onômico de perdas idores volumétricos, étricos e ônicos

As perdas de água correspondem às perdas reais (vazamentos em tubulações, extravasamento de reservatórios, etc ) e aparentes (ligações clandestinas, submedição em hidrômetros, erros de leitura, etc.). Este ar tigo irá focar especificamente nas perdas aparentes, pois além de contribuírem para melhorar os indicadores de perdas globais, proporcionam o aumento do faturamento O componente de maior relevância está relacionado à imprecisão dos hidrômetros, que ao longo do uso tende a reduzir a acuracidade por desgaste

As tecnolog ias disponíveis para micromedição são os medidores velocimétricos, volumétricos e ultrassônicos Os medidores velocimétricos são os mais utilizados em território nacional, entretanto os estudos recentes de ensaios para determinação dos erros de medição, em conformidade com a AB NT 15538 [2], têm alavancado reflexões sobre os medidores volumétricos que, apesar da vulnerabilidade relacionada a travamento por par ticulado em suspensão, seu ponto for te é a per for- mance apresentada frente aos velocimétricos, considerando que no Brasil o abastecimento indireto evidencia ainda mais os efeitos da submedição.

Já os medidores com a tecnolog ia ultrassônica utilizam baterias de alta per formance embarcada, proporcionando precisão e durabilidade superior aos hidrômetros convencionais mecânicos Por não possuírem par tes móveis, não são suscetíveis a travamentos ou desgastes, fato frequente nos medidores de turbinas, limitando a permanência destes na rede em poucos anos, em média Se por um lado há maior precisão e durabilidade, por outro lado os custos de aquisição para aplicação podem inviabilizar o investimento, como mostrado na tabela I.

Determinação do I D M – índice de desempenho da medição

A metodolog ia consiste em obter o I DM de amostras de hidrômetros novos e usados, por fabricante, tipo e capacidade Os ensaios foram realizados no Laboratório de Medidores da Cedae, no Rio de Janeiro, cer tificado pela Inmetro, em conformidade com a I SO 17025, através do CR L 1083.

Faixa de medição Tecnologia Custo* Índice de desempenho da medição (IDMN)

0 ~ 5 m³/h

Velocimétrico Classe B C1 93 96%

Volumétrico Classe C 2 C1 98%

Ultrassônico R 250 6 C1 99%

(*) O uso desta tabela deve ser precedido de uma pesquisa de mercado, atualizando a relação de custo sugerida a título de exemplo

O plano de amostragem é montado contendo diferentes faixas de volume totalizado nos hidrômetros retirados da rede. Em conformidade com a N B R 15538, o I DM pode ser calculado pela seguinte expressão:

I DM = 100 Epi

Os ensaios de avaliação de eficiência de medidores tomam como base o per fil de consumo típico de abastecimento domiciliar, obtido pela associação entre o per fil de consumo e o erro relativo apresentado pelo medidor de água (Epi), nas faixas de vazões detalhadas na figura 1

Realizando ensaios definidos pela norma em (n) amostras e adotando critérios estatísticos utilizando a distribuição (t) de Student, os dados obtidos são plotados em um g ráfico conforme apresentado na figura 2

As linhas de tendência evidenciam que os medidores estáticos não sofrem desgaste e mantêm a per formance, mas no caso dos medidores velocimétricos e volumétricos, o I DM sofre decaimento à medida que o vo- lume acumulado aumenta. As equações lineares podem ser reescritas em função da leitura (L) de cada medidor e do I DM Estas equações representam a efetividade de medição dos medidores unijato marca Y, volumétrico marca W e ultrassônico marca

K. Por exemplo o decaimento metrológ ico dos medidores velocimétricos unijato, marca X obedece a seguinte equação linear:

Volume submedido em um medidor em uso

O primeiro passo na escolha do medidor em substituição ao existente no campo é identificar seu desempenho da medição Com base no volume submedido (Vs), é possível calcular o potencial de recuperação de receita:

Em que: x I DMn - Índice de Desempenho do Hidrômetro novo (%) x I DMuso - Índice de Desempenho do Hidrômetro em uso (%)

