Métodos para Estimativas de Perdas Reais em Rede de Abastecimento

•

ESTÁCIO

Marco Aurélio

31/10/2022

E aí, curtiu este material?

Ajude a incentivar outros estudantes a melhorar o conteúdo

Gostou desse material? Compartilhe! 🧡

Projeto Final

134 Materiais compartilhados

Baixe o app para aproveitar ainda mais

Leia os materiais offline, sem usar a internet. Além de vários outros recursos!

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Mato Grosso

Instituto de Ciências Exatas e da Terra
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos

Métodos para Estimativas de Perdas Reais em Rede de Abastecimento de
Água: Estudo de Caso - Residencial Domingos Sávio Brandão

Acelmo de Jesus Brito

Cuiabá
2012
Acelmo de Jesus Brito

Métodos para Estimativas de Perdas Reais em Rede de Abastecimento de Água: Estudo de
Caso - Residencial Domingos Sávio Brandão

Dissertação apresentada ao programa de Pós-
Graduação em Recursos Hídricos da
Universidade Federal de Mato Grosso, como
requisito parcial para a obtenção do título de
Mestre em Recursos Hídricos.

Orientador: Prof. Dr. Gilson Alberto Rosa Lima

Cuiabá
2012

Métodos para Estimativas de Perdas Reais em Rede de Abastecimento de Água: Estudo de
Caso - Residencial Domingos Sávio Brandão

Acelmo de Jesus Brito

Dissertação apresentada ao programa de Pós-graduação em Recursos Hídricos da
Universidade Federal de Mato Grosso, como requisito parcial para a obtenção do grau de
Mestre em Recursos Hídricos.

Aprovada por:

Prof. Dr. Gilson Alberto Rosa Lima
Universidade Federal de Mato Grosso
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental
(Orientador)

Prof. Dra. Eliana Beatriz Nunes Rondon Lima
Universidade Federal de Mato Grosso
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental
(Examinador Interno)

Prof. Dr. Alexandre Kepler Soares
Universidade Federal de Goiás
Departamento de Engenharia Civil
(Examinador Externo)

Cuiabá
2012

Para Acelino Brito e
Dejanira Maria de Jesuspelos
exemplos, ensinamentos, e apoio.

AGRADECIMENTOS

A Deus, por conduzir-me na caminhada da minha vida, estando ao meu lado em
todos os momentos e direcionando-me até aqui com força e perseverança.

Ao professor e amigo Dr. Gilson Alberto Rosa Lima, pela orientação, sugestões,
conselho, opiniões e questionamentos, que foram de fundamental importância para o
desenvolvimento desse trabalho.

Ao professor Dr. Peter Zeilhofer, pelas sugestões e questionamentos, que foram
de fundamental importância durante a qualificação.

Ao professora Dra. Elina Beatriz Nunes Rondom Lima, pelas sugestões e
questionamentos, que foram de fundamental importância durante a qualificação e redação
final do texto.

Ao professor Dr. Alexandre Kepler Soares, pelos questionamentos, críticas e
sugestões para a elaboração do texto final.

Ao estudante do curso de engenharia sanitária e ambiental Renato Beregula pela
revisão dos cálculos.

A Anna Patricia Silva Macedo pela compreensão, carinho e cumplicidade
incondicional.

A Siurlanda Brito, pelo incentivo e pelos encaminhamentos que fizeram a minha
caminhada até aqui.

Ao Eng. Msc. Cesar Augusto Medeiros Destro, pela ajuda prestada, na discussão
de conceitos usualmente utilizados na engenharia, bem como pela orientação na utilização
de algumas ferramentas computacionais.

Ao Eng. Paulo Mario Costa Cardoso, pela ajuda prestada e nas discussões dos
resultados.

A todos os professores do Programa de Mestrado em Recursos Hídricos,
especialmente: Dr. Ricardo Santos Silva Amorim.

Jeferson Alberto de Lima pela companhia, pelas longas conversas, bem como pela
amizade que surgiu ao longo deste tempo.

A todos os alunos do mestrado em Recursos Hídricos, especialmente: Ildete,
França, Milena Athie, Mônica Bidarra.

A Fundação Nacional de Saúde (FUNASA), na qualidade de agência financiadora
do projeto "Estudo de Minimização de Perdas Físicas em Sistema de Distribuição de Água
Utilizando o Modelo EPANET", convênio 1231/07, cuja infra-estrutura deu suporte ao
desenvolvimento do presente trabalho.

“A Evolução é a Lei da Vida, O
Número é a Lei do Universo, a
Unidade é a Lei de Deus”.
Pitágoras
RESUMO

Brito, A. J. (2012), Métodos para Estimativas de Perdas Reais em Rede de Abastecimento
de Água: Estudo de Caso - Residencial Domingos Sávio Brandão.116 p. Dissertação de
Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de
Mato Grosso, Cuiabá-MT.

Os programas de controle e redução de perdas são hoje indispensáveis para gestão dos
sistemas de abastecimento de água devido a crescente demanda por água potável. Nesse
contexto, este trabalho mostra os resultados do estudo de perdas de água, em um setor do
sistema de abastecimento Coophema localizado na cidade de Cuiabá, MT. Para quantificar
o volume de água perdido foram utilizados os métodos de balanço hídrico e vazão mínima
noturna. Os dados utilizados foram cedidos pela Companhia de Saneamento da Capital
(SANECAP) e medidos em campo utilizando macromedidores eletromagnético de vazão e
pressão e datallogers. Antes de serem utilizados para calcular a perda de água, os dados de
consumo, vazão e pressão passaram por testes de normalidade para verificar a aderencia
dos valores observados com a função de distribuição teórica. A perda de água calculada
por ambos os métodos esta acima do índice registrado em 2009 no relatório do Sistema
Nacional de Informações de Saneamento (SNIS) para o município de Cuiabá.

Palavras-Chave: Perdas de Água, Balanço Hídrico, Vazões Mínimas Noturnas, Sistema
Coophema, Cuiabá-MT, Brasil.
ABSTRACT

Brito, A. J. (2012) Methods for Estimates of Real Losses in Water Supplay System, Case
Study: Residential Domingos Savio Brandão. 116 p. Dissertation submitted to the Water
Resources Graduation Program for the Master of Science Degree at Federal University of
Mato Grosso.

Water loss control programs are now indispensable for the management of water supply
systems due to increasing drinking water demand. In this sense, this work shows the results
of water losses study in a small area of coophema supply system located at the of Cuibá
city, Mato Grosso state, central Brazil. The methods of water balance and minimal night
flow were used to quantify the water loss volume. All the data used were provided by the
Companhia de Saneamento da Capital (SANECAP) and measured in the field using
electromagnetic flow meters and pressure datallogers. Before being used to calculate the
water loss, the normality test were applayed to consumption, flow and pressure data to
verify the adherence of the observed values with the theoretical distribution function. The
calculated water loss by both methods is higher than the rate recorded in 2009 in the annual
report of the Sistema Nacional de Informações de Saneamento (SNIS) for the Cuiabá city.

