O Brasil vive, hoje, um momento difícil em relação ao abastecimento de água e energia. As perdas e o desperdício são fatores que agravam mais essa situação, sem falar que muitos brasileiros ainda não têm acesso à água potável. Diante desse cenário surge a oportunidade para ofertas de soluções tecnológicas e estratégias que viabilizem o uso mais racional destes recursos, como os sistemas de automação.
Podemos definir a ciência da automação como o conjunto de tecnologias, conhecimentos e equipamentos que permitem operar processos de forma autônoma e dispensando a intervenção humana. A automação combina controladores programáveis, leituras de grandezas digitais e analógicas fornecidas por sensores e o comando de atuadores que executam as ações do processo sendo controlado.
Frequentemente, são utilizados computadores para o armazenamento de dados e para apresentar de forma gráfica e intuitiva o processo sendo controlado. De acordo com Eduardo Grachten, representante da Alfacomp Automação Industrial, esses sistemas se apresentam como recurso indispensável na busca pela melhoria do desempenho operacional, econômico e financeiro das empresas de saneamento, sendo o primeiro instrumento a ser utilizado pelo programa de diminuição de perdas.
"Não é possível falar de sistemas de automação no saneamento sem mencionar as tecnologias de comunicação com as estações, chamadas popularmente de telemetria. Podemos dizer que no saneamento os sistemas tratam da automatização, monitoração e controle, em tempo real, de reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs via rádio" completa Eduardo.
Os sistemas de automação e telemetria de elevatórias, reservatórios e estações de tratamento de água e esgoto são de fundamental importância para a melhoria dos processos de saneamento. Fornecem em tempo real as medições dos parâmetros hidráulicos, mecânicos e elétrico das estações componentes do sistema.
A leitura e registro dos históricos de vazões, pressões, níveis, tensões, correntes, fatores de potência e status de bombas e válvulas mantém os processos rastreáveis e permitem agir imediatamente quando anomalias são detectadas.
O representante da Alfacomp explica ainda que os sistemas de automação e telemetria de água e esgoto constituem, certamente, a primeira melhoria a ser implantada na busca pela excelência da gestão, pois os dados por esses fornecidos irão auxiliar na implantação e utilização das demais ferramentas de controle e gestão. Podem ser aplicados processos industriais, redes municipais e estaduais e condomínios residenciais.

Como funcionam
De acordo com Marcelo Pessoa, engenheiro de soluções da Schneider Electric é possivel associar o funcionamento de um sistema de automação ao funcionamento do corpo humano. O humano é orientado pelos seus sentidos (audição, visão, paladar, tato e olfato) para coletar informações que estão ao nosso redor, estas informações vão para o cérebro, onde são interpretadas e são gerados comandos aos nossos músculos para ser tomada alguma ação.
Por sua vez os sistemas automatizados possuem sensores e instrumentos (sensores de proximidade, gás, instrumentos de pressão, vazão, etc) para coletar informações, possuem controladores para interpretar estas informações e executar uma lógica para gerar comandos aos dispositivos (atuadores, motores, válvulas, etc), assim automatizando os sistemas. "A aplicação da automação é muito ampla, desde utilizações residenciais como ascender uma lâmpada automaticamente quando está escuro, controle de temperatura de um ar condicionado em um ambiente, até o controle total de uma planta de refinaria", destaca.
Podem ser totalmente ou parcialmente automáticos. Quando totalmente automáticos, funcionam sozinhos, ou seja, todo o sistema é interligado e funciona como uma malha fechada obtendo informações do processo através de instrumentos e controlando as válvulas de processo mediante as informações adquiridas. Nesse caso, o operador somente visualiza o processo e intervém no ajuste dos equipamentos para que as variáveis fiquem de acordo com o especificado.
André Amaral, gestor de produto da Festo Brasil resalta que o cliente também pode optar por um processo semi-automático, onde o operador tem total controle sobre o processo e o opera manualmente, porém as variáveis do processo são todas monitoradas. Os sistemas de automação e telemetria do saneamento normalmente são dotados de CCOs (Centro de Controle e Operação) e estações remotas.
O CCO é dotado de computadores e monitores, permitindo que a equipe de operação supervisione e controle o funcionamento de todo o sistema de abastecimento de água do município. Do centro de operações é possível comandar de forma automática e manual o funcionamento de elevatórias, reservatórios, boosters, válvulas, comportas, macro medidores de vazão e qualquer outro dispositivo eletromecânico. Toda a comunicação se dá via rádio.

