UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ENGENHARIA CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA MARCELO RONCOLATO CAMBRAIS DIAGNÓSTICO E AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA ABASTECIMENTO DE ÁGUA EM MUNICÍPIO DE MÉDIO PORTE: UM ESTUDO SOBRE PERDAS Ilha Solteira - SP 2024 Campus de Ilha Solteira PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM REDE NACIONAL EM GESTÃO E REGULAÇÃO DE RECURSOS HÍDRICOS - PROFÁGUA MARCELO RONCOLATO CAMBRAIS DIAGNÓSTICO E AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA ABASTECIMENTO DE ÁGUA EM MUNICÍPIO DE MÉDIO PORTE: UM ESTUDO SOBRE PERDAS Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira – UNESP como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos. Prof. Dr. Geraldo de Freitas Maciel Orientador Profª. Drª. Fabiana de Oliveira Ferreira Coorientadora Ilha Solteira - SP 2024 ÇÃO DE UM SISTEMA ABASTECIMENTO DE ÁGUA EM MUNICÍPIO DE MÉDIO PORTE: UM ESTUDO SOBRE PERDASstrado)PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM REDE NACIONAL EM GESTÃO E REGULAÇÃO DE RECURSOS HÍDRICOS - PROFÁGUASim PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM REDE NACIONAL EM GESTÃO E REGULAÇÃO DE R . FICHA CATALOGRÁFICA Desenvolvida pela Diretoria Técnico de Biblioteca e Documentação Cambrais, Marcelo Roncolato. Diagnóstico e avaliação de um sistema abastecimento de água em município de médio porte: um estudo sobre perdas / Marcelo Roncolato Cambrais. -- Ilha Solteira: [s.n.], 2024 153 f. : il. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira. Área de conhecimento: Instrumentos de Política de Recursos Hídricos, 2024 Orientador: Geraldo de Freitas Maciel Coorientador: Fabiana de Oliveira Ferreira Inclui bibliografia 1. Diagnóstico. 2. Sistemas de abastecimento de água. 3. Perdas de água. 4. Votuporanga. C177d Elaborada por Raiane da Silva Santos - CRB-8/9999 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Câmpus de Ilha Solteira DIAGNÓSTICO E AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA EM MUNICÍPIO DE MÉDIO PORTE: UM ESTUDO SOBRE PERDAS TÍTULO DA DISSERTAÇÃO: CERTIFICADO DE APROVAÇÃO AUTOR: MARCELO RONCOLATO CAMBRAIS ORIENTADOR: GERALDO DE FREITAS MACIEL COORIENTADORA: FABIANA DE OLIVEIRA FERREIRA Aprovado como parte das exigências para obtenção do Título de Mestre em null, área: Instrumentos de Política de Recursos Hídricos pela Comissão Examinadora: Profa. Dra. FABIANA DE OLIVEIRA FERREIRA (Participaçao Virtual) Colaborador do ProfÁgua / Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP Prof. Dr. PEDRO ALVES DA SILVA FILHO (Participaçao Virtual) Departamento de Engenharia Civil / Universidade Federal de Roraima - UFRR Prof. Dr. ERICH KELLNER (Participaçao Virtual) Departamento de Engenharia Civil / Universidade Federal de São Carlos - UFSCar Ilha Solteira, 19 de março de 2024 Faculdade de Engenharia - Câmpus de Ilha Solteira - Avenida Brasil, 56, 15385000 http://www.feis.unesp.br/#!/pos-graduacao/profagua/CNPJ: 48.031.918/0015-20. RESUMO Este trabalho tem como objetivo diagnosticar o serviço de abastecimento de água do município de Votuporanga – SP, visando avaliar e propor ações alinhadas com as metas estabelecidas na Lei Federal nº 14.026/2020 que estabeleceu, entre outras referências, a redução progressiva e controle da perda de água, também proposta pela ONU, por meio do Objetivo de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6 – Água potável e saneamento. O estudo propõe avaliar a possibilidade de aplicação do método do balanço hídrico como ferramenta diagnóstica da distribuição das perdas reais e aparentes, para definição das ações mais assertivas que permitam controlar e reduzir as perdas de água no sistema de abastecimento analisado. A metodologia utilizada foi o levantamento de dados comerciais e dos principais indicadores de ordens de serviço, arquivos do cadastro técnico e consultas com as equipes de operação e manutenção da autarquia, o que possibilitou um melhor diagnóstico do abastecimento de água no município de Votuporanga. Para isso, foram abordados os aspectos relacionados às perdas físicas e não-físicas na área de estudo, com análises geoespaciais detalhadas que revelaram pontos críticos de vazamentos em redes e adutoras, assim como em ramais e cavaletes, mapeamento da idade dos hidrômetros, subsidiando recomendações para substituições e manutenções. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se um alto índice de perdas totais de água no município (32,98%), com um índice de redes de distribuição de água constituídas em cimento amianto obsoletas, na ordem de 9,92% do total das redes, tendo sido praticado um baixo índice de substituição de redes (0,3%.ano). As ações recomendadas têm o potencial de aprimorar a qualidade do serviço prestado, a sustentabilidade dos recursos hídricos e contribuir para a gestão eficaz do sistema analisado. Palavras-chave: diagnóstico; sistemas de abastecimento de água; perdas de água; Votuporanga. ABSTRACT This study aims to diagnose the water supply service in the municipality of Votuporanga – SP, with the goal of evaluating and proposing actions aligned with the objectives established in Federal Law No. 14,026/2020. This law introduced, among other references, the progressive reduction and control of water loss, a goal also proposed by the United Nations through Sustainable Development Goal (SDG) 6 – Clean Water and Sanitation. The study aims to assess the feasibility of applying the water balance method as a diagnostic tool for evaluating the distribution of real and apparent losses, in order to define the most effective actions that allow for the control and reduction of water losses in the analyzed water supply system. The methodology involved gathering commercial data and key indicators of service orders, technical registry files, and consultations with the operational and maintenance teams of the municipal water supply authority. This approach allowed for a more accurate diagnosis of water supply in the municipality of Votuporanga. The study addressed aspects related to physical and non-physical losses in the study area, incorporating detailed geospatial analyses that revealed critical points of leaks in networks and mains, as well as in service connections and meters. The study also mapped the age of water meters, providing insights for replacements and maintenance recommendations. According to the obtained results, a high total water loss index was identified in the municipality (32.98%), with 9.92% of the total network being constituted of obsolete asbestos cement distribution lines. Moreover, a low replacement rate of networks was observed (0.3% per year). The recommended actions have the potential to enhance the quality of the provided service, ensure the sustainability of water resources, and contribute to the effective management of the analyzed system. Keywords: diagnosis; water supply systems; water losses; Votuporanga. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 6 1.1 OBJETIVOS ............................................................................................................. 8 1.1.1 Objetivo Geral ........................................................................................................ 8 1.1.2 Objetivos Específicos ............................................................................................ 8 1.2 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 9 1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ........................................................................... 9 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 12 2.1 SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (SAA) ............................................ 12 2.1.1 Parâmetros normatizados em Redes de Distribuição de Água (RDA) ............. 14 2.2 PERDAS DE ÁGUA ............................................................................................... 16 2.2.1 Índices de Perdas do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento .. 26 2.2.2 Indicadores de desempenho ............................................................................... 29 2.2.3 Balanço Hídrico .................................................................................................... 33 2.2.4 Controle de Perdas .............................................................................................. 34 3 MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................... 44 3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ........................................................ 44 3.2 DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS ............................................................................. 51 3.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS .................................................................. 55 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 60 4.1 DIAGNÓSTICO DO SAA DE VOTUPORANGA ..................................................... 60 4.1.1 Dados administrativos e comerciais .................................................................. 60 4.1.2 Diagnóstico dos Sistemas Produtores e Reservação de Água ........................ 63 4.1.3 Diagnóstico da micro e macromedição do Sistema de Abastecimento de Água ....................................................................................................................... 74 4.1.4 Diagnóstico do Sistema de Distribuição de Água ............................................. 92 4.2 DISCUSSÃO DO DIAGNÓSTICO DAS PERDAS FÍSICAS ................................. 101 4.3 DISCUSSÃO DO DIAGNÓSTICO DAS PERDAS NÃO-FÍSICAS ......................... 109 4.4 DISCUSSÃO SOBRE A INVESTIGAÇÃO EMPÍRICA .......................................... 112 4.5 AÇÕES FUTURAS PARA A GESTÃO E CONTROLE DE PERDAS NO SAA...... 117 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 123 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 127 6 1 INTRODUÇÃO Para que haja vida na terra, o recurso natural mais importante é a água, porém, só constatamos sua real importância mediante cenários de escassez. A recorrente escassez hídrica vivenciada no país demonstra a importância de se ter um planejamento adequado no setor, evitando ao máximo desperdícios com vazamentos na rede. As diretrizes nacionais para o saneamento básico no Brasil, abrangem os serviços de abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos e a drenagem e manejo das águas pluviais urbanas. Dentro desse contexto, o componente do Abastecimento de Água Potável ganha relevância como objeto de estudo no projeto em questão, uma vez que a lei 11.445/2007 atualizada pela lei 14.026/2020 denominada Novo Marco Legal do Saneamento, busca promover a universalização desse serviço essencial, garantindo o acesso adequado, contínuo e de qualidade da água para toda a população brasileira (Brasil, 2020). A distribuição ininterrupta de água em quantidade e qualidade adequada a um custo acessível, lança luz sobre os principais desafios enfrentados pelas entidades gestoras na operação dos sistemas de abastecimento de água. Se implementado de forma eficaz, isso terá um impacto direto nos aspectos sociais, sanitários, ambientais e econômicos da população e do ambiente em que ela vive. A distribuição de água nas cidades é realizada por meio de um conjunto de estruturas e equipamentos responsáveis pelo transporte, de forma que todos os consumidores tenham acesso a água em quantidade e qualidade suficientes, com baixo risco de rompimento das tubulações. Esse é o sistema de distribuição de água (SDA), e suas condições físicas e hidráulicas devem ser mantidas em boas condições para que os serviços de distribuição de água funcionem com eficiência. A análise de fatores físicos e hidráulicos, permite entender o funcionamento do sistema de abastecimento de água. Em relação aos fatores físicos, ou seja, o seu bom funcionamento, pode