Keywords: Water Loss, Water Balance, Minimal Night Flow, Coophema Distribution
System, Cuiabá-MT, Brazil.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................ iii
LISTA DE TABELAS................................................................................................................ vi
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .............................................................................. viii
INTRODUÇÃO............................................................................................................................1
1 REVISÃO DE LITERATURA .................................................................................................3
1.1 Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água: Breve Histórico ..........................................41.2 Informações Geradas pelo SNIS ...........................................................................................8
Índices de Perdas de Acordo com o SNIS ....................................... Erro! Indicador não definido.
1.3 Estudos Brasileiros de Controle de Perdas de Água............................................................. 11
1.4 Métodos de Avaliação de Perdas de Água ........................................................................... 15
1.4.1 Balanço Hídrico (IWA)................................................................................................ 16
1.4.2 Balanço Hídrico Modificado ........................................................................................ 20
1.4.3 Vazões Mínimas Noturnas (VMN) ............................................................................... 23
1.4.4 Fator de Pesquisa (FP) ................................................................................................. 29
2 METODOLOGIA ................................................................................................................... 30
2.1 Etapas do Estudo ................................................................................................................ 31
2.1.1 Primeira etapa - escolha da área de estudo .................................................................... 32
2.2.1 Segunda etapa - revisão da literatura ............................................................................ 36
2.2.2 Terceira etapa - aquisição de dados secundários ........................................................... 36
2.2.3 Quarta etapa - aquisição de dados primários ................................................................. 37
2.2.6 Sétima etapa - estimativa das perdas de água ................................................................ 44
2.4 Softwares ........................................................................................................................... 45
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................. 46
3.1 Análise dos Dados Primários e Segundários........................................................................ 47
3.1.1 Análise dos Registros de Consumo Mensal .................................................................. 47
3.1.3 Vazão Instântanea de Abastecimento ........................................................................... 64
3.2 Vazão Mínima Noturna (VMN) .......................................................................................... 97
3.2 Vazão Mínima Noturna (VMN) .......................................................................................... 97
3.3 Método de Balanço Hídrico - IWA ..................................................................................... 99
3.5 Balanço Hídrico IWA-Modificado .................................................................................... 101

4 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES ............................................................................... 104
5 REFERÊNCIAS .................................................................................................................... 107
6 BIBLIOGRAFIAS CONSULTADAS ................................................................................... 113

iii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 - Representação conceitual do método de balanço hídrico proposto pela IWA 18
Figura 1.2 – Representação conceitual do método de balanço hídrico IWA-Modificado .. 22
Figura 1.3 - Delivery point - limite entre a distribuição e o consumo. .............................. 25
Figura 1.4 - Representação conceitual do método da vazão mínima noturna nível ........... 27
Figura 2.1 – Metodologia aplicada para estimar perdas de água na área de estudo ........... 32
Figura 2.2 – Localização da área de estudo residencial Domingos Sávio Brandão ........... 33
Figura 2.3 – Sistemas de abastecimento de água da cidade de Cuiabá.............................. 34
Figura 2.4 - Sistemas de abastecimento Coophema - Linha de distribuição São Gonçalo . 35
Figura 2.5 – Etapas da construção do residencial Domingos Sávio Brandão .................... 36
Figura 2.6 – Fotografia das casas do residencial Domingos Sávio Brandão ..................... 36
Figura 2.7 – (a) Sensor eletromagnético de vazão por inserção (b) conversor .................. 34
Figura 2.8 – Instalação do macromedidor de vazão e pressão .......................................... 38
Figura 2.9 – Instalação do data logger de pressão..............................................................39
Figura 2.10 – Teste de aderência - gráfico de probabilidade ............................................ 44
Figura 3.1 – Erros de leituras entre 2006 e 2010 .............................................................. 49
Figura 3.2 – Leituras de sem consumos .............................................................................. 50
Figura 3.3 – Classes de consumos micro-medidos ................................................................ 51
Figura 3.4 – Sub-classes de consumos micro-medidos .......................................................... 52
Figura 3.5 – Resumo da análise dos consumos micromedidos ......................................... 53
Figura 3.6 – Histogramas dos consumos mensais lidos .................................................... 54
Figura 3.7 – Teste de aderência do consumo micro-medido - distribuição normal ........... 55
Figura 3.8 – Consumo mensal do setor ............................................................................ 59
Figura 3.9 – Teste de aderencia do consumo mensal do setor em cada ano ...................... 60
Figura 3.10 – Histograma do consumo mensal do setor ................................................... 62

Figura 3.11 – Teste de aderencia do consumo mensal do setor ........................................ 62
Figura 3.12 – Consumo médio do setor de estudo............................................................ 64
Figura 3.13 – Vazão instântanea horária de abastecimento durante o ciclo de leitura de 31
dias............................................................................................................................... 66
Figura 3.14 – Histograma da vazão instântanea horária de abastecimento........................ 67
Figura 3.15 – Teste de aderencia da vazão instântanea horária de abastecimento ............. 67
Figura 3.16 – Vazão instântanea de abastecimento para os primeiros 19 dias do ciclo de
leitura ........................................................................................................................... 69
Figura 3.17 – Vazão intântenea de abastecimento para os últimos 12 dias ciclo de leitura
..................................................................................................................................... 70
Figura 3.18 – Média da vazão instantânea horária para cada dia da semana ..................... 72
Figura 3.19 – Vazão média de abastecimento agrupada por samana ................................ 73
Figura 3.20 – Vazão média de abastecimento durante 24h horas ..................................... 74
Figura 3.21 – Vazão intântenea horária de abastecimento ................................................ 77
Figura 3.22 – Pressão horária instantânea na entrada do setor de abastecimento durante um
ciclo de leitura de 31 dias ............................................................................................... 79
Figura 3.23 – Histograma da pressão horária instantânea................................................. 80
Figura 3.24 – Gráfico de probabilidades do teste de aderência ......................................... 81
Figura 3.25 – Pressão instantânea diaria, primeiros 19 dias do ciclo de leitura................ 82
Figura 3.26 – Pressão instantânea diária, durante os últimos 12 dias co ciclo de leitura ... 83
Figura 3.27 – Pressão média diária para um ciclo de leitura de 31 dias ............................ 85
Figura 3.28 – Pressão horária média agrupada por semana para um ciclo de leitura ......... 86
Figura 3.29 – Pressão horária media agrupada no intervalo de 24 horas........................... 87
Figura 3.30 – Sistema de informação geográfica ............................................................. 90
Figura 3.31 – Pressão interna no ponto P1 da área de estudo ............................................ 91
Figura 3.32 – Pressão interna no ponto P5 da área de estudo ............................................ 95
Figura 3.33 – Pressão média interna do setor ................................................................... 97

Figura 3.34 – Curvas de vazão e pressão médias horária na entrada do sistema durante o
ciclo de leitura na escala de 24 horas ................................................................................ 97
Figura 3.35 – Volume distribuído acumulado ................................................................ 100
Figura 3.36 – Balanço hídrico do setor de estudo - IWA................................................ 100
Figura 3.37 – Balanço Hídrico modificado do setor de estudo ....................................... 102