Nas estações os processos são compostos por painéis de automação e telemetria, constituídos de quadros elétricos dotados de CLP (Controlador Lógico Programável), rádio modem, fonte de alimentação com bateria e interfaces analógicas e digitais são instalados nos reservatórios, elevatórias de água e esgoto, pontos de macromedição, válvulas atuadoras e VRPs (Válvulas Reguladoras de Pressão), ETAs e ETEs. Rádios modem livres de licença de utilização junto a Anatel estabelecem a comunicação entre o CCO e as estações. CLPs fabricados no Brasil, programados em LADDER e comunicando em protocolo MODBUS RTU, controlam e monitoram a estação.
"O mercado de automação é bem competitivo e com muitas empresas globais, porém o mercado esta mudando para buscar mais eficiência. Atualmente só a automação já não é mais o suficiente, precisando cada vez mais de softwares de gestão, integrando todas as informações das empresas (produção, comercial, manutenção e etc)", ressalta Marcelo.

Os sistemas
Eduardo explica que o universo da automação é vasto e existem diversas soluções tecnológicas para a implantação dos sistemas. Ele destaca alguns componentes básicos para esse processo:
Software supervisório: São programas de computador que permitem criar telas gráficas que facilitam a visualização de processos. Também chamados softwares SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition - supervisão, controle e aquisição de dados), estes programas permitem armazenar históricos dos dados, alarmes e eventos coletados pelos CLPs.
Controladores programáveis: Antes dos controladores programáveis (CLPs, CPs ou PLCs como são chamados), os painéis de controle a relé funcionavam bem, até que um relé falhasse. Descobrir o relé e consertar o painel era custoso e demorado. Surgidos na década de 60, os CLPs são equipamentos microprocessados, programáveis, dotados de entradas e saídas analógicas e digitais que podem ser ligados aos sensores e atuadores.
Sensores: Sensores são os dispositivos eletroeletrônicos que fornecem sinais de entrada para o CLP. Podem ser digitais ou analógicos. Ex.: chaves boia e transmissores de nível.
Atuadores: Atuadores são dispositivos eletroeletrônicos comandados pelos sinais dos pontos de saída do CLP. Podem ser digitais ou analógicos. Ex.: Motores e válvulas controladoras de pressão.
Rádios modem: São equipamentos capazes de transmitir e receber dados no formato serial. Ex.: transmissão de dados entre CLPs e computadores. Podem alcançar dezenas de quilômetros. A faixa de comunicação de 900 MHz é uma das mais utilizadas em telemetria por permitir o uso de equipamentos baixo custo homologados na Anatel e sem custos de licenciamento.

Onde e como podem ser aplicados
O primeiro passo para especificar um sistema de automação é o levantamento de campo, quando são coletadas as informações sobre os pontos de interesse, a saber: reservatórios, elevatórias de água e esgoto, boosters, pontos e macromedição, VRPs, ETAs, ETEs, e qualquer outra instalação que se deseje monitorar e controlar.
De acordo com Eduardo, o resultado deste levantamento é uma lista de informações contendo: Descrição da instalação com a lista de instrumentos, parâmetros hidráulicos e elétricos, volumes, pressões, níveis, potências, etc.; foto das instalações com estimativas de altura das edificações e reservatórios e coordenadas geográficas de cada ponto, preferencialmente em graus, minutos e segundos.
"Com base nas informações enviadas, o fornecedor do sistema de automação cria um anteprojeto descrevendo em detalhes a tecnologia que será fornecida para automatizar, monitorar e controlar as instalações de saneamento do município. Os gestores da empresa de saneamento recebem então um manual de anteprojeto e uma planilha orçamentária contendo os valores de investimento para cada ponto de automação.", completa.
Os sistemas de automação e telemetria do saneamento podem ser aplicados em qualquer município que possua captação, tratamento e distribuição de água e/ou coleta e tratamento de esgoto. São equipamentos customizáveis de acordo com o município, população, distâncias, relevo e número de estações. É comum encontrar condomínios particulares dotados de sistemas de automação para o controle da água e esgoto, mas Marcelo ressalta que para automatizar um sistema é necessário avaliar o custo benefício da sua implantação não havendo restrições ou desvantagens.
Em um município desprovido de sistema de automação e telemetria, é a população que avisa a companhia de água e esgoto quando ocorre uma falha no abastecimento, sendo assim, o sistema de automação e telemetria é necessário para: garantir o abastecimento da população; monitorar em tempo real o funcionamento de estações elevatórias, reservatórios, medidores de vazão e demais dispositivos elétricos e hidráulicos do sistema; armazenar e apresentar dados históricos sobre a qualidade do abastecimento; alarmar vazamentos, falhas de operação, falhas de equipamentos, intrusões, valores anormais de níveis, pressões e vazões; prevenir e minimizar perdas e garantir a qualidade dos serviços prestados.

