Por Hugo Raniere, Arquiteto de Soluções da Imagem

De acordo com dados do SNIS – Sistema Nacional de Informações Sobre Saneamento, a despesa com energia elétrica pelas empresas de saneamento, em 2007, foi maior que R$ 2,6 bilhões. Em algumas delas, esse item representa até 90% das chamadas despesas de exploração. Só a SABESP gastou cerca de R$ 500 milhões com eletricidade.

A maior parte da energia é consumida pelo bombeamento de água. No entanto, o consumo de energia elétrica excessivo por parte das empresas de saneamento ao longo de seu processo pode ser consideravelmente reduzido com a implantação da tecnologia e planejamento adequados. Acredita-se que há espaço para redução de aproximadamente 25% do consumo de energia, o que representaria mais de R$ 660 milhões de economia anual.

Mas, como obter esta economia? Pela redução de perdas de água, exigindo um menor esforço para bombeamento, troca dos motores e bombas por bombas mais eficientes e com menor consumo; ou otimização no bombeamento de água utilizando as bombas de forma mais racional, sendo esta última, de mais fácil realização, pois implica apenas na mudança do planejamento operacional das bombas, evitando obras na rede ou a necessidade de investimentos em novos equipamentos.

A otimização de bombeamento consiste em bombear água suficinte para manter o sistema em funcionamento adequado, com o menor custo, bombeando água nos horários em que a energia é mais barata, e fazendo as bombas trabalharem em seu ponto máximo de eficiência.

Descobrir o planejamento ideal de operação das bombas, não é uma tarefa simples, pois além do menor consumo de energia, é necessario levar em consideração os requisitos e as restrições operacionais da rede, como os níveis máximo e mínimo de pressão nos diversos pontos atendidos, nível dos reservatórios, idade da água na rede, custo de ligar ou desligar uma bomba de difícil acesso, entre outros. É para auxiliar nesta tarefa que entram em cena os simuladores hidráulicos.

Um simulador hidráulico é um sistema capaz de simular com grande precisão o comportamento de uma rede de distribuição de água por meio de um modelo hidráulico da rede. Nele podem ser modeladas diferentes alternativas de operação, com previsão dos seus respectivos comportamentos, antes de colocá-las em prática. Assim, é possível saber se um determinado cenário operacional irá garantir o abastecimento adequado e quanto será seu custo.

A representação computacional da rede de distribuição, ou modelo hidráulico, é criada com informações sobre dutos, junções, bombas, tanques, reservatórios e válvulas, curvas de eficiência das bombas, informações de altitude e demandas estimadas. Este modelo permite a simulação matemática da distribuição de água, calculando a pressão e vazão nos nós da rede, o a velocidade da água nos tubos e consumo de energia por parte das bombas (1). Sistemas de simulação mais robustos e com mais funcionalidades, como por exemplo o InfoWater da MWHSoft, são capazes inclusive de gerar automaticamente o cenário ótimo de operação das bombas por meio da comparação de milhares de alternativas, indicando para cada bomba (ou grupo), os horários em que estas devem ser ligadas ou desligadas (Figura 2).


Figura 1. Gráfico mostrando o custo operacional de uma
bomba no decorrer de um dia de trabalho


Figura 2. Programação operacional para uma bomba do
sistema gerada a partir de um simulador hidráulico

É importante observar, que a construção do modelo hidráulico pode ser feita para toda a rede, ou apenas para uma área de estudo, como por exemplo apenas um sistema/setor de abastecimento, ou os dutos da rede primária, podendo assim ser gerados mais rapidamente, trazer resultados mais imediatos, e que podem ser incrementados com o tempo (Figura 3).


Figura 3. Modelo hidráulico de uma rede simplificada,
modelando apenas 2 bombas e sua respectiva área de influência

Outro ponto interessante do uso de simuladores hidráulicos para obtenção de otimização do bombeamento, é a capacidade de analizar cenários diferentes de abastecimento para atendimento a demandas sazonais, como estações com poucas chuvas, ou períodos de aumento demográfico em uma determinada cidade, permitindo que a companhia se prepare antecipadamente para o atendimento destas demandas.

A tecnologia garante maior confiabilidade e segurança nas operações, já que é capaz de emitir gráficos e relatórios, aumentar a eficiência operacional dos sistemas de distribuição, avaliar o funcionamento do sistema em diversos casos e otimizar a relação armazenagem / bombeamento. A modelagem hidráulica pode atuar ainda em diversas outras áreas, como: perdas de água, planejamento operacional, qualidade da água e gerenciamento de zonas de pressão.

Em resumo, a otimização de bombeamento permite grande economia mensal para as empresas de saneamento, e pode ser obtida através da modelagem hidráulica, com rápido retorno sobre o investimento pois não necessita de gastos com novos equipamentos ou obras em redes.