LISTA DE TABELAS

Tabela 1.1 – Í dices de Perdas de Faturamento por Regiões Brasileiras ........................... 10
Tabela 1.2 – Índices de Perdas de Faturamento no Estado de Mato Grosso ...................... 11
Tabela 3.1 – Teste de aderência do consumo mensal (P-valor) distribuição normal ......... 56
Tabela 3.2 – Teste de aderência do consumo mensal (P-valor) distribuição normal sem os
consumos nulos ............................................................................................................ 56
Tabela 3.3 – Estatística descritiva do consumo mensal lido ............................................ 57
Tabela 3.4 – P-valor do teste de aderência do consumo mensal - distribuição lognormal . 58
Tabela 3.5 – P-valor do teste de aderência do consumo mensal - distribuição Weibull ..... 58
Tabela 3.6 – P-valor do teste de aderência do consumo mensal do setor .......................... 60
Tabela 3.7 – Estatística descritiva dos consumos mensais no setor .................................. 61
Tabela 3.8 – P-valor do teste de aderência do consumo mensal ....................................... 63
Tabela 3.9 – Estatística descritiva do consumos anual no setor ........................................ 63
Tabela 3.10 – P-valor do teste de aderência da vazão na entrada do setor ........................ 68
Tabela 3.11 – Teste de aderência da vazão de abastecimento em intervalos de 24 horas .. 71
Tabela 3.12 – Teste de aderência da vazão média agrupada por dia da semana ................ 64
Tabela 3.13 – Teste de aderência da vazão média de abastecimento agrupada por semana74
Tabela 3.14 – Estatística descritiva da vazão média de abastecimento ............................. 75
Tabela 3.15 – Teste de aderência da vazão média de abastecimento escala de 24 horas ... 76
Tabela 3.16 – P-valor do teste de aderência da pressão na entrada do setor ...................... 81
Tabela 3.17 – Teste de aderência da pressão instantânea horária agrupada por dia .......... 84
Tabela 3.18 – Teste de aderência da pressão agrupado por dia da semana ........................ 85
Tabela 3.19 – Teste de aderência da pressão agrupado por semana .................................. 86
Tabela 3.20 – Estatística descritiva da pressão na entrada do setor................................... 88
Tabela 3.21 – Teste de aderência da pressão, agrupado por hora ...................................... 89

vii

Tabela 3.22 – Estatística descritiva dos dados de pressão do ponto P1 ............................. 91
Tabela 3.23 – Teste de aderência da pressão horária no ponto P1 .................................... 93
Tabela 3.24 – Estatística descritiva da pressão interna média horária do ponto P5 ............ 94
Tabela 3.25 – Estatística descritiva dos dados de pressão do ponto P5 ............................ 96

viii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AWWA - American Water Works Association
BABE - Burst and Background Estimates
BNH - Banco Nacional de Habitação
CASAL - Companhia de Saneamento de Alagoas
COPASA - Companhia de Saneamento Básico de Minas Gerais
FAVAD - Fixed and Variable Area Discharge Paths
FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos
FND - Fator Noite e Dia
FP - Fator de Pesquisa
GESSAN - Grupo de Estudo e Pesquisa em Gestão do Saneamento
GCT - Guia de Capacitação e Treinamento
IP - Indicador Percentual
IPER - Índice de Perdas por Extensão da Rede
IPR - Índice de Perdas por Ramal
IWA - International Water Association
MCT - Ministério de Ciência e Tecnologia
ONU - Organização das Nações Unidas
PAR - Programa de Arrendamento Residencial
PDVN - Perda na Distribuição na Vazão Noturna
PECOPE - Programa de Controle Operacional
PMSS - Programa de Modernização do Setor de Saneamento
PNDCA - Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água.
ReCESA - Redep Nacional de Captação e Extensão Tecnológica em Saneamento
Ambiental
REDECOPE - Rede de Cooperação de Pesquisa em Eficiência Hidroenergética
SANECAP - Empresa de Saneamento da Capital
SANEMAT - Companhia de Saneamento do Estado de Mato Grosso.
SNIS - Sistema Nacional de Informações de Saneamento
SQL - Structured Query Language
TI - Tecnologia da Informação

VDPR - Volumes Diários de Perdas Reais
VMN - Vazões Mínimas Noturnas
VMPR - Volume Mensal de Perdas Reais
VNA - Vazão Noturna de Abastecimento
VNL - Vazão Noturna Líquida
WLTF - Water Leakage Task Force

INTRODUÇÃO

Apesar do Brasil possuir uma das maiores reservas de água doce do mundo a atual
situação do país em termos de abastecimento de água é extremamente crítica. Grande parte
dos centros urbanos brasileiros enfrentam graves problemas de abastecimento de água.
Entre os fatores concorrentes para esta situação estão: o crescimento populacional
desordenado, o desperdício, e a carência de planejamento operacional devido à falta de
dados e informação sobre o comportamento hidráulico dos sistemas. Todos estes fatores
provocam altos índices de perdas e tornam o processo de gestão mais complexo. Hoje, o
aumento da demanda por água, somado ao alto índice de perdas obrigam as companhias de
saneamento a se adequarem e/ou melhorarem os sistemas de distribuição de água para a
satisfazer os clientes e as metas de universalização da oferta de água potável. A redução da
perda de água conduz a um maior equilíbrio financeiro, além de evitar a necessidade de
altos investimentos inerentes à execução de novas captações, tratamento e transporte da
água.
Neste contexto esta dissertação mostra o resultado do estudo de caso em um setor
do sistema de abastecimento Coophema localizado na Cidade de Cuiabá, MT. A
metodologia fundamentou-se numa abordagem quantitativa onde foram aplicados os
métodos de balanço hídrico proposto pela International Water Asssociation (IWA),
balanço hídrico modificado (Almandoz et al., 2006) e vazão mínima noturna para
quantificar perdas de água durante o processo de distribuição. O estudo foi realizado no
conjunto residencial Domingos Sávio Brandão, é um setor é totalmente hidrometrado,
possuindo 211 residenciais.
A dissertação está estruturada em quatro capítulos. O capítulo 1, aborda os fatores
preponderantes que motivaram o estudo. Uma revisão dos principais estudos realizados no
Brasil sobre perdas de água. Também são descritos os métodos, balançohídrico proposto

pela IWA, balanço hídrico modificado e proposto por (Almandoz et al., 2005) e vazão
mínima noturna utilizados para estimar perdas de água no setor de estudo.
O capítulo 2 aborda como os dados foram obtidos. Os testes metemáticos de
aderencia de Shapiro-Wilk, Anderson-Darling e Kolmogorov-Smirnov utilizados para
analisar os dados de consumo, vazão e pressão antes de serem utilizados para calcular a
perdas de água no setor estudado.
O capítulo 3, mostra e discute os resultados dos testes de aderencia dos valores
observados de consumo, vazão e pressão, e os valores calculados para a perdadde água
utilizando os métodos de balanço hídrico e vazão mínima noturna.
O Capítulo 4, descreve as principais conclusões do estudo e recomendações para
estudos futuros.

Capítulo 1
REVISÃO DE LITERATURA

Na primeira parte deste capítulo é abordado os fatores preponderantes que
motivaram os estudos sobre controle de perdas em sistemas de abastecimento de água, e a
importância destes estudos no desenvolvimento de modelos matemáticos para quantificar
perdas reais e aparentes, assim como os índices de perdas nacionais segundo o Sistema
Nacional de Informação do Saneamento (SNIS). Na segunda parte são descritos os
principais estudos sobre controle de perdas realizados no Brasil. Também são descritos os
métodos, balanço hídrico proposto pela IWA, balanço hídrico modificado proposto por
(Almandoz et al., 2005) e o método da vazão mínima noturnas os quais foram utilizados
para estimar perdas de água na área de estudo. A revisão foi contextualizada a partir de
artigos científicos, dissertações, teses, livros e relatórios sobre o tema abastecimento e
controle de perda de água.

