que seus meios de origem
estão se esgotando.
Ainda como fator agravante há o crescimento da população, desenfreado, que
traz como consequência o aumento também da poluição e contaminação dos corpos
hídricos ainda existentes. Corroborando com este pensamento Tundisi (2003)
ressalta a preocupante escassez de água potável no planeta, já que as fontes dos
recursos vêm diminuindo de maneira drástica e intensa.
De acordo com o Relatório da Organização das Nações Unidas (ONU, apud
PNUD, 2003) se não forem tomadas medidas urgentes para a consciência da
sociedade mundial com relação à utilização dos recursos hídricos, 60 nações, o que
corresponde a 75% da população mundial, deverá passar pela total falta de água por
volta do ano de 2050.
Ao passo que populações crescem juntamente com suas atividades
econômicas, é comum que muitos dos países alcancem de maneira veloz condições
de escassez de recursos hídricos, ou ainda que se defrontem diretamente com
barreiras sobre seu desempenho econômico. Ainda é uma carência da sociedade
33
mundial, especialmente no caso do Brasil, que as atividades econômicas que
desenvolvam o país, sejam consonantes e trabalhem de maneira alinhada à
preocupação ambiental e a preservação dos recursos naturais. Isto se dá por conta
de uma cultura que nunca foi imputada na sociedade desde seus primórdios, o
brasileiro abusou de sua abundância de recursos desde o início, utilizando arbitraria
e deliberadamente e sem a menor preocupação com a crise que o futuro poderia
apresentar, o que finalmente chegou, de acordo com o cenário ambiental atual.
De acordo com a Agenda 21 (1996) a demanda por água da população
mundial cresce de maneira intensa, são aproximadamente 70-80% de recursos
hídricos direcionados para a irrigação, 20% para a indústria e 6% para consumo
doméstico. Sendo assim, raras regiões do planeta são aquelas que não enfrentam
problemas com a potencial perda de fontes de água doce, queda na qualidade da
água, ou ainda a poluição de fontes subterrâneas e superficiais.
Wrege (2000) explica que os casos mais graves de impactam a qualidade de
rios e lagos ocorrem invariavelmente sob a ordem:
Esgotos domésticos (não tratados, ou tratados de maneira
inadequada);
Controle inadequado de efluentes industriais;
Perda e/ou destruição de bacias de captação;
Localização inapropriada das unidades industriais;
Desmatamento; e,
Práticas de agricultura migratória (sem que haja controle e que
demonstra práticas deficientes).
Tais fatores são os maiores contribuintes para o déficit de recursos hídricos,
que acabam se tornando um mero produto fruto de alterações ambientais cujos
processos são altamente acelerados, impactando assim a população humana, não
somente atingindo a falta de água para consumo na saciedade da sede, que é a
principal consequência da falta de água, mas através também da disseminação de
doenças e a baixa na produção de alimentos, já que sem água não há como fazer a
manutenção de produção dos vegetais e tampouco como manter gado de corte, este
34
fator, pensando em uma crise muito mais caótica, pode gerar tensões sociais e
políticas e finalmente acarretar conflitos. (WREGE, 2000).
2.3.2 Gestão dos recursos hídricos no Brasil
A água é um recurso natural de extrema importância e vital para a
sobrevivência do homem e do meio ambiente, uma vez que a alimentação tanto do
ser humano, quanto dos animais e ainda a sobrevivência de plantas e vegetais
depende dela. Perante as informações coletadas durante a pesquisa é possível
verificar que algumas regiões do mundo já enfrentam crises graves de seca e que
em um futuro próximo a maior parte do planeta sentirá os efeitos da falta de água.
Especialmente enfocando no Brasil, atualmente a maior cidade do país passa
por uma estiagem nunca antes vista na história, São Paulo se encontra em um grave
racionamento de água por conta da má gestão governamental para preservar este
recurso, com o agravante do uso deliberado da sociedade e de empresas que
sempre demonstraram irresponsabilidade na utilização deste e de outros recursos
naturais.
A economia é urgente e a alternativa do reuso da água se torna cada vez
mais importante e viável. Segundo informações da CETESB (Companhia Ambiental
do Estado de São Paulo) a reutilização, reuso ou reciclagem da água não é uma
prática recente, remontando aos tempos da Grécia Antiga, onde os esgotos eram de
postos de modo a ser utilizados para irrigações. Ainda segundo órgão esta é uma
alternativa crucial perante o cenário de extrema demanda e escassez do recurso.
Sendo assim, esta opção consiste em abranger atividades de racionamento e
utilização eficiente do reuso, evitando desperdícios e minimizando produção de
efluentes e do consumo de água.
Dentro dessa ótica, os esgotos tratados têm um papel fundamental no planejamento e na gestão sustentável dos recursos hídricos como um substituto para o uso de águas destinadas a fins agrícolas e de irrigação, entre outros. [...] Ao liberar as fontes de água de boa qualidade para abastecimento público e outros usos prioritários, o uso de esgotos contribui para a conservação dos recursos e acrescenta uma dimensão econômica ao planejamento de recursos hídricos.
Neste contexto, a CETESB ainda explica que a prática do reuso da água
diminui a demanda pelos recursos de mananciais, uma vez que substitui a água
35
considerada potável, por uma de qualidade inferior. Essa substituição é viável uma
vez que a qualidade pode ser menor quando direcionada a determinados usos.
Dessa forma, grandes volumes de água potável podem ser poupados pelo reuso quando se utiliza água de qualidade inferior (geralmente efluentes pós-tratados) para atendimento das finalidades que podem prescindir desse recurso dentro dos padrões de potabilidade.
É possível notar que diante do grave racionamento pelo qual o estado de São
Paulo passa, algumas pessoas e mesmo empresas estão encontrando alternativas
para reciclar a água, seja através da coleta de água da chuva para lavar o quintal de
casas, ou do reuso de águas da lavagem de carros, em lava-rápidos de postos, a fim
de utilizar a mesma água para lavar uma série de veículos.
São atitudes simples que podem partir dos cidadãos e das empresas a fim de
minimizar o desperdício e utilizar a água e demais recursos naturais com
responsabilidade e consciência, mantendo um meio ambiente apto a oferecer mais
recursos para que a humanidade continue sobrevivendo de maneira adequada e
confortável. Contudo, é possível concluir ainda que a crise de água que se enfrenta
neste momento nada mais é do que um reflexo da irresponsabilidade com que o ser
humano vem tratando a natureza durante séculos.
Quando se fala da gestão de recursos hídricos é possível notar que o
conceito possui definições de medidas que visam a tutela e prevenção dos danos
causados especialmente por atividades industriais sobre os recursos hídricos,
mediante os instrumentos legais pertinentes.
De acordo com Philippi Jr. e Martins (2005) a definição que melhor se encaixa
para descrever a gestão de recursos hídricos:
É um processo que inclui monitoramento e controle das fontes de poluição e de qualidade da água dos mananciais, propondo soluções preventivas e corretivas para a conservação das prioridades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, tendo em vista a proteção da saúde do homem e do ecossistema. Além disso, a gestão de recursos hídricos procura proporcionar desenvolvimento de atividades sociais e econômicas em perfeito equilíbrio com a natureza, assumindo atitudes proativas e criativas em relação ao meio ambiente estão se restringindo somente ao atendimento à legislação.
Através do ponto de vista dos autores é possível verificar que deve haver uma
preocupação com a preservação dos recursos hídricos que vai muito além de
36
cumprir a lei, ao contrário, as medidas preventivas devem ocorrer como um meio da
humanidade preservar recursos para sua própria sobrevivência e de sua espécie,
suas gerações futuras.
Os recursos hídricos consistem em um elemento de extrema importância para
a sobrevivência dos seres vivos, sejam seres humanos, animais ou vegetais, estes
dois últimos que correspondem às maiores fontes de alimentos do primeiro grupo,
dependendo deles então a sua sobrevivência neste ciclo. Perante este cenário, é
fato que a utilização irresponsável, deliberada e não consciente destes recursos
tende a inferir consequências graves em um futuro não muito distante.
Neste contexto é preciso notar que a preservação dos recursos hídricos, bem
como dos naturais deve ocupar a mentalidade coletiva da sociedade alinhada ao
poder público em busca desta preservação, deste modo será possível resgatar a
importância e valor das águas para a sobrevivência.
De acordo com publicação da ANA (Agência Nacional de Águas) os recursos
hídricos estão distribuídos no Brasil da seguinte maneira:
Gráfico 1. Distribuição dos Recursos Hídricos no Brasil
Fonte: ANA (2013)
Deste modo a gestão de recursos hídricos visa atuar de maneira preventiva e
corretiva a fim de conservar o sistema como um todo. Nesta gestão consiste uma
das bases do tripé da sustentabilidade, que deve ser executado de maneira
equilibrada e harmônica, com a finalidade de preservar os recursos naturais para
37
que as próximas gerações possam fazer uso deles, também de maneira consciente,
deste modo é possível assegurar o desenvolvimento sustentável. A gestão dos
recursos hídricos fomenta ainda ações de natureza social, econômica e,
especialmente ambiental.
No Brasil, a estrutura de regulação dos serviços púbicos setor de saneamento
básico e energia elétrica tem seus fundamentos a partir das propostas para
elaboração do Código das Águas nos anos 1930. Com as políticas
desenvolvimentistas dos anos 50 a 70, provenientes do Estado Novo, a
infraestrutura era provisionada pelo Estado, e a expedição dos regulamentos e
normas definidas pelo Poder Executivo, limitando assim a regulação (GALVÃO JR.;
PAGANINI, 2009).
Nas décadas de 60 e 70, é criado o Plano Nacional de Saneamento –
PLANASA, a partir de então a regulação do setor de saneamento se aprofunda, e o
Banco Nacional da Habitação (BNH), também recém-criado, passa a exercer o papel
de regulador, abrangendo alguns municípios e as empresas estaduais de
saneamento, incluindo-se o Distrito Federal (PIZA; PAGANINI, 2006).
O Poder Executivo, diante do Decreto-Lei 200/67, passa tem autonomia para
criação de entidades e de empresas estatais e mistas. A partir do PLANASA então
foram criadas as companhias estaduais, empresas de economia mista onde o
estado era o acionista majoritário, geridas pelo direito privado. As Companhias,
considerando a precariedade das infraestruturas por parte dos municípios, obtiveram
a concessão destes serviços através de contrato.
No estado do Rio de Janeiro foi criada a CEDAE, com a qual os municípios
fluminenses firmaram à época, contrato de concessão pelo prazo de 20 a 25 anos.
Segundo Madeira (2010) o atendimento à população de forma abrangente de
modo a suprir as necessidades de todos, com qualidade capaz de distribuir saúde
de forma constante e ininterrupta e com eficiência econômica com o mínimo de
custo em energia, produtos químicos e no controle das perdas de água, existirão a
partir da regulação no setor. São passíveis na regulação dos serviços de água
parâmetros de qualidade como:
• a pressão dinâmica da rede de distribuição, capaz de atender os
reservatórios domiciliares;
38
• a pressão estática máxima da rede de distribuição, suficiente para controlar
as perdas com vazamentos;
• parâmetros físico-químicos e bacteriológicos da água distribuída, dentro dos
padrões de potabilidade definido pela Portaria nº 518/04 do Ministério da Saúde; e
• descontinuidade do serviço, que se mantenha o abastecimento com
quantidade adequada e pressão suficiente.
Conforme a Lei Federal 9.433/97, instituída então a Política Nacional de
Recursos Hídricos - PNRH, a gestão do uso da água parte do princípio de que a
colaboração da sociedade de um modo geral - Poder Público, usuários e sociedade
civil, é fundamental para traçar diretrizes futuras para sua utilização.
Segundo Cardoso (2003), a Lei 9.433/97 busca a descentralização da gestão
da água através da criação dos Comitês de Bacias Hidrográficas, formados por
representantes do poder público, sociedade civil e usuários da água.
Deste modo a gestão de recursos hídricos visa atuar de maneira preventiva e
corretiva a fim de conservar o sistema como um todo. Nesta gestão consiste uma
das bases do tripé da sustentabilidade, que deve ser executado de maneira
equilibrada e harmônica, com a finalidade de preservar os recursos naturais para
que as próximas gerações possam fazer uso deles, também de maneira consciente,
deste modo é possível assegurar o desenvolvimento sustentável. A gestão dos
recursos hídricos fomenta ainda ações de natureza social, econômica e,
especialmente ambiental.
Sendo assim, por meio da lei federal nº 9.433/97, institui-se a Política
Nacional de Recursos Hídricos, que tem como principais fundamentos:
I - a água é um bem de domínio público; II - a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico; III - em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o consumo humano e a dessedentação de animais; IV - a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas; V - a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos; VI - a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades.
39
E como instrumentos utilizados na gestão da Lei Federal nº 9.433/97:
I - os Planos de Recursos Hídricos; II - o enquadramento dos corpos de água em classes, segundo os usos preponderantes da água; III - a outorga dos direitos de uso de recursos hídricos; IV - a cobrança pelo uso de recursos hídricos; V - a compensação a municípios; VI - o Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos.
Para Lorenzi (2003), o Plano Diretor de Recursos Hídricos de Bacia
Hidrográfica - PDRH se destaca entre os instrumentos descritos, uma vez que é ele
quem participa de todas as ações que possam interferir na gestão dos recursos
hídricos e orienta quanto as ações que devem ser tomadas com relação às bacias
hidrográficas. Dão suporte aos planos diretores municipais e definem metas a serem
atingidas para recuperar, proteger e conservar os recursos hídricos.
Prestigiar os Comitês de Bacias é garantir que o desenvolvimento econômico
de qualquer região deve seguir em parceria com a proteção das águas, para que
não cause danos à população hoje e no futuro (THAME, 2003).
Pereira (2003) acrescenta que a participação dos Comitês deve estar sempre
embasada no saber técnico sobre tema, apresentando seus propósitos com
objetividade e clareza. O Comitê deve atuar como mediador entre as partes
interessadas no uso do recurso natural sempre que for necessário, considerando
que por vezes estes interesses podem ser individuais ou corporativos.
2.3.3 Gestão dos recursos hídricos no Estado do Rio de Janeiro
Compete ao Conselho Estadual de Recursos Hídricos do Estado do Rio de
Janeiro – CERHI-RJ, instituído pela Lei Estadual nº 3.239/99 estabelecer as
diretrizes para a formação, a organização e o funcionamento dos Comitês de Bacia
Hidrográfica (CBHs) e Agências de Água, exercer a arbitragem, em última instância
administrativa, dos conflitos entre os Comitês, estabelecer os critérios gerais sobre a
outorga de direito de uso de recursos hídricos e a sua cobrança, deliberar sobre os
projetos de aproveitamento de recursos hídricos dentro do Estado, além de analisar
as propostas de alteração da legislação pertinente a recursos hídricos e à Política
Estadual de Recursos Hídricos (INEA, 2007).
40
Em outubro de 2007 o Governo do Estado do Rio de Janeiro, através da Lei
nº 5.101/07, criou o Instituto Estadual do Ambiente – INEA, para executar as
políticas estaduais do meio ambiente, de recursos hídricos e de recursos florestais
adotadas pelos Poderes Executivo e Legislativo do Estado.
O INEA foi estruturado para atuar de forma descentralizada no território,
respeitando a divisão hidrográfica estadual. Dessa forma, as Superintendências
Regionais do INEA, com atuação nas nove regiões hidrográficas, estão mais
próximas dos Comitês de Bacia, uma vez que ambos possuem como área de
abrangência a Região Hidrográfica correspondente.
O Estado possui uma extensa linha de costa, com vocação turística, aliada à
pressão da indústria do petróleo, que altera as dinâmicas de uso e ocupação do
território. As demandas por água para abastecimento humano e para atendimento
da indústria em expansão são uma preocupação constante, uma vez que o maior
manancial do Estado, o rio Paraíba do Sul, é compartilhado com outros dois estados
da federação: São Paulo e Minas Gerais (INEA, 2011).
Para garantir água em quantidade e qualidade adequadas à população e ao
desenvolvimento econômico previsto nos planos de governo, o Estado vem
demonstrando empenho em fortalecer o seu Sistema Estadual de Gestão de
Recursos Hídricos. Desde a edição da Lei que instituiu a Política de Águas no
Estado, em 1999, até a presente data, muito se aperfeiçoou em termos de legislação
e de aplicação dos instrumentos previstos (INEA, 2011).
A regulamentação da cobrança pelo uso da água de domínio estadual em
2004 (Lei 4.247/03 e regulamentos posteriores) impulsionou o avanço da
implantação da Politica de Recursos Hídricos no Estado, com a estruturação e
funcionamento do Fundo Estadual de Recursos Hídricos (FUNDRHI) (INEA, 2011).
A criação e instalação dos Comitês de Bacia nas nove Regiões Hidrográficas
do Estado promoveu a mobilização dos segmentos que militavam na defesa e
preservação do meio ambiente e dos sistemas aquáticos característicos das
diversas regiões do Rio de Janeiro, constando de sua pauta inicial de trabalhos à
aprovação de seus planos de investimentos e a deliberação sobre a aplicação dos
recursos da cobrança pelo uso da água em sua área de abrangência.
A parceria com o órgão gestor federal – Agência Nacional de Águas – e com
os estados vizinhos é estratégica para a gestão em bacias compartilhadas,
particularmente a bacia do rio Paraíba do Sul, rio de domínio da União que banha os
41
Estados de São Paulo e Minas Gerais, além do Rio de Janeiro, cuja área de
drenagem ocupa cerca de 2/3 do seu território e abastece mais de 10 milhões de
habitantes residentes no Estado. Ao Conselho Nacional de Recursos Hídricos
compete a regulamentação para a ação harmônica dos órgãos atuantes em bacias
hidrográficas de rios de domínio da União.
A recente legislação que permitiu ao INEA firmar contratos de gestão com
entidades delegatárias de funções de agência de água (Lei 5.639/10), indicadas
pelos respectivos Comitês de Bacia, visa permitir maior celeridade na aplicação dos
recursos do FUNDRHI, bem como fortalecer os organismos colegiados com a
estruturação de secretarias executivas e o apoio técnico para a seleção de projetos
benéficos para a bacia hidrográfica. (INEA, 2011)
O Decreto Estadual n° 38.260/2005 instituiu o Comitê da Região Hidrográfica
da Baía de Guanabara e dos Sistemas Lagunares de Maricá e Jacarepaguá, no
âmbito do Sistema Estadual de Gerenciamento de Recursos Hídricos.
A Figura 3 caracteriza a divisão das bacias do estado do Rio de Janeiro.
Dentre os municípios que fazem parte da RH V - CBH Baía de Guanabara está
Itaboraí, propósito desta Dissertação.
42
Figura 3. - Divisão das Regiões Hidrográficas do Estado do Rio de Janeiro
Fonte: INEA, 2014.
A Região Hidrográfica V possui a maioria dos seus corpos d´água em nível
avançado de degradação qualitativa, incluindo seus sistemas lagunares,
comprometidos em grande parte pelo lançamento de efluentes domésticos sem
tratamento. O fato de estar situado em uma região metropolitana densamente
povoada com baixos níveis de tratamento de efluentes acelera a degradação
ambiental (INEA, 2011).
2.4 GESTÃO DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO
A água é bem essencial à vida, impactando diretamente tanto na saúde da
população como no meio ambiente. Sendo assim, a ocupação do solo de forma
desordenada como vem acontecendo, e de maneira intensificada nas últimas
décadas com o crescimento populacional das áreas urbanas, traz para a gestão dos
sistemas de abastecimento de água um prejuízo muito grande, exigindo grandes
43
esforços do Poder Público no sentido de melhorar e qualificar as ações de
desenvolvimento social (MORAES, 2008).