ser avaliado pela ocorrência de rupturas, vazamentos ou mesmo bloqueios. Com relação aos fatores hidráulicos, a operação do sistema deve ser avaliada em termos da eficácia das distribuições de vazão e pressão, verificando se o sistema como um todo é capaz de atender as demandas dos usuários. Isso visa evitar 7 situações em que setores fiquem sem abastecimento ou sofram com altas pressões, o que pode resultar em desperdícios e danificar as tubulações. Quanto às perdas de água no município de Votuporanga, ao longo dos últimos dez anos, observa-se uma média de perdas totais de 24,45%, com uma tendência crescente a partir de 2016, alcançando um índice de 32,98% em 2022 (SAEV Ambiental, 2023). O fenômeno das perdas físicas, particularmente em obras recentes, emerge como um fator significativo contribuinte para esse quadro, destacando a necessidade de ações assertivas e contínuas para conter e reduzir as perdas de água no sistema de abastecimento de Votuporanga. Votuporanga, apresenta deficiências no cadastro técnico na área do saneamento básico que corroboram diretamente para complicações no gerenciamento dos recursos hídricos. O município apresenta índice de cobertura total de água tratada (100%), restando analisar a qualidade na prestação desses serviços. Sendo assim, para auxiliar a gestão dos sistemas de distribuição de água de abastecimento pela autarquia, é importante o desenvolvimento e aplicação de ferramentas que proporcionem a melhoria destes sistemas geridos pela companhia. Nesse contexto, é de extrema importância a existência de um planejamento adequado para a implantação e operação de um sistema de abastecimento de água (SAA), visando satisfazer as necessidades da população. O SAA é composto pelos seguintes elementos principais: manancial, sistema de captação, estações de bombeamento, adutoras, unidades de tratamento, reservatórios e redes de distribuição (Tsutiya, 2006). Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi diagnosticar, analisar os principais problemas e propor soluções para o sistema de abastecimento de água da cidade de Votuporanga, a fim de propiciar melhorias que possibilitem melhor operação do sistema, menores perdas de água, retorno financeiro sobre as ações adotadas e garantia da saúde financeira da autarquia. Destaca-se que a metodologia desenvolvida para este estudo de caso pode ser adaptada e aplicada a outros munícipios. Esta pesquisa de mestrado profissional apresenta um produto na forma de organograma que será disponibilizado publicamente via website. O organograma é composto por: (1) Relatório de Diagnóstico do Sistema, com atualização sobre diagnóstico das perdas físicas e não-físicas, incluindo a distribuição geoespacial dos vazamentos e a 8 idade dos hidrômetros – Mapas Temáticos, que oferecem um panorama abrangente das áreas de preocupação e das oportunidades de melhoria; (2) Recomendações Estratégicas, com ações propostas para redução de perdas físicas e não-físicas como um guia estratégico para a concessionária, oferecendo soluções específicas para abordar os desafios identificados; (3) Mapa de Curvas de Nível, com tratamento da altimetria compatibilizada à superfície real do terreno que poderá ser utilizado como referência para futuras análises e planejamentos. Este produto poderá contribuir com a gestão eficiente do sistema de abastecimento de água da concessionária e outras partes interessadas para melhorar a operação do sistema, reduzir perdas de água, otimizar recursos e contribuir para a sustentabilidade ambiental e econômica. 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo Geral Diagnosticar e avaliar a operação do sistema de abastecimento de água potável de Votuporanga/SP, elaborando prognóstico com propostas de ações alternativas para melhoria no controle e combate às perdas de água, reais e aparentes. O foco do projeto está na operação do sistema em quantidade suficiente, considerando as perdas de água como um item fundamental relacionado à gestão do sistema. 1.1.2 Objetivos Específicos Para alcançar o objetivo geral deste projeto, foram desenvolvidos os seguintes objetivos específicos: ● Diagnosticar os Sistemas Produtores de Água e diagnosticar e avaliar as condições atuais de operação do Sistema de Distribuição de Água (SDA) da área de estudo; ● Comparar o desempenho do sistema com referências e melhores práticas de outros sistemas de abastecimento de água; 9 ● Estabelecer o prognóstico com proposição de ações futuras para otimização e modernização da infraestrutura do sistema de abastecimento que assegurem o controle e a redução das perdas de água; ● Apresentar recomendações para o aprimoramento dos procedimentos de monitoramento e controle de vazamentos e desperdícios; ● Reunir, analisar e tratar a base de dados técnicos do Sistema de Abastecimento de Água (SAA), para geração de um produto contendo um novo mapa de curvas de nível com sua topologia compatibilizada à superfície real do terreno; 1.2 JUSTIFICATIVA O presente estudo é justificado pela sua aderência ao novo marco legal do saneamento, estabelecido pela Lei nº 14.026/2020, que trouxe significativas mudanças e desafios para o setor, buscando promover não apenas a universalização dos serviços de saneamento básico, mas um enfoque principal na qualidade, eficiência e sustentabilidade do setor ao abordar questões cruciais como a redução das perdas de água. Além disso, esta pesquisa também demonstra total consonância com os objetivos elaborados pela Organização das Nações Unidas, a saber, os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6, 11 e 12: Água Limpa e Saneamento, Cidades e Comunidades Sustentáveis e Consumo e Produção Responsáveis, respectivamente, ao promover o acesso à água limpa e saneamento, a construção de cidades mais sustentáveis e a promoção de práticas de consumo e produção responsáveis, visando contribuir para o desenvolvimento sustentável e o bem-estar da comunidade local, posto que, a evolução crescente nos índices de perdas totais no município reduz sua capacidade de investimentos em ações futuras na melhoria da qualidade e disponibilidade de água tratada. 1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO No Capítulo 1 - Introdução, é apresentada uma abordagem introdutória sobre o sistema de abastecimento de água, justificando a importância da pesquisa, com destaque ao contexto específico de Votuporanga. Além disso, serão apresentados os 10 objetivos desta pesquisa, proporcionando uma visão clara dos propósitos a serem alcançados. No Capítulo 2 - Considerações Iniciais, serão apresentados os principais conceitos e relevância dos Sistemas de Abastecimento de Água, fornecendo uma visão geral da estrutura do sistema em Votuporanga. Esse capítulo será fundamental para a compreensão do funcionamento geral do sistema, desde as fontes de captação até a distribuição final aos consumidores. No Capítulo 3 - Revisão Bibliográfica, serão explorados os fundamentos teóricos relacionados às perdas de água nos SAA, abordando as categorias de perdas, índices de perdas, indicadores de desempenho e práticas de controle utilizadas pelos operadores de saneamento. No Capítulo 4 - Materiais e Métodos, será fornecida uma descrição detalhada da metodologia adotada para a realização deste estudo. Será apresentada a caracterização da área de estudo, técnicas de coleta e tratamento de dados técnicos, bem como os procedimentos experimentais para o diagnóstico do SAA de Votuporanga e da investigação empírica implantada numa parcela da área de estudo. No Capítulo 5 - Resultados e Discussões, serão abordados os resultados obtidos a partir da análise dos dados coletados, realizando discussões aprofundadas sobre o diagnóstico do SAA de Votuporanga. Incluirá uma avaliação das perdas físicas e não- físicas, bem como uma análise geral da aplicabilidade do balanço hídrico no sistema analisado. No Capítulo 6 - Considerações Finais, conclui-se o trabalho com uma síntese dos principais resultados e discussões apresentados nos capítulos anteriores. Destaca-se a contribuição do estudo para o entendimento do SAA de Votuporanga e sua eficiência operacional. Além disso, será proposta ação futura para a gestão e controle de perdas, visando aprimorar o sistema e garantir a sustentabilidade do abastecimento de água no município. Seguindo essa estrutura, este trabalho pretende contribuir significativamente para o aprimoramento do sistema de abastecimento de água em Votuporanga e para o avanço do conhecimento na área de saneamento e recursos hídricos. A investigação minuciosa dos SAA e das perdas de água possibilitará a identificação de 11 oportunidades de melhoria e a implementação de práticas eficientes e sustentáveis para o uso racional deste recurso vital. 12 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Neste capítulo, são apresentados os principais conceitos sobre sistema de abastecimento de água, normativas relacionadas ao tema, além de um levantamento bibliográfico com base em documentos de órgãos gestores de recursos hídricos e trabalhos técnicos/científicos sobre perdas de água. O foco será nos índices de perdas, indicadores de desempenho e no controle das mesmas. 2.1 SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (SAA) As concessionárias de água planejam, instalam e operam sistemas de abastecimento de água. A função básica desses prestadores de serviço é obter água de uma fonte, tratá-la com qualidade aceitável e fornecer a quantidade desejada de água no local e no momento apropriado, por meio de um ou mais dos seis principais elementos funcionais do sistema (Mays, 2000): I. Captação de água na fonte II. Estação de bombeamento de água bruta (adução) III. Armazenamento de água bruta IV. Tratamento da água bruta V. Armazenamento de água potável VI. Distribuição de água potável Com exceção do item III, que é opcional às concessionárias, todos os demais componentes tornam-se imprescindíveis para a formação de um sistema de distribuição de água moderno e adequado. A distribuição urbana de água é composta por três componentes principais: Estações Elevatórias de Água (EEA – bombeamento), reservatório de distribuição e rede de distribuição. Esses componentes podem ser divididos em subcomponentes, que, por sua vez, podem ser divididos em sub-subcomponentes. Por exemplo, o componente da Estação Elevatória de Água consiste em subcomponentes estruturais, elétricos, mecânicos e de tubulações. As unidades elétricas e mecânicas podem ser divididas nos sub-subcomponentes: bomba, motor, controles, painel, transformador e linha de transmissão (Mays, 2000; Tsutiya, 2006). De fato, o conceito de 13 componentes, subcomponentes e sub-subcomponentes é um tanto quanto fluido, e apenas define uma hierarquia organizacional em blocos para construir o sistema urbano de distribuição de água (Mays, 2000). Na Figura 1 é apresentada a relação entre a estrutura organizacional citada: Figura 1 - Componentes, Subcomponentes e Sub-subcomponentes do Sistema de Distribuição de Água Fonte: Adaptado de Mays (2000) e Tsutiya (2006). As seções ou trechos de tubulação são os elementos mais abundantes do sistema de distribuição de água (Mays, 2000). As tubulações e órgãos acessórios, que formam as redes de distribuição, compreendem cerca de 50 a 75% do custo total em obras do sistema de abastecimento de água (Tsutiya, 2006). Em razão da disposição das tubulações, estas são classificadas em: ramificadas, malhadas ou mistas. As redes ramificadas ocorrem quando o abastecimento se dá a partir de uma tubulação principal, alimentada por um reservatório ou estação elevatória de água, que distribui a água com a direção da vazão conhecida em qualquer trecho para os condutos secundários (Tsutiya, 2006). Vale destacar algumas observações sobre o funcionamento dos sistemas abastecidos por redes do tipo ramificadas, que podem sofrer com interrupções no escoamento devido a intercorrências como rompimento ou substituições de tubulações à montante das unidades abastecidas. Em se tratando de redes malhadas, essas são compostas por tubulações que formam anéis ou blocos, permitindo que o abastecimento das unidades ocorra por outros caminhos, permitindo que reparos e manutenções afetem uma quantidade 14 inferior de unidades consumidoras. Em relação às redes mistas, essas constituem-se na associação das redes ramificadas com as redes malhadas (Tsutiya, 2006). 