1.1 Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água: Breve Histórico

No final do século XX dois fatores preponderantes nortearam os rumos dos
modelos de negócios em escala mundial. O Primeiro fator foi o desenvolvimento e a
utilização da tecnologia da informação (TI) para aperfeiçoar os processos administrativos1,
gerenciais2 e decisórios3. Com o advento da TI, foram desenvolvidos os sistemas de
informações que provocaram alterações na estrutura e forma das transações de negócios
das empresas em geral. A gestão (administração) passou a ser realizada com foco em
processos, regras, atividades e responsabilidade em substituição aos níveis hierárquicos
preconizados pela teoria clássica da administração (McLEOD, 1994). Com o uso dos
sistemas de informação as empresas começaram a perceber a importância da informação e
como esta agrega valor a produtos e serviços. O segundo fator foi a pressão exercida pela
comunidade ambientalista a não tolerância à ineficiência do uso dos recursos hídricos,
introduzindo gradativamente regulamentações ambientais em nível internacional. Além
destes dois fatores a mídia televisiva e outros fóruns de comunicação contribuíram e ainda
contribuem para fomentar forças competitivas com o foco na eficiência das empresas
através do uso de tecnologia, mão de obra especializada e alinhamento com as
regulamentações ambientais.
Além destes dois fatores preponderantes, do ponto de vista da pesquisa diversos
estudos contribuíram para o atual estágio do controle de perdas e gestão dos sistemas de
abastecimento de água. Em 1973 foi realizado no Reino Unido o primeiro estudo
importante sobre perdas em sistemas de abastecimento de água, onde em um árduo
trabalho de campo um extenso questionário foi respondido por diversas companhias de
saneamento cujo objetivo era analisar a eficiência operacional dos sistemas de
abastecimento, o resultado deste estudo foi consubstanciado no Report 26 (RIDLEY,
1980).
Durante a década de 80 ocorreu o processo de privatização das companhias de
saneamento do Reino Unido. A partir de 1989 o órgão regulador (Office of Water Services)
tornou obrigatório para todas as companhias de saneamento apresentação de dados

1 Conjunto de normas e funções elaboradas para disciplinar os elementos de produção.
2 Elaboração de atividades relacionadas para atingir um conjunto de objetivos pré-definidos, num certo prazo, com um
certo custo e qualidade, através da mobilização de recursos técnicos e humanos.
3 Processo pelo qual são escolhidas algumas ou apenas uma entre muitas alternativas para as ações a serem realizadas.

numéricos, e relatórios com informações sobre a aplicação de princípios de ordem técnica
e econômica na redução de perdas (LAMBERT e McKENZIE, 2002). A partir desta
decisão, em 1990 à associação das empresas de distribuição de água do Reino Unido
criaram o National Leakage Control Initiative (NLCI), com o objetivo de atualizar e
revisar o Report 26. Cabe aqui observar que, nesta época ainda não havia um método
padrão para análise dos dados.
Em 1991, a International Water Association (IWA) iniciou um esforço em larga
escala para avaliar a operação dos sistemas de abastecimento de água do Reino Unido e em
outros países. O estudo, revelou índices percentuais de perdas de 8 à 24% nos países
desenvolvidos e chegavam a 45% nos países em desenvolvimento (FARLEY, 2001).
O relatório elaborado pelo Banco Mundial em 1993 (WORLD BANK, 1993),
descreveu diversas propostas para utilização dos recursos hídricos. O mesmo enfatizou a
gestão dos sistemas de abastecimentos urbanos e a necessidade de políticas e programas
para a conservação e uso racional da água. Recomendando que as empresas de saneamento
devam esforçar-se para melhorar seu desempenho, aumentar os lucros, e ainda ser
responsável por um uso eficiente da água captada.
Em 1994, a série de relatórios sob o título Managing Leakage introduziu o
conceito conhecido como BABE (Burst and Background Estimates), considerado
referência internacional (BESSEY et al., 1994). Outro estudo importante publicado em
1994 foi realizado por John May. O estudo de May estabeleceu a relação entre pressão e
vazamentos por meio do conceito conhecido como Fixed and Variable Area Discharge
Paths (FAVAD). O estudo explicou o aparente paradoxo hidráulico entre pressão e
vazamento na rede de distribuição de água postulando que a seção transversal de certos
tipos de aberturas de vazamentos pode variar com a pressão. Enquanto a velocidade do
escoamento continuaria a variar de acordo com a raiz quadrada da pressão. Até então, era
senso comum que o vazamento, como qualquer escoamento através de orifícios, era uma
função da raiz quadrada da pressão. Esse conceito explica a aparente inconsistência
observada nos resultados de estudos sobre controle de perdas utilizando dados de diversos
países (LAMBERT, 2000a).

Em 1998, Lambert mostrou que é possível reduzir vazamentos inerentes e perdas
nos ramais domiciliares ligados à rede, reduzindo a pressão no sistema (LAMBERT et
al.,1998). Conejo et al. (1999), mostraram a importância de manter as pressões na rede em
faixa adequada, da ordem de 10 à 30 m.c.a. (100 à 300 kPa).
Ao longo da década de 90 materializaram-se esforços para desenvolver uma
metodologia para auditoria e indicadores de desempenho relacionados ao controle de
perdas de água. O resultado foi a elaboração de um modelo padrão (nomenclatura
internacional) que pudesse ser aplicado para comparar o desempenho de perdas de água de
sistemas de qualquer lugar do mundo (IWA, 2000, 2006). O modelo desenvolvido pela
IWA foi considerado como as melhores práticas por que: a) o estudo foi pioneiro e fornece
uma estrutura clara da necessidade de dados e informações sobre o comportamento
hidráulico do sistema de distribuição; b) foi testado exaustivamente usando dados
provenientes de sistemas de abastecimento de dezenas de países. Desde então vários
países, incluindo África do Sul, Austrália, Alemanha, Malta, e Nova Zelândia adotaram o
modelo proposto pela IWA para auditoriade água e indicadores de desempenho como a
melhor prática para a gestão nacional de perdas de água (THORNTON, J. 2008).
No ano 2000 foi publicado o Performance Indicators for Water Supply Services
(ALEGRE et al., 2000) a partir do trabalho da força tarefa liderada pela IWA e que teve
como objetivo definir um conjunto de indicadores para medir a eficiência de operação dos
sistemas de abastecimento. Esse instrumento veio ao encontro dos princípios de controle
de perdas, na medida em que envolve uma série de registros convergindo para informações
gerenciais para a tomada de decisão.
Outro estudo importante mostrou que é possível determinar pressões na rede, com
certo grau de precisão utilizando modelos de simulação hidráulica, permitindo ao operador
do sistema escolher estratégias para minimizar perdas através da calibração do modelo da
rede, (INGEDULD et al., 2001). Karney (2004) mostrou que, em certos casos, os
vazamentos podem ser benéficos para a atividade de operação, na medida em que os
vazamentos representam pontos de alívio para os transientes hidráulicos que ocorrem
continuamente no sistema.
Em 2005 a articulação de desenvolvimento do Banco Mundial lançou uma
iniciativa para promover o modelo proposto pela IWA como as melhores práticas para a