Segundo Tsutiya (2006), a concepção de um sistema de abastecimento de
água começa no estudo e caracterização completa da área a ser atendida, contendo
as mais diversas unidades conforme demonstrada na Figura 4, cuja finalidade é
fornecer à população água de boa qualidade, com pressão suficiente e de forma
contínua:
a) Manancial – corpo d’água superficial ou subterrâneo, que visa atender
o sistema de abastecimento. Com quantidade, vazão, suficiente para atender a
demanda necessária de projeto, e na qualidade necessária.
b) Captação – conjunto de estruturas construídas e/ou montadas próximo
ao manancial com a finalidade de retirar a água destinada ao sistema.
c) Elevatórias – conjunto de estruturas e equipamentos eletromecânicos,
construídos e instalados, com a finalidade de transportar a quantidade de água
destinada à unidade seguinte. Elevatórias de Água Bruta transportam a água até a
estação de Tratamento. Elevatória de Água Tratada transporta a água para os
reservatórios de distribuição. Existem ainda os Boosters, que são elevatórias
instaladas em redes, com a finalidade de aumentar a vazão e/ou pressão na rede.
d) Adução - Adutora é uma tubulação normalmente sem derivações, que
liga a elevatória ao tratamento ou o tratamento aos reservatórios. Podem ter
derivações interligadas a elas que são chamadas de Sub-adutoras.
e) Estação de Tratamento - O tratamento da água visa a adequação da
água aos padrões de potabilidade. Dependendo do tipo de manancial podem ou não
existir, a qualidade da água dita a necessidade.
f) Reservatório – unidade para o acúmulo da água, com propósitos de
regularizar vazões em função da variação do consumo, manter uma pressão mínima
ou constante na rede.
g) Rede de distribuição - A rede de distribuição é o conjunto de
tubulações e acessórios que tem como finalidade conduzir a água do reservatório ou
da adutora para os pontos de consumo, com pressões e vazões suficientes e
recomendadas.
h) Ramal domiciliar - ligação feita das tubulações da rede de distribuição
para os consumidores.
44
Figura 4. Ilustração simplificada de um sistema de abastecimento hídrico
Fonte: http://www.sabesp.com.br
Segundo Tsutiya (2006) fatores como relevo, tipo de mananciais, população a
ser atendida são primordiais para definição e complexidade do sistema a ser
instalado. Portanto, devem ser consideradas as diversas variáveis para que se
encontre a solução mais adequada.
De acordo com a UNICEF (1978), a tecnologia apropriada para o saneamento
deveria ser aquela higienicamente segura, técnica e cientificamente satisfatória,
social e culturalmente aceitável, inócua ao ambiente e economicamente viável. Os
sistemas têm arranjos muito diversos.
2.4.1 Operação de um sistema de abastecimento de água
Para Carrijo (2004), o principal objetivo de um sistema de distribuição de
água é suprir os usuários de água em quantidade suficiente às suas
necessidades, com pressões adequadas sob diversas condições de
solicitação, definidas a partir de padrões de demandas nodais. O sistema pode
estar sujeito a diferentes condições de consumo: demandas de incêndio em
diferentes nós, picos de demandas diárias, uma série de padrões variando ao
longo do dia ou críticas situações que ocorrem quando um ou mais tubos da
45
rede são danificados. Assim, um sistema pode ser considerado confiável à
medida que o seu abastecimento se processa de maneira satisfatória sob as
diversas condições operacionais possíveis de ocorrer.
A operação de sistemas de abastecimento de água é uma tarefa bastante
complexa, pois envolve vários aspectos distintos tais como a necessidade de
garantia da confiabilidade do atendimento dos serviços, economia do uso de
equipamentos (energia e manutenção) e o planejamento de investimento para
expansões futuras.
Embora a operação de um sistema de abastecimento de água seja entendida
como uma mera sequencia de comandos exercidos sobre os equipamentos, que tem
como objetivo o atendimento da demanda, na realidade, o problema é muito mais
amplo, envolvendo aspectos de planejamento, controle e supervisão, serviços de
infraestrutura de apoio e de atendimento ao usuário, todo considerados
simultaneamente e interdependentes entre si.
Para Francato (2002), toda e qualquer tentativa de planejamento da operação
de um sistema requer o conhecimento de cada detalhe de seu conjunto, incluindo o
cadastro do sistema, o qual deve ser conhecido e confiável. Para início do
planejamento, faz-se necessária conhecer o mapa dos arruamentos da cidade,
contendo o projeto da rede com sua topologia, onde seja possível identificar a
existência de acessórios como válvulas, "Boosters", tubos, reservatórios, etc.
Também é necessário conhecer as demandas nos nós, bem como o perfil de
demanda ao Iongo do dia e ao Iongo da semana. No entanto, verifica-se que, na
maioria das cidades brasileiras, essas informações não estão bem organizadas e
normalmente apresentam um cadastro desatualizado e incompleto. Nas pequenas
cidades, os profissionais responsáveis, rotineiramente, não cadastram as alterações
nos sistemas, dificultando que o trabalho seja realizado por outros e tolhendo o
serviço benefícios que um banco de dados atualizados pode proporcionar,
agilizando e tornando mais eficiente e econômico qualquer intervenção no sistema.
É comum, nas pequenas cidades, haver uma pessoa que trabalha na manutenção
do sistema há décadas e parece ser um profissional que tem o cadastro a rede em
sua mente.
Para Francato (2002), o problema da operação dos sistemas urbanos de
abastecimento de água ocorre em muitas cidades do Brasil. Dentre os problemas
mais comuns, destacam-se: o elevado índice de perdas físicas de água, volumes
46
inadequados dos reservatórios que dificultam a manutenção de uma adução
constante na ETA, gastos elevados com energia elétrica, constantes necessidades
de manobras emergenciais, cadastros técnicos desatualizados, etc. Os problemas
citados, de um modo geral, podem se enquadrar em algumas categorias como:
1 - problemas de gestão administrativa das empresas em que se inclui a baixa
qualificação profissional dos funcionários, a falta de responsabilidade dos serviços
executados;
2 - problemas político-institucionais resultantes da falta de continuidade das
ações de uma administração pública para outra e da falta de competição entre
empresas;
3 - problemas técnicos e operacionais que resultam numa operação
inadequada do sistema.
Para Carrijo (2004), operar um sistema de abastecimento de água varia de
acordo com fatores como o tamanho e o seu grau de complexidade, a experiência
dos operadores, equipamentos de comunicação, a segurança, a confiabilidade e os
custos operacionais. Ele acrescenta ainda, como itens a serem considerados a
demanda que varia de forma aleatória, o nível de água nos reservatórios para suprir
o aumento diário ou semanal das demandas e a qualidade da água a ser distribuída
ao consumidor.
Para se ter excelência no atendimento à população deverá existir antes de
mais nada uma interface entre a gerencia, manutenção e operação, sem falar de um
sistema equilibrado.Os serviços de manutenção e operação devem participar dos
projetos a serem executados. A manutenção não pode realizar um serviço sem que
a operação tenha conhecimento e de quais as consequências poderão ocorrer, sem
falar na falta de cadastro do que foi realizado. E a falta de técnicas e regras
operacionais na execução de serviços de manutenção (FRANCATO, 2002).
2.4.2 Operação de sistemas de reservação
Normalmente, a operação de reservatórios em sistemas de abastecimento
reduz-se à abertura ou fechamento de válvulas de controle e partida ou
desligamento de bombas, variando as vazões aduzidas. Às vezes, altera-se
47
também, através do manuseio de válvulas, a vazão de distribuição, com o intuito do
controle de nível, geralmente objetivando-se aumentá-lo. Assim, o controle dos
reservatórios, nesses casos, não é efetuado com base em dados “on-line” e na
previsão de consumo do período seguinte, hora ou dia, mas decididas pelos
operadores face às demandas correntes e estão sujeitas aos riscos de extravasão e
esvaziamento dos reservatórios. (TSUTIYA, 2006).
De acordo com Tsutiya (2006), com o objetivo de melhorar a distribuição de
água, aproveitar ao máximo a capacidade de reservação e dar segurança
operacional ao sistema, é necessário estabelecer limites operacionais de segurança
e regras operacionais. Desta forma, ficarão definidas quais são as condições ideais
para a operação, mantendo-se o nível do reservatório o mais elevado possível, sem
haver extravasamento, observando-se o comportamento da demanda de
abastecimento.
A metodologia para otimização dos reservatórios através de regras
operacionais foi baseada em estudos e aplicações realizadas no sistema de
abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo, que teve como
objetivos principais: redução do custo com energia elétrica do sistema
bombeamento-reservação; regularização da vazão de adução e aumento da
confiabilidade do sistema (SECCO, 2006).
Para Secco (2006), a concepção para definição das regras operacionais é a
maximização da utilização da capacidade de reservação de cada setor. Para de
regras operacionais deve-se considerar a distribuição sazonal das demandas, além
de outros fatores que podem influenciar diretamente o comportamento das curvas de
consumo. Desta forma são estabelecidas as curvas de consumo máximas e mínimas
registradas por dados históricos coletados, compondo as condições de contorno das
curvas de consumo setoriais.
2.5 CONTROLE DE PERDAS
Nos últimos anos, com o avanço tecnológico, empresas de saneamento vêm
buscando a excelência no atendimento e a redução de custo através da automação
dos sistemas de abastecimento de água e de coleta de esgoto. Apesar dos custos
destes equipamentos serem elevados num primeiro momento, os setores vêm
optando pela aquisição, pois ao longo de sua implantação e utilização, a
48
comparação econômico-operacional mostra que a redução dos consumos de
energia e produtos químicos, diminuição dos custos com pessoal, o aumento da
segurança do processo e a eficiência dos processos.
Mário Filho (2001), explica que o conceito de automação em sistemas de
abastecimento de água assemelha-se muito ao que acontece no setor elétrico. Da
mesma forma que esse segmento pode ser dividido em geração, transmissão e
distribuição de energia, o setor de saneamento possui a produção de água,
transporte para os reservatórios e distribuição aos consumidores. A automação em
saneamento ainda é pontual. Isso é reflexo da falta de recursos das companhias de
saneamento, majoritariamente estatais. Um entrave enfrentado para a adoção da
automação nesse segmento são os aspectos geográficos, que influenciam os meios
de comunicação. Geralmente as unidades remotas de monitoração e controle estão
instaladas em locais com pouca infraestrutura de telecomunicação ou energia
elétrica, implicando na utilização de estruturas alternativas como a telefonia celular,
transmissão por ondas de rádio, dentre outras.
O processo de automação permite que se faça a monitoração de todo o
sistema em tempo real, controlando e atuando nas diversas unidades do sistema de
abastecimento, trazendo melhorias operacionais, apropriação de todas as atividades
e na redução de custos com produtos, energia e serviços. A possibilidade de criação
de uma base de dados também é primordial para futuras intervenções (BEZERRA;
SILVA, 2009).
Para Tsutiya (2006), a automação em saneamento básico consiste em
avanços nas técnicas de captação, tratamento e distribuição de água com a
aplicação de tecnologia dos processos de saneamento, enquanto tecnologia da
informação atua possibilitando a supervisão e os controles necessários destes
processos de modo a mantê-los operando com melhor custo benefício. Enfim a
automação consiste em coletar e concentrar as informações do processo, processá-
las com o uso da tecnologia de informação e, com base nos resultados obtidos,
atuar, de uma forma autônoma, sobre os estados e as grandezas para obtenção dos
resultados desejados. A automação atua desde o mais simples processo, até a
interação com os sistemas de gestão corporativa e outros sistemas como: apoio a
manutenção, controle estatístico de processo, gerenciamento de produção.
Bezerra e Silva (2009), afirmam que as principais funções para investimento
em automação residem na melhoria da qualidade do tratamento da água (medindo a
49
turbidez, cloro residual, flúor, PH e potencial de coagulação, controles de dosagem
dos produtos químicos, de energia elétrica, do ciclo de lavagem dos filtros, controle
estatístico, integração com o sistema de gestão de manutenção e com o Centro de
Controle Operacional – CCO, dentre outros), na redução de custos operacionais e
controle de perdas reais e aparentes (medição de níveis de reservatórios, vazões e
pressões nas linhas, macro e micro medições de volumes, centralização
operacional, integração com as demais unidades do sistema, telecomando e tele
monitoração das bombas de elevatórias, telecomando de válvulas – abertura e
fechamento, controle otimizado de redes, integração com o Sistema de Informações
Geográficas – SIG), além do aumento da confiabilidade do processo.
A automação pode ser aplicada em todas as unidades de um Sistema de
Abastecimento em apenas em parte dele.
Bezerra e Silva (2009) apresentam o sistema SCADA (Supervisory Control
and Data Acquisition) – Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados, utilizados no
processo de automação promovendo o controle remotamente de bombas e válvulas
e coleta de dados - vazão e pressão através de sensores remotos. São constituídos
pelos seguintes subsistemas:
aos equipamentos controlados e monitorados pelo sistema. Os sensores convertem
parâmetros físicos, tais como velocidade, níveis de líquido e temperatura, para sinais
analógicos e digitais que são enviados para as estações remotas. Já os atuadores
são utilizados para agir sobre o sistema, ligando, desligando ou movimentando
determinados equipamentos.
coletados pelos diversos sensores e atuadores, até às estações de controle centrais.
O processo de controle local e a aquisição de dados são executados nas estações
remotas, os CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) e UTRs (Unidade Terminal
Remota), com a leitura dos valores apresentados pelos dois dispositivos que estão
associados a cada estação. Os CLPs e as UTRs são equipamentos com
processadores, através dos quais a estação central de monitoração se comunica
com os dispositivos existentes nas diversas unidades. O processo de aquisição de
dados é concluído com o respectivo armazenamento em uma base de dados no
controle central do sistema. Os CLPs possuem maior flexibilidade na linguagem de
programação e controle de entradas e saídas, apresentando como vantagem uma
50
facilidade de programação e controle de sinais de entrada e saída, enquanto as
UTRs possuem uma arquitetura mais distribuída entre a sua unidade de
processamento central e os cartões de entrada e saída com maior precisão e
sequenciamento de eventos e possuem capacidade de comunicação, incluindo
comunicação sem fio, sendo indicados para situações onde a comunicação por uma
rede de cabeamento convencional é difícil.
qual as informações do sistema são transferidas para o controle central. O
gerenciamento remoto ou acompanhamento de um sistema SCADA é geralmente
chamado de telemetria. A rede de comunicação pode ser implementada utilizando
linha telefônica, ondas de rádio, cabos condutores elétricos, fibras óticas entre
outros.
unidades principais dos sistemas SCADA, responsáveis pela monitoração e
supervisão de todo o sistema de automação e incumbidas por recolher a informação
enviada pelas estações remotas e atuar de acordo com os eventos detectados. A
interação entre os usuários do sistema e as estações de controle central, como
executar comandos e operação à distância, é feita através de uma Interface
Homem-Máquina (IHM). O sistema SCADA permite visualizar previsões e tendências
com base em dados recolhidos e nos parâmetros estabelecidos, gráficos, relatórios
históricos e alarmes capazes de informar anomalias detectadas, sugerir medidas de
correção, podendo em alguns casos atuar automaticamente.
Algumas cidades no Brasil já utilizam a automação como ferramenta em
busca de resultados capazes de atender com qualidade e quantidade suficiente os
usuários de um Sistema de Abastecimento, bem como alcançar a eficácia, eficiência
e efetividade.
Segundo Seixas Filho (2006), o objetivo principal que justifica a automação é
a gestão. Os Centros de Controle Operacional - CCO reúnem informação em tempo
real do que acontece no campo e gente capacitada, cuja função é unicamente tomar
decisões baseadas na informação disponível. De um CCO de saneamento podemos
visualizar o histórico de qualquer variável de processo. Pode-se investigar um
problema ocorrido em uma área, através de um sinótico do historiador, voltando até
uma data próxima a um acontecimento de interesse. Podem-se pesquisar paradas
51
solicitando ao sistema um pareto com as principais paradas de uma planta, entre
duas datas, classificados por ordem de importância, devidas a problemas de
automação ou de falta de energia. Pode-se comparar a energia específica (kWh por
m3) gasta para bombear água em dois sistemas semelhantes, mas geograficamente
não relacionados, pode-se descobrir quais os sistemas com maior disponibilidade,
que consumam menos energia, que gastam menos reagentes, enfim que otimizam
algum aspecto interessante de sua operação e daí gerar melhores práticas para toda
a corporação. Essa é a base para o melhoramento contínuo. Todo mal resultado
deve forçar um realinhamento da unidade com as unidades de referência. Isso é
gestão. E esse é o objetivo que justifica a automação.
Trojan e Kovaleski (2005) elaboraram estudo aplicando o conceito de
automação na produção e distribuição em SAA. Relataram a importância de se
manter a supervisão do sistema e que as perdas de água podem impactar
negativamente nas receitas e no meio ambiente. Analisaram o sistema de
abastecimento da cidade de Ponta Grossa, Paraná, com aproximadamente 280 mil
habitantes e sob a responsabilidade da SANEPAR, buscando trazer através da
pesquisa resultados na redução dos índices de perdas de água e analisar a melhoria
nas condições de trabalho de operadores do sistema. Indicam alguns resultados
importantes alcançados como: a redução da pressão média nas tubulações
transportadoras, a rapidez e qualidade nos reparos dessas tubulações, formação de
uma base de informações para a criação de programas para novas instalações e
para melhorias no sistema, citados na literatura como essenciais para o controle do
índice de perdas e a qualificação do trabalho. As conclusões permitem perceber que
a estrutura desses sistemas provê maior controle sobre índices de perdas e sobre a
manutenção do sistema.
2.5.1 Perdas hídricas
Silva (2014) explica que as perdas de água nos sistemas de abastecimento
hídrico têm como influência, diversos elementos tanto infraestruturais quanto
operacionais. De modo que as mesmas dependem, basicamente, das características
da rede hidráulica e de elementos que são atrelados às práticas operacionais, nível
tecnológico do sistema e também da expertise dos técnicos que são responsáveis
por meio do controle dos processos.
52
O autor também explica que, em dado sistema de abastecimento hídrico, as
perdas ocorrem na produção – captação à estação de tratamento – e também na
distribuição, que ocorre após o processo de tratamento. No processo de produção,
as perdas são relacionadas a rompimentos das adutoras de água bruta, ao passo
que, em equipamentos e conexões de estações elevatórias.
Na distribuição, ocorrem perdas em adutoras de recalque de água tratada, estações elevatórias, reservatórios, redes de distribuição, ramais prediais e unidades consumidoras. [...] a maioria dos projetos de distribuição de água não prevê instrumentos de controle operacional, como a macromedição, a telemetria, a automação, o controle de pressão, o cadastro, uma adequada integração com o sistema antigo e equipamentos operacionais básicos. E que naqueles que preveem esses componentes, falta pessoal qualificado para operar e manter as ferramentas disponibilizadas (SILVA, 2014, p. 4).
O autor então comenta que tais elementos passam a apontar para índices
elevados de perdas nos sistemas brasileiros, onde as companhias de água
apresentam gestões operacionais de maneira ineficiente, classificadas, geralmente,
entre o nível intermediário e insatisfatório.
Para Silva (2014) existe uma relação histórica, a quantificação das perdas por
parte dos técnicos do setor de saneamento, que é realizada tomando como base no
indicado de percentual que passa a relacionar o volume disponibilizado à
distribuição – macro medido – com o volume micro medido. O que acontece, pois o
cálculo e compreensão são intuitivos e imediatos para todos, não apenas para os
técnicos de prestadoras de serviço, como para a sociedade.
No Quadro 1, o autor demonstra o índice de perdas de faturamento de água,
correspondente ao volume não contabilizado, englobando o consumo autorizado,
não faturado, cujas perdas reais, isto é, as físicas, representam a parcela que não é
consumida, bem como as perdas aparentes, que são as não físicas, consistindo na
parcela de água distribuída que é consumida, mas não é faturada.
Região
Tipo de Prestador de Serviços
Total Regional
(%)
Micro-
Regional
(%)
Local
Direito
Público
(%)
Local
Direito
Privado
(%)
Empresa
Local
Privada (%)
Norte 51,0 - 44,5 - 59,3 51,5
Nordeste 44,8 - 41,8 19,3 - 44,3
53
Sudeste 34,2 33,2 36,9 24,4 25,3 34,3
Sul 20,9 18,3 31,0 36,7 25,4 24,1
Centro-
Oeste 30,5 56,6 39,0 58,5 9,0 32,4
Brasil 35,7 32,9 37,0 32,8 35,9 35,9
Quadro 1. Índices de perdas de faturamento (%) dos prestadores de serviços de abrangência
regional – Ano base 2010
Fonte: Silva (2014, p. 5)
Em que pesem os índices informados pelo autor no Quadro 1 acima
apresentado, o Quadro 2 a seguir contém os dados atualizados coletados do SNIS.