Cálculo da recuperação financeira após a troca do medidor

A troca de hidrômetro com desgaste por um novo medidor proporcionará uma melhora na medição e possivelmente no faturamento, caso o consumo médio da ligação esteja acima do mínimo estabelecido na estrutura tarifária Esta melhora será em função

Tendência de desempenho entre tecnologias

Medidor estático y = -0,0013x + 98,683

Medidor velocimétrico y = -0,0041x + 94,57

Fig 2 - Tendência de desempenho metrológ ico – medidor velocimétrico x volumétrico x ultrassônico

Estudos

do desgaste do medidor em uso, da qualidade do novo medidor e do valor da tarifa Como exemplo utilizamos a estrutura tarifária da Cedae vigente em janeiro de 2022 na tabela I I

Podemos obter valor mensal recuperado (Rf) após a troca de um hidrômetro utilizando a seguinte expressão:

Tab II – Estrutura tarifária da Cedae (Janeiro/2022)

Volume fornecido e não contabilizado ao longo da vida útil do medidor

Caso a localidade possua o serviço de coleta, transpor te e tratamento de esgoto, o valor mensal recuperado deve ser multiplicado por 2.

1º exemplo – Troca de medidor em uso por um novo velocimétrico

Em um cliente com volume medido no hidrômetro velocimétrico unijato marca X em uso de 16 m³/ mês com leitura de 850 m³, caso seja efetuada a substituição por um mesmo hidrômetro do mesmo fabricante, porém novo, a perda por submedição recuperada será de Vs = 0,61 m³/mês ou 20,4 L/ligação.dia

Considerando a segunda faixa tarifária, utilizaremos T2 = R$ 11,01, ou se a, com recuperação no faturamento em torno de R$ 13,48/mês Dessa forma, só haverá recuperação no faturamento com a troca do medidor caso o consumo médio seja superior a 15 m³/mês

Com base no exemplo 1 e figura 2, podemos constatar que o volume não contabilizado ao longo da vida útil de um hidrômetro será a área hachurada representada no g ráfico da figura 3. Obtendo a área, teremos o valor desejado

Deduzindo a fórmula do polígono em função da área teremos a equação que permitirá obter o volume não faturado ao longo da vida útil de um hidrômetro:

Em que: x Vp – Volume não faturado ao longo da vida útil (m³) x L – Leitura do hidrômetro em uso (%) x I DMn – Índice de desempenho da medição para o medidor novo (%)

2º exemplo – Obter o volume não faturado do medidor do 1º exemplo

Considerando o mesmo hidrômetro velocimétrico tipo unijato marca Y com leitura de 850 m³, o volume não faturado ao longo da vida útil será de 60,96 m3

Avaliação de desempenho de medidores de diferentes marcas

Comparando a per formance de três fabricantes diferentes, podemos evidenciar, através dos ensaios em bancadas, que medidores velocimétricos de mesma capacidade e mesma classe metrológ ica possuem desempenhos diferenciados ao longo do uso O g ráfico da figura 4 demonstra que os medidores do fabricante X possuem desempenho metrológ ico superior aos demais Por tanto, além de terem um tempo de uso maior, permitem maior contabilização de consumo e de faturamento.

Nível econômico de perdas em clientes abaixo da faixa mínima de consumo

Considerando a estrutura tarifária estudada, 65% dos clientes em média têm per fil de consumo em torno de 0 a 15 m³/mês, por tanto os medidores operam em faixas abaixo da tarifa mínima e a troca não proporciona resultados financeiros Porém, deve ser mantida a política de troca de modo a evitar a piora no indicador de perda aparente O N EPhd - Nível Econômico de Perdas em clientes na faixa mínima de consumo ocorre quando a perda de faturamento proporcionada ao longo da vida útil do medidor supera o valor da troca (medidor + mão de obra) Por tanto, o produto do volume não faturado e do custo por m³ da água representará o valor não faturado ao longo do tempo em que o medidor permaneceu em uso. No caso a fór-

