Edição 69 - Revista Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 69 – Maio de 2002

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Cagece é referência no Nordeste

Em Fortaleza, quando alguém está sendo pressionado por qualquer motivo costuma-se dizer a seguinte expressão: “O pau canta pra cima de mim”. Essa situação costumava acontecer com uma certa freqüência em alguns departamentos da Cagece - Companhia de Água e Esgoto do Ceará - responsável pela distribuição de água e coleta de esgoto em 95% do Estado, ou o equivalente a 153 municípios. Nas estações elevatórias e departamentos de manutenção, por exemplo, o “pau cantava” sempre que os usuários ligavam no telefone 195 para reclamar de falta de água. Também havia o problema de derramamento de água na estação de distribuição e estouro de adutoras devido a altas pressões na rede. O problema começou a ser resolvido, mais intensamente, quando a Companhia decidiu, há cerca de três anos, investir num poderoso plano de modernização, composto por um Centro de Controle Operacional (Cecop) e automação de 28 unidades operacionais. O número de intervenções no sistema chegou a 20 e mais de 60 válvulas foram instaladas. O investimento fez a Cagece virar referência no Nordeste como uma das mais modernas da região e, dentro do setor de saneamento, como uma das mais eficientes.

Antes de descrevermos como foi esse projeto, vamos conhecer um pouco sobre o sistema de distribuição de água em Fortaleza e região metropolitana. A água que abastece o sistema é proveniente do complexo de açudes Gavião, Riachão, Pacuti, Pacajus e Orós, este último é o maior do sistema com capacidade de 2 bilhões de m³. Encontra-se em construção o Açude Castelão que terá capacidade para 6 bilhões de m³. Depois que a água é tratada segue para os reservatórios de Mucuripe e Ancuri, localizados à uma altitude de 100 metros, em relação ao nível do mar e onde é distribuída pelo sistema pela queda de gravidade. Em geral, o sistema opera com uma vazão média de 6.200 litros m³/s, enquanto que o consumo oscila na dos 5 mil litros de m³/s. A população atendida está na casa dos 2,5 milhões de pessoas. Segundo números da própria Cagece, a companhia tem hoje a terceira tarifa mais barata do país.

Arquitetura do sistema

Inaugurado em 1998, o Cecop - Centro de Controle Operacional - foi implantado em 1998 e é composto por dois microcomputadores Pentium (principal e back up), ambos dotados do sistema supervisório Aimax da Smar, um rádio modem redundante, unidade no-break, impressora de relatório e uma torre de comunicação de dados.

O Cecop comunica-se com 28 unidades operacionais divididas entre estação elevatória e válvulas reguladoras de pressão. Cada estação (UTR) é dotada dos instrumentos de campo: transmissor de pressão, medidor magnético de vazão, analisador de cloro residual, medidor ultrassônico, transdutor de corrente, fator de potência e temperatura; e do painel com o controlador LC 700 da Smar, unidades de alimentação e comunicação de dados.

O Hart foi o protocolo adotado nas UTRs para comunicação entre os instrumentos de campo e o controlador. Entre o supervisório e o controlador do Cecop, a comunicação dá-se através do protocolo Modbus. Tudo o que acontece no sistema pode ser visualizado no nível de gerência e diretoria. Mas, apenas o Cecop detém a autonomia de interferência no sistema. O trabalho de campo também é acompanhado pelo técnico em manutenção, José Edenaldo Lucas, através de um notebook conectado ao sistema.

A varredura das 28 UTRs opera numa freqüência de 902 a 920 MHz. “São oito camadas do ar para a operação do sistema que escolhe sempre a melhor para a transmissão dos dados”, Ubiratan Augusto Ribeiro, programador de computador da Cagece. Segundo ele, o ciclo de varredura não demora mais que 28 segundos. “A todo instante nós sabemos o que está acontecendo em cada estação. Daqui nós conseguimos saber, inclusive, se uma pessoa não autorizada abriu o painel de controle”.

No momento que estávamos realizando esta reportagem, a UTR de nº 7 soou sinal de alarme por diversas vezes. É que entre essa unidade e o Cecop foi construído um prédio há pouco tempo, o que interrompeu a comunicação entre os dois pontos. Para resolver o problema, a Cagece está providenciando a instalação de uma repetidora para ser instalada em uma outra unidade operacional que receberá o sinal da UTR nº 7 e remeterá para o Cecop.