2.1.1 Parâmetros normatizados em Redes de Distribuição de Água (RDA) O projeto de todos os componentes de um sistema de abastecimento de água, desde a captação até o consumidor final, deve seguir algumas especificações com o objetivo de estabelecer as condições mínimas recomendadas para o bom funcionamento do sistema. As principais normas utilizadas para essa finalidade são a Norma Brasileira (NBR) 12211/1992 - Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água - Procedimento e a NBR 12218/2017 - Projeto de redes de distribuição de água para o abastecimento público - Procedimento. Além disso, existem outras normas de referência para o provisionamento de sistema de abastecimento de água: 9650/2022 – Verificação da estanqueidade hidrostática no assentamento de tubulações pressurizadas; 10156/2023 – Limpeza e desinfecção de tubulações e reservatórios de sistema de abastecimento de água - Procedimento; 12211/1992 – Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água - Procedimento; 12212/2017 – Projeto de poço tubular para captação de água subterrânea - Procedimento; 12213/1992 – Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público - Procedimento; 12214/2020 – Projeto de estação de bombeamento ou de estação elevatória de água - Requisitos; 12215-1/2017 – Projeto de adutora de água - Parte 1: Conduto forçado; 12216/1992 – Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público - Procedimento; 12217/1994 – Projeto de reservatório de distribuição de água para abastecimento público - Procedimento; 12218/2017 – Projeto de redes de distribuição de água para o abastecimento público – Procedimento; 15 12244/2006 – Poço tubular - Construção de poço tubular para captação de água subterrânea; 12266/2023 – Execução de obras lineares para transporte de água bruta e tratada, esgoto sanitário e drenagem urbana, utilizando tubos rígidos, semirrígidos e flexíveis; 12586/1992 – Cadastro de sistema de abastecimento de água - Procedimento. As normas indicam que as vazões disponibilizadas nos trechos e nós devem ser capazes de atender às demandas do sistema no cenário mais desfavorável de demanda. Segundo Tsutiya (2006), a limitação da faixa de velocidade de escoamento na tubulação está relacionada à durabilidade dos componentes e questões econômicas, pois velocidades mais baixas beneficiam a durabilidade da tubulação e reduzem o desgaste. Dessa forma, maiores velocidades estão associadas a maiores vazões e, portanto, redes mais econômicas com tubos de menor diâmetro, no entanto, com maiores custos de energia, maiores perdas de carga e desgastes dos componentes. A NBR 12218/2017 define a faixa de pressão na qual o sistema deve operar. A norma técnica define dois conceitos para limitar as faixas de pressões nos condutos: pressão estática máxima e pressão dinâmica mínima. A pressão estática é definida como a pressão em um determinado ponto da rede, em condições de consumo zero, em relação ao eixo da via comum. Naturalmente, o limite da pressão estática máxima está relacionado à resistência da tubulação e à perda física de água (quanto maior a pressão, maior a perda de água). Pressão dinâmica, conforme definido na NBR 12218/2017, é a pressão em um determinado ponto da rede, referenciado ao eixo da via, em condições de consumo diferentes de zero. Fisicamente, esse limite é proposto para garantir o atendimento suficiente no ponto de consumo, mesmo quando a rede estiver em plena operação (ABNT, 2017). A NBR 12.218 estabelece os seguintes limites para as pressões nas redes de distribuição de água: pressão estática máxima nas tubulações distribuidoras de 40 m.c.a. (400 kPa), podendo chegar a 50 m.c.a. (500 kPa) em regiões com topografia acentuada, e pressão dinâmica mínima de 10 m.c.a. (100 kPa). Vale destacar que em nota, a norma recomenda que, sempre que possível, adotar pressões estáticas entre 25 m.c.a. (250 kPa) e 30 m.c.a. (300 kPa), com objetivo de reduzir as perdas reais 16 nas tubulações. Além dessas recomendações, outros parâmetros estão reunidos na Tabela 1. Tabela 1 - Parâmetros da NBR 12.218/2017 para redes de distribuição de água Parâmetro Valores normativos Pressão máxima (estática) 50 m.c.a. (500 kPa) Pressão mínima (dinâmica) 10 m.c.a. (100 kPa) Diâmetro nominal mínimo DN 50 mm Velocidade mínima a ser evitada 0,40 m/s Perda de Carga Unitária máxima 10 m/Km Fonte: Adaptado de ABNT (2017). Para o projeto hidráulico, é importante quantificar as principais características do escoamento em estudo, como vazão, velocidade, pressão e perda de carga linear na rede. Para isso, recorre-se aos conceitos fundamentais, modelos e métodos da hidráulica. 2.2 PERDAS DE ÁGUA Até o final do século passado, não havia consenso sobre o que eram "perdas" nos sistemas públicos de água. Nos Estados Unidos, o conceito de "Água não contabilizada" referia-se ao volume remanescente após uma "auditoria de água". Desta forma, os vazamentos eram contabilizados e os volumes de água estimados. Após todos os cálculos e estimativas, incluindo os vazamentos, a água não contabilizada continuava sendo um volume cujo destino ou uso era desconhecido (ABES, 2015). No Japão, esse conceito referia-se ao "uso efetivo" da água, que inclui todo o uso (por exemplo, incluindo a submedição do hidrômetro), e o que sobrava era chamado de "uso não efetivo", restringindo, assim, as perdas por vazamento na rede de distribuição e ramais (ABES, 2015). Os índices de perdas geralmente eram apresentados em porcentagem, não sendo possível apropriar tais percentuais aos volumes perdidos nos sistemas de abastecimento. Desta forma, não era possível avaliar ou comparar os indicadores de 17 perdas entre sistemas distintos, a fim de concluir sobre qual sistema seria mais eficiente do que outro. Apesar dos esforços empregados pela International Water Association (IWA), muitos países não adotaram os novos conceitos, presos em suas pesquisas únicas, e os resultados são sempre enganosos se não "traduzidos" na estrutura desenvolvida pela IWA. Um desses países é o Japão, que não incorporou esses conceitos em suas avaliações (ABES, 2015). Pode-se dizer ainda que este tema está aberto para pesquisa e desenvolvimento, o que tem sido demonstrado nos workshops da IWA, muitos dos quais trabalham para confirmar ou limitar algumas das considerações originais e até mesmo propor novas abordagens, sempre com o objetivo de fornecer tecnologia e suporte operacional para empresas ou operadoras globais de saneamento (ABES, 2015). De acordo com dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento – SNIS (2022), no ano de 2021, a média nacional das perdas na distribuição de água de abastecimento foi de 40,30%. No município objeto do estudo em epígrafe, as perdas na distribuição de água, tanto reais quanto aparentes, estão estimadas na média de 32,98%. Contudo, mesmo possuindo um índice de perdas na distribuição de água abaixo da média brasileira, ainda há muito trabalho a ser realizado visando ganho de eficiência no sistema como um todo. As informações referentes aos indicadores de perdas no setor de saneamento no Brasil, juntamente com os dados das empresas ou operadoras do ramo, são consolidadas e divulgadas anualmente pelo SNIS. O órgão coleta as variáveis em um formulário específico, sendo os indicadores gerados pelo próprio Ministério. No entanto, é importante ressaltar que as informações são fornecidas pelas companhias de saneamento e não são objeto de auditoria coletiva. No último relatório divulgado pelo SNIS, tendo 2020 como ano-base, verificou- se que a média do indicador de água potável não contabilizada ou perdida na distribuição no Brasil era de 40,1% (SNIS, 2021). Do relatório divulgado pelo SNIS, o Instituto Trata Brasil, em parceria com a GO Associados, publica anualmente o Ranking do Saneamento, listando a classificação das melhores e das piores cidades brasileiras, com foco na análise dos serviços de saneamento. A seguir, serão apresentados dois quadros: o primeiro (Tabela 2) contendo a classificação dos 20 maiores municípios brasileiros com os melhores indicadores, e 18 na sequência o segundo quadro (Tabela 3) contendo os 20 maiores municípios brasileiros com os piores indicadores, ambos tendo como ano-base 2020, publicado pelo SNIS em 2021. Tabela 2 - Ranking do Saneamento 2022: 20 melhores classificados P o s iç ã o n o R a n k in g M u n ic íp io U F P o p u la ç ã o T o ta l (I B G E ) O p e ra d o r In d ic a d o r d e A te n d im e n to T o ta l d e Á g u a ( % ) In d ic a d o r d e A te n d im e n to T o ta l d e E s g o to ( % ) In d ic a d o r d e P e rd a s n a D is tr ib u iç ã o ( % ) In d ic a d o r d e P e rd a s V o lu m é tr ic a s (L /l ig a ç ã o /d ia ) 1 Santos SP 433.656 SABESP 100,00 99,93 14,00 245,13 2 Uberlândia MG 699.097 DMAE 100,00 98,22 26,65 310,27 3 São José dos Pinhais PR 329.058 SANEPAR 99,99 81,96 25,42 276,24 4 São Paulo SP 12.325.232 SABESP 99,30 96,30 31,03 281,52 5 Franca SP 355.901 SABESP 100,00 99,60 26,10 152,98 6 Limeira SP 308.482 BRKL 97,02 97,02 18,88 126,79 7 Piracicaba SP 407.252 SEMAE 100,00 100,00 56,83 670,89 8 Cascavel PR 332.333 SANEPAR 99,99 99,99 38,33 262,31 9 São José do Rio Preto SP 464.983 SEMAE 96,03 93,49 20,32 160,22 10 Maringá PR 430.157 SANEPAR 99,99 99,98 25,69 166,53 11 Ponta Grossa PR 355.336 SANEPAR 99,99 99,98 40,42 268,49 12 Curitiba PR 1.948.626 SANEPAR 100,00 99,98 25,34 357,19 13 Vitória da Conquista BA 341.128 EMBASA 97,66 82,96 29,96 143,35 14 Suzano SP 300.559 SABESP 100,00 93,09 28,10 192,01 15 Brasília DF 3.055.149 CAESB 99,00 90,90 34,37 323,04 16 Campina Grande PB 411.807 CAGEPA 99,73 91,98 28,33 147,05 17 Taubaté SP 317.915 SABESP 100,00 99,70 34,45 269,75 18 Palmas TO 306.296 SANEATINS 98,66 86,92 29,42 163,40 19 19 Londrina PR 575.377 SANEPAR 99,99 99,98 33,77 382,07 20 Goiânia GO 1.536.097 SANEAGO 99,07 92,71 18,76 109,77 Média 99,32 95,23 29,89 275,57 Fonte: Adaptado de Trata Brasil (2022). Tabela 3 - Ranking do Saneamento 2022: 20 piores classificados P o s iç ã o n o R a n k in g M u n ic íp io U F P o p u la ç ã o T o ta l (I B G E ) O p e ra d o r In d ic a d o r d e A te n d im e n to T o ta l d e Á g u a ( % ) In d ic a d o r d e A te n d im e n to T o ta l d e E s g o to ( % ) In d ic a d o r d e P e rd a s n a D is tr ib u iç ã o ( % ) In d ic a d o r d e P e rd a s V o lu m é tr ic a s (L /l ig a ç ã o /d ia ) 81 Canoas RS 348.208 CORSAN 100,00 46,66 54,61 724,51 82 Belford Roxo RJ 513.118 CEDAE 100,00 43,23 24,30 454,09 83 Recife PE 1.653.461 COMPESA 89,45 44,01 57,49 832,99 84 Teresina PI 868.075 AGESPISA | AT 96,23 35,74 43,85 314,79 85 São Luís MA 1.108.975 CAEMA 85,73 49,78 59,83 895,60 86 Cariacica ES 383.917 CESAN 84,67 34,69 25,72 768,54 87 São João de Meriti RJ 472.906 CEDAE | AM 100,00 60,38 48,45 885,70 88 Jaboatão dos Guararapes PE 706.867 COMPESA 79,76 21,78 39,07 315,12 89 Manaus AM 2.219.580 MA 97,50 21,95 65,24 976,37 90 Duque de Caxias RJ 924.624 CEDAE 88,72 37,47 36,86 740,52 91 Maceió AL 1.025.360 CASAL 89,61 43,03 59,67 732,00 92 Gravataí RS 283.620 CORSAN 95,24 38,17 46,97 373,63 93 Várzea Grande MT 287.526 DAE 96,71 29,88 50,80 589,52 94 São Gonçalo RJ 1.091.737 CEDAE 90,12 33,49 30,47 1.004,23 95 Ananindeua PA 535.547 COSANPA | PMA 33,80 30,18 46,68 450,41 20 96 Belém PA 1.499.641 COSANPA 73,41 17,14 40,99 396,98 97 Rio Branco AC 413.418 DEPASA 53,16 21,29 59,68 883,85 98 Santarém PA 306.480 COSANPA 50,90 4,14 47,02 422,55 99 Porto Velho RO 539.354 CAERD 32,87 5,88 84,01 2.493,39 100 Macapá AP 512.902 