Região
Tipo de Prestador de Serviços
Total Regional
(%)
Micro-
Regional
(%)
Local
Direito
Público
(%)
Local
Direito
Privado
(%)
Empresa
Local
Privada
(%)
Norte 48,87 - 55,64 - 69,34 55,31
Nordeste 40,76 - 45,04 13,51 - 41,03
Sudeste 32,53 22,03 35,35 23,55 24,47 32,68
Sul 32,61 22,58 30,91 42,52 42,32 32,54
Centro-
Oeste 29,79 40,79 39,25 - 42,00 33,66
Brasil 35,18 22,88 36,76 26,64 43,78 35,70
Quadro 2. Índices de perdas de faturamento (%) dos prestadores de serviços de abrangência
regional.
Fonte: SNIS, 2014
54
Ainda tratando sobre as perdas reais e as perdas aparentes, publicação da
Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES, 2013) explica o
conceito de perdas nos sistemas de abastecimento hídrico, como incluindo as
categorias em questão, que significam:
• Perda real – que é a perda de água física ou real, consistindo no modo
como o volume de água é disponibilizado no sistema de distribuição por parte das
operadoras de água e não é utilizado por parte dos clientes, tornando-se passível de
desperdício antes mesmo de alcançar às unidades de consumo; e,
• Perda aparente – que é a perda de água comercial, consistindo em
quando o volume utilizado não é devidamente computado por unidades de consumo,
sendo cobrado de maneira imprópria.
Conforme a mesma publicação há alguns anos, a avaliação de perdas era
diferente para cada país, ou até mesmo diferia entre companhias de saneamento
dentro de uma mesma nação. A busca da International Water Association (IWA) foi
então a padronização da compreensão de componentes da utilização da água
dentro de um sistema de abastecimento por meio de uma matriz de representação
do balanço hídrico, em que se incluem ambos os tipos de perdas. De modo que o
conjunto das perdas reais ou das perdas aparentes é denominado de “água não
faturada”.
A ABES (2013) realiza o seu próprio balanço hídrico, que é desenvolvido
conforme o padrão da IWA, esquematizando os processos cuja água pode passar
desde o momento em que se insere no sistema:
55
Figura 5. Parcelas das perdas de água (reais e aparentes) em relação ao volume que entra no
sistema.
Fonte: ABES (2013, p. 9)
Ainda sobre a perda de águas, Carvalho et al. (2004) explicam que o balanço
hídrico da IWA – conforme demonstrado acima – é classificado por elementos
específicos que são representados como:
• Volume de entrada no sistema – consiste no volume de água que entra
no sistema para a parte do abastecimento hídrico cujos cálculos para o balanço de
água se encontram atrelados;
• Consumo autorizado – que consiste no volume de água que é
mensurado ou não, tomado por clientes registrados, fornecedores de água e outros,
implícita ou explicitamente autorizados e, dessa forma procedem para finalidades
residenciais, comerciais e industriais, incluindo a água exportada;
• Perdas de água – paira sobre a diferença entre o volume de entrada no
sistema e o consumo que foi autorizado, apresentando então as perdas aparentes e
as perdas reais;
• Perdas aparentes – que paira sobre o consumo não autorizado,
caracterizando a existência de fraudes e falhas de cadastro e também todos os
demais tipos de imprecisão relacionadas à mensuração, tanto na macro quanto na
micromedição;
56
• Perdas reais – que consistem em vazamentos de adutoras de água
bruta, estações de tratamento de água, tubulações principais, reservatórios e
conexões de serviços, até o ponto de medição do cliente. O volume perdido por
meio de todos os tipos de vazamentos, estouros e transbordamentos dependerão de
suas frequências individuais, coeficientes de vazão e duração; e,
• Água não faturada (ANF) – que paira sobre a diferença entre o volume
de entrada no sistema e o consumo faturado autorizado.
Sobre as perdas reais (físicas), Carvalho et al. (2004) esquematizam os
potenciais tipos de vazamentos no sistema que podem gerá-las, conforme a Figura
seguinte:
Figura 6. Tipos de vazamentos em rede de distribuição
Fonte: Carvalho et al. (2004, p. 5)
Esses vazamentos são então explicados pelos autores como:
A. Vazamentos não visíveis que são de baixa vazão, não aflorantes, não
detectáveis por métodos acústicos de pesquisa. O tipo em questão representa
aproximadamente 25% dos volumes perdidos e as possíveis ações corretivas a
aplicar nesses casos é a redução de pressão e qualidade dos materiais e mão de
obra envolvidos;
B. Vazamentos não visíveis, não aflorantes, mas detectáveis por métodos
acústicos de pesquisa. Esse tipo de ocorrência é responsável por aproximadamente
30% dos volumes perdidos e as ações corretivas podem ser de redução de pressão
e pesquisa de vazamentos; e,
57
C. Vazamentos visíveis aflorantes ou ocorrentes em cavaletes. São
responsáveis por aproximadamente 45% dos volumes perdidos. As possíveis ações
de correção, nesse caso, são a redução da pressão e redução do tempo de reparo.
Os autores também comentam que dados da Sabesp apontam que,
aproximadamente 90% dos vazamentos da rede de abastecimento hídrico, ocorrem
em ramais prediais. Enquanto a distribuição, nesse caso, é de 40% no tubo do
ramal, 20% nos adaptadores e 40% no cavalete.
Carvalho et al. (2004) comentam então sobre as perdas aparentes, que
pairam, majoritariamente sobre o roubo de água, que é um tipo de fraude cometida
de maneira mais comum do que se pensa, sobretudo em ligações residenciais e
industriais. Essa prática consiste na adulteração da ligação que é realizada pela
concessionária, por meio de instrumentos que impeçam de maneira total ou parcial a
micromedição do local.
Os autores então explicam que as perdas aparentes também são
classificadas em três principais casos, que são: derivação de ramal; by-pass; e
ligação clandestina. Tratando da derivação do ramal, o fraudador realiza uma
ligação utilizando uma conexão antes da passagem pelo hidrômetro, fazendo com
que a água que passaria de maneira total por esse, possa também derivar dessa
conexão, abastecendo uma parte da rede de alimentação dessa propriedade, sem
que a medição seja devidamente realizada.
Figura 7. Perda aparente: derivação de ramal
Fonte: Carvalho et al. (2004, p. 6)
58
No tipo by-pass o fraudador realiza uma ligação utilizando a conexão antes
da passagem pelo hidrômetro, conectando-a ao seu ramal predial, fazendo com que
a água que passaria totalmente pela micromedição, seja direcionada para essa
conexão, abastecendo a rede de alimentação da propriedade sem medição alguma.
Figura 8. Perda aparente: by-pass
Fonte: Carvalho et al. (2004, p. 7)
A última modalidade das perdas aparentes é a ligação clandestina, onde o
fraudador faz uma ligação direta da rede de distribuição da concessionária local,
sem que haja permissão ou cadastro para isso, o que se torna um roubo da água da
região sem que exista qualquer registro e, logo, inexista a cobrança pelo uso dessa
água.
Figura 9. Perda aparente: ligação clandestina
Fonte: Carvalho et al. (2004, p. 8)
59
A ABES (2013) explica então que existe uma abordagem econômica que
envolve cada tipo de perda de maneira diferente. Acerca das perdas reais, incidem
custos de produção e distribuição de água, ao passo que sobre as perdas
aparentes, incidem custos de comercialização da água, acrescidos de eventuais
custos de coleta de esgotos.
Itens Características Principais
Perdas Reais Perdas Aparentes
Tipo de Ocorrência mais Comum
- Vazamento - Erro de Medição
Custos Associados aos Volumes de Água Perdidos
- Custo de Produção - Tarifa
Efeitos no Meio Ambiente
- Desperdício do Recurso Hídrico. - Necessidades de Ampliações de Mananciais
-
Efeitos na Saúde Pública - Risco de Contaminação -
Empresarial - Perda do Produto - Perda de Receita
Consumidor - Imagem Negativa (Ineficiência e Desperdício)
-
Efeitos no Consumidor - Repasse para Tarifa. - Desincentivo ao uso Racional
- Repasse para Tarifa. - Incitamento a Roubos e Fraudes
Quadro 3. Características das perdas reais e perdas aparentes
Fonte: ABES (2013, p. 9)
No caso brasileiro, é preciso apontar que o consumo não faturado e não
mensurado, que ocorre em favelas, por exemplo, é um volume significativo nas
metrópoles brasileiras. Portanto, sua regularização e urbanização dependem de uma
ação integrada de gestão envolvendo o poder que concede e a operadora do
serviço. O custo, geralmente é responsabilidade da companhia de saneamento, nem
sempre considerado de maneira adequada para a formação das tarifas.
Conforme publicação da Funasa (BRASIL, 2014) as perdas d’água são
mensuradas por meio de indicadores de desempenho pré-estabelecidos,
caracterizados como indicadores estratégicos, devido a uma intensa relação que
formam com os muitos processos organizacionais, sejam esses principais, de apoio
ou gerenciais.
60
A publicação informa ainda que muitas são as métricas que caracterizam as
perdas d’água, umas capazes de mensurar em porcentagem, outras em
litros/ligação ativa por dia, todavia, há uma separação em perda real ou aparente
que ora engloba ambas. A forma mais acertada de mensuração depende do nível de
desenvolvimento das organizações de saneamento. De modo que as organizações
de saneamento, por meio de seus responsáveis pela gestão, mensuram suas
perdas, de maneira histórica, representadas por meio da matriz que é demonstrada
a seguir:
Quadro 4. Evolução da métrica das perdas
Fonte: Brasil (2014, p. 19)
A publicação explica então que, partem de uma ampla gama de avaliações de
desempenho operacional, duas formas possíveis de caracterizar as perdas d’água
de um sistema de abastecimento de água em uma cidade ou região: a primeira,
como uma soma das perdas reais, com as perdas aparentes, ao passo que a
segunda será então a subtração dos volumes disponíveis de volumes utilizados. A
figura seguinte demonstra às evidências de ambas as perdas.
61
Figura 10. Formas de perda de água evidenciadas
Fonte: Brasil (2014, p. 20)
A publicação explica ainda que o controle de produtos versus o controle de
processos é uma linha limite entre duas doutrinas centrais de gestão, a americana e
a japonesa, a última, apresentada como portadora das melhores influências ao
controle das perdas de água desde o final da década de 1980, quando o advento do
sistema de gestão pela qualidade no Brasil foi adotado.
Essa doutrina tem fundamento em contraposição à americana, uma vez que
toma como base o controle do produto por meio dos itens de controle – das perdas,
por exemplo – todavia, com um intenso controle dos itens de verificação, são
estipuladas duas frentes de ação (BRASIL, 2014).
A primeira delas é no processo, que visa então as variáveis, com uma grande
parte da força do trabalho tomando como base a essência do controle total, e outra
no produto, com vistas ao indicador, por meio das lideranças. Ampliando-se assim
para as frentes de controle, já que o modelo americano coloca sob enfoque o
produto – isto é, as perdas, não obtendo uma perspectiva de causa versus efeito,
partindo da constatação de aumentos do índice, o que não oferece uma clareza
sobre as causas do aumento ou das quedas nas perdas.
Com o modelo japonês então o enfoque passou a recair sobre o controle das
variáveis, que são mensuradas em setores concordantes ou não, atuando sobre
uma rigorosa padronização, contudo, com preocupação dispensada também ao
controle de variabilidades (BRASIL, 2014).
A publicação ainda expõe que, por municípios e setores, existe uma
disponibilização de alguns índices de perda, que são:
• Índice de Perdas Totais por Ramal na Distribuição;
62
• Índice de Perdas na Micromedição;
• Índice de Perdas de Faturamento;
• Índice de Perdas Reais por Ligação na Distribuição;
• Índice de Perdas Aparentes por Ligação na Distribuição;
• Índice de Perdas Reais Inevitáveis;
• Índice Infra estrutural de Perdas Reais.
Sendo que, partindo da avaliação desses indicadores, o primeiro é, em larga
escala, feito pelo corpo gerencial das organizações de saneamento, fazem parte de
seu sistema de gestão e, geralmente de seu sistema de controle, como o Balanced
Scorecard, sendo gradativamente substituto dos que são expressos em percentuais,
em vista da limitação desses (BRASIL, 2014).
Os indicadores relativos a perdas reais e aparentes, por sua vez, em vista da
setorização da distribuição ainda incipiente nas empresas de saneamento, com
salvas exceções, dificulta a mensuração, uma vez que a métrica ainda não se
encontra em pleno uso. Ainda sobre os indicadores de perdas, a IWA confirmou
questões sobre restrições ao uso do indicador percentual como um índice
operacional de perdas, a despeito do conhecimento de dificuldades e limitações na
aplicação do Infrastructure Leakage Index (ILI), especialmente em caso de baixas
pressões e abastecimento intermitente.
A ABES (2015) explica então sobre o crescimento natural das perdas,
informando que, tanto nas perdas reais quanto nas aparentes, caso nada seja feito
para eliminá-las, os volumes hídricos perdidos tendem a ser cada vez maiores,
crescendo de maneira natural. O que ocorre por conta de aspectos como:
• Deterioração das tubulações e volume maior de vazamentos nas redes
e ramais, que aumenta de maneira gradativa;
• Hidrômetros se desgastam com o tempo e o funcionamento dos
mecanismos internos do medidos é impactado, elevando a submedição;
• As fraudes na ligação que são feitas e não devidamente punidas pela
operadora de saneamento, tendem a incentivar a prática desse tipo de delito por
parte de outros clientes, aumentando as perdas por fraudes.
63
Valorar o crescimento demanda ensaios de campo, tornando-se, claramente
dependente da qualidade ou idade da infraestrutura implementada, assim como de
demais procedimentos comerciais da operadora ou da companhia de saneamento. A
ABES (2015) então explica que o contexto de “não fazer nada”, demonstra a
evolução esperada de perdas dentro do sistema e um desafio a ser executado,
conforme demonstra a figura seguinte:
Figura 11. Crescimento natural das perdas e desafio de solução
Fonte: ABES (2015, p. 19)
Assim, algumas ações a serem tomadas são: não deixar que as perdas
aumentem, isto é, para o indicador de perdas permanecer estagnado, o que
demanda um esforço no combate às perdas; reduzir o patamar de perdas até a meta
estipulada, realizando ações exigidas de estabilização das perdas nesse grau.
As avaliações que são feitas no sistema de abastecimento de água da
Sabesp, em São Paulo, por exemplo, demonstram que, apenas considerando os
vazamentos não visíveis, o sistema poderia entrar em colapso em dois anos, caso
nenhuma ação tenha sido tomada para a identificação e reparação desses
vazamentos encontrados (ABES, 2015).
O efetivo controle de perdas hídricas é feito por meio de quatro atividades
citadas pelo Documento Técnico de Apoio - D1 do Programa Nacional de Combate
ao Desperdício de Água - (PNCDA – D1, 1999, p. 11):
(a) gerenciamento da pressão das zonas pitométricas;
(b) controle ativo de vazamentos;
(c) velocidade e qualidade dos reparos; e
64
(d) gerenciamento da infraestrutura.
A gestão do saneamento através da automação aumenta a qualidade dos
serviços, controla as perdas do sistema com o controle efetivo das pressões nas
redes de distribuição. O gerenciamento dessas pressões nas zonas pitométricas
diminui o número de vazamentos e assegura os padrões necessários de
atendimento à população quanto ao abastecimento.
2.5.2 Automação e modelagem
Um modelo é a representação de um sistema real. Através dele, espera-se
“simplificar” todos os processos de uma determinada realidade, de modo a extrair
informações e alterá-la posteriormente. Para Tucci (1998 apud MENESES, 2011),
essa representação de um objeto ou sistema deve ser de fácil acesso e uso. Nos
mais diversos campos da engenharia, eles são usados largamente como
ferramentas de apoio à decisão. A simulação refere-se ao uso de um modelo para a
avaliação de respostas do sistema submetido a eventos sob um grande número de
condições e restrições.
Bem assinalando Francato (2002), a preocupação com o planejamento da
operação dos sistemas urbanos de abastecimento de água ganhou destaque nas
últimas décadas, principalmente nos países desenvolvidos onde o crescimento
industrial é expressivo. A complexidade dos sistemas acompanhou o crescimento da
demanda e, assim, surgiram dificuldades operacionais – recursos hídricos escassos,
racionamento de energia, perdas e panes nos sistemas. Na tentativa de gerir os
sistemas, houve a necessidade da aplicação da análise de sistemas como
ferramenta de apoio para que os operadores pudessem tomar decisões de maneira
estruturada.
Segundo Walski (2003), situações inusitadas que ocorrem em um sistema
muitas vezes dão ao operador oportunidade de ir ajustando o modelo de acordo com
as necessidades e de acordo com as ocorrências inesperadas e indesejáveis no
sistema. Quando esses eventos ocorrem, é importante reunir o máximo de
informações possíveis quanto a pressões do sistema, as queixas dos consumidores,
níveis de reservatórios e registrá-los para possíveis ocorrências futuras.
65
Segundo o autor a modelagem pode ser aplicada na elaboração de planos
diretores e projetos para um prazo futuro, prevendo possíveis ampliações, aumento
de população sem aumento de rede, reabilitação de redes; estudos com previsões
para utilização em de combate a incêndio, investigações de qualidade da água,
gestão de eficiência energética, operação diária com balanceamento do sistema,
pronto atendimento às emergências e solução de problemas.
Gaio (2006) detalha as principais aplicações da modelagem, separando em
dois grupos, quais sejam: planejamento (envolvendo a elaboração de planos
diretores e projetos) e operação do sistema de um modo geral.
No Planejamento temos as seguintes aplicações:
são previstos prevenção do colapso dos sistemas;
são analisadas as alterações necessárias no sistema, quando da
aumento de demanda;
avaliações do período de vida útil de unidade do sistema existente;
otimização de investimentos quando da aplicação em projetos;
evitar problemas de qualidade, relacionados com a “pontos mortos” que
possam existir na rede do sistema;
elaboração dos planos diretores dos sistemas de abastecimento de
água.
Na operação, apresenta algumas das aplicações:
identificação de problemas de abastecimento;
identificação de problemas de qualidade;
eficiência energética;
detectar pontos de perdas;
habilitar equipe das unidades
analisar quais os resultados hidráulicos apresentados no sistema
quando da intervenção de rotina em manobras de registros.
Segundo Francato (2002), o manejo otimizado dos sistemas urbanos de
abastecimento de água é um fator fundamental para o bem-estar da sociedade.
66
Estes sistemas vêm apresentando um crescimento elevado da demanda,
extrapolando as previsões e a capacidade de oferta do produto água a um nível
satisfatório de qualidade, não somente referente à qualidade química, física e
bacteriológica, mas também na qualidade quanto à frequência no atendimento à
demanda. Justifica-se deste modo o desenvolvimento e aplicação de modelagens
para a obtenção de políticas de planejamento otimizadas para uma gestão moderna
e adequada do recurso hídrico. Apresenta-se um modelo de otimização para
operação de sistemas de abastecimento de água, o qual faz uso da programação
linear com procedimentos interativos para contornar problemas de não linearidade,
com aplicabilidade em unidades integrantes do sistema: reservatórios, elevatórias -
“Boosters”, registros controladores de vazão e tubulações – redes.
Esta política de planejamento e controle ótimo do sistema é visto por
Ormsbee e Lansey (1994) como um conjunto de medidas que programam o
momento de funcionamento do conjunto motor-bomba, com objetivo de operar o
sistema a um custo mínimo, eficiência energética; define percentual de abertura dos
registros; controle dos níveis de reservatórios mantendo o sistema balanceado;
controla os níveis de pressão e qualidade da água no sistema, dentre outras. Este
planejamento é feito para um determinado tempo futuro e demanda prevista. A
eficiência econômica é também influenciada por este conjunto de fatores
operacionais que compõem o sistema, reduzindo o número de intervenções para
reparos. Desse modo, tais regras são formuladas para um horizonte de
planejamento, considerando a demanda necessária para a população prevista.
Segundo Venturini (1997), devido ao aumento do nível de urbanização e da
demanda pelo abastecimento de água, a maioria dos sistemas de distribuição de
água tem se tornado cada vez mais complexo. Os requisitos operacionais de tais
sistemas são tipicamente determinados pelas pressões e meta de conseguir o
mínimo custo operacional, garantindo uma certa confiabilidade mínima, as quais
podem ser formuladas numa estratégia de controle ótimo.