Estudos

– Valor de venda pela Cedae às concessionárias = R$ 1,87/m³ x Val n Fat – Valor financeiro perdido (R$)

Para obter o custo da troca do medidor é necessário considerar também os gastos adicionais com mão de obra:

Em que: x Mobra – Custo mão de obra para a troca do medidor – Valor considerado

= R$ 60 x Hd – Custo aquisição hidrômetro –Valor considerado = R$ 60 x Custotroca – Custo troca de hidrômetro = R$ 120

Nível econômico de perdas

Nível econômico de perdas para velocimétricos marcas X, Y e Z na faixa mínima

A tabela I I I resume os resultados obtidos para identificar a leitura limite e a submedição em que os medidores de marcas X, Y e Z deverão permanecer na rede até ating ir o nível econômico de perdas, igualando o custo de troca com a perda de faturamento Podemos observar que para diferentes tipos de fabricantes, os N EPhd variam, permitindo adotar diferentes estratég ias de trocas em função das leituras ótimas de cada medidor.

Nível econômico de perdas em clientes acima da faixa mínima

No caso de hidrômetros que operam em faixas de consumo acima da tarifa mínima, iremos adotar o conceito de condição ótima de perdas por submedição proposta por Allan Wyatt abordada no Guia do Ministério das Cidades considerando que o nível econômico ótimo de perdas por submedição que no ponto de perda evitável ótima (Pevit ótima ), o custo marg inal de substituição de hidrômetros é igual à receita Em outras palavras, a substituição de hidrômetros deve ser prosseguida até o seu custo marg inal ating ir a média das receitas por unidade.

Em que: x Pevit ótima : perdas por submedição evitáveis ótimas, isto é, econômicas (% do volume consumido). x s: inclinação da linha de precisão de medição (%/ano) x T: tarifa prog ressiva de acordo com a tabela I I (R$/m³)

Com base na equação acima, é possível identificar o ponto ótimo de submedição e nível econômico de perdas para medidores velocimétricos marca X acima 15 m³/mês (ta xa de inclinação para o consumo médio adotado de 20 m³/mês de s = 0,720%); volumétricos acima 15 m³/ mês (ta xa de inclinação para o consumo médio adotado de 20 m³/mês de s = 0,312%) e ultrassônicos acima

35 m³/mês (considerando que a viabilidade no emprego desta tecnolog ia é a par tir de 30 m³/mês, com ta xa de inclinação para o consumo médio adotado de s = 0,210%. Os resultados estão resumidos na tabela IV

Conclusões

Com base no estudo realizado, concluiu-se que: x O N EPhd é uma valiosa ferramenta de gestão para definição de metas de redução de perdas, permitindo o correto planejamento de investimentos na hidrometria x O método apresentado pode ser empregado em diferentes estruturas tarifárias e permitirá a escolha correta de qual tecnolog ia deverá ser empregada x Os resultados apresentados demonstram que as trocas de medidores são necessárias e as ações devem ser realizadas com critérios e métodos bem definidos visando o maior retorno possível do investimento aplicado.

Devido à diversificação de medidores instalados no campo, o método proposto é eficaz desde que seja definindo para cada nicho de clientes as tecnolog ias distintas Com isso será possível obter os melhores resultados com o menor investimento possível.

Referências

[1] Ministério das Cidades, SN I S - Sistema Nacional de Informação Sobre Saneamento 2020

[2] AB NT 15538 Medidores de água potável - Ensaios para avaliação de eficiência São Paulo Publicada em 9/12/2011 e substituída em 2014

[3] Inmetro, Por taria 155/2022 Regulamento Técnico Metrológ ico do Inmetro – Medidores de água potável fria ou quente Publicada em 30/3/2022

[4] Ministério das Cidades Perdas de água - Guia para determinar o nível econômico e metas prog ressivas de controle para municípios, reguladores e prestadores de serviço 2021

Por motivo de espaço, o artigo precisou ser resumido e adaptado O trabalho original “Nível econômico de perdas em medidores volumétricos, velocimétricos e ultrassônicos” foi apresentado na Fenasan 2022 e está disponível para download nos anais eletrônicos do