CAESA 37,56 10,78 74,94 1.926,61 Média 82,52 31,78 51,09 809,44 Fonte: Adaptado de Trata Brasil (2022). Em contraposição ao diagnóstico brasileiro, a Tabela 4, extraída do Plano Nacional de Saneamento Básico – PLANSAB, exibe as metas propostas no Plano para o indicador de perdas na distribuição, separados por região (Brasil, 2019). Tabela 4 - Metas do PLANSAB por região brasileira para perdas na distribuição Região Metas para o Índice de Perdas na Distribuição (%) 2010 2018 2023 2033 Norte 39 36 34 31 Nordeste 51 44 41 33 Sudeste 34 33 32 29 Sul 35 33 32 29 Centro-Oeste 34 32 31 29 Brasil 39 36 34 31 Fonte: Adaptado da Tabela 6.2 do PLANSAB (Brasil, 2019). Estabelecido o cenário brasileiro com média de 40,1% para perdas na distribuição (SNIS, 2021), e com média de 40,3% para perdas na distribuição no Brasil no ano de 2022, nota-se estar na contramão das metas estabelecidas no PLANSAB (SNIS, 2022). Sendo, portanto, cabível a preocupação em empregar os recursos requeridos para tornar possível o cumprimento das metas previstas para o Brasil. Segundo Tardelli Filho (2004), as perdas na distribuição são contabilizadas pelos volumes de água que não são registrados e podem ser classificadas em dois grupos: perdas físicas ou perdas reais, que correspondem à água não consumida e, por consequência, não faturada. Isso inclui volumes de água desprendidos em vazamentos em redes e ramais, perdas no tratamento, limpeza de reservatórios, entre 21 outros fatores; e as perdas não-físicas, também chamadas de perdas aparentes ou perdas comerciais, que correspondem à água consumida, mas não faturada, consistindo nas ligações clandestinas, falhas de medidores, contabilização incorreta do uso de água e outros usos não autorizados. Para melhor compreensão dos tipos de ocorrência das principais perdas de água nos sistemas de abastecimento de água, o Quadro 1 relaciona as principais características das perdas. Quadro 1 - Caracterização geral das perdas de água em sistemas de abastecimento de água Item Características Perda Física Perdão Não-Física Tipo de ocorrência mais comum Vazamento Erro de medição Custos associados ao volume de água perdido Custo de produção de água tratada Valor cobrado no varejo ao consumidor Efeito ambiental Desperdício de recursos naturais Necessidade de maior exploração de mananciais Pouco relevante Efeito na saúde pública Risco de contaminação da água Pouco relevante Visão empresarial Perda de produto “industrializado” Perda elevada de receita Visão do consumidor Imagem da empresa associada ao desperdício e ineficiência Não possui relevância imediata Efeito sobre o consumidor Repasse de custos à tarifa Não incentivo ao uso racional da água Repasse de custos à tarifa Incentivo ao roubo e à fraude Fonte: Tardelli Filho (2004). As perdas físicas são o resultado das perdas totais de água que fisicamente se dissiparam entre a tomada da água bruta (captação do ativo), o tratamento e a reservação (tratamento e armazenamento do ativo) e a disponibilização ao consumidor final (disponibilização do ativo tratado) (Tardelli Filho, 2004). Existem diversas metodologias que buscam sistematizar e proporcionar uma melhor compreensão sobre a relação entre vazamento e pressão e a modelagem de balanços hídricos, que desenvolvam indicadores de perdas mais adequados para análise e comparação entre sistemas. 22 Os setores que possuem altas pressões, por sua vez, sofrem com altos índices de rompimentos abruptos nas redes de abastecimento e nos ramais de ligação com as unidades consumidoras, ocasionando o aumento significativo das perdas físicas por vazamentos (Tsutiya, 2006). Além disso, devido às altas pressões, há registros de solicitações de ressarcimento de danos causados nas instalações prediais, como rompimentos na tubulação de alimentação predial do reservatório, danificações em torneiras-boia e pontos de utilização com abastecimento direto. O Quadro 2 elenca a origem das perdas físicas relacionando-as com as etapas de manipulação do ativo e a magnitude de impacto nos sistemas de abastecimento de água. Quadro 2 - Etapas, origens e magnitude das perdas físicas em sistemas de abastecimento de água Etapa do sistema de abastecimento de água Origem da perda Magnitude Adução de água bruta Vazamentos nas tubulações Limpeza do poço de sucção Variável, função do estado das tubulações e da eficiência operacional Tratamento da água Vazamentos estruturais Lavagem de filtros Descarga de lodo Significativa, função do estado das instalações e da eficiência operacional Reservação Vazamentos estruturais Extravasamentos Limpeza de reservatórios Variável, função do estado das instalações e da eficiência operacional Adução de água tratada Vazamentos nas tubulações Limpeza do poço de sucção Descargas Variável, função do estado das tubulações e da eficiência operacional Distribuição (rede) Vazamentos na rede Vazamentos em ramais Descargas Significativa, função do estado das tubulações e principalmente das pressões Fonte: Tardelli Filho (2004). Conforme observam Dinis e Dalfré Filho (2013), quando analisada a rede de distribuição, percebe-se que a maioria dos vazamentos acontece nas conexões prediais. No entanto, apesar desses vazamentos apresentarem-se em grande número, nem sempre resultam em grandes perdas de água. Por isso, é importante investigar toda a área para entender melhor o problema (Dinis e Dalfré Filho, 2013). 23 Ao utilizar a implantação de Distritos de Medição e Controle – DMCs, Ribeiro, De Andrade e Zambon (2017), analisando a gestão do sistema de abastecimento de água de Limeira/SP, identificaram que um dos principais fatores que potencializavam as perdas no sistema analisado foram as altas pressões nas redes de água, ocasionada pelos altos índices de vazamentos em redes, ligações e acessórios. Por meio da utilização do zoneamento e pelo monitoramento de pressão nos pontos mais baixos e mais altos, foram identificadas pressões muito altas em alguns setores, que tornou necessária a instalação de Válvulas Redutoras de Pressão – VRPs para reduzir e equalizar as pressões, concluindo que estas ações trouxeram benefícios para empresa e para sociedade em geral. Nessa mesma linha de atuação, Teixeira e De Melo Ferro (2019) ao estudarem a implementação do DMC José Lages, situado no bairro da Ponta Verde, município de Maceió/AL, constataram um impacto significativo na gestão das perdas de água pela Companhia de Saneamento de Alagoas – CASAL. Na área estudada, houve uma redução expressiva de 30 a 40% no total de perdas de água. Além disso, a iniciativa trouxe benefícios financeiros evidentes, especialmente devido às melhorias no abastecimento de água e ao aumento da oferta. Desta forma, infere-se que análises mais fracionadas do sistema de distribuição de água, por meio da subdivisão das redes em setores com seus respectivos DMCs, são a maneira mais precisa atualmente encontrada para diagnóstico e avaliação do sistema, com seleção das ações para melhor controle e redução de perdas. Conforme Stańczyk e Burszta-Adamiak (2022) concluiram, ao desenvolver métodos de diagnóstico para avaliar as condições das redes de abastecimento de água, os processos de detecção de falhas devem ser realizados em duas etapas. A primeira consiste na detecção global de falhas e na seleção inicial de sua localização por meio de soluções de software, a partir da análise de medições hidráulicas feitas com sensores de alta precisão. Em seguida, é necessário implementar ferramentas para detectar a localização precisa do local do vazamento. As perdas não-físicas, também conhecidas como perdas aparentes ou comerciais, referem-se à parcela de perdas no sistema de distribuição que não resulta em desperdício físico de água, mas sim em perdas no faturamento do provedor de serviços. Essas perdas são causadas por submedição dos hidrômetros, erros de leitura, ligações clandestinas, falhas no cadastro e fraudes que violam os equipamentos de medição. Em suma, são volumes de água efetivamente consumidos 24 pelos usuários, mas que não são devidamente medidos e contabilizados, resultando em perdas de receita para o provedor de serviços. (ABES, 2015; AESBE, 2015; SNIS 2022). Sabe-se que o elevado índice de perdas comerciais reduz a capacidade financeira do prestador dos serviços, uma vez que esses recursos poderiam ser investidos na redução das perdas físicas e na qualidade operacional do serviço, no entanto esses recursos são captados pelo prestador (GO Associados, 2021). Os sistemas comerciais das empresas prestadoras de serviços de abastecimento de água foram projetados para suprir a deficiências das perdas aparentes nos aspectos comerciais e financeiros, como por exemplo, o cálculo da tarifa mínimo por unidade de consumo. Contudo, não se preocupam com o balanço de massas do sistema, que visa avaliar o desempenho da infraestrutura dos órgãos. As Portarias do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia – INMETRO, estabelecem prazos para verificações periódicas em medidores, com um período máximo de 05 (cinco) anos, conforme a Portaria nº 246 de 17 de outubro de 2000, que foi atualizada pela Portaria nº 155 de 30 de março de 2022. Essa atualização ampliou o prazo de verificação subsequente para intervalos de inspeção periódica não superiores a 07 (sete) anos. Como resultado, as empresas de saneamento consideram a idade instalada como critério prioritário na substituição dos equipamentos (INMETRO, 2000; INMETRO, 2022). A determinação e acompanhamento contínuo da submedição no parque de hidrômetros são cruciais para manter em níveis aceitáveis as perdas aparentes das companhias. Estudos têm mostrado que a submedição em hidrômetros domésticos pode chegar a perdas comerciais na ordem de 1,21 m³/ligação/mês, evidenciando a importância na gestão desses ativos, principalmente porque o faturamento decorrente do lançamento de esgotos é calculado com base no volume de água consumido e medido pelos hidrômetros (Mendoza; Benavides-Muñoz, 2021). Portanto, é essencial implantar uma gestão ativa do parque de hidrômetros com critérios e métodos bem definidos. Outras metodologias de avaliação do Sistema de Abastecimento de Água, realizadas a partir da percepção do usuário, como forma a auxiliar na tomada de decisão pelos gestores quanto às ações de operação, manutenção, ampliação do SAA e eficiência dos serviços prestados pela concessionária de saneamento foram implementadas por Da Silva e Da Silva (2021). O estudo foi realizado no município de 25 Tucuruí-PA, focando no diagnóstico do SAA público na zona urbana. sob a percepção do usuário, que serviram de apoio tanto para ampliações futuras do SAA, assim como, para tomada de decisão pelos gestores de saneamento de ações prioritárias que minimizem problemas existentes. A mesma metodologia de avaliação dos serviços de abastecimento de água na perspectiva do usuário, foi utilizada por Da Silva Brito et al. (2019) ao avaliar os serviços prestados no município de Ibateguara/AL, o que permitiu concluir a necessidade de melhoria da qualidade da água consumida pela população, assim como a necessidade de uma melhor fiscalização por parte das autoridades de vigilância sanitária. A observação direta e a adoção de entrevistas com usuários foi a metodologia utilizada por Machado et al. (2020) para avaliar a prestação de serviços de abastecimento de água em onze comunidades rurais distribuídas no Espírito Santo, destacando que as comunidades analisadas mantiveram funcionamento aceitável dos sistemas de abastecimento de água, mas falhas ameaçam a sustentabilidade desses sistemas, tornando-se necessária a colaboração entre governos e comunidades com suporte técnico e estímulo à legalização, visando melhorias na qualidade, tarifas e conscientização ambiental. Embora existam alternativas baseadas na percepção do usuário, a escolha da metodologia do presente trabalho, fundamenta-se na necessidade de uma abordagem abrangente e sistêmica para o diagnóstico e avaliação das perdas em sistemas de abastecimento de água. A metodologia proposta combina análises técnicas detalhadas, levantamento de dados específicos e diagnósticos precisos das perdas físicas e não-físicas, fornecendo uma visão aprofundada dos principais aspectos que impactam a eficiência e a sustentabilidade do sistema. Enquanto as metodologias baseadas na percepção do usuário são valiosas para identificar questões relacionadas à qualidade do serviço percebido, a abordagem técnica adotada neste projeto permite uma compreensão mais objetiva das causas subjacentes das perdas, bem como a formulação de estratégias de intervenção precisa e orientada para a redução eficaz dessas perdas. As discussões realizadas no capítulo dedicado a este tema oferecem uma análise aprofundada sobre as causas e os impactos das perdas físicas, permitindo uma maior conscientização dos gestores e operadores do sistema sobre a relevância de implementar estratégias eficazes para a redução dessas perdas. 