A tendência de se procurar modelos computacionais para resolver o problema
de operação e distribuição são justificadas por:
• complexidade dos sistemas devido à crescente demanda, tornando difícil
atende-la com confiabilidade, exigindo assim uma abordagem sistêmica na definição
dos planos de operação;
67
• altos custos operacionais;
• investimento em pesquisas nos últimos anos, especialmente no
desenvolvimento de modelos matemáticos de otimização e simulação, colocando a
disposição novos recursos de análise e apoio a decisão;
• risco de falhas no sistema, induzindo os operadores a tomar decisões
operacionais sob tensão;
• aposentadoria dos operadores experientes.
Nesse sentido, Carrijo (2004) afirma que a operação eficiente do sistema é
uma ferramenta fundamental para que sua vida útil se prolongue o máximo
possível, garantindo o perfeito atendimento aos consumidores, além de manter
os custos com energia elétrica e manutenção dentro de padrões aceitáveis. Para
uma eficiente operação, é fundamental o conhecimento do sistema, pois, através
deste, com ferramentas como modelos de simulação hidráulica, otimização e
definição de regras, é possível fornecer ao operador condições de
operacionalidade das unidades do sistema de forma racional, não dependendo
exclusivamente de sua experiência pessoal, mantendo a confiabilidade do
mesmo.
Os modelos de simulação são ferramentas eficazes e necessárias não só
na fase de planejamento e projetos, mas, principalmente, na fase de operação
dos sistemas de distribuição de água, principalmente nos dias atuais em que a
maioria das cidades já conta com sistemas em operação e, em geral, projeta-se
a expansão do sistema existente e não um novo sistema.
Barbosa, Costa e Santos Junior (1999), afirma que além do objetivo
econômico em si, que pode ser transferido como benefício ao consumidor final na
forma de tarifas menores, os estudos de modelagem da operação de sistemas de
abastecimento de água justificam-se por:
a) contribuírem para o adiamento das necessidades de ampliação dos
componentes da rede, ou do suprimento energético;
b) permitirem um melhor conhecimento sobre as interações entre os
componentes do sistema, o que pode ser de grande valia para identificar pontos
frágeis em termos operativos ou para definir manobras especiais em condições de
emergência;
68
c) contribuírem, a longo prazo, para o alcance de uma melhor política de uso
de recursos hídricos e energéticos, evitando situações de conflito quando tais
recursos se tornarem escassos.
O autor conclui que no Brasil, as justificativas apresentadas anteriormente são
acentuadas devido a:
a) ocorrência de um intenso processo de urbanização nas últimas décadas, o
qual tem exigido dos serviços públicos, grandes esforços no âmbito técnico,
organizacional e financeiro para atender à demanda;
b) crise financeira pela qual passam as prefeituras municipais, o que requer o
máximo de racionalização no uso dos sistemas existentes.
Felizmente, a este quadro contrapõe-se um cenário tecnológico bastante
favorável, considerando-se os seguintes fatores:
a) a possibilidade de adequado cadastramento plani-altimétrico das redes de
abastecimento de água, com os recursos atuais dos Sistemas de Informações
Geográficas (SIG);
b) a possibilidade de monitoramento, com transmissão telemétrica, das
variáveis de interesse para controle da rede, tais como: pressões, vazões, demanda
em pontos específicos, dentre outros;
c) a ampla disponibilidade de recursos computacionais, com custos
progressivamente decrescentes e capacidade de processamento cada vez maior,
aliada a melhores recursos na etapa de interface homem-máquina. (BARBOSA;
COSTA; SANTOS JUNIOR, 1999)
Vicente (2005), afirma que os serviços de infraestrutura são fundamentais
para a otimização dos resultados operacionais. É necessária a padronização de
procedimentos, não somente com a implementação de softwares cadastrais e de
mapeamento, mas também com a documentação da rotina da empresa para
que se tenha uma memória documentada de todo o sistema. A documentação
deve existir desde a concepção dos projetos até as reformas e reestruturações
do sistema para atender a demanda. Com a padronização, se ganha a possibilidade
69
de implementação de regras operacionais otimizadas do sistema, pois se
conseguem dados confiáveis para a modelagem e viabilidade de implementação de
um sistema de suporte a decisão. Nem sempre o modelo apresenta resultados
factíveis, por não conter todas as restrições hidráulicas reais.
Os modelos de simulação hidráulica são largamente usados por planejadores,
consultores e muitos outros profissionais envolvidos em análises, projetos, operação
ou manutenção de sistemas de distribuição de água. Para tornar os modelos de
simulação de sistemas úteis é fundamental calibra-los antes de utilizá-los (WALSKI,
1983, ORMSBEE; WALSKI; CHASE, 1989; RIGHETTO, 2001).
A principal finalidade do processo de calibração de uma rede de distribuição
de água é ajustar os dados de entrada do modelo, visando reduzir o desvio entre os
valores observados e prognosticados. Para prognosticar com eficiência o
comportamento real de um sistema de distribuição de água, um modelo deve ser
calibrado utilizando dados observados da rede. Cheung e Reis (2007) ressaltaram
que as técnicas para calibração estão divididas em duas categorias: aquelas que
ajustam apenas os coeficientes de perda de carga, e as que ajustam os coeficientes
de perda de carga e as demandas nos nós. Segundo eles, os coeficientes de
rugosidade das tubulações e as demandas nos nós devem ser inicialmente
estimados e ajustados para que os valores preditos se aproximem dos valores reais.
Os autores implementaram um método clássico de calibração em um modelo de
rede teórica e investigaram a influência do zoneamento de uma rede na acurácia
dos resultados produzidos, concluindo que o aumento do número de zonas diminuía
significativamente as discrepâncias entre os valores calibrados e os reais.
O’neil e Edwards (1994), concluem que o desenvolvimento de medidas de
complexidade de software para determinados paradigmas de programação, pode
levar à melhores ferramentas para gerenciar o desenvolvimento do programa e
prever esforços de manutenção em ambientes de programação não-tradicionais.
Para Costa, Castro e Ramos (2010), dentre as medidas práticas que podem
levar à redução do custo de energia elétrica, a alteração dos procedimentos
operacionais de bombeamento demonstra ser bastante eficaz, pois não necessitam
de nenhum investimento e, além disso, a economia, devido a essa redução, ocorre
em curto prazo. Entretanto, a determinação de estratégias operacionais que gerem
custos energéticos reduzidos e que mantenham a qualidade do atendimento aos
clientes é uma tarefa complexa. Objetivos distintos estão envolvidos neste processo
70
como, por exemplo, a utilização eficiente da tarifa energética e a manutenção das
variáveis hidráulicas dentro dos limites pré-estabelecidos. É necessária a utilização
de modelos que levem em consideração todos esses elementos envolvidos.
Com os avanços tecnológicos na área computacional e, consequentemente, o
desenvolvimento de técnicas de otimização, inúmeros trabalhos visando à redução
do custo energético de operação de Sistema de Abastecimento de Água (SAA) têm
sido divulgados nos últimos anos. Entretanto, a maioria dos modelos desenvolvidos
foi aplicada a casos específicos (COSTA; CASTRO; RAMOS, 2010).
Vicente (2005) propôs implantar um modelo de operação para o planejamento
da operação diária de um sistema urbano de abastecimento de água, com objetivo
de determinar políticas operacionais que minimizem o consumo de energia elétrica
das estações de bombeamento do tipo Boosters e elevatórias. São consideradas as
influências das condições iniciais do sistema (os níveis dos reservatórios) para a
obtenção de políticas operacionais que conduzam a um menor consumo de energia
elétrica por parte da estação tipo Boosters. A estrutura proposta permitiu integrar um
sistema SCADA (com o supervisório SCOA), com um modelo simulador hidráulico
(WATERCARD), um modelo de previsão de demandas de água - baseado em série
de Fourier como módulo de previsão, e um modelo de otimização. Este trabalho de
pesquisa conseguiu viabilizar a implantação de um modelo de operação nas
condições do Centro de Controle Operacional da Sabesp, com a eficiência da
metodologia atestada na pesquisa.
Righetto (2002), com o objetivo apresentar uma metodologia para se alcançar
a operação ótima de sistemas de distribuição de água, envolvendo parâmetros
relacionados com o consumo de energia, confiabilidade operacional, satisfação
quanto ao atendimento da demanda e controle das pressões nodais, elaborou um
modelo computacional composto dos modelos hidráulico, baseado no das
características para escoamentos transitórios e o modelo de otimização baseado em
algoritmo genético. Cinco parâmetros ou índices foram usados para avaliar a
performance das regras operacionais ao longo de 24 horas de funcionamento do
sistema: índice de consumo de energia, índice de nível d’água de reservatório,
índice de atendimento de demanda, índice de adequação da pressão média e índice
de mudanças operacionais. O modelo foi aplicado a um sistema fictício simples a fim
de ilustrar o procedimento proposto para a determinação das regras operacionais
desejadas.
71
Foi desenvolvido um estudo de modelagem on-line, utilizando o EPANET e o
sistema SCADA, que proporciona ao operador de sistema a capacidade de modelar
o sistema de distribuição de água em tempo real, incluindo o cálculo de previsão do
comportamento do sistema. Isto é essencial ao executar uma resposta de
emergência e pode ajudar muito em confirmar o desempenho normal, resolução de
problemas, melhoria das operações do sistema, e a projeção do cenário operacional
atual. Essa abordagem também permite que o operador possa ver como todo o
sistema está operando, em vez de confiar no feedback de alguns sensores SCADA
colocados na rede, permitindo assim que qualquer falha na rede possa ser
facilmente identificada, avaliada e corrigida (INGEDULD, 2007).
Borges et al. (2003), propuseram uma evolução metodológica na operação do
Sistema Adutor Metropolitano de São Paulo, em tempo real, foi então analisada a
possibilidade de desenvolvimento da situação atual rumo a um controle mais
eficiente, através do uso de um modelo de previsão de demanda de água. Foi
desenvolvida uma interface entre um modelo de rede hidráulica e um modelo de
previsão de demanda de água existente, ambos utilizando dados operacionais,
obtidos em tempo real de um sistema de telemetria. A interface foi testada em um
estudo de caso do Sistema Adutor de São Paulo. Com a utilização de um modelo de
previsão, concluiu-se que é possível estabelecer regras operacionais mais
eficientes. Essa eficiência é demonstrada pela redução do número de mudanças de
posição de válvula e estado de bombas, bem como é observada a redução do custo
de energia elétrica (reduzindo o bombeamento em horário de maior custo). Os
benefícios obtidos do uso conjunto do modelo simulador hidráulico e do modelo de
previsão de demanda não podem ser considerados como o ótimo global. Seria
necessário dispor de um modelo de otimização (programação automática). De
qualquer forma, foi concluído que o investimento e a implementação desses dois
modelos e extremamente atrativa.
Procurando atender com eficiência, eficácia e efetividade as necessidades da
sociedade e governamental, tendo, portanto, a necessidade de melhorar seus
resultados operacionais e financeiros, as empresas de saneamento passaram a
utilizar, graças ao avanço tecnológico, computadores e equipamentos sofisticados
desenvolvidos para serem utilizados na automação dos sistemas de abastecimentos
de água. Em que pese o aumento dos custos do sistema com a utilização desses
equipamentos em um primeiro momento, a redução dos custos com pessoal, com
72
energia elétrica, produtos químicos, a maior garantia da operação do sistema, e a
confiabilidade dos dados, fazem com que a opção pelo uso do equipamento seja
adotada. (TSUTIYA, 2006)
Segundo Tsutyia (2006), a automação em sistemas de abastecimento de
água consiste na aplicação da tecnologia dos processos de abastecimento,
contemplando avanços nas técnicas de captação, tratamento e distribuição de água,
e da tecnologia da informação, possibilitando realizar a supervisão e os controles
necessários destes processos de maneira a mantê-los operando com a melhor
relação custo benefício.
O autor ainda afirma que a automação no abastecimento de água, atua desde
o mais simples processo, até a interface com os sistemas de gestão corporativa, e
também na integração com os diversos outros sistemas como: adequação dos
equipamentos, controle otimizado do processo, gerenciamento de produção, e
sistema de informações geográficas (SIG), dentre outros.
De acordo com Ko, Oh e Fontane (1997), o objetivo de uma efetiva operação
de sistemas de abastecimento de água é minimizar os custos operacionais,
mantendo a operação das bombas de forma estável, além de garantir uma alta
confiabilidade do sistema, através da manutenção dos níveis de água nos
reservatórios próximos dos máximos. A redução nos custos de energia elétrica pode
ser obtida com uma maior utilização dos conjuntos elevatórios no período fora de
ponta, mas isto vai depender de uma complicada correlação entre demanda horária
de água e a estrutura tarifária de energia elétrica.
Assim, o equilíbrio entre a demanda de água, a capacidade de produção e o
volume disponível para reservação, é considerado como um dos maiores problemas
para qualquer trabalho que visa à economia de energia. Pressões excessivas podem
causar importantes perdas de água na rede de distribuição, ocasionando um
consumo de energia além do previsto. Com isso, as elevatórias trabalham por mais
tempo, consumindo, obviamente, mais energia. O reservatório deve oscilar entre
seus níveis máximo e mínimo, de modo a otimizar a potência instalada das
elevatórias. Eventualmente, quando se trata de elevatórias acima de uma certa
potência instalada, em que se torna possível optar pela tarifação horo-sazonal, vale
a pena estudar alternativas que aumentam a capacidade de reservação, de modo a
poder fazer uso dessa alternativa dada pelas concessionárias de energia elétrica
(MONACHESI, 2005).
73
2.5.3 Previsão de demanda
Segundo Tsutiya (2006), para o planejamento e gerenciamento de um
sistema de abastecimento de água, a previsão do consumo de água é um dos
fatores de fundamental importância. A operação dos sistemas e as suas ampliações
e/ou melhorias estão diretamente associadas à demanda de água. Nesse sentido,
Falkenberg (2005) acrescenta os modelos de previsão de consumo de água a curto
prazo, o objetivo principal é aperfeiçoar a operação do sistema de abastecimento de
água – SAA, de forma a oferecer um serviço / produto de melhor qualidade, mais
confiável e a um menor custo. De posse de um modelo de previsão de consumo
confiável, a operação ótima do SAA, ao longo do dia, pode ser planejada objetivando
finalidades de:
a) melhoria na qualidade do produto (água): será alcançada por intermédio da
manutenção de estoques adequados nos reservatórios de distribuição. Por um lado,
a potabilidade da água será favorecida eliminando-se a necessidade de
superdosagem de produtos químicos na estação de tratamento de água (ETA) e,
consequentemente, uma redução do custo de produção. Por outro lado, evita-se a
perda de qualidade da água ocasionada pelo tempo alto de retenção entre produção
e consumo.
b) melhoria na qualidade do serviço: é alcançada à medida que se evita a
falta de água nas regiões mais críticas nos períodos de pico de consumo, além de
uma ação eficaz na busca e detecção de vazamentos na rede.
c) menor custo: através de um planejamento correto da operação, reduz-se os
custos com produtos químicos na ETA, custos de perda física na rede (vazamentos)
e custos de energia, evitando-se operação de bombas em horários de picos de
consumo de energia em detrimento de distribuição por gravidade ou válvulas
controladoras de pressão / vazão; contribuindo, portanto, com a atenuação de dois
dos principais problemas ambientais da atualidade: desperdício de água e consumo
elevado de energia.
O conhecimento da demanda é de fundamental importância para se
atingir a excelência da operação do serviço. A demanda de água tratada pode
74
ser entendida como o volume de água consumido pelos clientes abastecidos, o
volume de perdas, volume previsto para apagar incêndios, volumes operacionais
(lavagem de reservatórios, drenagem de adutoras, usos públicos) (VICENTE,
2005).
O consumo de água por parte de uma população varia de região para região,
de cidade para cidade e dentro de uma mesma cidade pode variar muito de um setor
de distribuição para outro, pois depende das condições climáticas, dos hábitos da
população, do padrão de vida, da qualidade da água fornecida, do custo da água, da
pressão na rede de distribuição, do uso da água (comercial, industrial, público e
doméstico), da hora e dia da semana, das perdas nos sistemas, da existência ou
não de micromedição, entre outros fatores (OSHIMA; KOSUDA, 1998;
PROTOPAPAS; KATCHAMART; PLATONOVA, 2000; ZHOU et al., 2000;
MENESES, 2011).
Conforme Vicente (2005), os modelos de simulação são alimentados por uma
demanda de consumo de água existente ou por uma demanda prevista. O objetivo
de se utilizar um modelo de previsão de consumo de água é reduzir incertezas,
servindo de base para a programação operacional e tomada de decisões.
75
3 METODOLOGIA
Segundo Santos e Candeloro (2006) existem duas naturezas diferentes para
uma pesquisa metodológica, são elas, qualitativa e quantitativa. Sendo assim:
“A pesquisa de natureza qualitativa é aquela que permite que o acadêmico levante dados subjetivos, bem como outros níveis de consciência da população estudada, a partir de depoimentos dos entrevistados, ou seja, informações pertinentes ao universo a ser investigado, que leve em conta a ideia de processo, de visão sistêmica, de significações e de contexto cultural. [...] A pesquisa quantitativa é a que tem o objetivo de mensurar algumas variáveis, transformando os dados alcançados em ilustrações como tabelas, quadros, gráficos ou figuras. [...] Em geral, o instrumento de levantamento de dados mais adequado a este tipo de pesquisa é o questionário, em que questões fechadas correspondem a respostas codificadas”. (SANTOS e CANDELORO, 2006, p.71-72).
Neves (1996, p. 1), por sua vez, define pesquisa qualitativa como “[...] um
conjunto de diferentes técnicas interpretativas que visam a descrever e a decodificar
os componentes de um sistema complexo de significados. Tendo por objetivo
traduzir e expressar o sentido dos fenômenos do mundo social [...]”. De acordo com
Moreira (2002, p. 55):
“1ª) A pesquisa qualitativa tem o ambiente natural como fonte direta dos dados e o pesquisador como instrumento-chave. 2ª) A pesquisa qualitativa é descritiva. 3ª) Os pesquisadores qualitativos estão preocupados com o processo e não simplesmente com os resultados e o produto. 4ª) Os pesquisadores qualitativos tendem a analisar seus dados indutivamente. 5ª) O significado é a preocupação essencial na abordagem qualitativa. ”
Gil (2007) explica a natureza de pesquisa básica, como aquela que pretende
gerar conhecimentos novos e úteis a fim de contribuir para a evolução da ciência
sem, contudo, prever uma aplicação prática, envolvendo somente verdades e
interesses de cunho universal.
Assim, para Gil (2007) ao eleger o objetivo exploratório, tende-se a tornar o
problema explícito, ou mesmo construir hipótese sobre o caso, sendo que a maior
parte das pesquisas nesse sentido envolve: levantamento bibliográfico, entrevistas
com indivíduos que vivenciaram o problema analisado, e ainda análises de
exemplos que fomentem a compreensão.
76
A pesquisa descritiva exige do investigador uma série de informações sobre o
que deseja pesquisar. Esse tipo de estudo pretende descrever os fatos e fenômenos
de determinada realidade (TRIVIÑOS, 1987).
Dentre os exemplos de pesquisa descritiva está o estudo de caso e a análise
documental.
Seguindo tais premissas, o presente trabalho apresenta então abordagem
qualitativa, com natureza de pesquisa básica e objetivos exploratório e descritivo.
Oliveira (2002) explica que utilizar a pesquisa bibliográfica dá ao pesquisador
a possibilidade de cobrir uma ampla gama de acontecimentos, muito mais ampla do
que poderia pesquisar de maneira direta. Sendo assim, a bibliografia possibilita
encontrar fontes primárias e secundárias, além de materiais científicos e
tecnológicos que são necessários para realizar o trabalho científico ou técnico-
científico.
“A pesquisa bibliográfica procura explicar um problema a partir de referências teóricas publicadas em documentos [...] busca conhecer e analisar as contribuições culturais ou científicas do passado existentes sobre um determinado assunto, tema ou problema. [...] constitui geralmente o primeiro passo de qualquer pesquisa científica” (CERVO; BERVIAN, 2002, p. 65-66).
Para Gil (2007, p. 45), a pesquisa documental assemelha-se muito à pesquisa
bibliográfica. A diferença essencial entre ambas está na natureza das fontes.
Enquanto a pesquisa bibliográfica se utiliza fundamentalmente das contribuições dos
diversos autores sobre determinado assunto, a pesquisa documental vale-se de
materiais que não recebem ainda um tratamento analítico, ou que ainda podem ser
reelaborados de acordo com os objetos da pesquisa.