redução e controle de perdas. A iniciativa envolveu cursos de formação e manuais
fornecidos aos serviços públicos de água dos países em desenvolvimento. Através deste ato
o modelo de gestão de perda de água desenvolvido no Reino Unido provou ser (no
contexto do Banco Mundial) uma tecnologia facilmente transferível e foi adotado na África
do Sul, Malásia, Austrália, Nova Zelândia, Brasil e Canadá. Iniciativas realizadas na
década de 90, na Malásia e no Brasil com investimentos em curso de mais de US$ 100
milhões em cada projeto foram concluídos. Os projetos incluem auditoria, gerenciamento
de pressão, melhoria nas técnicas de monitoramento de detecção de vazamentos, reparo e
melhoria na infra-estrutura e receita. Outro relatório elaborado pelo Banco Mundial (ONU,
2005), descreveu propostas relacionadas ao estudo e quantificação das perdas de
faturamento. Estabelece que perdas de faturamento contem três componentes: perdas reais
(ou físicas), perdas comerciais (ou aparente), e consumos autorizados e não faturados.
No Brasil, o tema foi abordado seguindo a mesma linha de conduta do Reino
Unido com o inicio das privatizações das companhias de saneamento incentivadas pelo
Banco Mundial. Em 1980, foi criado o Programa de Controle Operacional (PECOPE),
pelo antigo Banco Nacional de Habitação (BNH), com linhas de financiamento específicas
para empresas de saneamento desenvolver programas de redução de perdas. Porém, poucas
ações foram mantidas e finalizadas. Anos mais tarde, em 1993, deu-se início o Programa
de Modernização do Setor de Saneamento (PMSS). O PMSS financiou investimentos em
expansão e melhorias operacionais nos sistemas de abastecimento. O Programa investiu
cerca de US$ 500 milhões (metade financiado pelo Banco Mundial) na primeira fase,
encerrada no ano 2000. A segunda fase contou com mais de US$ 200 milhões para serem
aplicados, principalmente nas regiões Norte, Nordeste e Centro-Oeste do Brasil (PMSS,
2003). Em 1997, outra ação governamental criou o Programa Nacional de Combate ao
Desperdício de Água (PNCDA) para conservação e uso racional da água de abastecimento
público na esfera federal (PNDCA, 1998).
Neste cenário, a exemplo do Reino Unido em 1996, foi criado o Sistema Nacional
de Informações sobre Saneamento (SNIS). O sistema contém informações de caráter
institucional, administrativo, operacional, gerencial, econômico-financeiro e de qualidade
sobre a prestação de serviços de água. Seguindo recomendação do Banco Mundial o
Ministério de Ciência e Tecnologia através das organizações governamentais de fomento a
pesquisa (FINEP, CNPq, FUNASA, ELETRONORTE e as fundações Estaduais de

Amparo à Pesquisa) tem disponibilizado recurso para o financiamento de projetos
relacionados à gestão dos sistemas de abastecimento de água no Brasil. Um exemplo de
projeto realizado em nível nacional foi a Rede Nacional de Capacitação e Extensão
Tecnológica em Saneamento Ambiental (ReCESA) cujo propósito foi reunir, articular e
integrar um conjunto de instituições e entidades com o objetivo de promover o
desenvolvimento institucional do setor mediante soluções de capacitação, intercâmbio
técnico e extensão tecnológica.

1.2 Informações Geradas pelo SNIS
Com relação a perdas em sistemas de abastecimento de água, estudos técnicos têm
considerado, de forma unânime, que os indicadores percentuais de perdas, ou seja, que
utilizam apenas relações entre volumes, não são os mais apropriados para avaliar perdas. O
principal questionamento com os percentuais é que esses conferem uma aparência de
homogeneidade dos serviços embora trabalhem sob condições operacionais muito
diferentes. Dentre as alternativas propostas a esses indicadores, alguns autores adotam
fórmulas que associam volumes perdidos a algum parâmetro físico do sistema de
distribuição, como extensão de rede e quantidade de ligações prediais. Outra forma de
tratamento da questão, proposta por alguns autores, é a utilização de indicadores em
percentual, complementados por indicadores físicos, adotados na análise de forma
combinada.
Foi enfatizado no inicio deste capítulo, que o conceito de sistema de informação
foi um dos fatores preponderantes para o atual estágio da gestão de sistemas de
abastecimento de água porque a informação é o fator que mais contribui para o
planejamento eficaz de uma empresa. A tomada de decisões em uma empresa de
saneamento exige o pleno conhecimento dos serviços prestados, na forma de dados, os
quais precisam ser gerados e principalmente transformados em informação útil e de
qualidade.
O sistema contém dados de caráter operacional, gerencial e financeiro sobre a
prestação de serviços e qualidade da água. Os dados operacionais, em teoria, permitem
avaliar a qualidade e quantidade dos serviços prestados e da produção de água. Foram

criados indicadores para avaliar o grau de atendimento e cobertura dos serviços,
identificando as demandas e ofertas para auxiliar a avaliação dos déficits dos serviços. Os
dados gerenciais, financeiros e de balanço permitem avaliar o desempenho dos prestadores
de serviços, sob os aspectos físicos, econômicos e financeiros, analisando e medindo a
eficiência e a eficácia da gestão.
Em principio uma análise dos dados disponíveis no SNIS deveria servir para
orientar a aplicação de recursos e investimentos. Porém, quando os dados contidos no
SNIS são analisados na tentativa de transformá-los em informação, o que se verifica é a
quase total ausência de controle operacional em decorrência de uma prática muito comum,
na esfera das organizações governamentais, ou seja, a “falta” ou “coletânea demasiada” de
dados, que não são possíveis de serem transformados em informações. Essa opinião foi
reforçada por Pereira e Paranhos (2002) ao afirmar que as organizações municipais
executam as rotinas de acumulação de dados, porém não os transformam em informações e
conhecimentos. Como consequencia da falta de análise, terminam perdendo sua capacidade
de utilização.
Do ponto de vista operacional, as perdas são concebidas como o volume de água
disponibilizado e não contabilizado pela empresa prestadoras do serviço. Thornton (2008)
classifica as perdas em perdas reais e perdas aparentes. Perda real também chamada de
perda física, são as fugas de água da rede de abastecimento, inclui os vazamentos em
canos, juntas e acessórios; vazamento de reservatórios e tanques, e as perdas de água
causada pelo rompimento da tubulação; E perda aparente também chamada de perda de
faturamento, são causadas por imprecisões associadas ao processo de medição do
consumo,são erros de leituras (normalmente sub-medição4), consumo não autorizado
(fraude) e tambem o consumo autorizado não faturado.
As perdas reais correspondem ao volume de água que saiu da rede sem ser
consumida; e as perdas aparentes representam o volume de água consumida e não
registradas ou cobradas.
Segundo o diagnóstico oficial dos serviços de água e esgoto do SNIS, em 2002, o
índice de perda de faturamento nos sistemas brasleiros foi de 40,5% (SNIS, 2003) segundo
o indicador I13, demonstrando uma situação preocupante. O indicador I13 é medido pela

4 Sub-medição - imprecisão na medição feita pelos hidrômetros residenciais.

relação entre os volumes faturados e disponibilizados para distribuição. Segundo (SILVA
et al., 1998; ALEGRE, 2000) este indicador, não considera as perdas no tratamento e na
captação. Na Tabela 1.1 é mostrado o índice médio de perdas de faturamento para as cinco
regiões Brasileiras.
Tabela 1.1 Índices de Perdas de Faturamento por Regiões Brasileiras
Regiões 2009 2008 2007 2006
(%) (%) (%) (%)
Norte 53,7 53,0 61 58,1
Nordeste 44,0 44,8 34,5 44,1
Sudeste 26,0 36,2 37,6 39,3
Sul 25,3 26,7 34,4 29,7
Centro-Oeste 33,8 33,7 40,1 36
Brasil 37,1 37,4 39,1 39,8
Fonte: SNIS - Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento

De acordo com o diagnostico realizado pelo SNIS em 2005, o Brasil perdia, em
média, 44,81% da água distribuída em relação à água captada, apesar do índice médio de
cobertura do serviço de água para as populações urbanas ser de 96,3%. Isso quer dizer que
quase a metade da água que é tratada é desperdiçada antes de chegar ao consumidor. Os
melhores sistemas brasileiros, neste quesito, têm perdas de 18%, valor ainda alto para os
padrões europeus, onde há índices de perdas menores que 5%”.
Todos os índices apontam para a necessidade de redução das perdas. Algumas
companhias com índices da ordem de 25%, mas com a média nacional em torno de 50%
segundo o SNIS.
O Estado de Mato Grosso enfrenta os mesmos problemas que outros estados
Brasileiros principalmente em regiões de grandes concentrações populacionais, como é o
caso da cidade de Cuiabá. De acordo com a SNIS (2005) o estado de Mato Grosso possui o
maior número de cidades com índices de perdas de água maiores que 50%. A Tabela 1.2
mostra os índices de perda de faturamento do estado de mato grosso de 2006 à 2009.