26 Por fim, serão apontadas possíveis melhorias e ações futuras propostas para aprimorar a gestão e o controle de perdas no sistema de Votuporanga, constituindo uma base sólida para a implementação de medidas práticas e sustentáveis, contribuindo para a melhoria do abastecimento de água e a preservação desse recurso tão precioso. Com tais informações, os gestores e operadores do sistema poderão tomar decisões e aprimorar as medidas para reduzir as perdas de água, maximizando a eficiência operacional e garantindo a disponibilidade sustentável desse recurso vital para a comunidade local. 2.2.1 Índices de Perdas do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento Até o final do século passado, não havia consenso sobre o que eram "perdas" nos sistemas públicos de água. Nos Estados Unidos, o conceito de "Água não contabilizada" referia-se ao volume remanescente após uma "auditoria de água". Desta forma, os vazamentos eram contabilizados e os volumes de água estimados. Após todos os cálculos e estimativas, incluindo os vazamentos, a água não contabilizada continuava sendo um volume cujo destino ou uso era desconhecido (ABES, 2015). No Japão, esse conceito referia-se ao "uso efetivo" da água, que inclui todo o uso (por exemplo, incluindo a submedição do hidrômetro), e o que sobrava era chamado de "uso não efetivo", restringindo, assim, as perdas por vazamento na rede de distribuição e ramais (ABES, 2015). Os índices de perdas geralmente eram apresentados em porcentagem, não sendo possível apropriar tais percentuais aos volumes perdidos nos sistemas de abastecimento. Desta forma, não era possível avaliar ou comparar os indicadores de perdas entre sistemas distintos, a fim de concluir sobre qual sistema seria mais eficiente do que outro. Apesar dos esforços empregados pela International Water Association (IWA), muitos países não adotaram os novos conceitos, presos em suas pesquisas únicas, e os resultados são sempre enganosos se não "traduzidos" na estrutura desenvolvida pela IWA. Um desses países é o Japão, que não incorporou esses conceitos em suas avaliações (ABES, 2015). Pode-se dizer ainda que este tema está aberto para pesquisa e desenvolvimento, o que tem sido demonstrado nos workshops da IWA, muitos dos quais trabalham para confirmar ou limitar algumas das considerações originais e até 27 mesmo propor novas abordagens, sempre com o objetivo de fornecer tecnologia e suporte operacional para empresas ou operadoras globais de saneamento (ABES, 2015). Ao longo de sua trajetória, o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) tem feito progressos significativos tanto na ampliação do conjunto de informações e indicadores disponibilizados quanto no aumento do número de municípios participantes do estudo. Atualmente, esses indicadores são categorizados em cinco grupos distintos, possibilitando a elaboração de panoramas abrangentes relacionados aos aspectos econômico-financeiros, operacionais (água e esgoto) e de qualidade do serviço prestado (SNIS, 2021). No âmbito do SNIS, identificam-se quatro índices que abordam a questão das perdas de água dentro de um Sistema de Abastecimento de Água, denominados como: Índice de Perdas na Distribuição (IPD – IN049), Índice de Perdas de Faturamento (IPF – IN013), Índice Bruto de Perdas Lineares (IBPL – IN050) e Índice de Perdas por Ligação (IPL – IN051). Atualmente, a base de dados fornecida pelo SNIS é a mais completa em relação ao setor do saneamento básico brasileiro, sendo amplamente utilizada para análise das mais diversas aplicações no Brasil (Dantas, Sancho e Júnior, 2019; Sesso et al., 2020; Claudino et al., 2021; Vargas e Azevedo, 2021). A análise dos dados obtidos na concessionária local e do Plano Municipal de Água e Esgoto foi a metodologia utilizada por Barros e Lima (2020) para estudar as perdas de água no sistema de abastecimento da cidade de Porto Nacional, estado de Tocantins, com 52.700 habitantes e atendimento com água tratada para 99,9% da população. Por meio desta análise, foi possível determinar o quadro de perdas com uma média percentual de 49,2%, levando em consideração os volumes disponibilizados e micromedidos. A partir deste diagnóstico foram sugeridas ações para garantia de um melhor desempenho do sistema, como melhorias nas áreas de gestão comercial e operacional. Para análises mais precisas dos Sistemas de Abastecimento de Água (SAA), pode-se utilizar o cômputo do balanço hídrico de setores fechados de abastecimento, como a metodologia utilizada por Pereira e Tinôco (2021), que analisou o setor isolado denominado Parque das Nações, na cidade de Parnamirim/RN, operado pela Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN). Seus resultados puderam estabelecer o balanço hídrico volumétrico do setor para o ano de 2017 com 28 precisão na matriz do balanço, pois os volumes disponibilizados e utilizados pelos usuários puderam ser medidos na setorização. Utilizando-se de dados publicados pelo SNIS, Bezerra, Pertel e Macêdo (2019) analisaram a mesorregião do Nordeste, entre a Zona da Mata e o Sertão brasileiro, objetivando analisar o abastecimento de água no Agreste brasileiro, cuja escassez de recurso hídrico é latente, a partir de quatro índices do SNIS relacionados às perdas. Através de uma análise estatística de dados, obtiveram o diagnóstico dos indicadores de desempenho analisados, com a finalidade de fornecer subsídios aos gestores para a priorização de investimentos nos sistemas mais ineficientes e propiciar às agências reguladoras um estudo para comparação da prestação de serviços nos diversos municípios da região. Buscando identificar os indicadores que melhor exprimem os desempenhos financeiro e operacional dos sistemas de abastecimento de água em municípios de pequeno porte, Hamdan, Libânio e Costa (2019), observaram que existe uma relação direta entre o desempenho operacional e o índice de macromedição. Isso ocorre porque a macromedição possibilita a medição precisa da quantidade de água produzida, o que por sua vez permite combater as perdas de água na distribuição e identificar ligações clandestinas. Essas ações contribuem para a redução do volume de água distribuído, necessário para o abastecimento da população de forma mais eficiente. Analisando a partir de uma abordagem quali-quantitativa o município de Timon/MA, com um total de 167.619 habitantes, Da Silva (2019) conseguiu identificar, caracterizar e analisar os tipos de mananciais, tratamentos e distribuição de água potável à população do perímetro urbano de Timon, permitindo a análise de suas características a partir dos dados disponibilizados pelo SNIS. Os indicadores de perdas analisados neste trabalho foram adotados com base no Glossário de Informações e Indicadores, disponível no portal eletrônico do SNIS, que representa a fonte mais abrangente de dados relacionados ao setor de saneamento no Brasil, exibindo, na tabela, a forma de cálculo e a unidade de medida de cada índice considerado, além de apresentar, em nota, as informações necessárias para compor o cálculo de cada índice (SNIS, 2021). 29 Tabela 5 - Seleção dos índices do SNIS com melhor aplicação ao sistema analisado Índice adotado Forma de cálculo Unidade de medida Índice de Perdas na Distribuição (IPD – IN049) 𝐴𝐺006 + 𝐴𝐺018 − 𝐴𝐺010 − 𝐴𝐺024 𝐴𝐺006 + 𝐴𝐺018 − 𝐴𝐺024 × 100 Percentual Índice de Perdas de Faturamento (IPF – IN013) 𝐴𝐺006 + 𝐴𝐺018 − 𝐴𝐺011 − 𝐴𝐺024 𝐴𝐺006 + 𝐴𝐺018 − 𝐴𝐺024 × 100 Percentual Índice Bruto de Perdas Lineares (IBPL – IN050) 𝐴𝐺006 + 𝐴𝐺018 − 𝐴𝐺010 − 𝐴𝐺024 𝐴𝐺005 × 1000 365 m³/dia/Km Índice de Perdas por Ligação (IPL – IN051) 𝐴𝐺006 + 𝐴𝐺018 − 𝐴𝐺010 − 𝐴𝐺024 𝐴𝐺002 × 1000000 365 L/dia/Lig. Fonte: Adaptado de SNIS (2021). Em que: AG002: Quantidade de ligações ativas de água (média aritmética dos valores do ano- base e do ano anterior) AG005: Extensão da rede de água (média aritmética dos valores do ano-base e do ano anterior) AG006: Volume de água produzido AG010: Volume de água consumido AG011: Volume de água faturado AG018: Volume de água tratada importado AG024: Volume de serviço 2.2.2 Indicadores de desempenho A adoção de indicadores adequados para cada análise no sistema é um tema amplamente discutido em publicações e seminários técnicos relacionados ao saneamento (Hamdan; Libânio; Costa, 2019; Bezerra; Pertel; Macêdo, 2019; Correia; Lucena; Cavalcante, 2021; Marques; Carvalho; Malheiros, 2021). O indicador percentual clássico, que considera os volumes perdidos entre a produção total e a disponibilização medida, embora de fácil entendimento e universal, não é adequado como parâmetro comparativo entre sistemas distintos. Isso ocorre devido a diversas variáveis que impactam diretamente na geração desse percentual, como o nível de 30 urbanização, adensamento populacional, consumo per capita, grandes consumidores, entre outras particularidades do sistema analisado. Diante disso, a International Water Association (IWA) propôs indicadores que incorporam fatores estruturais e operacionais da rede de distribuição de água, garantindo maior precisão e facilidade nas interpretações e comparações (Alegre et al., 2004). Os indicadores de desempenho selecionados resumem, de forma precisa, os aspectos mais relevantes do operador, tornando a medição do desempenho mais verdadeira e imparcial. Cada indicador contribui para a avaliação do cumprimento de objetivos e a análise de sua evolução ao longo do tempo, sob diferentes perspectivas e áreas específicas (Alegre et al., 2004). Isso simplifica uma análise naturalmente complexa. No entanto, é importante ressaltar que um único indicador de desempenho não reflete completamente a realidade da gestão em sua totalidade. O uso descontextualizado desses indicadores pode levar a interpretações equivocadas. É fundamental analisar todos os indicadores de desempenho em conjunto, com conhecimento de causa e associados ao contexto em que se inserem (Alegre et al., 2004). Ademais, para uma interpretação correta do desempenho de uma entidade gestora, é essencial considerar o contexto específico e as características mais relevantes do sistema e da região em questão (Alegre et al., 2004). A Figura 2 ilustra a metodologia adotada pela IWA para os indicadores de desempenho. 