Na redução de custos
De acordo com Marcelo, os sistemas de automação podem sim reduzir os custos dos processos, pois consegue fazer funções repetitivas e rápidas mantendo sempre o mesmo padrão garantindo a qualidade do produto final, além de padronizar a operação, reduzir custo de desperdício do produto final e aumentar a produtividade.
"A demanda por sistemas de automação de água e esgoto é crescente e se renova periodicamente. Um sistema de controle e automação de estações de água e esgoto dura, em média, cerca de 15 anos, que é o tempo em que novas tecnologias substituem as obsoletas e a vida útil dos equipamentos é atingida. Sistemas que não forem renovados após este tempo de utilização apresentam índices de falhas que geram custos e prejuízos", completa Eduardo.
O representante da Alfacomp destaca ainda que na busca pela excelência da gestão das empresas de saneamento, o combate às perdas é a primeira e mais fundamental ação a ser desenvolvida. Os sistemas de automação deve ser a primeira ferramenta de controle de perdas a ser implantada. A perda total em um sistema de abastecimento de água é a diferença entre o que foi produzido e o que foi registrado nos hidrômetros e faturado aos consumidores. As perdas podem ser reais ou aparentes.
O principal causador de perdas aparentes é a imprecisão na medição dos hidrômetros e pode ser combatido com a troca periódica dos dispositivos. As ligações clandestinas, conhecidas como "gatos", também contribuem para a contabilização de perdas aparentes e devem ser combatidas. No caso das perdas reais, principal causa são os vazamentos em tubulações. Diversas técnicas são aplicadas para a diminuição de perdas por vazamentos, entre elas o controle da pressão pela utilização de VRPs que evitam que pressões excessivas causem as rupturas.
A setorização da distribuição, separando a rede em setores, utilizando macro medidores de vazão individuais para cada setor, e correlacionando o somatório das medições dos hidrômetros de cada setor com o valor registrado no macro medidor, permite estabelecer uma medida de perdas por setor do município, auxiliando a priorização da busca de vazamentos nos setores que estão apresentando as maiores perdas. Geofones e correlacionadores de ruídos estão entre os equipamentos utilizados na localização de vazamentos. Há níveis econômicos de perdas que valem a pena buscar. A partir de certos percentuais de perdas os custos inviabilizam a busca pela melhoria.

No aspecto eficiência hidro energética, o consumo de energia elétrica é a principal preocupação. Medidas simples como a contratação de energia em regime de tarifa horo-sazonal, na qual existe um limite de consumo no horário de ponta, permite economias de até 30% na conta de eletricidade. O horário de ponta está normalmente compreendido entre 18h00 e 21h00. Para que o sistema possa manter o consumo abaixo do limite contratado durante o horário de ponta é necessário que os reservatórios sejam dimensionados para manter o abastecimento da região sem ter de ser alimentados pelas estações elevatórias correspondentes. Sistemas de automação empregando técnicas de telemetria são necessários para o correto funcionamento da distribuição de água do município nos horários de ponta.
"Outro aspecto relevante para a diminuição do consumo de energia é o correto dimensionamento das bombas e motores das estações elevatórias, tanto de água bruta, tratada e de esgoto. Bombas de alto rendimento, motores de alto rendimento e sistemas de acionamento adequados, empregando soft-starters ou inversores - reguladores de velocidade - permitem reduções na ordem de 20% a 30% no consumo de energia elétrica. Por fim, ainda relacionado ao consumo de energia elétrica, fica evidente que a diminuição das perdas de água resulta em redução direta no consumo de energia. Vale lembrar que a energia elétrica é o insumo mais relevante nos processos de água e esgoto", explica Eduardo.
A modelagem hidráulica pode contribuir fortemente no aumento da eficiência dos processos de água e esgoto. Normalmente, a operação em grande parte das empresas de saneamento é baseada na experiência dos operadores. A modelagem hidráulica fornece um modelo hidráulico do sistema que permite planejar ampliações e aperfeiçoar as redes de coleta e distribuição de água e esgoto.
Para Eduardo, a preocupação com a responsabilidade fiscal e o aumento da fiscalização por parte dos tribunais de contas irá criar oportunidades para as empresas que não utilizam de corrupção. A aplicação das leis de proteção ambiental resulta em oportunidades geradas pelos incentivos canalizados pelas empresas estaduais regulatórias para investimentos em programas de proteção ambiental e combate ao desperdício de recursos.
O crescimento populacional, a escassez de água, o aumento da demanda de energia, intensificada por uma possível retomada do crescimento econômico, são fatores que apontam para a necessidade urgente de buscar práticas sustentáveis que possam garantir que os recursos que nos sustentam hoje não faltem amanhã. "Acredita-se que o cenário atual e futuro resultarão no aumento da destinação de verbas para saneamento, gerando oportunidades para a intensificação de obras de ampliação e de aumento de eficiência de operação das empresas de saneamento municipais, estaduais e privadas, um cenário promissor para os sistemas de automação", completa.

Contatos das empresas:
Alfacomp: www.alfacomp.ind.br
Schneider Electric: www.schneider-electric.com.br
Festo Brasil: www.festo.com