Segundo Gil (2007, p.54), o estudo de caso é uma modalidade de pesquisa
amplamente utilizada nas ciências biomédicas e sociais. Consiste no estudo
profundo e exaustivo de um ou poucos objetos, de maneira que permita seu amplo e
detalhado conhecimento, tarefa praticamente impossível mediante outros
delineamentos já considerados.
A proposta deste trabalho consiste na elaboração de uma análise estratégica
para melhoria do Sistema de Abastecimento de Itaboraí (SAI), para que se possa ter
elementos, no intuito de aprimorar a operação do sistema, através do
desenvolvimento de um conjunto de procedimentos para a tomada de decisão, além
77
de produzir diretrizes importantes para a implantação do sistema de automação e
controle de perdas, universalização do atendimento, através de pesquisa qualitativa,
documental extraída de fontes primárias: relatórios, consulta interna na Companhia
Estadual de Águas e Esgoto – CEDAE, documentos públicos – SNIS, ANA, pesquisa
bibliográfica, de fontes secundárias extraídas do que já foi publicado em relação ao
tema de estudo, podendo incluir publicações avulsas, boletins, jornais, revistas,
livros, pesquisas, monografias, teses, materiais cartográficos, entre outros.
O trabalho será desenvolvido nas seguintes etapas:
Etapa 1: levantamento dos dados cadastrais das unidades operacionais do
SAI;
Etapa 2: diagnóstico do sistema;
Etapa 3: projeção da população e da demanda necessária;
Etapa 4: proposta de plano estratégico para automação do sistema.
Segue na Figura 12 a representação do fluxo de fases da metodologia.
Figura 12. Fluxo metodológico
Fonte: Elaborado pelo Próprio.
3.1 LEVANTAMENTO DE INFORMAÇÕES CADASTRAIS DO SISTEMA
Para a ampliação e/ou melhoria de um sistema de abastecimento de água a
primeira etapa é conhecer o cadastro técnico. Deve ser considerado que a qualidade
78
e a quantidade das informações levantadas são fundamentais para alcançar a
eficiência do plano de gerenciamento. A credibilidade e o detalhamento das
informações trarão melhor resposta e mais economia para os resultados da
implantação, representando a realidade do processo. Foram realizadas consultas a
planilhas de medição, cadastros técnicos, manuais técnicos, catálogos, cadastros de
dados comerciais, entrevistas a responsáveis técnicos e realização de visitas
técnicas e acompanhamento da operação.
3.2 DIAGNÓSTICO DO SISTEMA
Levantadas às informações cadastrais do sistema consolidaremos os dados
de forma a dar subsídios o mais próximo da realidade para a proposta de um plano
estratégico com o objetivo de melhorias na operação, bem como na ampliação que
se fizer necessária, para propiciar universalidade, continuidade e qualidade do
serviço.
3.3 DEFINIÇÃO DE DEMANDA PROJETADA
Para obtermos resultado na implantação de um plano operacional eficaz
existe a necessidade de termos uma previsão de demanda horária e diária a mais
próxima da realidade. Em sistemas de abastecimento onde não existem automação
nem macromedições, a ausência de dados é factível, devendo então esta demanda
ser adotada a partir de literatura ou relatórios, muitas das vezes fugindo da
realidade.
Diante disso, e considerando que o sistema estudado está com sua
capacidade de produção aquém das necessidades operacionais em função do
aumento populacional maior que dos demais municípios da RMRJ, estaremos
apoiados nas projeções populacionais existentes, apresentando quadros com
demandas futuras para uma proposta de melhoria operacional.
3.4 PROPOSTA DE MELHORIA DO SISTEMA
O sistema de abastecimento de água em Itaboraí mesmo após melhorias
realizadas ao longo do tempo ainda se encontra incipiente para atender com
79
qualidade a população do município. O aumento da população associado à falta de
planejamento no assentamento realizado em áreas sem infraestrutura apropriada
tornou difícil a operação do sistema como um todo uma vez que as unidades
operacionais estão, muitas delas subdimensionadas ´para tornar o atendimento
eficiente.
3.5 PROPOSTA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DO SISTEMA
Podemos considerar que sem um planejamento, controle e manutenção
adequados, somados a falta de recursos financeiros reduzem consideravelmente a
eficiência dos sistemas de abastecimento. Os altos índices de perdas de água
provocadas pelas altas pressões das redes, energética em função do funcionamento
descontrolados das elevatórias, e financeira dada à intermitência do abastecimento
vem sendo percebido pelas empresas.
As concessionárias responsáveis pelos Sistemas de Abastecimento de Água
de uma cidade têm como finalidade a produção, o armazenamento e a distribuição
do bem vital ao ser humano. Tem como objetivo “Produzir Qualidade e Distribuir
Saúde”. Assim sendo, independente de todo e qualquer motivo que resulte em
danos à população, as empresas estão sempre à procura de soluções capazes de
resolver ou até mesmo atenuar potenciais ineficiências, seja de qualquer ordem.
As concessionárias de Abastecimento têm como requisitos a qualidade do
serviço, a quantidade suficiente para o atendimento, a regularidade constante, a
confiabilidade da população quanto aos serviços prestados, isso tudo a um custo
mínimo à população. Enfim atuar com eficiência, eficácia e efetividade.
Antes de qualquer coisa é necessário entender o porque devemos propor a
automação de um sistema de abastecimento. A automação de um sistema não deve
e não pode ser um esforço isolado de uma única pessoa, mas de todos os setores
da empresa, por isso a integração da engenharia, a manutenção e a operação é
muito importante para validar e consolidar a implantação. Isto porque quando da
confecção e calibração do sistema deverá haver um tempo para analisar e discutir
as informações a serem inseridas no primeiro momento. Por ser um sistema
dinâmico sempre que houver novos dados à serem implantados ele será calibrado
novamente se ajustando à nova configuração. Por fim com a aplicação dos
80
procedimentos serão alcançados os objetivos estabelecidos de eficiência energética,
eficiência hidráulica e redução de perdas.
81
4 ESTUDO DE CASO
4.1 CARACTERIZAÇÃO DO ESTUDO DE CASO
No presente estudo de caso estaremos identificando o sistema de
abastecimento de água do município de Itaboraí, num histórico recente de
ampliações com os indicadores atuais e dados operacionais do Sistema de
Abastecimento de Água - SAA, propondo a elaboração de uma análise estratégica
com a finalidade de melhoria na qualidade e quantidade de água para
abastecimento da população do município propiciando assim a eficiência do sistema,
o controle de perdas, a melhoria e agilidade da operação e manutenção, bem como
um prazo maior para intervenções de ampliação do sistema. A cidade possui
população estimada de 229.007 habitantes (IBGE, 2015), e um número de 16.221
ligações prediais e 25.253 economias (CEDAE, 2015). A concessionária responsável
pelo sistema é a Companhia Estadual de Águas e Esgotos – CEDAE, empresa de
economia mista, tendo como principal acionista o Governo do Estado do Rio de
Janeiro, constituída oficialmente em 1º de agosto de 1975, quando da fusão dos
antigos Estados da Guanabara e Rio de Janeiro, fruto da união das empresas de
saneamento dos referidos Estados a CEDAG (Companhia de Águas do Estado da
Guanabara), da ESAG (Empresa deSaneamento do Estado da Guanabara),
responsável pelo esgotamento sanitário, e da SANERJ (Companhiade Saneamento
do Estado do Rio de Janeiro), na Figura 13 a seguir demonstramos o organograma
atual da empresa. A concessionária planeja, constrói e opera sistemas de
abastecimento e esgotamento sanitário nas áreas objeto de convênios firmados com
os municípios do estado. A responsabilidade pelo gerenciamento da empresa no
município é a Assistência Técnica Regional – Gerência Leste – ATR-GLE,
diretamente ligada à Diretoria de Distribuição e Comercialização do Interior.
82
Figura 13. Organograma da CEDAE
Fonte: CEDAE, 2015
Focada em ser eficiente no atendimento e cada vez mais qualificada no
mercado, a CEDAE (2015) apresenta sua missão, sua visão de futuro e valores.
MISSÃO
o Prestar serviços de referência em abastecimento de água,
esgotamento sanitário e demais soluções em saneamento ambiental, de forma
sustentável, para o desenvolvimento socioeconômico e preservação do meio
ambiente, com foco na rentabilidade e satisfação da sociedade, clientes e acionistas.
VISÃO
o Ser uma empresa de excelência em serviços de saneamento
ambiental, reconhecida por sua governança corporativa, sustentabilidade e
rentabilidade.
VALORES
o Comprometimento: compromisso de todos os integrantes, dos
membros do Conselho de Administração aos aprendizes, com o conhecimento e
alcance dos objetivos da companhia para a consecuçãode sua missão institucional;
o Ética: padrões morais de acordo com as crenças básicas da sociedade,
leis, regulamento e expectativas públicas;
83
o Foco na rentabilidade: busca de rentabilidade de seus negócios com
compromisso social;
o Excelência: qualidade superior nos produtos e serviços e atenção à
clientela.
O município de Itaboraí tem 12% de seu território na Bacia do Guapi-Macacu,
que tem uma área de drenagem de cerca de 1.640 km² e é responsável pelo
abastecimento de água de cerca de 2,5 milhões de habitantes dos municípios de
Cachoeiras de Macacu, Guapimirim, Itaboraí, São Gonçalo e Niterói, além de ser
também utilizada para irrigação e piscicultura. A captação da água é feita no canal
de Imunana, situado abaixo das tomadas d’água para diversas outras finalidades, o
que reduz o volume captado (FERRAZ et al, 2011).
Ressaltamos que o município não dispõe em seu território de um manancial,
captação, com volume minimamente condizente para as necessidades de
atendimento para abastecimento local, cabendo então à CEDAE, detentora da
outorga, conforme termos da Lei de Recursos Hídricos, Lei Federal nº 9.433/97, a
captação, produção, reservação e distribuição de água.
Itaboraí possui 8 distritos em sua divisão administrativa, conforme
Figura 14. Dentre os municípios na área de abrangência da bacia do Guapi-
Macacu se destaca por ter a maior taxa de crescimento populacional,
conforme mostra o Gráfico 2. Este crescimento se deve a falta de exigências
legais e de fiscalização pelo poder público local, quanto ao crescimento
desordenado de loteamentos em terras de propriedades rurais, inclusive com
construção de conjuntos habitacionais entre os anos 60 e 70. Somados a
este conjunto de ações temos a partir dos anos 70 a construção da Ponte
Rio-Niterói e posteriormente à abertura da Estrada Niterói-Manilha
encurtando o trajeto de Itaboraí aos grandes centros urbanos. Itaboraí então
passa a ser considerada uma cidade dormitório, apesar de instalação de
indústrias ao longo da rodovia BR-101 e nos seus distritos constituiu um
mercado local de trabalho, intensificado com a probabilidade de instalação e
posteriormente com o início da instalação do COMPERJ. Por ser o principal
município na Área Diretamente Afetada (ADA) do COMPERJ, vem também
atraindo pessoas em busca de trabalho e ou moradia com custos mais baixos.
Cabe ressaltar que os assentamentos precários, desordenados prejudicam
84
toda e qualquer cálculo de demanda de projeto para instalação de
abastecimento de água, bem como prejudicam o sistema existente em seu
equilíbrio quando ocorrem prolongamentos ou fugas não autorizadas e ou
conhecidas pela concessionária.
Figura 14. Divisão Administrativa do Município
Fonte: PMI - Secretaria Municipal de Planejamento e Coordenação – Cadernos Itadados
14.11023.645
147.249
177.260
215.412
51.802
90.897
15.493 10.2192.596
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
1970 1980 1991 2000 2010
Po
pu
laçã
o
Crescimento populacional
Série Histórica
Urbana Rural
Gráfico 2. Crescimento Populacional – Série Histórica população urbana e rural de Itaboraí
Fonte: IBGE, Censo Demográfico 1950/2010.
85
A partir de 1986 a população do município cresceu em 10 anos uma média de
2%, conforme dados do Gráfico 3, causando um impacto negativo ao abastecimento
da cidade, uma vez que o crescimento foi desordenado e de forma irregular.
Gráfico 3. Índice de Crescimento
Fonte: EMBRAPA, 2009
4.2 LEVANTAMENTO DE INFORMAÇÕES CADASTRAIS DO SISTEMA
4.2.1 Sistema de abastecimento até 1997
O município de Itaboraí, até o ano de 1997, tinha como fontes de
abastecimento captações situadas no município de Cachoeiras de Macacu, através
das barragens dos rios Souza, Posto Pena e Córrego Grande, e a represa de
Paraíso situada no município de Guapimirim, atendendo a 04 (quatro) dos oito
distritos do município de Itaboraí, através da linha adutora, cujo diâmetro é
de Ø 500 mm.
O córrego do Barbosão, situado no emancipado município de Tanguá, através
da Lei Estadual 2.496/95, tinha vazão máxima da ordem de 3,4 l/s, e atendia já
nesta época apenas a comunidade rural próxima a sua área de influência.
A Figura 15 mostra geograficamente o posicionamento aproximado dos
mananciais de serra que atendem ao município de Itaboraí.
86
Figura 15. Mananciais de Serra que atendem ao sistema de abastecimento de Itaboraí
Fonte: Elaborado pelo Próprio
O Município de Cachoeiras de Macacu é abastecido pelo sistema Souza e
pelo sistema Posto Pena que possuem origem em unidades de tratamento de
mesmo tipo (tratamento simplificado - cloração). As captações desses sistemas são
realizadas nas confluências dos rios Souza e São Joaquim e dos rios Macacu,
Apolinário e Jacutinga, respectivamente, situadas na região serrana do município,
em área com grande cobertura vegetal.
Os mananciais de serra, captadas no município de Cachoeiras de Macacu,
cuja vazão a partir do reservatório de regularização do Valério era de 352 l/s, além
de atenderem a área urbana do próprio município, atendem também todas as
propriedades rurais ao longo dos aproximados 50 km de adutora, cujo diâmetro é de
Ø 500 mm, em Ferro Fundido de fabricação inglesa, com idade média de 50 anos,
antes de chegar ao ponto derivação em Porto das Caixas, para alimentar a
elevatória existente que atende o sistema de reservação e distribuição do município
de Itaboraí.
87
Somados a este sistema adutor temos a contribuição da represa do Paraíso,
outra captação que atende ao município de Itaboraí, situada no município de
Guapimirim, tem diâmetro de Ø 500 mm, em ferro fundido e contribuição média de
vazão da ordem de 80 l/s.
Podemos considerar que este sistema atendeu ao município de Itaboraí de
forma satisfatória no período registrado no Quadro 5. O Plano Diretor da CEDAE
(1985) para abastecimento futuro de Itaboraí prevê a sua inclusão no sistema
Imunana – Laranjal, com regularização de vazão deste sistema através da barragem
da bacia do Macacu e do Guapi-Açu, em Cachoeiras de Macacu, implantação de
adutoras de Água Bruta e Tratada, Estação de Tratamento – ETA, reservatórios e
redes de distribuição.
Município
População urbana - 1980 População urbana - 1986
Total Abastecida1
Índice de
Atendimento
%
Total Abastecida2
Índice de
Atendimento
%
Itaboraí 23.645 18.915 79 31.919 22.753 71
Quadro 5. População Abastecida
Fonte: CIDE, Anuário Estatístico do Estado do Rio de Janeiro
Estes mananciais, além de atenderem ao município de Cachoeiras de
Macacu, eram responsáveis pelo abastecimento do município de Itaboraí, atendendo
respectivamente os distritos, Sambaetiba, Itaboraí - sede, Porto das Caixas e
Visconde de Itaboraí, através de derivações interligadas a adutora de diâmetro
de Ø 500 mm. O tratamento necessário e utilizado nas barragens, até hoje, é o de
desinfecção (cloração). As Fotos a seguir ilustram as barragens citadas.
1 A população abastecida é a razão entre o número de economias - 6.024, divulgado pelo Anuário Estatístico do Estado do Rio de Janeiro e a média de pessoas por domicílio adotada pelo IBGE que é de 3,14. 2A população abastecida é a razão entre o número de economias - 7.246, divulgado pelo Anuário Estatístico do Estado do Rio de Janeiro e a média de pessoas por domicílio adotada pelo IBGE que é de 3,14.
88
Foto 1. Captação Jacutinga
Fonte: UFF/FEC - Projeto Macacu
Foto 2. Captação Apolinário
Fonte: UFF/FEC - Projeto Macacu
Foto 3. Captação Córrego Grande
Fonte: UFF/FEC - Projeto Macacu
89
Foto 4. Captação Souza
Fonte: UFF/FEC - Projeto Macacu
Foto 5. Captação Paraíso
Fonte: CEDAE
O sistema demonstrado na Figura 16, era composto por adutoras, sub-
adutoras, reservatórios e redes de distribuição:
Ø 500 mm - adutora de Cachoeiras de Macacu.
Ø 400 mm - derivada da Adutora de Macacu em Porto das Caixas;
Ø 300 mm - recalque da elevatória de Porto das Caixas que abastece os
reservatórios de Itaboraí;
Ø 250 mm - prolongamento da adutora de Ø 300 mm que abastece os
reservatórios de Itaboraí, para alimentar o reservatório de Venda das Pedras;
Ø 150 mm - adutora do Barbosão.
90
Estação Elevatória
A estação elevatória é composta por três conjuntos capazes de recalcar 73 l/s
a uma altura manométrica de 77 m.
Reservatórios
Itaboraí-sede - reservatório apoiado com volume de 600 m³;
reservatório apoiado com volume de 1.100 m³;
reservatório elevado, com volume de 200 m³;
reservatório elevado, com volume de 75 m³.
Venda das Pedras - reservatório apoiado com volume de 900 m³.
Figura 16. Configuração do Sistema existente
Fonte: Elaborado pelo Próprio
Apesar da vazão inicial no reservatório do Valério, contribuições da serra
localizadas em Cachoeiras de Macacu, ser da ordem de 352 l/s, conforme dito
anteriormente, os relatórios de medições realizados próximos ao ponto de derivação,
dão conta de que a vazão para recalque e atendimento ao município de Itaboraí era
de 80 l/s que somados aos 80 l/s drenados da adutora alimentada pela represa de
91
Paraíso, somavam 160 l/s. Trabalhando com a demanda usualmente utilizada pela
CEDAE, de 250 l/hab./dia, esta vazão seria suficiente para atender a uma população
de 55.296 habitantes, não fossem as perdas existentes no sistema de distribuição
girando em torno de 40%, proporcionando novos números para este sistema, 96 l/s
o que atenderia a 33.178 habitantes.
Cabe ressaltar que se levando em consideração que a população urbana de
Itaboraí neste período era de 165.673 habitantes, conforme dados do anuário
Estatístico do Estado do Rio de Janeiro (1997), a vazão necessária para que o
atendimento alcançasse a universalidade seria de 479 l/s. Este déficit se deve a
insuficiência dos mananciais abastecedores, a grande quantidade de consumidores
– urbanos, pois atende o município de Cachoeiras de Macacu e rurais assentados
ao longo de toda linha adutora, ao crescimento populacional em função da
proximidade do município com os grandes centros, e a perda de carga natural ao
longo de toda a adutora, cuja média de idade é de 50 anos, até a derivação
existente onde alimenta a elevatória em Porto das Caixas.
Somados a este quadro constatou-se a pouca capacidade de reservação
existente no município, somente o Distrito-sede e Venda das Pedras possuem
reservatórios, e nenhuma nos demais distritos, rede insuficiente de distribuição e
principalmente pelo crescimento desenfreado e desordenado do município de
Itaboraí.
O distrito de Cabuçu era atendido por Poço Artesiano.
4.2.2 Concepção do sistema de abastecimento a partir de 1998
A partir de 1998 a concepção do sistema de abastecimento de Itaboraí deixa
de ser em sua totalidade abastecido por captação em mananciais de serra com o
tratamento apenas de desinfecção e passa a ser parte integrante do sistema
Imunana-Laranjal, captação da CEDAE, localizada no município de Guapimirim,
bacia do Guapi-Macacu. O sistema integrado pelos municípios de Niterói, São
Gonçalo, Itaboraí e a ilha de Paquetá, ilustrado na Figura 17.