31 Figura 2 - Sistema de indicadores de desempenho da IWA Fonte: Adaptado de Alegre et al. (2004). Para as Perdas Reais, o indicador mais adequado à comparação entre sistemas distintos é o Índice de Vazamentos da Infraestrutura (IVI), que relaciona o volume atual de Perdas Reais em um sistema com o volume considerado inevitável, levando em conta a pressão média do sistema, e é adimensional (Alegre et al., 2004). Além disso, foram introduzidos indicadores técnicos referentes à infraestrutura da rede de distribuição, como a extensão da rede ou o número de ramais, expressos em L/km.dia ou L/ramal.dia, sendo recomendados apenas para acompanhar a evolução das perdas em um determinado sistema (Alegre et al., 2004). Para as Perdas Aparentes, foi proposto por Rizzo (2007) o Índice de Perdas Aparentes (IPA) adimensional, que relaciona o volume atual de Perdas Aparentes do sistema com um valor de referência adotado como 5% do volume micromedido. No entanto, a proposta e o padrão mínimo aceitável para o IPA são aplicáveis a sistemas sem caixas d'água domiciliares, o que não é comum no Brasil em geral, resultando em valores do IPA geralmente superiores em sistemas com caixas d'água, tornando praticamente impossível atingir o valor de IPA = 1 (Rizzo, 2007). Em relação às Perdas Totais, representadas pelo somatório das Perdas Reais e Aparentes, a IWA sugere o indicador técnico ligado à infraestrutura. Tem sido sugerido o indicador Volume Anual Perdido em um sistema como adequado para definir metas nos programas de redução de perdas (European Commission, 2015). Em relação ao tradicional indicador percentual, sua aplicação 32 recomendada fica restrita apenas quando se trata de volumes (ou valores) faturados pela operadora (Alegre et al., 2004). É importante lembrar que várias estruturas tarifárias das operadoras adotam o faturamento mínimo de 10 m3/mês (ou outro valor), mesmo que o volume mensal micromedido seja inferior a esse valor, o que faz com que os índices de perdas de faturamento tendam a ser inferiores aos índices de perdas que consideram apenas os volumes micromedidos efetivamente apurados nas leituras mensais dos hidrômetros (Alegre et al., 2004). No Quadro 3, são relacionados os indicadores de perdas e suas aplicações mais adequadas, mantendo evidenciadas as suas restrições de uso para o fim que se propõe. Quadro 3 - Indicadores de perdas e suas aplicações e restrições Aplicação Indicador de Performance para Vazamentos/Perdas Reais Volume por ano L/Ramal.Dia L/km.Dia Percentual IVI, com a pressão Definição de metas e acompanhamento da performance, para um sistema individual Sim, para grandes sistemas Sim Sim Não Somente se toda gestão de pressão tiver sido implementada Performance técnica e comparação de diferentes sistemas Não Não Não Não Sim Conclusões gerais a partir de sistemas únicos ou múltiplos Não Não Não Não Sim, com outros fatores de contexto Fonte: Adaptado de Alegre et al. (2004). É de extrema importância buscar precisão na análise das variáveis dos indicadores e avaliar qual deles, ou quais, melhor se adapta(m) ao caso ou aplicação em questão. Apesar das limitações, os indicadores percentuais ainda são amplamente utilizados devido à sua compreensão universal e à necessidade de comparação numérica entre diferentes sistemas de distribuição de água. Ao implementar o sistema de indicadores de desempenho da IWA, não é obrigatório adotar todos os indicadores disponíveis. Pelo contrário, é recomendável que as entidades selecionem apenas aqueles mais relevantes para o seu caso específico (Alegre et al., 2004). O Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) publica anualmente um documento denominado Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos, 33 que reúne um acervo referencial do diagnóstico do saneamento básico no Brasil ao longo de décadas. 2.2.3 Balanço Hídrico Como vimos, as perdas totais são subdivididas em Perdas Físicas e Não-Físicas. Essa subdivisão é fundamental para melhor compreensão diagnóstica e definição das melhores ações para o sistema analisado. A International Water Association (IWA), desde 1995, vem atuando vigorosamente e contribuindo com grandes avanços no desenvolvimento de metodologias e entendimento apurado para quantificação das perdas em SAA, tornando-se uma referência internacional no assunto, propondo uma estruturação padronizada na forma do balanço hídrico, estabelecendo de maneira clara e objetiva os vários usos da água para identificação dos dois tipos de perda (Tardelli Filho, 2016; Alegre et al., 2004). O balanço hídrico (Quadro 4), é a ferramenta utilizada pela IWA para estabelecer essa definição, e será adotada como critério para o diagnóstico do SAA. Quadro 4 - Matriz do Balanço Hídrico Volume de Entrada (VE) Consumo Autorizado (CA) Consumo Autorizado Faturado (CAF) Volume Faturado Medido (VFM) Volume Faturado (VF) Volume Faturado Não Medido (VFNM) Consumo Autorizado Não Faturado (CANF) Volume Não Faturado Medido (VNFM) Volume Não Faturado (VNF) Volume Não Faturado Não Medido (VNFNM) Perdas de Água (PTA) Perdas Aparentes (PA) Submedição e Erros de Manuseio Ligações Clandestinas e Falhas no Cadastro Fraudes Perdas Reais (PR) Vazamentos Visíveis e Não Visíveis Adutoras, Redes e Ramais Fonte: Adaptado de Alegre et al. (2006). O balanço hídrico de um sistema de abastecimento de água é a base para a avaliação do funcionamento operacional do sistema de distribuição de água (Ociepa; 34 Molik; Lach, 2018). Baseando-se nos resultados obtidos é possível definir ações mais assertivas para cada categoria de perdas, visando maior efetividade na redução das perdas na distribuição de água. Dinis e Dalfré Filho (2013) ao analisarem 84,2 km de redes de abastecimento de água tratada do Setor Casa Verde, composto por 11.002 ligações e 16.891 domicílios, com vazão de 201,9 litros por segundo, em São Paulo/SP, indicam que a realização do balanço hídrico com o modelo hídrico de perdas no software Water Audit v.4 é uma técnica de apoio eficiente no controle de perdas de água, e concluem que as ligações prediais são a maior fonte de desperdício de água nas redes de abastecimento. 2.2.4 Controle de Perdas O combate às perdas em sistemas de abastecimento de água constitui uma das mais importantes ações das empresas de saneamento, e seus resultados produzem reflexos diretos na medida da eficiência operacional e na gestão econômico- financeira. Além do desperdício de água tratada, há também o desperdício de insumos utilizados no processo de tratamento, refletindo no aumento do valor pago pela população pelo uso deste bem. Alinhado com a metodologia utilizada por Babić, Đukić e Stanić (2014), o primeiro passo para reduzir as perdas de água consiste em estabelecer um balanço hídrico preciso, identificando seus principais componentes: o Volume de Entrada no Sistema (VE) e o Consumo Autorizado Faturado (CAF). Esses parâmetros são fundamentais para estimar os indicadores relevantes. Na segunda etapa, é essencial realizar uma análise e monitoramento detalhados dos elementos da matriz do balanço, como vazamentos ao longo das tubulações e conexões de serviço, transbordamento de reservatórios, imprecisões de medição, erros de processamento de dados, entre outros. A acurácia e a confiabilidade dos cálculos do balanço hídrico e da avaliação dos componentes dos indicadores estão diretamente relacionados à precisão e confiabilidade dos dados de entrada (Babić; Đukić; Stanić, 2014). Isso destaca a importância de obter informações confiáveis para realizar uma gestão eficiente e eficaz na redução das perdas de água. O controle de perdas exige uma abordagem holística para o gerenciamento operacional, levando em consideração que as perdas de água têm implicações mais 35 amplas, com repercussões significativas nos seguintes aspectos (European Commission, 2015): Ambientais, já que a disponibilidade de água está sob pressão, por se tratar de um recurso valioso e escasso, que impacta em menos recursos financeiros disponíveis para obras de saneamento; Políticos, pois envolvem as questões relativas aos entes públicos responsáveis pelos serviços de saneamento básico, agências de águas, linhas de financiamento bancário e repasses de verbas destinadas a ampliar ou construir novas redes, além da fixação de novas tarifas e reajustes de tarifas existentes, visando a contraprestação pelos serviços. É interessante notar, que mesmo havendo a preocupação política com a gestão dos vazamentos, as ações concretas nem sempre se materializam em decisões que podem resultar em perdas mais econômicas; Sociais, envolvendo o uso racional da água, questões de saúde pública, além da imagem divulgada dos prestadores de serviços de saneamento pela mídia em geral; Econômicos, uma vez que as perdas de água envolvem custos com os volumes perdidos e não faturados, custos operacionais (energia elétrica, produtos químicos etc), e investimentos em ações de controle e redução de perdas. Essa perspectiva deixa claro que a redução de vazamentos, cria uma maior folga entre a demanda atual e quantidade de água disponível no sistema; Tecnológicos, para tornar possíveis as metodologias de combate às perdas, com interações entre o conhecimento técnico e as tecnologias e ferramentas disponíveis; Legais, que resultarão em legislações para o setor de saneamento com as respectivas regulações, licenças, com uma visão de regulação econômica que equalize a relação custo-benefício entre níveis de vazamento eficientes e o impacto que esses níveis representam nas cobranças pelo serviço prestado. A qualidade das redes de distribuição, bem como a operação do sistema com pressão de serviço elevada, são os dois fatores que contribuem de forma mais significativa como causas principais no aumento das perdas reais (Tardelli Filho, 2016). Em relação às perdas aparentes, as limitações técnico-operacionais dos medidores, somadas à idade de sua instalação e à utilização de reservatórios individualizados nas unidades consumidoras, são os fatores de maior relevância nas perdas aparentes (Tardelli Filho, 2016). 36 Os sistemas de distribuição sem vazamentos não são o objetivo técnico ou econômico realizável, uma vez que um baixo nível de vazamentos não pode ser evitado, mesmo nos sistemas mais bem operados, com um excelente controle e gerenciamento de vazamentos (European Commission, 2015). Saber definir até que ponto as perdas devem ser combatidas para um sistema de abastecimento atingir a sua máxima eficiência operacional é o grande desafio das companhias. Para isso, a International Water Association (IWA) definiu dois limites para balizar as definições e metas de longo prazo das companhias de saneamento. Sendo eles exibidos na Figura 3: Figura 3 - Quatro estratégias básicas para controle de vazamentos Fonte: Adaptado de European Commission (2015). O limite econômico, quando os custos operacionais para execução das ações que visam controlar e combater as perdas se equivalem aos custos de exploração e distribuição de água (ou o custo marginal para ampliação ou abertura de um novo sistema produtor de água); O limite técnico, onde não é mais possível reduzir perdas usando métodos e técnicas atualmente disponíveis. Encontrar o baixo nível sustentável de vazamentos exige uma compreensão completa da complexa interação entre os inúmeros e diferentes parâmetros que influenciam nas decisões de controle de perdas passadas e presentes, e para isso, 37 desde 1999 a IWA e seus predecessores vêm utilizando quatro estratégias básicas de controle, resumidas no diagrama abaixo (European Commission, 2015): Para European Commission (2015) e Tardelli Filho (2016) as principais ações no combate às perdas reais são: Definição de Distritos de Medição e Controle (DMCs), Controle ativo de vazamentos, Velocidade e eficácia nos reparos e Gerenciamento e renovação da infraestrutura; e para o combate das perdas reais: Plano de instalação e/ou substituição de hidrômetros, Combate ativo às fraudes, Existência e aprimoramento do sistema comercial, que serão melhor descritos no Quadro 5. Quadro 5 - Principais ações de combate às Perdas de Água Tipo de Perda Ação Descrição e objetivos Perdas Reais Definição de Distritos de Medição e Controle (DMCs) A setorização das redes de distribuição de água com o gerenciamento das perdas e das pressões de serviço no setor, operando o sistema com pressões mais equilibradas, complementadas por Válvulas Redutoras de Pressão (VRPs) em zonas baixas de abastecimento. Conforme recomenda Pereira e Tinôco (2021), uma proposta importante para aprimorar o sistema de abastecimento de água consiste em dividir a rede de distribuição em setores bem definidos, nos quais seja possível medir e controlar as vazões de entrada e saída. Controle ativo de vazamentos Criação e dedicação de uma equipe que deverá encontrar os vazamentos não visíveis nas tubulações, com a utilização de técnicas e equipamentos de detecção acústica. Esse termo se contrapõe ao “controle passivo” dos vazamentos, que se concentra em atender as solicitações de vazamentos visíveis, ou seja, aqueles que afloram para a superfície do pavimento. Velocidade e eficácia nos reparos Tanto para os vazamentos visíveis quanto para os vazamentos não visíveis detectados, mantendo-se a prioridade no atendimento e a qualidade na execução dos serviços. Gerenciamento e renovação da infraestrutura Estabelecendo-se um plano de substituição das tubulações (redes e ramais) que apresentam maior incidência de vazamentos. Perdas Aparentes Plano de instalação e/ou substituição de hidrômetros Para garantir a utilização parcimoniosa de água pelos clientes e a medição precisa dos volumes consumidos, é imprescindível que todos os clientes sejam equipados com hidrômetros; além disso, deve-se manter a substituição periódica dos micromedidores (preventiva) e a substituição imediata daqueles medidores que apresentarem problemas constatados durante a visita dos leituristas (corretiva). Combate ativo às fraudes Com vistas ao atendimento prioritário de denúncias, evidências visuais constatadas pelos leituristas, análises de variações atípicas de consumo ou quaisquer outros indícios de fraude nas ligações. 