Tabela 1.2 - Índice de Perda de Faturamento no Estado de Mato Grosso
Ano Índice (%)
2006 30 à 40
2007 30 à 40
2008 30 à 40
2009 40 à 50

O índice de perdas de faturamento é o indicador de perdas mais utilizado no Brasil
embora sua denominação indique perdas do ponto de vista financeiro, na prática é muito
utilizado para estimar perdas de água. Essa é uma forma equivocada, pois os volumes de
água faturados são normalmente superiores aos volumes de água consumidos. Tal fato
decorre dos critérios de faturamento, adotados de forma quase unânime no Brasil conforme
descreve Miranda (2003) e comprovado neste estudo. Embora o governo tenha demandado
esforços seguindo a conduta adotada no Reino Unido, após 15 anos ainda não conseguiu
atingir o objetivo. Os modelos, balanço hídrico e indicadores de perdas, propostos pela
IWA e SNIS enfocam apenas perdas de faturamento e as prestadoras de serviços
continuam operando com valores altos de perdas reais e financeiras. Miranda (2002)
realizou uma pesquisa do amplo rol de indicadores existentes no cenário nacional e
internacional, e uma análise comparada entre eles, os quais serviram de base para uma
proposta padrão, aplicável aos sistemas brasileiros.

1.3 Estudos Brasileiros de Controle de Perdas de Água
Destaca-se o estudo de controle de perdas reais através do gerenciamento e
redução de pressão em conjunto com o monitoramento da vazão mínima noturna, realizado
por Gonçalves (1998). O resultado do estudo mostrou que dos métodos utilizados, o mais
simples para redução de perdas foi o uso de válvulas redutoras de pressão com saída
constante, incluindo-se nessa categoria também os reservatórios de quebra de pressão. A
alternativa mais eficiente, entretanto mais onerosa, é a válvula redutora de pressão com
vazão modulada, com a qual se pode variar a pressão de saída com a hora do dia,
otimizando a performance do sistema quanto a perdas.

Apesar das válvulas redutores de pressão serem equipamentos frequentemente
utilizados para o controle de pressão, Gonçalves e Ramos (2008), promovem a utilização
de outras soluções com caractrísticas semelhantes. Para os autores o uso de turbinas ou de
bombas que podem funcionar como turbinas, constitui um meio econômico como sistema
redutor de perdas de água e gerador de energia. Através do excesso de energia disponível
no sistema, as turbinas podem ser uma alternativa valiosa para produção de energia dentro
de uma gerência sustentável de baixo custo.
Werdine (2002) descreveu um estudo de caso realizado na Companhia de
Saneamento Básico de Minas Gerais (COPASA) em um bairro com 315 residências na
cidade de Itajubá, onde foi realizada uma avaliação da perda de água no sistema de
abastecimento utilizando o índice percentual de perdas. O resultado apontou uma perda de
36%. A estimativa foi realizada para um período de 30 dias.
Soares (2003) desenvolveu uma rotina computacional a qual foi implementada no
simulador hidráulico EPANET, utilizando dados de rede hipotética com vistas à calibração
em termos das rugosidades absolutas, demandas, diâmetros, cotas topográficas e
parâmetros do modelo de vazamentos. Soares utilizou modelos inversos resolvidos com o
suporte da tecnologia dos Algoritmos Genéticos e procedimento híbrido (Algoritmos
Genéticos e Método Simplex). O algoritmo desenvolvido considera vazamentos e
demandas dependentes da pressão e determina a demanda de água de maneira interativa.
Barroso (2005), estudou as possibilidades de minimizar as perdas físicas em um
setor do sistema de distribuição de água de Santa Maria – RS, utilizando o simulador
hidráulico EPANTE. Foram simuladas redes no EPANET com diferentes pares de
parâmetros da relação pressão versus vazamento, a fim de verificar a variação nas pressões
e conseqüentemente nos vazamentos, devido às manobras nas válvulas redutoras de
pressão. A aplicação do modelo se mostrou muito satisfatória, após a calibração, foi
possível criar um termo de comparação e simular intervenções na rede como ajustes de
válvulas redutoras de pressão entre outros.
Itonaga (2005) apresentou a metodologia proposta pela National Leakage Control
Initiative, do Reino Unido, para o controle de perdas de água como cenário para a
aplicação de modelos de simulação de redes de água reais do Distrito Federal.

Moura (2006) aplicou e avaliou a utilização de software de modelagem hidráulica,
em sistema de distribuição da Cidade de Cuiabá utilizando o EPANET 2.0 estudos de
perdas na rede de abastecimento. O modelo EPANET mostrou-se adequado ao sistema de
abastecimento Coophema, mas seus resultados poderiam ser melhores caso os parâmetros
de entrada fossem mais precisos, isto é, mais próximos da realidade. A realização do
estudo de caso permitiu uma análise crítica da qualidade dos dados operacionais, que
conclui na necessidade de investimento para a melhoria dos dados antes de um estudo de
controle de perdas no sistema e um estudo mais completo de modelagem do sistema
completo onde existam intermitência operacionais.
Borges (2007) avaliou a magnitude do erro de medição no parque de hidrômetros
da cidade de Uberlândia em Minas Gerais quando o mesmo está submetido à variações de
demanda, usando medidores mais sensíveis à medições de baixas vazões, chegando à uma
perda aparente de 13,56% em média, ocorrente de sub-medições.
Galvão (2007) investigou o efeito da redução de pressãoem redes de
abastecimento, através de válvulas redutoras, na região metropolitana de São Paulo, na
redução do consumo de água. Utilizando uma metodologia estatística, baseada em critérios
de filtragem e testes paramétricos de hipóteses, os resultados indicaram que embora tenha
ocorrido uma tendência de redução, tal fato não pude ser atribuido a implementação das
válvulas.
Silva (2008) verificou os fatores que provocam erros de medição de vazão e que
estes erros tem fundamental importância para o controle de perdas nos sistemas de
abastecimento de água. A imprecisão na medição feita pelos hidrômetros residenciais,
notadamente, representa uma parcela significativa das perdas aparentes.
Cohim et al. (2009), em pesquisa realizada no município de Simões Filho-BA,
caracterizou o consumo de água em residência num condomínio de classes populares,
como forma de promover uma gestão eficiente, baseada em uma distribuição próxima a
demanda, chegando a conclusão que naquela região o consumo percapta estava entre 74,34
e 85,99 litros/hab/dia. Valores abaixo da média regional e nacional que foram
respectivamente 120 e 148,5 litros /hab/dia, no mesmo ano segundo o SNIS.

