Tecnologia resgata rede de Olinda (PE)

O projeto começou a ser desenvolvido em abril de 2016 em Olinda, uma cidade costeira, de aproximadamente 42 km², localizada a 6 km do Recife (PE). A topografia local é marcada pela presença da planície costeira e por elevações adjacentes próximas ao centro.

Olinda foi uma das primeiras cidades coloniais fundada pelos portugueses no século XVI, e eleita a primeira capital brasileira da cultura por ser considerada uma das localidades coloniais mais bem preservadas do Brasil. E também foi declarada Patrimônio Histórico e Cultural da Humanidade em 1982.

O centro histórico de Olinda abrange quase um terço da área total do município. Atualmente, o tratamento e distribuição de água é de responsabilidade da empresa estadual Compesa. Porém, o consórcio formado pela Enorsul, Suez e DAG foi contratado para a otimização do sistema de distribuição de água do município. A área de abrangência deste projeto atinge 70% da localidade, afetando diretamente 229.663 habitantes. O investimento feito neste projeto é de aproximadamente R$ 130 milhões, financiado pelo Banco Mundial.

Durante o diagnóstico do projeto foi possível identificar que a setorização original projetada para o sistema de distribuição de Olinda foi extrapolada na prática – pelo crescimento desordenada da cidade. O sistema de distribuição de água da cidade é formado basicamente por reservatórios, poços boosters, macromedidores, válvulas de bloqueio e a rede.

O sistema distribuidor é abastecido através dos mananciais pertencentes ao Sistema Botafogo e por poços tubulares profundos, muitos deles injetando diretamente na rede distribuidora. São 19
poços contribuindo com uma vazão de aproximadamente 270 l/s.

No total, o sistema de Olinda opera com uma vazão da ordem de 841,00 l/s. Alguns bairros passaram a ser abastecidos a partir de derivações diretas de adutoras que alimentam reservatórios, formando pequenas ilhas isoladas do restante da malha de distribuição – e envolvendo adutoras que não foram projetadas para esta contingência.

Tendo em vista a desorganização da infraestrutura do sistema foi diagnosticado discrepantes faixas de pressão no mesmo setor de abastecimento público de água. Foi possível confirmar no setor, através do trabalho de campo, pressões operacionais na ordem de 5 mca até 70 mca.

Como outros da região metropolitana, este sistema encontra-se no regime de operação por rodízios no abastecimento já há muitos anos. Este regime foi agravado na atual seca que assola o Estado e a região Nordeste. O TMA (Tempo Médio de abastecimento Diário) está calculado em 11 horas/dia num ciclo de 72 horas.

Para a realização do estudo do setor foi previsto:
– Modelagem matemática de simulação hidráulica para consolidação e delimitação final da área de influência de cada reservatório e dos SMCs (Setores de Medição e Controle)
– Elaboração de plano específico contemplando curto, médio e longo prazos
– Estudo da viabilidade e cálculo de crescimento populacional
– Estudos de adequação e concepção da rede primária, tendo em vista a concepção de SMC
– Modelagem hidráulica do sistema distribuidor na concepção proposta

OBJETIVOS DO PROJETO

O objetivo do contrato está relacionado a ações para redução e controle de perdas e a constituição dos SMCs.

As atividades previstas no projeto: implantação da macro setorização, melhorias de reservação, melhorias em elevatórias e poços e medições para efeito de estabelecimento de linhas de base.

Durante o diagnóstico, foi possível identificar que o índice de perdas de água é da ordem de 56%. As perdas de água podem ocorrer desde a captação no manancial até a entrega da água ao consumidor.

Dada essa situação, foi necessário apresentar soluções para a problemática, de forma rápida, clara e objetiva.

Por isso, o modelo hidráulico foi construído. Os desenhos feitos no AutoCad foram extraídos para o WaterCAD, da mesma forma do ArcGis para o WaterCad. A integração entre WaterGems e Gis também propiciaram o uso de arquivos existentes de bancos de dados, curvas de consumo, medições, históricos e elementos georreferenciados.

Esta atividade consistiu no levantamento das informações, documentos, plantas e desenhos necessários, possibilitando um maior conhecimento do sistema de abastecimento como um todo e as particularidades dos setores de abastecimento.

Resumindo, além das válvulas de bloqueio, macromedidores e boosters, o carregamento da rede hidráulica totalizou-se em 8.205 tramos que representam os 426,2 km de redes de abastecimento e
5.598 nós de consumo.

Nesta etapa também foram inseridos os dados relativos a diâmetro, material, coeficiente de rugosidade e cotas altimétricas dos tubos, perdas de carga localizadas e demais características físicas do sistema no software WaterCAD. Foram ainda feitos os carregamentos das demandas dos últimos12 meses, resultando no valor de Q=665 l/s, que representa 20.970.270 m³/ano.

Através da modelagem hidráulica, realizada no WaterCAD, foi Em setembro de 2016 (cinco meses após o início do contrato) foi iniciada a implantação do projeto com o assentamento das redes e
execução dos reservatórios.

RETORNO DOS INVESTIMENTOS

Sabendo-se que o investimento de recursos financeiros depende do estudo de viabilidade técnica e financeira. A simulação hidráulica permitiu esta avaliação, direcionando e priorizando os projetos que devem ser realizados.

O uso dos programas serviu de base para um trabalho minucioso de redução de perdas, que resultará na recuperação de água tratada na ordem de 230 l/s.

Estima-se um retorno de R$19.844.682,07/ano com as implementações realizadas – resultando no retorno do investimento do projeto em 6,5 anos.

A etapa para implementação dos setores de medição e controle começou em outubro de 2017.