38 Existência e aprimoramento do sistema comercial Especial atenção em manter o Cadastro Comercial atualizado e confiável para evitar distorções na cobrança dos clientes e deficiências na medição precisa dos volumes, mantendo-se constante atualização dos cadastros das unidades consumidoras, caso contrário, essas questões podem surgir e causar problemas. Fonte: Adaptado de European Commission (2015) e Tardelli Filho (2016). Em relação às pesquisas sobre vazamentos, atualmente existem diversas técnicas para identificação e localização de vazamentos, desde as mais tradicionais e pontuais, como hastes de esculta e geofones, até técnicas mais sofisticadas e modernas, com o uso de modelos de detecção de vazamento por sistemas mecânicos baseados em sinais de vibração de acelerômetros, com precisão média de até 98% (El-Zahab; Abdelkader, 2018; Yu et al., 2023). Outros métodos incluem análise inversa de transientes, com níveis de incerteza em torno de 4% (Soares, Covas e Reis, 2011), e experimentos recentes como o coerenceograma, que se destacam como novas técnicas de detecção de vazamentos acústicos em tubulações (Zeng et al., 2022). Outras ações estratégicas como a modelagem hidráulica do sistema de distribuição de água, podem ser implantadas em conjunto com o cadastro técnico SIG. Para Scherer et al. (2021), a simulação hidráulica realizada com a ferramenta Epanet, no distrito de Alter do Chão, localizada na região norte do município de Santarém/PA, Brasil, sistema que atende 535 economias, obteve êxito nos resultados referente aos parâmetros de vazão e pressão de toda a rede de distribuição lançada no software, demonstrando que a plataforma utilizada é um ótimo recurso de avaliação e monitoramento para sistemas de abastecimento de água. É importante observar que muitas companhias não possuem grande capacidade financeira, operacional e de pessoal para diversificar sua atuação. Por esse motivo, pelo princípio da eficácia, obtendo-se bons diagnósticos operacionais do sistema, podemos concentrar esforços nas ações que reduzem o problema gerador das perdas de água na rede de distribuição. O Quadro 6, Quadro 7, Quadro 8 e Quadro 9, publicados por Tardelli Filho (2016), sintetizam as ações direcionadas para cada tipo de problema gerador de perdas em SAA. 39 Quadro 6 - Soluções pontuais para problemas de perdas de água com origem na informação, diagnóstico e gestão INFORMAÇÃO - DIAGNÓSTICO – GESTÃO Problema Intervenção Preventiva ou Corretiva Suporte necessário Cadastros técnico e/ou comercial desatualizados Atualização cadastral, definição de fluxos e responsabilidades Plantas cadastrais, croquis, as built, GIS Setorização inexistente ou precária Compartimentação piezométrica ou operacional (DMCs) Cadastro técnico, GIS, modelagem Falta de estanqueidade Eliminação dos fluxos entre setores ou zonas piezométricas Cadastro técnico, GIS, ensaios em campo Macromedição inexistente ou deficiente Instalação de macromedidores, substituição ou adequação de macromedidores, calibração periódica Cadastro técnico, ensaios de pitometria Inexistência de hidrômetro Instalação de hidrômetro Cadastro comercial Supervisão inexistente Monitoramento (nível, pressão, vazão) de pontos estratégicos ou críticos da rede Equipamentos registradores, ensaios pitométricos, telemetria Informações inexistentes ou desorganizadas Sistema informatizado e atualizado Monitoramento, GIS, indicadores Inexistência de diagnóstico Elaboração de diagnóstico operacional e comercial Ensaios em campo, análises de dados, balanço hídrico, indicadores Gestão operacional ou comercial inadequadas Elaboração de balanços hídricos, sistemas informatizados, relatórios gerenciais, definição de metas Indicadores, tendências, referenciais comparativos Fonte: Adaptado de Tardelli Filho (2016). Quadro 7 - Soluções pontuais para problemas de perdas de água com origem na qualificação de materiais e mão de obra QUALIFICAÇÃO - MATERIAIS E MÃO DE OBRA Problema Intervenção Preventiva ou Corretiva Suporte necessário Materiais e ferramentas inadequados Registro de falhas, melhoria das especificações, maior rigor nas inspeções Especificações, normas Mão de obra despreparada Treinamento, certificação profissional Centros de treinamento, sistema de qualificação e 40 Certificação Execução mal feita dos serviços Fiscalização, controle tecnológico Especificações, normas Problemas com subcontratadas Fiscalização, treinamento, certificação profissional Contratos, especificações Problemas no recebimento de obras e serviços Fiscalização, ensaios hidrostáticos, análises de amostras Contratos, especificações, normas Fonte: Adaptado de Tardelli Filho (2016). Quadro 8 - Soluções pontuais no combate às perdas de água concentradas nas perdas reais COMBATE ÀS PERDAS REAIS Problema Intervenção Preventiva ou Corretiva Suporte necessário Pressão alta Setorização, instalação de VRPs Cadastro técnico, GIS, monitoramento, modelagem Pressão baixa nos pontos mais elevados Instalação de boosters (rotação variável) Cadastro técnico, GIS, monitoramento, modelagem Grande variação da pressão ao longo do dia Substituição de redes, instalação de VRPs “inteligentes” Cadastro técnico, GIS, monitoramento, modelagem Vazamentos visíveis nas redes Reparo ágil, redução de pressão, substituição de tubulação Atendimento telefônico, mapeamento, indicadores, modelagem Vazamentos visíveis nos ramais Substituição ágil do ramal, redução de pressão Atendimento telefônico, mapeamento, indicadores, modelagem Vazamentos não visíveis nas redes Pesquisa de vazamentos, reparo, redução de pressão, substituição de tubulação Mapeamento, indicadores, modelagem Vazamentos não visíveis nos ramais Pesquisa de vazamentos, substituição do ramal, redução de pressão Mapeamento, indicadores, modelagem Vazamentos inerentes nas redes Substituição de redes, redução de pressão Ensaio de campo, modelagem Vazamentos inerentes nos ramais Substituição do ramal, diminuição de juntas, redução de pressão Ensaio de campo Extravasamento de reservatórios Controle de nível d’água Monitoramento, telemetria, telecomando Fonte: Adaptado de Tardelli Filho (2016). 41 Quadro 9 - Soluções pontuais no combate às perdas de água concentradas nas perdas aparentes COMBATE ÀS PERDAS APARENTES Problema Intervenção Preventiva ou Corretiva Suporte necessário Hidrômetro quebrado ou com problemas Troca corretiva Atendimento telefônico, cadastro comercial Submedição elevada Troca preventiva otimizada, desinclinação, desenvolvimento tecnológico dos hidrômetros Gestão comercial, ensaios de bancada, normas Fraudes e ligações Clandestinas Inspeção e penalização Canal de denúncia, gestão comercial e dos consumos Falhas do sistema comercial Auditorias, melhorias no sistema, modernização de processos Gestão comercial Gestão deficiente dos grandes clientes Adequação de medidores, troca preventiva mais frequente Telemetria, gestão comercial Fonte: Adaptado de Tardelli Filho (2016). Conforme Rodrigues Costa (2013), citado por Tardelli Filho (2016), apresenta- se um quadro (Quadro 10) com três estágios distintos para a implementação de um Programa de Redução de Perdas, levando em consideração a necessidade de intervenções graduais e adaptadas às circunstâncias específicas de cada empresa de saneamento ou comunidade local. No contexto das atividades relacionadas ao controle de perdas, o conhecimento é fundamental e deve ser valorizado mais do que as convicções. A execução cuidadosa é mais importante do que a utilização de meios sofisticados, e a persistência é mais relevante do que a intensidade. Quadro 10 - Estágios das ações de controle de perdas Ação Mínimo Razoável Desejável Cadastro Técnico Plantas cadastrais com a localização das redes de distribuição e outras informações básicas, tais como diâmetro, extensão, idade e topografia. Informações de campo como limite de setor, Informações básicas confiáveis, com definição dos setores de abastecimento e zonas de pressão. Incluir no processo a sistemática de atualização cadastral para eliminação de Informações georreferenciadas (GIS) para toda a malha de distribuição, contendo todos os setores de abastecimento, zonas de pressão, Distritos de Medição e Controle e 42 interligações, localização de boosters e VRPs. inconsistências. Distritos de Manobra cadastrados. Correlação do cadastro técnico com sistemas operacionais e de manutenção, propiciando a geração de mapas temáticos e exportação de dados para elaboração de modelos hidráulicos. Macromedição Macromedição nos setores de abastecimento (reservatórios, derivação em marcha), com macromedidor dimensionado de acordo com a faixa de vazão e aferido. Macromedidores instalados nas alças das redes de distribuição, possibilitando o controle da vazão mínima noturna. Implantar programa de aferição sistemática dos macromedidores. Monitoramento contínuo do sistema de macromedição totalmente telemetrizado. Setores subdivididos em Distritos de Medição e Controle macromedidos e telemetrizados, propiciando o monitoramento contínuo da vazão. Utilização de cartas de controle (CEP), no monitoramento das vazões. Gerenciamento de Pressão Garantia da pressão mínima nos pontos críticos de abastecimento. Instalação de válvulas redutoras de pressão (VRP) possibilitando a equalização de pressão principalmente nos horários de maior consumo. Instalação de VRPs com controladores eletrônicos que possibilitam a equalização de pressão de acordo com a variação de consumo. Implantar o gerenciamento de pressão em sistemas de bombeamento, por intermédio da utilização de inversores de frequência. Monitoramento dos sistemas de bombeamento, VRPs e pontos críticos. Implantação de estudos setorização, para equalização de pressão. Monitoramento e controle de todos os equipamentos (boosters e VRPs) e pontos críticos de abastecimento. Utilização de cartas de controle (CEP), no monitoramento das pressões. Controle Ativo de Vazamentos Campanha de pesquisa de vazamentos, com equipe capacitada e engajada. Pesquisar vazamentos não visíveis no período noturno. Estudo criterioso para a priorização de áreas com utilização de mapas temáticos e vazão mínima noturna. Tecnologias de pesquisa Utilização de indicadores de performance por áreas de pesquisa- carta de controle. Exigência de certificação profissional das equipes de 43 de vazamentos adequadas a cada situação. Controle de produtividade das equipes de pesquisa. pesquisa. Ação de pesquisa de vazamento