Nakagawa (2009) apresentou outros trabalhos e campanhas que foram
desenvolvidos no Brasil nos âmbitos estadual, municipal, nos setores públicos e privados,
com vistas ao combate às perdas e desperdícios de água.
Vinciguera (2009) correlacionou os valores de perdas de um sistema real e do
mesmo setor com mínima pressão de abastecimento através da utilização de válvulas de
controle de pressão e inversores de freqüência, cenários esses, simulados através do
software EPANET, e utilizando o Balanço Hídrico antes de depois da metodologia,
concluíram que a mesma são alternativas eficazes no combate às perdas em sistemas de
abastecimento de água, pois são consideradas de baixo e investimento com resultados
imediatos de redução de perdas físicas.
Motta (2010) apresentou o impacto da redução de pressão na rede de distribuição
sob as perdas reais de água através da análise das curvas de consumo em microzonas
controladas por válvulas redutoras de pressão.
Odan (2010) desenvolveu um estudo focado na problemática da previsão de
demandas em Sistemas de Abastecimento de Água em tempo real, objetivando identificar
o modelo que produza os melhores ajustes. Foram estudadas as Redes Neurais Artificiais
Percepton de Múltiplas Camadas, a Rede Neural Dinâmica e duas Redes Neurais
Artificiais híbridas. Utilizou-se dados de consumo horário de água das cidades de São
Carlos e Araraquara, SP, e variáveis meteorológicas, tais como temperatura, umidade
relativa do ar e ocorrência de chuva como dados de entrada. Os resultados apontaram que
os melhores modelos de previsão foram os que utilizaram a Rede Neural Dinâmica, tanto
pela facilidade no manuseio, quanto pelo erro médio absoluto de previsão, que se manteve
na magnitude de 8% e 4% do consumo médio para Araraquara e São Carlos
respectivamente.
Santos (2010), calibrou uma rede de distribuição de água no município de Itajubá-
MG, utilizando uma rotina computacional desenvolvida por Silva (2003), que utiliza o
procedimento inverso, também conhecido como implícito para calibrar o sistema, avaliar a
eficiência hidráulica e otimizar a operacionalização de rede, tendo como ferramenta de
busca os algoritmos genéricos. Os resultados mostraram-se coerentes em termos de
parâmetros ajustados e de valores de pressões e vazões medidos e simulados.

Embora os resultados obtidos nos estudos cidados anteriormente tenham aplicação
prática imediata para as companhias de saneamento. O desafio ainda é quebrar as barreiras
impostas pelas companhias de saneamento para implantar novas metodologias. Este fato
deve-se principalmente a dois fatores: a) a falta de recursos para investimento em
modernização e b) a resistência oferecida pelos gestores diante à mudança de paradigma,
pois ainda hoje após estarmos a mais de 25 anos na era da informação praticamente a
gestão nas companhias de saneamento é de caráter qualitativo, herança do antigo modelo
de gestão onde prevalece a experiência do gestor e não a informação.

1.4 Métodos de Avaliação de Perdas de Água
Conforme abordado na seção 1.1, importantes estudos foram realizados por
pesquisadores do Reino Unido os quais levaram ao atual estágio da avaliação e controle de
perdas em sistemas de abastecimento de água (LAMBERT, 1994, FARLEY, 2001,
McKENZIE e LAMBERT, 2002, TRIPARTITE GROUP, 2002). A IWA deu importante
contribuição desenvolvendo o método de balanço hídrico, o qual foi referendado pela
American Water Works Association (AWWA). A literatura técnica fornece várias
abordagens para o cálculo do balanço hídrico (AWWA 1999; IWA 2000, AWWA 2003).
O método de balanço hídrico é um método de caráter gerencial por que quantifica
diretamente a receita advinda do consumo medido (ou estimado no caso da ausencia de
micromedição), ou seja, quantifica perdas aparentes e a partir desta quantifica perdas reais.
Em 2005, Almandoz et al. (2005) sugeriram uma modificação na abordagem da IWA. A
abordagem de Almandoz, segue o mesmo padrão da IWA porem, com características de
natureza técnica, ou seja, determina se o destino final da água é conhecido. Nesta
abordagem, todos os consumos não medidos são considerados como não controlados em
uma tentativa de acomodar a realidade existente em alguns países cujo abastecimento
possui setor micromedidos e setores sem micromedição.
A seguir é mostrado o formalismo matemático dos métodos: balanço hídrico
proposto pela IWA em sua forma original, método da vazão mínima noturna e balanço
hídrico modificado (proposto por Almandoz et al. (2005)).

1.4.1 Balanço Hídrico (IWA)
O método de balanço hídrico proposto pela IWA leva em conta dois componentes
de perdas de água, os quais existem em todos os sistemas de abastecimento, as perdas reais
e as perdas aparentes. A Figura 1.1 mostra a representação conceitual do método e suas
componentes. Abaixo segue uma descrição sobre cada um das componentes do método de
balanço hídrico.
A - Volume distribuído no sistema/setor (Qd) - esta componente representa o volume de
água que entra no sistema (setor) de abastecimento em um intervalo de tempo. Pode ser
quantificado com a utilização de um macromedidor de vazão.
B - Consumo autorizado (Qa) - esta componente representa o volume de água fornecido
em um intervalo de tempo a consumidores cadastrados (autorizados) nos sistemas de
informação das companhias de saneamento e outros que estejam implícita ou
explicitamente autorizados a fazê-lo, para usos domésticos, comerciais, industriais,
públicos ou consumo próprio. Pode ser medido através da micro-medição, estimado, não
medido, faturado ou não.
B.1 - Consumo autorizado faturado (Qaf) - esta componente representa o volume de água
consumido em um intervalo de tempo, e corresponde à soma dos volumes de água
consumidos e medido em cada residência. Pode ser obtido através da micro-medição e/ou
estabelecidos pelas companhias de saneamento.
B.1.1 - Consumo medido faturado (Qmf) - esta componente representa o volume medido
em cada hidrômetro e faturado pelo valor medido. Pode ser obtido através da
micromedição.
B.1.2 - Consumo não medido faturado (Qef) - esta componente representa o volume
consumido em um intervalo de tempo em locais onde não há hidrômetro instalado. Este
volume é estimado por algum critério estabelecido pelas companhias de saneamento.
B.2 - Consumo autorizado não faturado (Qanf) - esta componente representa o volume
oriundo de usos legítimos da água, porém também não gera receita para as companhias de
saneamento. Podem ser medidos e/ou estimados.
Consumo autorizado B.1.1
B.1 B.1.2 D
B.2.1
B B.2 B.2.2
Volume Perdido C.1.1
C.1 C.1.2
C.2.1
C.2.2
A C C.2 C.2.3 E
Vazamento - RamaisVazamento - Rede
Consumo autorizado
faturado
Consumo autorizado não
faturado
Perdas Aparentes
Volume distribuido no
sistema/setor
Vazamento- Reservatório
Consumo faturado
Consumo não
faturado
Perdas Reais
Consumo medido faturado
Consumo medido não faturado
Consumo medido não faturado
Consumo estimado não faturado
Consumo não autorizado
Erro de medição
dQ
af anfQa Q Q 
p d aQ Q Q 
af mf efQ Q Q 
anf mnf nfeQ Q Q 
pa na eQ Q Q 
pr ra rd rtQ Q Q Q  

mf jQ Q

ef kQ Q

mnf m
Q Q

enf nQ Q

e xQ Q

rd yQ Q

rt vQ Q
nf d fQ Q Q 
f mf efQ Q Q 

na fQ Q

ra zQ Q

Figura 1.1 - Representação conceitual do método de balanço hídrico proposto pela IWA.
Fonte: Adaptado de Thornton, J. Sturm, R. and Kunkel, G., Water Loss Control, 2008.
17