92
Figura 17. Sistema Integrado Imunana-Laranjal/Itaboraí
Fonte: Adaptado da Agência Nacional de Águas - ANA
Todas as unidades existentes do antigo sistema de abastecimento de Itaboraí
foram aproveitadas (adutoras, elevatórias de água tratada, reservatórios e redes de
distribuição), sendo apenas instalada a Estação de Tratamento de Água de Porto
das Caixas – ETA, com vazão de 150 l/s, atendendo ao distrito de Itaboraí, parte de
Porto das Caixas e Visconde Itaboraí.
Também em 1998 foi implantado um sistema de abastecimento para atender
as localidades de Marambaia e Apolo I e II, através da interligação da adutora de
água bruta do sistema Imunana-Laranjal, ETA, elevatória de água tratada,
reservatórios e rede de distribuição.
93
Em 2008, foi implantado um novo sistema nos mesmos moldes dos
anteriores, com derivação da adutora de água bruta do sistema Imunana-Laranjal
para abastecer Manilha, com as mesmas unidades, adutora de água bruta, ETA,
elevatória de água tratada, reservatório e rede de distribuição. A Figura 18 mostra o
ponto de captação de água da CEDAE, onde tem a derivação do rio Guapi-Macacu
para o canal de Imunana.
Figura 18. Região da Captação de Água da CEDAE
Fonte: CONCREMAT, 2007
Estes Sistemas de Produção têm em comum os componentes abaixo
descritos:
Barragem submersa: objetiva garantir carga hidráulica suficiente para
tomada d’água nos períodos de estiagem e impedir penetração da língua salina nas
altas de maré, além de facilitar o desvio da água para a captação, reduzindo a
velocidade elevando levemente o nível da água no ponto em que é feito o desvio,
fazendo com que a água flua para a tomada d’água, provoque a decantação de
materiais sólidos em suspensão, levando ao assoreamento do leito do canal.
Tomada d’água – à esquerda da barragem submersa o sistema é
composto por uma caixa de concreto, desarenador primário, onde deve ser contida a
areia carreada pelas águas. Posterior ao desarenador 05 comporta grades para
controlar as vazões captadas e remanescentes, conforme nível no canal de
94
Imunana, onde e conter detritos flutuantes de grandes dimensões. Após as
comportas, existe ainda uma bacia de decantação, com a finalidade reter as
partículas mais finas, que não ficaram no desarenador primário. A Figura 19 mostra
o detalhe da barragem e das comportas com sistema de filtros do canal de tomada
de água que alimentam a Estação Elevatória de Água Bruta de Imunana.
Captação –aduzindo a vazão em torno de 6.000 l/s.
Figura 19. Detalhe da Captação de Água da CEDAE no rio Macacu
Fonte: CONCREMAT, 2007
Estação Elevatória de Água Bruta - EEAB -composta de cinco
conjuntos de motor-bombas, dispostas em uma edificação alocada em sentido
transversal ao canal, em paralelo, sendo quatro em operação e uma como reserva,
com capacidade nominal aproximadamente de 1.700 l/s cada. A Foto 6 ilustra a
estrutura construída transversalmente ao canal de captação, com tomada de água,
conforme corte representado na Figura 20, em rebaixo para o afogamento das
bombas, podendo-se considerar que não há variação de nível de água ao longo do
curso do canal.
95
Foto 6. Captação e estação elevatória de água bruta Imunana - Laranjal
Fonte: CEDAE
Figura 20 . Estação Elevatória de Água Bruta Imunana – Laranjal. Corte Transversal
Fonte: CEDAE
96
A Foto 7 apresenta todo o complexo do Imunana, onde estão instaladas todas
as estações elevatórias, a ativa EEAB-4, e as antigas hoje desativadas, bem como
subestação elétrica da Ampla de alimentação
Foto 7. Complexo das estações elevatórias de água bruta do Imunana
Fonte: PMI - PMSB
Adutora de Água Bruta – AAB – tubulações em aço nos diâmetros
de Ø 1400, 1200, 1000 e 800 mm, transportando até seu destino final, a Estação de
Tratamento do Laranjal.
A alimentação do sistema de Itaboraí passou a ser realizada através de
derivação da Adutora de Água Bruta – AAB, de Ø 1400 mm, aduzindo às Estações
de Tratamento de Água – ETA de Porto das Caixas, Manilha e Marambaia. Os
mananciais de Cachoeiras de Macacu continuam abastecendo o distrito de
Sambaetiba e Porto das Caixas, através do programa implantado anteriormente e
denominado de CPP - Comunidade de Pequeno Porte, com uma vazão de 32 l/s.
97
Os Sistemas de produção são constituídos:
Porto das Caixas
o Sub-adutora de Água Bruta – 8.816 m de tubulação de ferro fundido,
classe k-7 derivados da AAB, em aço, de diâmetro de Ø 1400 mm, assim
distribuídos:
1º trecho - Interligação – Ø 600 mm- 912 m
2º trecho - Ø 500 mm – 654 m
3º trecho - Chegada a ETA – Ø 400 mm – 7.250 m
o Parque de Produção
Caixa de Distribuição – chegada da Água Bruta, em estrutura metálica,
em forme cilíndrica, funcionando como tanque de tranquilização, com saídas para a
Unidade de Tratamento de Água.
Unidade de Tratamento – ETA – compacta, metálica, utilizando
processo convencional de tratamento, clarificação, correção de ph, desinfecção e
filtragem, com vazão de 150 l/s.
Tanque de Contato - em concreto armado com volume de 600 m³, tem
por finalidade dispersar completamente o cloro na água tratada.
Sistema de Cloração - constituído de um posto com capacidade de
instalação para seis cilindros de cloro de 900 kg, possuindo instalação para
confinamento e neutralização do cloro gasoso.
Sistema de Secagem de Lodo - constituído de adensador, bombas de
recalque e as centrifugadoras, de onde é retirado o lodo para o destino final.
Elevatória de Água de Recirculação - construída em prédio de
alvenaria, e constituída de dois grupos motor-bomba, sendo um reserva, com vazão
de 9 I/s.
Elevatória de Água de Lavagem dos Filtros - instalada no mesmo
prédio da elevatória de água de recirculação é constituída de dois grupos motor-
bomba, sendo um reserva, com vazão de 150 I/s.
98
Reservatório de Contato e Recirculação de Água de Lavagem dos
Filtros - construído em concreto armado, com volume de 300 m³, servindo aos
ejetores do sistema de cloração, a elevatória de água de lavagem dos filtros, sendo
também caixa de passagem da água tratada.
Elevatória de Água Tratada de Itaboraí - a unidade é constituída de
dois grupos motorbomba, sendo um reserva, com vazão de 150 I/s.
Marambaia
o Sub-adutora de Água Bruta – 4.300 m de tubulação derivados da AAB,
em aço, de diâmetro de Ø 1400 mm, assim distribuídos:
1º trecho - Interligação –Ferro Fundido - Ø 400 mm –1.900 m
2º trecho - Chegada a ETA – PVC DeFoFo - Ø 300 mm – 2.400 m
o Parque de Produção
Unidade de Tratamento – ETA – compacta, metálica, utilizando
processos convencionais com vazões: Unidade 1 – 30 l/s e a Unidade 2 - 25 l/s,
perfazendo um total de 55 l/s.
Sistema de Cloração – cloro em pastilhas.
Reservatório de Contato e Recirculação de Água de Lavagem dos
Filtros - em concreto armado com volume de 1.000 m³ tendo como finalidade
reaproveitar a água utilizada para lavagem dos filtros, que é recalcada para a caixa
de distribuição através da elevatória de água de recirculação.
Elevatória de Água Tratada - a unidade é constituída de dois grupos
motorbomba, sendo um reserva, com vazão de 55 I/s.
Manilha
o Sub-adutora de Água Bruta – 4.300 m de tubulação derivados da AAB,
em aço, de diâmetro de Ø 1400 mm, assim distribuídos:
1º trecho - Interligação –Ferro Fundido - Ø 1.200 mm – 1.250 m
2º trecho - Chegada a ETA – Ferro Fundido - Ø 400 mm – 4.360 m
o Parque de Produção
99
Unidade de Tratamento – ETA – compacta, metálica, utilizando
processos convencionais com vazão de 110 l/s, casa de química com 3 pavimentos
com sala de dosagem laboratório e deposito de produtos químicos
Sistema de Cloração – pastilhas de cloro.
Reservatório de Contato e Recirculação de Água de Lavagem dos
Filtros - em concreto armado com volume de 1000 m³ tendo como finalidade
reaproveitar a água utilizada para lavagem dos filtros, que é recalcada para a caixa
de distribuição através da elevatória de água de recirculação.
Elevatória de Água Tratada - a unidade é constituída de seis grupos
motorbomba, sendo dois reservas, sendo que três atendem a Manilha com vazão
de 50 l/s e três atendem Itambi com vazão de 10 l/s.
Essa nova configuração do sistema possibilitou a regularização da vazão
aduzida ao distrito sede – Itaboraí, e seus bairros, e o abastecimento com qualidade
aos distritos de Manilha e Marambaia, onde não havia qualquer tipo de
abastecimento, a não ser através de poços.
Portanto podemos dizer que a partir deste marco a CEDAE deu um passo
para adequar o abastecimento de Itaboraí de forma a começar a atender a
população cada vez mais crescente do município, isto porque, apesar dos
investimentos feitos ao longo de mais de 10 anos, com assentamentos de rede,
implantações de sistemas produtores, elevatórias trazendo gastos de energia, e de
reservação, ainda eram latentes as dificuldades encontradas para abastecer,
controlar perdas e manter o sistema de abastecimento equilibrado.
O sistema permanece recebendo água dos mananciais de serra de
Cachoeiras de Macacu, vazão de 35 l/s, que abastece com 5 l/s a CPP de
Porto das Caixas, programa da CEDAE para atendimento à Comunidade de
Pequeno Porte, instalado nos anos 90, do qual fazem parte um reservatório
em fibra de vidro e rede de distribuição. Os 30 l/s restantes são direcionados à
elevatória que atende ao distrito de Itaboraí-sede.
100
A Figura 21 ilustra a ampliação do sistema relatada anteriormente.
Figura 21. Configuração do sistema ampliado
Fonte: Elaborado pelo Próprio
Espera-se que a ocupação e uso do solo na Área de Influência Direta ocorram
de modo ordenado no futuro, diminuindo o crescimento desenfreado no município ao
longo desses anos todos em função de todas as variantes mostradas anteriormente.
Esta evolução deverá ser contida haja vista que o Estatuto das Cidades e os Planos
Diretores obrigatórios, aprovados em 2006 para todos os municípios da Área de
Influência Direta do COMPERJ, preveem um conjunto de ações para limitar a oferta
de novos loteamentos em áreas próximas aos reservatórios de abastecimento
público e em áreas protegidas, assim como a restrição de ocupações e construções
101
irregulares evitando-se assim a degradação do meio ambiente, possibilitando
melhorias dos serviços básicos, como por exemplo, o saneamento e a saúde,
essenciais a população e hoje deficientes.
Concomitante a esta falta de ordenamento nos assentamentos, o crescimento
populacional de em média 2% a.a., e a falta de mananciais em condições
quantitativas de atender às necessidades atuais da população, temos uma mudança
na configuração dos gráficos ao longo dos anos de atendimento ao abastecimento
de água, que só será possível reverter após uma programação coordenada capaz
de levantar dados e informações necessárias para projetar uma ampliação do
sistema como um todo, sem que com isso prejudique os demais municípios
integrantes e também dependentes do Sistema Imunana-Laranjal. Levantamos junto
à concessionária dos serviços de abastecimento, CEDAE e o SNIS, informações e
índices gerais e operacionais que fossem capazes de demonstrar o comportamento
do sistema e sua condição de atendimento à população.
É muito comum nos sistemas de abastecimento existentes, independente do
período de alcance proposto no projeto, haver aumentos de demanda em função de
um crescimento populacional desenfreado, exigindo das empresas concessionárias
uma resposta capaz de operacionalizar o atendimento. Isto faz com que toda a
projeção e capacidade do sistema sofram perdas, reais ou aparentes.
O Quadro 6 apresenta os valores do índice de população atendida, a partir de
2010, inclusive, tendo como base o número de economias e a média de pessoas por
domicílio adotada pelo IBGE, censo de 2010, para o município de Itaboraí.
ANO POPULAÇÃO Nº DE ECONOMIAS POPULAÇÃO
ATENDIDA3
1986 31.919 7.246 22.753
1998 169.967 8.646 27.148
2000 187.038 10.494 32.951
2002 197.016 12.350 38.779
2004 210.735 15.337 48.158
2006 220.981 14.831 46.569
2008 225.309 18.584 58.354
3A população abastecida é a razão entre o número de economias, divulgado pelo Anuário Estatístico do Estado do Rio de Janeiro e o SNIS, e a média de pessoas por domicílio adotado pelo IBGE que é de 3,14.
102
2010 218.008 20.433 64.160
Quadro 6. População atendida 1986-2010
Fonte: Elaboração própria, com dados coletados no SNIS, Anuário Estatístico, IBGE e
CEDAE
O Gráfico 04 representa a População Total de Itaboraí em contraponto a
População Atendida. Esta diferença ocorre em função do crescimento acelerado.
Gráfico 4. População total x população atendida 1986-2010
Fonte: Elaboração própria, com dados coletados no SNIS, Anuário Estatístico, IBGE
O Gráfico 05 demonstra o percentual de População Atendida do ano de
1986/2010. Importante observar a queda do Índice de Atendimento em função do
elevado aumento demográfico ocorrido no período que compreende 1986 a 1998.
103
71%
16%20% 20% 20% 21%
29% 29%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
1986 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Índice de Atendimento
Gráfico 5. Índice de atendimento 1986-2010
Fonte: Elaboração própria, com dados coletados no SNIS Anuário Estatístico, IBGE
O Gráfico 06 apresenta o Percentual de Perdas na Distribuição de Água no
período de 2000/2010.
50
66
6157
55
41
0
10
20
30
40
50
60
70
2000 2002 2004 2006 2008 2010
Índice de Perdas na Distribuição
Gráfico 6. Índice de Perdas na Distribuição 2000-2010
Fonte: Elaboração própria, com dados coletados no SNIS
4.2.3 Ampliação do sistema de abastecimento em 2011
A partir de 2011 com a implantação do COMPERJ confirmada e se iniciando,
viu-se a necessidade de ampliação, especificamente, da ETA de Porto das Caixas
104
para que pudesse atender não somente de forma mais contundente a população de
Itaboraí, como também ao próprio Polo Petroquímico e ao aumento populacional que
viria em função dele. Dessa maneira foi montada uma parceria Petrobrás/CEDAE
visando obras capazes de atender a contento o município a partir do convênio
firmado em março de 2008.
Abaixo temos a ilustração da ampliação do sistema, onde foi instalada uma
nova unidade de ETA compacta em Porto das Caixas, com vazão nominal de
100 l/s, que somados a unidade já existente de vazão nominal de 150 l/s, passou a
produzir o total de 250 l/s.
Figura 22. Sistema Integrado Imunana-Laranjal/Itaboraí - Ampliado
105
Fonte: Adaptado da Agência Nacional de Águas - ANA
O Sistema de Produção teve sua configuração alterada em função do início
das atividades do COMPERJ, uma vez que a CEDAE passou a abastecer a unidade
de industrial, ficando, portanto, o Sistema Produtor com a seguinte configuração:
Porto das Caixas
o Parque de Produção
Caixa de Distribuição – chegada da Água Bruta, em estrutura metálica,
em forme cilíndrica, funcionando como tanque de tranquilização, com saídas para a
Unidade de Tratamento de Água.
Unidade de Tratamento – ETA – compacta, metálica, utilizando
processos de tratamento convencional, clarificação, correção de ph, desinfecção e
filtragem, com vazão de 250 l/s.
Tanque de Contato - em concreto armado com volume de 600 m³, tem
por finalidade dispersar completamente o cloro na água tratada.
Sistema de Cloração - constituído de um posto com capacidade de
instalação para seis cilindros de cloro de 900 kg, possuindo instalação para
confinamento e neutralização do cloro gasoso.
Reservatório de Contato e Recirculação de Água de Lavagem dos
Filtros - construído em concreto armado, com volume de 300 m³, servindo aos
ejetores do sistema de cloração, a elevatória de água de lavagem dos filtros, sendo
também caixa de passagem da água tratada.
Sistema de Secagem de Lodo - constituído de adensador, bombas de
recalque e as centrifugadoras, de onde é retirado o lodo para o destino final.
Elevatória de Água de Recirculação - construída em prédio de
alvenaria, e constituída de dois grupos motor-bomba, sendo um reserva, com vazão
de 9 I/s.
106
Elevatória de Água de Lavagem dos Filtros - instalada no mesmo
prédio da elevatória de água de recirculação é constituída de dois grupos motor-
bomba, sendo um reserva, com vazão de 150 I/s.
Elevatória de Água Tratada do COMPERJ - a unidade é constituída de
três grupos motorbomba, sendo um reserva, com vazão de 50 I/s.
Adutora de Água Tratada do COMPERJ – 4 km de tubulação com
diâmetro de Ø 300 mm, aduzindo hoje 10 l/s.
Elevatória de Água Tratada de Itaboraí - a unidade é constituída de
dois grupos motorbomba, sendo um reserva, com vazão de 140 I/s.
É incontestável que a instalação do COMPERJ vai possibilitar a geração de
empregos e de tributos que possibilitarão, caso sejam bem empregados e integrados
com a política municipal, uma melhor qualidade de vida para a população e
desenvolvimento ao município. A economia regional poderá ficar mais forte e
dinâmica, poderá haver planejamento e investimentos nas áreas hoje carentes como
Saúde, Saneamento, Habitação e Transporte.
Como poderemos ver no Gráfico 7 o crescimento da População permanece
num crescente, em média 1% a.a., conforme previsto. Quanto ao abastecimento de
água, o Gráfico 8 mostra que os índices de atendimento de água e de perdas de
faturamento, mantiveram-se num patamar constante, haja vista a atuação da
concessionária no sentido de buscar um equilíbrio nas contas e na operação do
sistema.
ANO POPULAÇÃO Nº DE ECONOMIAS POPULAÇÃO
ATENDIDA4
2011 220.352 21.218 66.625
2012 222.618 21.577 67.752
2013 225.263 22.087 69.353
2014 227.168 23.476 73.715
2015 229.007 25.192 79.103
Quadro 7. População atendida 2011-2015
Fonte: Elaboração própria, com dados coletados no SNIS, Anuário Estatístico, IBGE e
CEDAE
4A população abastecida é a razão entre o número de economias, fornecido pela SNIS, Anuário Estatístico, e a média de pessoas por domicílio adotado pelo IBGE que é de 3,14.
107
No Gráfico 07 fazemos a representação dos números acima transcritos.
220.352 222.618 225.263 227.168 229.007
66.625 67.752 69.353 73.715 79.103
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
2011 2012 2013 2014 2015
P opu lação To ta l x P opu lação Atend ida
População Total População Atendida
Gráfico 7. População Total x População Atendida 2011-2015
Fonte: Elaboração própria, com dados coletados no SNIS, Anuário Estatístico e IBGE
O Gráfico 08 demonstra que a Concessionária vem buscando ampliar sua
área de atuação apesar do crescimento populacional e da ocupação desordenada,
estarem fora da demanda projetada e da abrangência do sistema existente.
108
30%
31%
32%
33%
35%
27%
28%
29%
30%
31%
32%
33%
34%
35%
36%
2011 2012 2013 2014 2015
Percentual Atendido
População Atendida
Gráfico 8. Percentual atendido 2011-2015
Fonte: Elaboração própria, com dados coletados no SNIS, Anuário Estatístico e IBGE
A partir das informações apresentadas pelo SNIS (2013) o valor do índice de
perdas na distribuição da Concessionária gira em torno de 30%, apesar dos esforços
da mesma em reduzir este índice.
Os Reservatórios de distribuição que atendem a Itaboraí, estão listados no
Quadro 8, com suas respectivas áreas de influência. Os oito reservatórios, cinco
apoiados e três elevados, tem capacidade total de armazenamento de 4.975 m³.