Esta etapa contempla o isolamento das SMCs para controle da pressão e, em paralelo, auxiliar no rodízio na fase inicial. Com base neste estudo e projeto, foi possível estimar a redução dos índices de perdas e eliminação do rodízio em dois anos.

Evidenciou-se com este projeto que o modelo hidráulico permite desde a localização dos pontos limitantes até o bom desempenho do sistema, além de possibilitar a realização de novas simulações.

Neste contexto, mostrou-se fundamental para a Compesa a utilização desta ferramenta como uma técnica eficiente e direcionada para a gestão do sistema existente.

O uso do modelo calibrado no WaterCAD ou WaterGEMS apresenta-se como alternativa insubstituível nos sistemas de apoio à gestão em curto prazo, além de possibilitar o planejamento de longo prazo direcionado para o controle de perdas e programar a reabilitação das redes.

O projeto trará benefício para mais de 250 mil habitantes, trabalhadores e visitantes desta região. possível visualizar este cenário e fazer a busca de soluções, utilizando o programa e analisando os resultados apresentados.

Além disso, o cadastro de redes encontrava-se desatualizado, necessitando um trabalho minucioso e instantâneo. Se por um lado sua implantação não seria fácil, muito menos econômica, por outro lado possibilitaria uma resposta muito mais rápida na tomada de decisões, pois quanto piores forem as informações de cadastro existentes, mais complicado seria tomar decisões que serão implantadas futuramente.

Porém, ao utilizar o georreferenciamento e a integração de programas, foi possível realizar essa tarefa rapidamente.

Como os softwares WaterCAD e WaterGEMS operam em ambiente Windows e possui diversos recursos, a utilização dos mesmos para a simulação hidráulica, atualização cadastral e concepção do projeto foi aceita pela equipe gerencial de Olinda.

O método iterativo de simulação foi o Hardy-Cross e a utilização das fórmulas de Hazen-Williams. Estes softwares permitiram, assim, adequações em qualquer fase do projeto.

Após a criação do modelo, foi possível visualizar o cenário diagnosticado, em período estático, permitindo analisar os resultados desta etapa extremamente importante.

A migração dos elementos de topologia existentes foi instantânea no programa, devido a compatibilidade com o georreferenciamento através do Geographic Information System (GIS).

O modelo calibrado, desenvolvido no WaterGems, representou satisfatoriamente o sistema real. Além disso, a simulação hidráulica feita pelo programa WaterCAD, foi apresentada nas reuniões técnicas de forma a facilitar tomadas de ações para redução de perdas físicas de água. Os resultados foram vistos de forma imediata, por meio de gráficos, tabelas de resultados e mapas temáticos.

Para identificação dos problemas atuais enfrentados foi feita a análise dos resultados extraídos do modelo hidráulico, e identificou-se a localização das áreas onde as pressões devem ser reduzidas e onde devem ser ampliadas a oferta de água, para estender a regularização do abastecimento para 24 horas por dia.

A concepção do projeto foi realizada com o intuito utilizar o máximo da infraestrutura existente, com o intuito de minimizar custos de obras, material e mão-de-obra.

Utilizando o modelo hidráulico calibrado no WaterGEMS, foram feitos os carregamentos das demandas futuras de crescimento populacional e de futuros empreendimentos até o ano de 2021 e até o ano de 2037.

Por isso, o uso da modelagem hidráulica como ferramenta na obtenção de informações se fez necessária, para a elaboração do diagnóstico do sistema e análise de cenário futuro.

RESULTADOS

Atualmente o volume de água disponibilizado para Olinda é suficiente para atender toda a população, porém isso não ocorre devido ao índice de perdas ser elevado (56% do que é distribuído é perdido).

A população sofre com o sistema de rodízio de distribuição de água no município. Com a implementação da solução proposta, para o horizonte de projeto de cinco anos, o mesmo volume aduzido poderá abastecer a população e que ainda será 5% maior – e no horizonte de 16 anos; mesmo a população que será 22% maior, também será atendida.

Esta etapa de estudo e diagnóstico do projeto estava previsto pela Compesa para ser realizada em 18 meses. Porém, utilizando a modelagem hidráulica, foi possível fazê-la em 10 meses. Isso resultou no adiantamento de entrega de outras etapas do projeto, previsto no cronograma.

Os resultados obtidos na simulação hidráulica foram analisados para o ótimo controle do setor de distribuição de água, permitindo a avaliação da capacidade de reservarão do sistema, a proposição de medidas para redução das perdas física de água, e a adequação das pressões nas redes dentro de faixas aceitáveis.

Portanto, vários cenários foram desenvolvidos e na concepção do setor, foram propostas as seguintes intervenções:
– O assentamento de 48 km de redes novas
– A troca da 60 km de rede existente por nova
– A instalação de 130 registros
– A Instalação de 43 macromedidores
– A instalação de 25 válvulas redutoras de pressão
– A instalação de mais 2 boosters
– A construção de 5 reservatórios apoiados com capacidade de 2.000 m³ cada
– Divisão da malha de rede em 42 setores de medição e controle

As intervenções foram propostas de forma a garantir o isolamento dos setores, mantendo as pressões dentro dos valores mínimos e máximos para o abastecimento das áreas e redução pontos de perda de carga. A concepção proposta foi simulada para o horizonte de projeto de 2037, para avaliar os efeitos que a implantação das obras propostas surtirá na operação do sistema.

Também foi possível analisar, utilizando o modelo hidráulico, que otimizando o atual sistema de abastecimento, resultará em redução de perdas físicas de água de 46,17% para 36,39% em 2021 e, a longo prazo, até o ano de 2037, o índice de perdas físicas chegará a 29,13%.