“Antes da automação havia muitas perdas de água no sistema”, lembra Ubiratan destacando os benefícios que a população de Fortaleza ganhou após a inauguração do Cecop e automação das 28 unidades operacionais. “Estamos gerenciando melhor nossa distribuição. Às vezes chegávamos para trabalhar e o computador registrava apenas um pequeno filete de água nos tanques”. Com a automação, a Cagece também conseguiu gerenciar melhor o racionamento de água, caso haja necessidade. “Antes da automação era preciso a comunicação entre operadores via rádio ou telefone para que as unidades fossem sendo fechadas ou abertas”.

No relatório diário, o supervisório acumula todas as informações geradas pelas unidades operacionais. A cada intervalo de hora o sistema acumula informações e fornece a média das variáveis desejadas.

Recentemente, a equipe de automação da Cagece detectou a necessidade de instalar 18 novos medidores de vazão para mapear as perdas do sistema. A companhia também está projetando o seu sistema de automação na parte de esgoto. Em 1997, a Cagece fez a aplicação de um sistema de automação que não deixou os técnicos muito contentes. A intenção é adotar um sistema semelhante ao que foi implantado pela Smar na parte de distribuição de água, onde os técnicos ficam livres para realizar alterações no sistema.

Também com o apoio da Smar, a Cagece, em breve, deve implantar uma nova ferramenta para detectar pontos de perdas no sistema. A ferramenta, baseada em software, é a mesma encontrada em algumas plantas da Petrobras para detecção de vazamentos.

Sistema de Fortaleza opera numa vazão de 6.200 litros m3

Integração da elétrica com a hidráulica

Para o engenheiro Renato Rolim, gerente de energia e automação da Cagece, o plano de modernização da companhia trouxe um complemento a um trabalho que já vinha sendo desenvolvido, que é a troca de informações entre técnicos da área elétrica e hidráulica. “Estudamos, por exemplo, todo o monitoramento das grandezas nas estações. A automação proporcionou à companhia um melhor gerenciamento da parte elétrica e hidráulica, uma vez que tem-se à disposição dados das duas áreas”.

“Hoje não estamos investindo tão pesado na parte de contratação de pessoal e manutenção porque temos uma rede com pressões estáveis necessárias para cada localidade”, disse Rolim, ressaltando que com o monitoramento foi possível aumentar a oferta, ao mesmo tempo em que se reduziu a vazão. Ele explica que aumentou-se o número de clientes, mas houve uma redução significativa de bombeamentos, o que também resultou numa economia de energia elétrica.

“Através da automação pudemos perceber a possibilidade de desligar três estações de bombeamento em Fortaleza. O sistema mostrou que tinha-se pressão, a montante das estações, superior a pressão necessária para a distribuição”, cita Rolim como exemplo. Com o projeto de automação implantado na parte de distribuição de água, Fortaleza terá a economia de 1 MW/mês de energia, o que resulta em R$ 40 mil/mês ou R$ 480 mil/ano. “Vamos deixar de gastar energia no horário de ponta”.

Devido aos resultados apresentados, os técnicos e gerentes da Cagece estão sendo convidados para realizar várias palestras por empresas de saneamento do país. A Cagece também está integrando o grupo de eficientização energética da Eletrobrás, devido ao modelo de otimização apresentado em seus equipamentos. Com a crise energética houve um despertar das empresas de saneamento para essa questão. Para o dimensionamento dos reservatórios, hoje, por exemplo, leva-se em consideração a utilização da energia elétrica nos horários de ponta.

Verdades sobre o inversor de freqüência - Renato Rolim chama a atenção para a forte propaganda que se faz no uso de inversor de freqüência. “Nem sempre é verdade a economia de energia com o uso de inversor de freqüência. Tem muito marketing por trás do equipamento. É preciso estudar a curva da bomba, do sistema e da aplicação. Na Cagece sempre usa-se o inversor levando-se em consideração a característica de operação da subestação, como também o custo benefício. Não é interessante usar um equipamento que se pague em oito ou dez anos”.