RESERVATÓRIOS
RESERVATÓRIOS SEDE - 1.570 m²
ENDEREÇO Rua São João, n° 42
BAIRRO Centro
CAPACIDADE
APOIADO 1.100 m³
APOIADO 600 m³
ELEVADO 200 m³
ELEVADO 75 m³
ÁREA DE INFLUÊNCIA Centro, Ampliação e Nova Cidade
RESERVATÓRIO VENDA DAS PEDRAS – 585 m²
ENDEREÇO Rua Milton Chico, s/n°
BAIRRO Venda das Pedras
CAPACIDADE APOIADO 900 m³
ÁREA DE INFLUÊNCIA Venda das Pedras, Quissamã
RESERVATÓRIO MANILHA – 300 m²
ENDEREÇO Rua Waldir Pereira, s/n°
BAIRRO Centro
CAPACIDADE APOIADO 1.000 m³
ÁREA DE INFLUÊNCIA Centro, Vila Brasil, Monte Verde, Santo Antonio, Vila Gabriela e Novo Horizonte
RESERVATÓRIOS MARAMBAIA - 1.420 m² (ETA)
ENDEREÇO Rua “2”, s/n°
BAIRRO Apolo III
CAPACIDADE APOIADO 900 m³
ELEVADO 200 m³
109
ÁREA DE INFLUÊNCIA Apolo II, Apolo III, Marambaia
Quadro 8. Reservatórios de distribuição que atendem a Itaboraí
Fonte: CEDAE
Apresentamos no Quadro 9 as Elevatórias de Água Tratada – EEAT, que
fazem parte do sistema CEDAE, no município de Itaboraí. As EEATs são
alimentadas pela concessionária de energia elétrica AMPLA.
ELEVATÓRIAS
ELEVATÓRIA DE PORTO DAS CAIXAS
ENDEREÇO Rua do Acre
BAIRRO Porto das Caixas
POTÊNCIA BOMBA - 1 350 HP
BOMBA - 2 350 HP
ÁREA DE INFLUÊNCIA Bairros do Centro e Venda das Pedras
RECALQUE Em marcha e reservatório de Venda das Pedras e Sede de Itaboraí
ELEVATÓRIA MONTE VERDE
ENDEREÇO Rua "F"
BAIRRO Monte Verde
POTÊNCIA BOMBA - 1 7 HP
ÁREA DE INFLUÊNCIA Monte Verde
RECALQUE Em marcha
ELEVATÓRIA VILA BRASIL
ENDEREÇO Rua Paraná
BAIRRO Vila Brasil
POTÊNCIA BOMBA - 1 7 HP
ÁREA DE INFLUÊNCIA Vila Brasil
RECALQUE Em marcha
ELEVATÓRIA BNH MARAMBAIA
ENDEREÇO Rua da Conceição
BAIRRO Marambaia
POTÊNCIA BOMBA - 1 10 HP
ÁREA DE INFLUÊNCIA Marambaia
RECALQUE Em marcha
CPP DE PORTO
ENDEREÇO Rua Joaquim Rabello de Mattos
BAIRRO Porto das Caixas
POTÊNCIA BOMBA - 1 40 HP
ÁREA DE INFLUÊNCIA Porto das Caixas
RECALQUE Em marcha
110
ELEVATÓRIA SEDE ITABORAÍ
ENDEREÇO Rua Padre José Leandro, n° 1.055
BAIRRO Centro
POTÊNCIA BOMBA - 1 50 HP
ÁREA DE INFLUÊNCIA Nova Cidade e Venda das Pedras
RECALQUE Em marcha e reservatório de Venda das Pedras
ELEVATÓRIA CONJUNTO NEUZA BRIZOLA
ENDEREÇO Conjunto Habitacional Neuza Brizola
BAIRRO Reta Velha
POTÊNCIA BOMBA - 1 10 HP
ÁREA DE INFLUÊNCIA Conjunto Habitacional Neuza Brizola
RECALQUE Reservatório do Conjunto Habitacional
Quadro 9. Estações Elevatórias de Água Tratada – EEAT
Fonte: CEDAE
As Estações de Tratamento de Água – ETAs, responsáveis pela produção e
alimentação do sistema de abastecimento de Itaboraí, estão listadas no Quadro 10,
com suas respectivas vazões e áreas de atendimento.
ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA)
ETA PORTO DAS CAIXAS -
3.600 m²
ENDEREÇO Rua Dona Moça, s/n°
BAIRRO Porto das Caixas
VAZÃO 260 l/s
ÁREA DE INFLUÊNCIA
Centro, Ampliação, Nova Cidade, Rio Várzea, Outeiro das Pedras, Jardim Imperial, Sossego, Nancilândia, Venda das Pedras, Quissamã, Porto das Caixas, Retiro, Jardim Ferma e Esperança.
ETA MANILHA - 2.250 m²
ENDEREÇO BR 493, km 2,5
BAIRRO Aldeia da Prata
VAZÃO 100 l/s
ÁREA DE INFLUÊNCIA
Centro, Novo Horizonte. Monte Verde, Vila Brasil, Itambi, Vila Gabriela, Santo Antonio
ETA MARAMBAIA - 1.420 m²
ENDEREÇO Rua “2”
BAIRRO Apolo III
VAZÃO 50 l/s
ÁREA DE INFLUÊNCIA
Apolo II, Apolo III, Marambaia
Quadro 10. Estações de Tratamento de Água – ETAs
Fonte: CEDAE
O Quadro 11 apresenta os diâmetros e extensões das tubulações que
compõem o sistema de Itaboraí é apresentada uma tabela contendo os diâmetros
das tubulações existentes e suas extensões, a partir do cadastro.
Diametros Extensões (m)
111
50 mm 166.230
75 mm 47.480
100 mm 38.660
150 mm 39.050
200 mm 21.970
250 mm 5.138
300 mm 13.319
400 mm 7.250
500 mm 19.440
600 mm 912
Total 359.449
Quadro 11. Diâmetro das tubulações existentes e extensões
Fonte: CEDAE
Apesar de todas as informações colhidas no trabalho virem de fontes oficiais,
muitas delas são conflitantes entre si. A falta de dados operacionais, de um cadastro
técnico confiável e o atendimento ineficaz, ratifica a necessidade de um controle
mais apurado do sistema.
O resultado da análise, nos gráficos apresentados, nos mostra a fragilidade
do atendimento ao público, a tentativa da concessionária responsável pelo
abastecimento em conseguir cobrir a explosão demográfica causada por vários
fatores e sem o controle efetivo por parte do poder público municipal. A ocupação do
solo quando deste crescimento populacional se apresenta com uma peculiaridade
ainda mais agravante, uma vez que foi dispersa, e fora de áreas providas de
saneamento.
A operação de um sistema tem, antes de mais nada, a obrigação de garantir o
atendimento a seu cliente, com eficiência e confiabilidade, independente das falhas
mecânicas, equipamentos quebrados, ou hidráulicas, vazamentos nas tubulações
que possam vir a prejudicar o abastecimento. Ela tem que ser permanente e
ininterrupta, para que possa atender as demandas. Por isso o controle efetivo do
abastecimento, a atuação na manutenção corretiva, a presteza no atendimento ao
cliente, geração de dados e relatórios operacionais, são atividades ligadas ao
abastecimento. A confiança na parte eletromecânica é o principal suporte da
operação, pois envolve a manutenção preventiva das instalações, a análise de
dados operacionais e do desempenho.
112
Como vimos, as tentativas da concessionária em melhorar a qualidade e
eficiência do sistema ao longo do tempo esbarraram no aumento desenfreado da
população e consequentemente com aumento dos níveis de urbanização e de
demanda, tornando a operação cada vez mais complexa. Esse crescimento provoca
uma mudança no perfil de consumo muito pelo perfil dos consumidores, pela
dinâmica de crescimento urbano, pela forma do adensamento populacional em
áreas muitas vezes desprovidas de infraestrutura de abastecimento, e até mesmo
áreas com abastecimento, mas com demanda saturada para acréscimo de ligações.
Somados a este quadro, a falta de planejamento, em muitos casos preteridos
pela necessidade premente de adequar o sistema à realidade e a pressão da
população por um serviço de qualidade, a falta de manutenção adequada, vem
reduzindo a eficiência do sistema.
Toda deficiência do sistema pode ser percebida pela empresa, através do
índice de perdas de água causadas, por exemplo, pela pressão nas redes de
distribuição, perdas de energia elétrica, da operação do sistema, com manobras de
registros para suprir carências de abastecimento emergenciais.
A Figura 23 a seguir representa a área de abrangência do Sistema existente
com o delineamento em vermelho sendo a área atendida pela CEDAE.
113
Figura 23. Arranjo do Sistema de Água da CEDAE que atende Itaboraí (área de cobertura em
vermelho)
Fonte: Prefeitura Municipal de Itaboraí – Plano Municipal de Saneamento Básico
4.3 DIAGNÓSTICO DO SISTEMA EXISTENTE
O resultado da análise, nos gráficos apresentados, nos mostra a fragilidade
do atendimento ao público, a tentativa da concessionária responsável pelo
abastecimento em conseguir cobrir a explosão demográfica causada por vários
114
fatores e sem o controle efetivo por parte do poder público municipal. A ocupação do
solo quando deste crescimento populacional se apresenta com uma peculiaridade
ainda mais grave, uma vez que foi dispersa, e fora de áreas providas de
saneamento.
Portanto considerando o atendimento hoje do município de Itaboraí na faixa
de 27% a 33% da população urbana, podemos dizer que o mesmo se encontra
abaixo do percentual mínimo delimitado no SNIS, conforme Figura 22. Neste mapa
estão representados os índices médios de atendimento urbano por rede de água dos
municípios cujos prestadores de serviços são participantes do SNIS em 2014.
Desses municípios participantes, 46,7% da população urbana do País está com
atendimento na faixa dos 90%, ou seja, o serviço de água está universalizado. Vale
ressaltar que estes índices de atendimento podem estar elevados em função do
critério utilizado pelos prestadores de serviço para cálculo da população atendida
adotado.
Figura 24. Representação espacial dos índices médios de atendimento urbano
Fonte: Malha municipal digital do Brasil, Base de Informações Municipais 4. IBGE, 2003. Dados:
SNIS, 2014.
4.4 PROJEÇÃO DA POPULAÇÃO E DA DEMANDA NECESSÁRIA
115
Para a elaboração do plano estratégico foi levado em consideração os dados
extraídos do Estudo de Concepção para Abastecimento de Água sob Área de
Influência do COMPERJ e Projeto Básico do Sistema de Produção da área urbana
no município de Itaboraí (CEDAE) e do Plano de Saneamento Básico Municipal de
Itaboraí (PMSB, 2014).
Considerando a dinâmica de crescimento urbano, a mudança de perfil dos
consumidores, provocando a mudança do perfil de cada setor ao longo do tempo, o
PMSB e a CEDAE em função da atual demanda insuficiente para atender as
necessidades do município, procederam estudos de crescimento populacional
através de critérios pré-estabelecidos:
Análises matemáticas apoiadas em censos demográficos,
IBGE (1991-2010);
Apresentadas por bacias de esgotamento definidas através do
cruzamento das bases geográficas dos setores censitários e da delimitação das
bacias de esgotamento de estudo, e setores de abastecimento.
Projeções previstas em projetos existentes;
Implantações de fatores que possam acelerar ou frear este crescimento
(COMPERJ).
Para a evolução populacional com vistas ao atendimento ao projeto de
ampliação e universalização do abastecimento de água, foram utilizados dados dos
censos demográficos realizados pelo IBGE nos anos de 1991, 2000 e 2010 e a
projeção de 2014, também do IBGE. Os Quadros 12 e 13 a seguir apresentam o
crescimento populacional nos períodos e o percentual de crescimento.
Dados Média do Crescimento Geométrico
Ano População Ao Ano No Período
1991 147.249
2,02% a.a. 2000 177.260 2,08%
2010 215.412 1,97%
Quadro 12. População urbana e crescimento populacional anual do município de Itaboraí
Fonte: Histórico IBGE
116
Ano População
2014 227.168
Quadro 13. População total estimada do município de Itaboraí
Fonte: IBGE
Como visto, o elemento populacional é o parâmetro primordial para a
determinação da capacidade de cada unidade constante do projeto de sistemas
públicos de abastecimento de água, motivo pelo qual formam ponto polêmico, com
várias argumentações por parte dos profissionais responsáveis pela execução dos
projetos. Como é de conhecimento, com a instalação do COMPERJ o contingente
populacional futuro da região tende a evoluir acima das expectativas e da realidade
hoje já existente, se as estimativas forem em níveis baixos teremos em curto espaço
de tempo a necessidade de ampliar o sistema, pois sua capacidade será superada.
Ou caso este contingente seja estimado em níveis muito elevado, resultando
num superdimensionamento do sistema, teremos uma capacidade ociosa por muito
tempo, com alto custo de implantação e manutenção em relação ao benefício
esperado. O possível recuo na capacidade de produção do COMPERJ, ou mesmo
no seu desaparelhamento ou desmobilização pode ser um motivador deste
superdimensionamento.
Procurando um equilíbrio no cálculo da evolução populacional, a fim de se
evitar inconvenientes acima citados, apresento na Tabela 09 a seguir do estudo
populacional realizado pelo CEDAE.
Os estudos crescimento populacional, apresentados no Quadro 14, elaborado
pela CEDAE com a finalidade subsidiar a demanda necessária para o abastecimento
do município de Itaboraí, considerando todas as dinâmicas e fatores de influência,
para um horizonte de 20 anos, do período de 2015 a 2035, sendo o utilizado o
modelo de equação polinomial de 2ª ordem, por se aproximar da realidade atual, das
previsões do IBGE para 2014, e a que se apresenta mais próxima da projeção
realizada pelo COMPERJ, exceto pelo primeiro período, quando da implantação do
Complexo.
117
Ano População Taxa de Crescimento
2010 215.412 1,88%
2015 236.385 1,81%
2020 258.623 1,75%
2025 282.126 1,70%
2030 306.894 1,64%
2035 332.927 *
Quadro 14. Projeção populacional com o modelo polinomial de segunda ordem
Fonte: CEDAE
A partir destes valores e utilizando os parâmetros a seguir definidos, foi
possível calcular a demanda necessária por setor de abastecimento.
Taxa per capta definida pela CEDAE - q - 250 l/hab.dia5;
Índice de perdas, informadas pelo SNIS – Ip - 30%
O índice de atendimento buscando a universalização do serviço, isto é,
100% de abastecimento por setor;
Os coeficientes de variação de consumo são:
o Máxima vazão diária – K16 – 1,2
o Máxima vazão horária – K27 – 1,5
o Funcionamento da produção e das estações elevatórias 24 horas por
dia;
o Índice de perdas na distribuição – Ip – 30%8
o Índice de reservação – Ir – 16%
Para o cálculo das vazões de projeto teremos:
Demanda Média; (P×q) / 86.400
Demanda Máxima Diária (sem considerar perdas); (P×q×K1) / 86.400
Demanda Máxima Horária (sem considerar perdas);
(P×q×K1×K2) / 86.400
Demanda de Produção; (P×q×K1) / 86.400 + (P×q×Ip) / 86.400
5Valor adotado em projetos para a RMRJ e nos Estudos Regionais de Saneamento da Baixada
Fluminense (2013) 6 PNB-587-ABNT 7 PNB-587-ABNT 8 Valor adotado para projeto do Índice de perdas em torno de 30%, da Concessionária
118
Demanda de Reservação; (P×q×K1 / 1.000 + P×q×Ip / 1.000) × Ir
Vale ressaltar que no cálculo da demanda de reservação – Ir, foi considerado
um índice de reservação de 16%, baseado no método de capacidade mínima dos
reservatórios de Tsutiya (2006, p. 361).
A partir da projeção populacional e dos parâmetros definidos foram feitos os
cálculos de vazões necessárias de abastecimento, tendo como resultado no final do
horizonte, 2035, a configuração descrita no Quadro 15 nos mostra os dados
necessários para atender ao município de Itaboraí.
Dados
Período de 20 anos de alcance de projeto 2015 2035
Demanda de Água 662 l/s 963 l/s
Vazão do Projeto 1026 l/s 1500 l/s
Quadro 15. Demanda necessária de abastecimento ao final do período
Fonte: Adaptado CEDAE
4.5 PROPOSTA DO PLANO PARA AUTOMAÇÃO DO SISTEMA
O Sistema de Abastecimento de Água de Itaboraí vem ao longo dos anos,
sofrendo intervenções por parte da concessionária procurando minimizar os baixos
índices de atendimento e faturamento. Entretanto em função do crescimento
populacional e dos assentamentos irregulares, todo e qualquer esforço não vem
surtindo o efeito desejado e esperado:
pelas limitações na produção, hoje com vazão inferior a população
existente;
transporte, uma vez que as elevatórias não têm capacidade de
bombear o volume nas distancias e alturas necessárias, e as adutoras de água bruta
e tratada estão velhas e obstruídas;
reservação insuficiente em quantidade para atender aos setores;
e por fim as redes de distribuição em quantidades insuficientes.
119
No Quadro 16 a seguir podemos fazer um comparativo da população
existente com a vazão de produção e a demanda necessária para atendimento.
MUNICÍPIO
ITABORAÍ
POPULAÇÃO VAZÃO
EXISTENTE
DEMANDA
NECESSÁRIA
229.007 450 l/s 662 l/s
Quadro 16. Comparativo da população existente com a vazão de produção e a demanda necessária
Fonte: Adaptado PMI - PMSB
Objetiva-se que independente da proposta deste plano estratégico para a
automação do sistema, com consequente controle efetivo de perdas, recuperação
de faturamento, melhor atendimento à população, existe a necessidade de promover
uma nova concepção de abastecimento para o município, como foi proposto pela
CEDAE, que apresentaremos a seguir.
4.5.1 Proposta de melhoria do sistema
A proposta da CEDAE, para implementação das melhorias das unidades do
sistema, tem a finalidade é de universalizar o abastecimento de água do município.
Foram observados também o Plano Diretor de Abastecimento de Água da Região
Metropolitana do Rio de Janeiro da CEDAE e os Estudos de Alternativas e Projeto
Básico da Barragem do Guapiaçu com vistas à ampliação da oferta de água para a
região do CONLESTE, uma vez que o manancial hoje disponível, Guapi-Macacu é
insuficiente para atender as demandas do Sistema Imunana-Laranjal, cujo
atendimento engloba os municípios de Niterói, São Gonçalo, Itaboraí e a Ilha de
Paquetá.
Por ter um sistema já implantado e em funcionamento foram mantidos na
concepção as unidades que estão em bom estado de conservação, praticando
melhorias quando se fizerem necessárias, substituindo as que não apresentarem
condições de manutenção e atualizando os processos operacionais para um
funcionamento desejável.
120
Este novo arranjo do sistema proposto estaria assim disposto para atender ao
longo dos vinte anos a 100% da população do município:
• Manancial – a disponibilidade hídrica do Sistema Imunana-Laranjal,
cuja captação ocorre no Canal de Imunana, formado pelas bacias dos rios Macacu e
Guapiaçu – Região Hidrográfica V, (RH-V), hoje se encontra comprometida,
havendo necessidade de se encontrar soluções para o abastecimento em um futuro
próximo, apesar do sistema de captação hoje ter capacidade de aduzir 7.700 l/s,
sendo limitado pela capacidade de produção das unidades abastecidas pelo
sistema. Após estudos realizados pelo Plano Estadual de Recursos Hídricos do
Estado do Rio de Janeiro da Fundação COPPETEC, ficou constatado que até o ano
2030, com o aumento da população na área atendida pelo Sistema Imunana-
Laranjal, a produção deverá alcançar a vazão de 12.500 l/s, impossíveis de serem
retirados do atual manancial uma vez que já existe um déficit, motivo pelo qual
justifica-se uma avaliação de fontes alternativas de abastecimento visando também
o atendimento para além do horizonte de planejamento do PERHI-RJ. Uma
avaliação, considerando fontes possíveis em um raio de 100 km do cento de
distribuição, identificou, como única alternativa viável em curto prazo para reforço ao
Sistema Imunana-Laranjal, a construção de uma barragem no rio Guapiaçu. Esta
alternativa, já definida pelo Governo do Estado para implantação imediata e com
projeto executivo em elaboração, tem como vantagens a proximidade do centro
consumidor, a disponibilidade hídrica do manancial e a possibilidade de adução por
gravidade. O projeto prevê a formação de um reservatório com 291,5 km² de área
alagada e um volume total de 93 milhões de m³. Apesar de haverem outras três
alternativas, esta é a que se apresenta com melhor custo benefício. Seria
disponibilizada para adução ao sistema de Itaboraí uma vazão da ordem de
1.500 l/s.