conjunta com a renovação de estrutura e controle de pressão. Agilidade e Qualidade dos Reparos Canal de atendimento telefônico para reclamações e comunicação de vazamentos. Prazo para o reparo compatível com a realidade da empresa. Forma de atuação diferenciada por modalidade (ramal - rede). Central de atendimento telefônico adequadamente dimensionada. Equipes dimensionadas e capacitadas para execução dos vazamentos com qualidade e agilidade. Implantação do registro de falhas, para diminuição de reincidências. Sistemas informatizados e integrados para acatamento, programação e controle da execução dos vazamentos. Controle tecnológico dos serviços executados. Exigência de certificação profissional para a execução dos serviços. Gerenciamento da Infraestrutura Garantia da qualidade dos materiais, ferramentas e equipamentos. Garantia da qualidade da mão de obra e da implantação da infraestrutura. Análise do histórico de problemas e renovação da infraestrutura em pontos críticos. Execução de testes de estanqueidade no recebimento de novas tubulações ou serviços de manutenção. Implantação de centros de treinamento e capacitação da mão de obra própria ou terceirizada. Implantação de um programa sistemático de substituição ou restauração da infraestrutura existente, com base em diagnóstico de incidências de rupturas e vazamentos. Renovação de estrutura que integre as questões de perdas, garantia do abastecimento e da qualidade da água. Utilização de modelos hidráulicos e mapas temáticos na definição dos trechos críticos. Exigência de certificação profissional para a implantação ou substituição de estruturas. Implantação de um programa de gestão de ativos. Redução de Perdas Aparentes Cadastro comercial confiável. Hidrometração integral das ligações. Conscientização da população para a questão das fraudes. Cadastro comercial informatizado. Gestão da hidrometria, com troca periódica dos hidrômetros. Combate às fraudes. Ações junto às Prefeituras para a regularização de favelas. Cadastro comercial informatizado e integrado ao GIS. Telemetria de grandes consumidores. Programa otimizado de substituição de hidrômetros. Intensificação do combate às fraudes. Regularização de ligações em favelas. Fonte: Adaptado de Rodrigues Costa (2013). 44 3 MATERIAIS E MÉTODOS Neste capítulo, foram apresentados: uma breve descrição do município em estudo, a caracterização do local de investigação empírica e, por fim, os materiais e procedimentos experimentais adotados. 3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO A área de estudo é o município de Votuporanga, composta pelos Distritos Simonsen e Vila Carvalho, localizado no noroeste do estado de São Paulo – Brasil, conforme apresentado na Figura 4. O município de Votuporanga, possui população de 96.106 habitantes, Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (IDHM) de 0,79, densidade demográfica de 201,15 hab/km², com taxa de crescimento de 0,82% ao ano, segundo estimativa populacional realizada no último censo do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE (2021), com área total de unidade territorial de 420.703 km², com Latitude 20°25'12.26"S e Longitude 49°58'31.48"O. Figura 4 - Localização geográfica do município de Votuporanga/SP Fonte: Adaptado de IBGE e Google Earth (2023). 45 A área de estudo é composta por dois distritos anexos ao município de Votuporanga, o Distrito Simonsen com área e infraestrutura urbanizada e o Distrito Vila Carvalho com área urbanizada e infraestrutura parcialmente concluída, conforme mostrados na Figura 5 e Figura 6. Os distritos mencionados serão analisados em conjunto com a área de estudo. Figura 5 - Localização geográfica do Distrito Simonsen - Votuporanga/SP (coordenada geográfica Latitude 20°26'58.65"S e Longitude 49°53'43.70"O) Fonte: Adaptado de Google Earth (2023). 46 Figura 6 - Localização geográfica do Distrito Vila Carvalho - Votuporanga/SP (coordenada geográfica Latitude 20°29'13.04"S e Longitude 50° 0'51.47"O) Fonte: Adaptado de Google Earth (2023). Na Tabela 6, é apresentada a variação histórica do crescimento populacional do município de Votuporanga, revelando um crescimento médio de aproximadamente 2,6% ao ano nas últimas três décadas. Tabela 6 - Histórico populacional do município de Votuporanga/SP Ano População (habitantes) 1992 65.685 2000 74.694 2010 85.387 2020 95.338 2021 (estimada) 96.106 Fonte: IBGE (2022). Analisando a área de estudo, com base na Tabela 7, identifica-se que do total de 43.480 ligações ativas, estas representam os seguintes percentuais: 87,90% de ligações ativas para a categoria Residencial Normal, 9,99% na categoria Comercial, 47 1,22% na categoria Industrial, 0,76% na categoria Público e 0,13% para a categoria Residencial Social (Tabela 7 e Figura 7). Esses dados indicam que a área analisada é predominantemente residencial (88,01%), com aproximadamente 12% das unidades cadastradas nas categorias Comercial, Industrial e Público combinadas. Tabela 7 - Relatório comercial por categoria das ligações de água na área de estudo Localização Categoria da Ligação de Água Quant. de ligações Município de Votuporanga Residencial normal 38.221 Comercial 4.346 Industrial 531 Público 334 Residencial social 48 Total de ligações ativas no município 43.480 ligações Fonte: SAEV Ambiental (2022). Figura 7 - Distribuição gráfica dos tipos de ligação de água no setor analisado Fonte: Adaptado de SAEV Ambiental (2022). A Tabela 8 relaciona o número de habitantes com o número de ligações ativas, permitindo verificar o crescimento populacional em comparação com o número de ligações ativas e analisar o índice de habitantes por ligação, fornecendo informações 48 sobre o adensamento populacional na área de estudo. A mesma tabela também estabelece um comparativo entre a extensão total da rede instalada e o número anual total de habitantes, possibilitando calcular o índice de habitantes por extensão da rede de distribuição, com o objetivo de analisar a expansão urbana da cidade. Tabela 8 - Relação anual de Habitantes X Número de Ligações Ativas X Extensão da RDA ANO (A) Número de Habitantes utilizando o SAA (IBGE) (B) Número de Ligações Ativas (SAEV) (C) Extensão da RDA (SAEV) (A/B) Índice Hab./Ligação (A/C) Índice Hab./ Extensão da RDA até 2005 82.526 26.593 372.411,00 3.103 0.222 2006 83.764 27.256 377.309,22 3.073 0.222 2007 83.764 27.974 389.387,96 2.994 0.215 2008 80.819 29.061 392.123,07 2.781 0.206 2009 81.279 29.917 396.382,64 2.717 0.205 2010 81.279 30.870 405.645,00 2.633 0.200 2011 85.387 31.766 414.361,25 2.688 0.206 2012 86.059 32.928 418.893,45 2.614 0.205 2013 89.715 33.123 427.617,20 2.709 0.210 2014 90.508 33.688 458.073,33 2.687 0.198 2015 91.278 36.191 473.504,74 2.522 0.193 2016 92.032 37.335 502.550,19 2.465 0.183 2017 92.768 38.988 518.305,11 2.379 0.179 2018 93.736 39.809 524.253,85 2.355 0.179 2019 94.547 41.902 541.862,78 2.256 0.174 2020 95.338 42.840 549.396,75 2.225 0.174 2021 96.106 44.066 563.330,64 2.181 0.171 Fonte: Adaptado de IBGE (2021) e SAEV Ambiental (2022). Para elaboração da análise contida na Tabela 8, nos anos 2007 e 2010, foram considerados os dados populacionais do ano anterior, pois o IBGE não apresentou a estimativa populacional para anos citados. 49 Analisando a Tabela 8, é possível perceber uma redução no índice de habitantes por ligação ativa de água. Isso sugere que houve um acréscimo na expansão territorial do município, resultando na redução desse índice. Além disso, nota-se uma queda no índice de habitantes por extensão da rede de distribuição de água (RDA), o que corrobora a conclusão anterior e indica que a área de estudo ainda possui potencial de urbanização com a criação de novas unidades consumidoras e de adensamento populacional com a verticalização e o maior aproveitamento do solo edificado, sem que haja uma expansão considerável da malha hidráulica. Essas informações sugerem que a cidade tem se desenvolvido de forma mais concentrada e eficiente em termos de uso da infraestrutura de distribuição de água. 3.1.1 Caracterização do Local para Investigação Empírica A Investigação Empírica conduzida neste trabalho visa enriquecer a compreensão das perdas no Sistema de Abastecimento de Água (SAA) por meio de uma abordagem prática e localizada. O foco desta investigação recaiu sobre o Jardim Mastrocola Norte II, uma área específica que serviu como microcosmo para a análise das perdas totais, que pode ser observada na Figura 8 e na Figura 9. 50 Figura 8 - Localização geográfica do Jardim Mastrocola Norte II Fonte: Adaptado de Google Earth (2023). Figura 9 - Setor selecionado (Jardim Mastrocola Norte II) para a investigação empírica Fonte: Adaptado de Google Earth (2023). 51 O Jardim Mastrocola Norte II possui 301 (trezentas e uma) ligações, e destas, 6 (seis) ligações estão ativas na presente data (janeiro de 2024). A rede de distribuição de água é composta por uma extensão de 3.613,56 m (três mil, seiscentos e treze metros inteiros e cinquenta e seis centésimos de metros) de tubos PEAD – PN 16. A instalação de um macromedidor nessa região desempenhou um papel crucial na obtenção de dados precisos sobre o volume de água distribuído e consumido. 3.2 DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS Para elaborar o diagnóstico do Sistema de Abastecimento de Água (SAA) e propor ações alternativas para a melhoria no controle e combate às perdas de água, primeiramente foi realizada uma análise documental. As principais etapas da pesquisa documental são apresentadas na Figura 10. Figura 10 - Fluxograma dos procedimentos de pesquisa documental Fonte: Autor. A SAEV Ambiental forneceu dois arquivos em formato Computer-Aided Design (CAD), um deles, contendo layers (camadas) do traçado da rede, com os devidos diâmetros, localização das válvulas, e outros componentes do sistema de abastecimento de água, que foi utilizado como material de apoio para compor a base 52 para extração do diagnóstico da infraestrutura do sistema de abastecimento de água. Analisando os componentes encontrados neste arquivo, para o setor analisado, dividiu-se esses elementos em 05 (cinco) categorias: Poço; Bombas; Reservatórios; Tubulações; e Macromedidores. O outro arquivo fornecido pela SAEV Ambiental, também em formato CAD, georreferenciado, contendo informações urbanísticas que não pertencem diretamente ao SAA, formado por layers contendo informações como, a divisão das quadras e lotes urbanos, com a devida inscrição municipal. Este arquivo foi analisado, e as camadas que continham a divisão das quadras urbanas e subdivisão dos lotes com a inscrição do cadastro municipal foram extraídos, formando um bloco de referência para a malha urbana. O terceiro tipo de arquivo analisado, foi fornecido pelo Departamento de Planejamento Urbano, setor especializado em geoprocessamento do município de Votuporanga, que forneceu dois arquivos distintos em formato Computer-Aided Design (CAD), assim sendo: a) Levantamento altimétrico com curvas de nível geradas a partir de um levantamento de campo realizado pela empresa Astec Topografia, no ano 2000, denominado para os efeitos deste trabalho como “Levantamento Altimétrico 01”. b) Levantamento altimétrico, com curvas de nível geradas a partir do Modelo Digital de Elevação (MDE) do Banco de Dados Geomorfométricos do Brasil (Topodata), ano-base 2008, denominado para os efeitos deste trabalho como “Levantamento Altimétrico 02”. O arquivo contendo o levantamento topográfico foi cuidadosamente analisado, não restando nenhum elemento estranho aos formatos permitidos para as curvas de nível. Analisando o Levantamento Altimétrico 01, que por se tratar de um levantamento antigo, não abrangeu as regiões periféricas do município, incorporadas pela expansão do perímetro urbano devido aos novos parcelamentos de solo. À época, essas áreas ainda não faziam parte da malha urbana. Portanto, para gerar as curvas de nível de toda a malha urbana, considerou-se a extra