A Cagece chegou a conclusão que o inversor tem o custo de investimento e manutenção muito mais caro que a redução mecânica de velocidade. A preferência da Cagece é utilizar os softers starters. O inversor de freqüência geraria harmônicas que podem danificar equipamentos elétricos vizinhos. Essas e outras questões técnicas são concluídas em cursos e artigos publicados em revistas.

Como foi implantado o projeto

Antes de implantar qualquer instrumento em suas estações, a Cagece não se preocupou em gastar tempo para elaborar um projeto de automação que atendesse perfeitamente às suas necessidades. O primeiro passo foi conhecer sistemas de automação que fossem referência no mundo. “Visitamos o sistema de saneamento de Lisboa, interior de Portugal, Barcelona e Israel”, lembra Antonio Norberto Benevides, diretor de operações da Cagece. Ele conta que alguns fornecedores de soluções chegaram até a realizar palestras nas dependências da companhia. O passo seguinte foi observar como os projetos de automação são desenvolvidos no Brasil. Nesse ponto, a Cagece teve um pioneirismo porque rejeitou projetos turn key. “Quando se contrata uma empresa para realizar um projeto turn key, o fornecedor acaba ocupando um espaço que deveria ser seu”, argumenta o diretor de operações. Ele também destaca as várias falhas que ficam encobertas devido ao curto espaço de tempo para análise de projetos turn key. A Cagece decidiu, então, contratar apenas um modelo de automação, elaborado pela Scai Automação, e discuti-lo internamente. “Resolvemos não marcar tempo para discutir esse projeto. Conversamos sobre o que nós queríamos em termos operacionais”. Durante a discussão foram identificadas todas as unidades onde houvesse a necessidade de intervenção de equipamentos automáticos. O universo focado foi apenas o macro-sistema de distribuição de água de Fortaleza, onde incluía-se as estações elevatórias, as válvulas redutoras de pressão, adutoras, sub-adutoras e barriletes distribuidores. Em cada uma dessas unidades foram especificados quais instrumentos seriam necessários, assim como a comunicação e intervenção do Cecop.

Depois de cinco meses discutindo o que seria melhor para a operação de distribuição de água da Cagece, só então, foi realizado o processo de licitação. “Desta forma, pudemos ter um quadro orçamentário detalhado de quanto iria custar o projeto, cronograma detalhado das atividades e listagem de equipamentos e instrumentos”, diz Norberto com um ar de satisfação. “Muitas informações não seriam possíveis caso fosse adotado o modelo turn key”.

Como o projeto foi muito bem estruturado, a Cagece se sentiu segura para realizar o processo de licitação e contatar a Caixa Econômica Federal para a obtenção dos recursos, na época, da ordem de US$ 2,4 milhões. “Nós fomos muito felizes no modelo que adotamos e tivemos sorte da Smar ter ganhado a concorrência, que entre os benefícios, nos ofereceram mais de duas semanas de treinamento”, disse.

O resultado da automação empregada na Cagece pode ser observado nas diversas visitas que a empresa vem recebendo. Diretores e técnicos em saneamento da Bahia, Minas Gerais, Santa Catarina, Rio Grande do Norte e Pernambuco já estiveram visitando as instalações da Cagece para conhecer seu sistema de automação.

“A automação é um universo infinito, mas é preciso saber o que se quer. Eu posso ter informações metro a metro de uma tubulação, mas a que custo teremos essas informações?”.

Projetos futuros

A Cagece tem vários projetos futuros, entre eles a automação de várias unidades operacionais de distribuição de água e coleta de esgoto. Alguns desses projetos já estão definidos pela diretoria de operações da companhia.

O Estado do Ceará é dividido pela Cagece em oito unidades de negócios. Cada uma dessas unidades tem, em média, 30 sistemas operacionais. Uma idéia futura é ter um Centro de Monitoramento junto à sede da empresa que receberia informações, on-line, das oito unidades de negócios. Se for observada a área de concessão da Cagece, o projeto é audacioso, mas não é impossível. Pelo que foi constatado na empresa, os funcionários querem estar sempre sintonizados com o que há de melhor na tecnologia mundial e, extrair dela todos os benefícios possíveis.