• Captação – Através do canal artificial de Imunana hoje existente;
• Estação Elevatória de Água Bruta – EEAB e Adutora de Água Bruta –
AAB - Em função do aumento da vazão 1.500 l/s, requerida ao sistema de Itaboraí,
propor-se a instalação de seis conjuntos moto-bombas, sendo um reserva, e o
assentamento de tubulação no diâmetro de Ø 1200 mm.
121
• Estação de Tratamento de Água – ETA – Instalação de uma ETA de
tratamento convencional, ou seja, o tratamento será composto por: Calha Parshall,
floculadores, decantadores e filtros, fluoretação, desinfecção e correção de pH. Terá
capacidade de produção igual a 1.500 l/s.
• Estações Elevatórias de Água Tratada – EEAT e Adutoras de Água
Tratada – AAT – Instalação de EEAT, capazes de aduzir através de
aproximadamente 50 km de adutoras dos mais diversos diâmetros.
• Reservatórios – Serão somados aos quatro reservatórios existentes
outros oito deverão ser construídos nos diversos setores.
• Rede de Distribuição - A rede a ser projetada deverá estar interligada à
existente. A rede nova terá condutos secundários com diâmetro mínimo de 50 mm.
A pressão estática máxima nas tubulações distribuidoras deve ser de 50 mca, e a
pressão dinâmica mínima, de 10 mca. Quando seus diâmetros forem superiores a
300 mm, devem ser previstos condutos secundários de distribuição. O comprimento
da rede de distribuição existente hoje em Itaboraí gira em torno de 363 km que serão
somados aos 1.621 km previstos pela CEDAE e também no Plano Municipal de
Saneamento Básico de Itaboraí.
4.5.2 Automação do sistema de abastecimento de água
Depois de cumprida as etapas Levantamento de Dados, Diagnóstico do
Sistema, Projeção de População e de Demanda, faz-se na sequência a proposição
do plano estratégico.
A CEDAE ao longo do tempo, preocupada em aumentar sua produtividade e
evitar os desperdícios e perdas, vem aprimorando a técnica e a tecnologia adotadas,
procurando atender com qualidade a razão da existência da empresa que é o
atendimento de excelência a população. Por ser uma empresa prestadora de
serviços na distribuição de saúde, através do abastecimento de água, direcionou
suas atenções ao aprimoramento da sua infraestrutura, condições físicas, técnicas e
operacionais, dando suporte assim ao atendimento com eficácia e eficiência.
Procurando cumprir sua missão de contribuir para melhoria da qualidade de
vida da população, implantou o Centro de Controle e Operação de toda a Região
Metropolitana do Rio de Janeiro – CCO-Rio, considerado o mais moderno do
mundo, tem por finalidade supervisionar a operação do sistema de adução,
122
visualizando os Centros de Controle e Operação da Estação de Tratamento de Água
do Guandu - ETA Guandu, da Estação de Tratamento do Laranjal – ETA Laranjal e
de Esgotos da Zona Sul. Técnicos atuam 24 horas por dia no CCO que conta com
uma “sala de crise”, destinada a reuniões para decisões rápidas.
Eventos como os apagões ocorridos em fevereiro de 2013, paralisaram a
produção da ETA-Guandu, e consequentemente ocasionaram a falta d’água na
Região Metropolitana do Rio de Janeiro, que foi solucionada em tempo recorde, pois
uma situação que anteriormente levaria 10 dias para ser normalizada, levou apenas
72 horas, graças ao CCO que possibilitou a tomada de decisões imediatas por parte
dos controladores, minimizando o impacto negativo à população, pois remotamente
e em tempo real puderam diminuir as perdas de água e equilibrar a produção e
distribuição de água com maior eficiência.
O CCO-Rio dispõe de 70 estações remotas, com função de monitorar, em
tempo real, 200 pontos de pressão, 190 pontos de vazão, 45 níveis de reservatórios,
106 status de grupos de bombas, mais de 600 pontos digitais, sendo capaz,
inclusive, de controlar remotamente a abertura e fechamento de válvulas, podendo
ainda ativar ou desativar, também de forma remota, grupos de bombas. (CEDAE)
O CCO, através do software SCADA – Supervisório de Controle e Aquisição
de Dados - implantado, monitora à distância e em tempo real, por meio da
telemetria:
pontos de pressão na tubulação;
níveis de reservatórios;
qualidade da água;
variação de tensão elétrica e outros dados;
abertura e fechamento de válvulas instaladas no sistema adutor;
vazamentos nas tubulações e quaisquer anomalias no abastecimento;
emite gráficos e tabelas.
Além de agregar as informações sobre o sistema o software identifica
automaticamente qualquer mudança fora dos parâmetros autorizados e comunica
aos operadores por meio do acionamento de um alarme.
123
Desta forma a proposição deste plano estratégico vem apoiada na realidade
vivida pela empresa, onde o controle efetivo do sistema traz benécias tanto a
população a quem devemos atender com qualidade, quanto ao meio ambiente,
otimizando o uso dos recursos naturais e à própria empresa no uso dos recursos
financeiro e pessoal.
Podemos afirmar que o sistema de abastecimento de água é uma grande
indústria com várias unidades operacionais dentro de uma área geográfica
específica, interligadas e interdependentes umas das outras, com a finalidade de
atingir seu objetivo de universalização do atendimento, que podemos mensurar
como maior ou igual a 90%.
A necessidade de eficiência e melhoria de atendimento torna necessário e
indispensável controlar os mais variados índices, como macro e micromedições,
mensurar perdas de água e de energia, registrar o histórico de insumos utilizados e
de ocorrências dentre outros de alto valor estratégico para tomada de decisão da
empresa.
Podemos considerar então que a automação dos sistemas de abastecimento
de água assistida contribui para uma melhor utilização e aproveitamento dos
recursos naturais, como no controle do acionamento de bombas, economizando os
gastos de energia elétrica. A partir do Centro de Controle Operacional – CCO, as
unidades podem ser assistidas e controladas através de comandos remotos,
realizados principalmente por Telemetria, com funções de operação, otimização e
planejamento, com menor custo e maior segurança.
Dada a vital importância da preservação do recurso hídrico para a
manutenção da vida em nosso planeta, a gestão eficaz e otimizada dos processos
relacionados ao tratamento e à distribuição da água torna-se ainda mais essencial.
A proposta de automação do sistema de abastecimento de Itaboraí utilizando
softwares SCADA - Supervisório de Controle e Aquisição de Dados, já utilizado pela
CEDAE, e do PIMS - Sistema de Gerenciamento de Informações de Processo, tem
como finalidade agregar e consolidar informações operacionais, administrativas e
estratégicas, a partir de toda cadeia de produção, condução, reservação e
distribuição de água, aumentando a qualidade dos serviços prestados e do produto
fornecido, reduzindo, concomitantemente, os custos associados a estes processos.
Sem falar que a utilização destas tecnologias disponíveis e focadas na evolução
124
contínua dos sistemas de abastecimento de água, representa uma motivação a mais
para assegurar a preservação dos recursos hídricos.
Apesar dos elevados custos para aquisição e implantação da automação e
informação em um sistema de abastecimento, ao longo do tempo consegue-se
registrar significativas reduções de custos operacionais e de manutenção,
justificando assim sua implementação. (SWEENEY M. e MANNING A., 1994)
Algumas vantagens, ou benefícios técnicos, da utilização de sistemas de
automação e informação no controle operacional em empresas de saneamento são
abaixo relacionadas, além do controle de pressão, fundamental para o controle de
perdas e de medições e controle dos parâmetros:
redução de custos fixos e variáveis;
melhoria da qualidade nos serviços;
rapidez no atendimento;
percepção rápida e instantânea das condições operacionais;
redução no tempo de preparo de relatórios gerenciais de operação;
redução dos tempos para identificação de defeitos e consertos;
redução nas perdas de água;
melhor utilização do potencial técnico dos equipamentos;
telecomando e controle das bombas de captações, elevatórias
redução de falhas por erros de operação manual;
níveis de mananciais, barragens e reservatórios;
posição e controle de válvulas;
avaliação da qualidade da água em curtos períodos de tempo;
parâmetros de qualidade da água (por exemplo: turbidez, pH e
potencial de coagulação);
redução no consumo de energia;
Controle e otimização das dosagens de produtos químicos;
redução de produtos químicos;
macro e micromedição de volumes;
integração com CCO das ETA’s, otimizando o bombeamento em
função da demanda ou capacidade de tratamento;
construção de uma base de dados confiável e consistente.
125
Após análise da implantação do SCADA para automação no sistema de
distribuição de água do Centro de Reservação Portão – CR Portão, SANEPAR,
Curitiba, PR, Votre (2014), em sua conclusão de dissertação comprova a eficiência
em se investir na automatização, uma vez que foi possível reduzir as perdas, IP%
(Indicador de Perda Percentual). As reduções de perdas foram de 36,54% em maio
de 2012 para 31,54% em maio 2013. O controle de pressão reduziu a oscilação de
pressão em 48,04%, a manutenção das redes de distribuição em 10,52%, a
manutenção de ramais de distribuição em 46,23% e o consumo de energia elétrica
em 15,08%. Com o cálculo dos Indicadores de Perdas após a automação
verificou-se uma redução de 18,5%, e de 19,17% o de IPL (Indicador de Perda por
Ligação).
No estudo de caso realizado por Trojan e Kovaleski (2005) de “Automação no
Abastecimento de Água: Uma Ferramenta para Redução de Perdas e Melhoria nas
Condições de Trabalho”, na Empresa de Saneamento do Paraná – SANEPAR, no
município de Ponta Grossa, Paraná, onde se implantou automação abrangendo
válvulas, sensores de medição de pressão e vazão em pontos do sistema e um
sistema de supervisão por software, que gera alarmes de anormalidade e de
tomadas de decisão para atuação com vistas a regularizar o sistema. Como dito
pelos autores as companhias que atuam no setor de serviços em saneamento
básico, monitoram a variação de um indicador estratégico para o ramo: o índice de
perdas físicas.
O índice de perdas apresentava antes da implantação um índice de perda da
ordem de 45% no ano de 1998, no ano de sua implantação 2001, chegou a
apresentar 47,29%, caindo nos anos subsequentes para 38,91% e 32,23%,
respectivamente.
126
A seguir o Gráfico 9 mostrará a evolução do índice de perdas no município de
Ponta Grossa, antes e depois da implantação da automação em comparação com o
município de Itaboraí, motivo deste Plano Estratégico.
4541,14
47,29
32,2336,06
22,919,1
23,71
50 50 49
61
40
55
32,2336,06
22,919,1
23,71
0
10
20
30
40
50
60
70
1998 2000 2001 2003 2005 2008 2011 2012
Pe
rce
ntu
al
Índice de Perdas - Comparativo
Ponta Grossa sem Automação Itaboraí sem Automação
Ponta Grossa com Automação
Gráfico 9. A evolução do índice de perdas no município de Ponta Grossa
Fonte: SNIS
Analisando a linha do Gráfico 9, referente à cidade de Ponta Grossa no ano
de 2012, isto é, após a implantação da automação, ratificamos a necessidade de
monitoração, conforme dito à fl. 26 deste estudo, de cada etapa do planejamento
deve ser efetuada permanentemente, de forma a verificar o cumprimento das metas
estabelecidas e a necessidade de revisão do sistema ajustando, seguindo a linha de
melhoria constante do PDCA. Com relação ao município de Itaboraí, podemos
concluir que a falta de controle traz um total descontrole.
Os resultados obtidos e divulgados na apresentação acima só corroboram
com a proposição deste plano estratégico para a implantação da automação do
sistema de abastecimento de Itaboraí.
127
O Quadro 17 a seguir ilustra algumas metas necessárias das fases de
implantação da melhoria do abastecimento de água do município de Itaboraí,
relacionando com os níveis de planejamento de decisão e área de atuação
mencionada na Figura 1 da página 27.
METAS
PLANOS NÍVEIS DE DECISÃO ÂMBITO
Estratégico Tático Operacional Administração Chefias
Intermediárias
Equipes
Operacionais Global Setorial Operacional
Melhorar a
imagem da
empresa
Ser
autossustentável
Universalização
do abastecimento
Diagnosticar o
sistema
Propor
melhorias
Implantar
melhorias
Atuar no novo
sistema
Monitorar
controle e
revisão do plano
Quadro 17. Relação Metas e níveis de planos
Fonte: Elaborado pelo Próprio
128
5 CONCLUSÃO
Através das pesquisas realizadas, a fim de compor o presente trabalho, foi
possível compreender que no Brasil, a partir dos anos 1960, passam a se intensificar
os discursos que tratam da temática ambiental, isto ocorreu por que, foi a partir
desta década que o país passou por crescente processo de urbanização.
Nesse cenário, os pensamentos político, social e filosófico passaram a ser
ressaltados com o questionamento sobre os impactos que o ser humano tem sobre
o planeta que habita. Assim, surge o desenvolvimento sustentável, que traz em seus
conceitos um anseio coletivo que prima pela democracia e a liberdade plena,
figurando até mesmo como uma utopia que visa integrar ser humano e meio
ambiente em uma relação harmoniosa, convivendo em pleno equilíbrio.
Na sociedade contemporânea, passou-se a compreender a gravidade da
degradação ambiental e seu impacto presente e futuro na sociedade. De modo que
a responsabilidade socioambiental pode ser encarada como um ponto estratégico a
ser adotado com a finalidade de equilibrar a questão da urbanização e do
desenvolvimento sustentável nas cidades, além de otimizar o desenvolvimento da
população e empresas instaladas nesses espaços.
Manter postura e atitudes também responsáveis impacta diretamente a
questão do desenvolvimento urbano, uma vez que cidades sem planejamento
alinhado à sustentabilidade tendem a sofrer ainda mais com as consequências da
degradação ambiental que se acumula ano após ano.
Entende-se ainda que o desenvolvimento social, humano e urbano pode
ocorrer sem que sua priorização signifique a degradação ambiental, de modo que as
cidades possam ser planejadas para a produção de atividades acessíveis e que
incorporem elementos naturais e sociais, para uma urbanização coesa e organizada.
Diante dos estudos realizados a fim de compor o presente trabalho foi
possível constatar que a água é um recurso natural de extrema importância e vital
para a sobrevivência do homem e do meio ambiente, uma vez que a alimentação
tanto do ser humano, quanto dos animais e ainda a sobrevivência de plantas e
vegetais depende dela. Perante as informações coletadas durante a pesquisa foi
possível verificar que algumas regiões do mundo já enfrentam crises graves de seca
e que em um futuro próximo a maior parte do planeta sentirá os efeitos da falta de
água.
129
Especialmente enfocando no Brasil, atualmente a maior cidade do país passa
por uma estiagem nunca antes vista na história, São Paulo se encontra em um grave
racionamento de água, muito pelo uso deliberado da sociedade e de empresas que
sempre demonstraram irresponsabilidade na utilização deste e de outros recursos
naturais.
A economia é urgente e a alternativa do reuso da água se torna cada vez
mais importante e viável. Segundo informações da CETESB (Companhia Ambiental
do Estado de São Paulo) a reutilização, reuso ou reciclagem da água não é uma
prática recente, remontando aos tempos da Grécia Antiga, onde os esgotos eram de
postos de modo a ser utilizados para irrigações. Ainda segundo o órgão, esta é uma
alternativa crucial perante o cenário de extrema demanda e escassez do recurso.
A quantidade de recursos hídricos perdidos em um sistema de distribuição é
um indicador importante sobre o nível positivo ou negativo de evolução da eficiência
do sistema. Sendo a avaliação de tais valores, tal como tendência no decorrer dos
anos, é essencial. Os volumes de perdas elevados e crescentes são um indicador
da necessidade de planejamento e concepção – que no momento não são efetivos –
bem como apontam para uma atividade reduzida de manutenção operacional.
Esse cenário pode funcionar como um verdadeiro gatilho para o início de um
programa de controle ativo de vazamentos. Todavia, um sistema de distribuição
completamente livre de vazamentos, não consiste em um objetivo sequer possível
de realizar, tanto pela questão técnica quanto econômica, de modo que um nível
mínimo de perdas não é também evitável, mesmo que em sistemas de operação
mais eficiente e manutenção mais eficaz, cujas empresas são extremamente
cuidadosas e controlam suas perdas.
Em praticamente todos os países em que se alcançaram as metas de
universalização do abastecimento hídrico, as atenções da área técnica passaram a
se concentrar na melhoria operacional dos sistemas implementados. O Brasil, por
sua vez, encontra-se no limiar do alcance dessa condição, sendo que, sobre as
disparidades regionais que direcionam aos déficits superiores em algumas regiões.
Com a redução das taxas de densidade demográfica, além da minimização dos
índices de migração de áreas rurais para regiões urbanas, é real a tendência à
estabilização dos sistemas implementados.
A atividade de controle e redução de perdas passa a se encaixar totalmente
na melhoria da qualidade operacional dos sistemas de abastecimento e, como
130
consequência, melhora também os serviços que são prestados. Portanto, uma
característica que também é importante abordar, são as ações de controle de
redução de perdas que se incluem no âmbito da busca de uma forma de gerenciar a
demanda de água, ao invés de apenas buscar o incremento da oferta para suprir
demandas crescentes.
As perdas nos sistemas de abastecimento de água precisam ser reduzidas a
um grau de compatibilidade com as condições ambientais e econômicas mais
específicas de uma região, que podem ser uma busca permanente para a melhoria
dos materiais e de mão de obra, mobilizando todos os profissionais de uma
organização e racionalizando os processos e ferramentas de gestão dessas.
As ferramentas que tratam de controlar as perdas do sistema de
abastecimento são várias e podem ser escolhidas por cada companhia. A
companhia de abastecimento de Ponta Grossa, no Paraná, por exemplo, apresentou
êxito ao aplicar a ferramenta de automação do sistema de abastecimento de água, o
que permitiu maior controle e rápida atuação na correção de distorções que
acontecem naturalmente, tais como perdas no abastecimento, além de otimizar as
condições de trabalho dos operadores.
Mecanismo semelhante foi utilizado por estudiosos a fim de controlar as
perdas do sistema atendido pela SABESP, em São Paulo, demonstrando que a
automação dos sistemas é uma ferramenta valiosa que contribui para o gestor de
redes, orientar a produção e qualificar sua equipe, bem como minimizar os gastos e
evitar que sejam feitos desnecessariamente. Para além de atender aos clientes e
fazer uso dos recursos naturais de maneira mais eficiente e qualitativa, o que
contribui na prática de preservação ambiental.
Em ambos os casos, nos processos de tratamento e distribuição da água, é
descrito como imprescindível que haja um refinado controle, já que, sendo um bem
cada vez mais escasso, a água precisa ser utilizada de maneira racional. Sendo que
o índice de perdas físicas, após a automação, apresenta queda, bem como o nível
de qualificação dos colaboradores envolvidos aumentou.
Na operação do sistema de abastecimento que faz uso de ferramentas de
otimização, é comum que os resultados se apresentem de maneira mais eficiente,
por meio da minimização das rotinas de produção e de distribuição por controles
automáticos e com muito mais eficácia. A obtenção do controle sobre o índice de
perdas de água é um modo de utilizar, de maneira racional os recursos naturais,
131
sem piorar os prejuízos já causados ao meio ambiente e preservando o que resta
dele.
Isto posto, para que possamos manter um equilíbrio constante entre a vazão
disponibilizada e a gestão com eficiência da operação, este plano estratégico propõe
a utilização de automação do sistema proporcionando o controle de perdas, ganhos
na produtividade, melhor qualidade nos serviços prestados à população,
informações em tempo real permitindo a ação na correção de falhas na produção,
transporte e distribuição do produto, e prazo maior para investimentos em
ampliações do sistema.
As limitações existentes abrem a possibilidade para o desenvolvimento de um
novo estudo, onde haverá a perspectiva do desenvolvimento de:
- modelagem do sistema a partir de demandas previstas;
- automação do sistema capaz de analisar os consumos de água, energia,
produtos químicos, redução de perdas, informações históricas de manutenção,
controle de pressões,
- estudar os resultados, aperfeiçoando de forma contínua o sistema com
intuito de apoiar a gerência administrativa e operacional, e
- levantar dados referentes aos anos de 2010 a 2016, no intuito de embasar
melhor a análise e as propostas de melhorias do sistema.
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