B.2.1 - Consumo medido não faturado (Qmnf) - esta componente representa o volume de
água consumido em um intervalo de tempo porém, não gera receita. Consumo para uso
administrativo, entidades isentas da tarifa, fornecimento de caminhões pipa entre outros.
Pode ser obtido no setor comercial das empresas de saneamento.
B.2.2 - Consumo estimado não faturado (Qenf) - esta componente representa o volume de
água consumido em um intervalo de tempo não medido e não faturado. Exemplo, a água
utilizada em combate a incêndios, lavagem de ruas, rega de espaços públicos e a água
utilizada em algumas atividades operacionais. É obtido através de parâmetros e modelos
matemáticos.
C - Volume perdido (Qp) - esta componente representa o volume de água distribuída em
um intervalo de tempo que não foi consumida de forma autorizada. Sua determinação se
faz pela diferença entre a volume distribuído e o consumo autorizado.
C.1 - Perdas aparentes (Qpa) - esta componente representa o volume de água produzida
pela concessionária e consumida pelo cliente em um intervalo de tempo, mas que não é
contabilizada. É determinado através da soma dos consumos não autorizados mais os erros
de leituras.
C.1.1 - Consumo não autorizado (Qna) - esta componente representa o volume consumido
em um intervalo de tempo por meio de fraudes e ligações clandestinas. Sua determinação
se faz pela diferença entre as perdas aparentes e os erros de medição.
C.1.2 - Erro de medição (Qe) - esta componente representa os erros comemtidos no
processo de leitura em um intervalo de tempo, a sub-medição de hidrômetros com baixa
sensibilidade para pequenas vazões. Sua determinação é feita pela adição do volume
registrados como erros de leitura, e os volumes de sub-medição estimados por modelos
matemáticos.
C.2 - Perdas reais (Qpr) - esta componente representa o volume que escoa através de
vazamentos e extravasamentos no sistema em um intervalo de tempo. É determinada pela
diferença entre o volume distribuído no setor e o consumo autorizado.
C.2.1 - Vazamentos nos ramais - (Qra) esta componente representa o volume que escoa
em um intervalo de tempo através de vazamentos e/ou rupturas ocorridas por defeito em

peças, má qualidade dos materiais utilizados, pressões hidráulicas de grandes magnitudes,
entre outros. Os mesmos são determinados através de estimações, por modelos
matemáticos.
C.2.2 - Vazamentos na rede (Qrd) - esta componente representa o volume que escoa em
um intervalo de tempo através de vazamentos ou rompimentos ocasionados por falhas
construtivas, defeito em peças, má qualidade dos materiais utilizados, idade da rede,
pressões hidráulicas de grandes magnitudes entre outros. Sua determinação se faz através
de estimações, por modelos matemáticos.
C.2.3 - Vazamentos nos reservatórios (Qrt) - esta componente representa o volume que
escoam em um intervalo de tempo pelos danos das estruturas extravasamentos dos
reservatórios e limpeza dos mesmos. É obtido através de parâmetros da empresa e modelos
matemáticos.
D - Consumo faturado (Qf) - esta componente corresponde o volume de água
comercializada em um intervalo de tempo no setorde estudo.
E - Consumo não faturado (Qnf) - esta componente representa a diferença entre o volume
de água que entra no sistema e o consumo autorizado faturado em um intervalo de tempo.
A IWA recomenda que todos os componentes devam ser cuidadosamente
avaliados, medidos e monitorados de modo a serem capazes de gerar informação confiável.
Recomenda ainda realizar o cálculo padronizado, isto é, as unidades de medida devem ser
escolhidas e padronizadas para que as mesmas unidades sejam usadas para quantificar cada
componente do balanço hídrico, assim como determinar o período de auditoria (ano, por
exemplo, fiscal ou ano civil) e os limites do sistema.
A primeira vez que se realiza o balanço hídrico padronizado é comum, que os
volumes calculados tanto para perdas reais como aparentes tenham um nível de confiança
relativamente baixo, isso ocorre geramente por que os componentes do balanço hídrico não
foram medidos e/ou os dados utilizados não foram validados. Existe uma relação direta
entre a precisão e confiabilidade do balanço hídrico com a precisão da medição do volume
distribuído (macro-medição) na entrada no sistema/setor e volume consumido (micro-
medição). Geralmente o volume consumido é calculado com dados disponibilizados pelas
prestadoras de serviços de saneamento.

A validação da informação gerada é uma parte importante e integrante da
realização de um balanço hídrico. Análise de sensibilidade e da utilização de limites de
confiança de 95% são as melhores práticas para avaliar o impacto que componentes do
balanço de água individuais têm na precisão global do volume calculado de água não
faturada e perdas reais e aparentes.

1.4.2 Balanço Hídrico Modificado
O balanço hídrico proposto por Almandoz et al. (2005), fundamenta-se na
discriminação de duas componentes que as companhias de saneamento não conseguem
controlar (medir): o volume de água perdido na rede e ramais (perdas reais) e o volume de
água consumido, mas não medido (perdas aparentes). O método considera que todo o
consumo de água não medido é desconhecido e, conseqüentemente representa uma perda.
A método supõe que a perda real é uma função da pressão, e a perda aparentes uma função
do padrão de consumo (UK Water Industry 1994; Warren 2002). A Figura 1.3 mostra a
representação conceitual do método e suas componentes. Abaixo segue uma descrição
sobre cada um dos componentes do balanço hídrico.
A - Vazão que entra no sistema/setor(Qe) - esta componente representa o volume de água
que entra no sistema ou setor de abastecimento (objeto do cálculo do balanço hídrico) em
um intervalo de tempo. Pode ser obtido através de medidas de campo utilizando macro-
medidores de vazão.

B - Consumo autorizado medido (Qa) - esta componente representa o volume de água
consumido em um intervalo de tempo o qual gera receita. Corresponde à soma dos
volumes consumidos e medidos (constantes nas contas emitidas aos consumidores). Esta
componenente é dividiva em quatro classes: doméstico, comercial, industrial e público. Os
valores dos consumos mensais podem ser obtidos no setor comercial das companhias de
saneamento as quais obtem estes dados através da micromedição.
B.1 - Consumo residencial medido (Qr) - esta componente representa o volume de água
consumido em um intervalo de tempo e devidamente medido em todas as unidades
residenciais que fazem parte do setor de estudo.

Vazão na entrada do sistema/setor Consumo residencial medido B.1
Consumo industrial medido B.2
Consumo público medido B.3 Consumo medido faturado
consumo comercial medido B.4
B
Consumo sem controle Consumo nao medido Erro de leitura C.1.1
Consumo faturado por estimação C.1.2 Perda aparente
Uso operacional e fraudes C.1.3
C.1
Vazamentos Perda real Perda real
A C C.2 C.2.1
Consumo autorizado
eQ
a r i p cQ Q Q Q Q   
sc e aQ Q Q 
nm el fe ofQ Q Q Q  
vz scnmQ Q Q 

r jrQ Q

i jiQ Q

p jpQ Q

c jcQ Q

of tQ Q

pr wQ Q
el xQ Q
fe kQ Q

Figura 1.2 - Representação conceitual do método de balanço hídrico IWA-Modificado
Fonte: Adaptado de Almandoz et al., 2005.

B.2 - Consumo industrial medido (Qi) - esta componente representa o volume de água
consumido em um intervalo de tempo e devidamente medido de todas as unidades
industriais que fazem parte do setor de estudo.
B.3 - Consumo público medido (Qp) - esta componente representa o volume de água
consumido em um intervalo de tempo e devidamente medido dos órgãos públicos que
fazem parte do setor de estudo.
B.4 - Consumo comercial medido (Qc) - esta componente representa o volume de água
consumido em um intervalo de tempo e devidamente medido pelas unidades comerciais
(como lojas escritórios entre outros) que fazem parte do setor de estudo.
C - Consumo sem o controle da companhia (Qsc) - esta componente representa os
consumos em um intervalo de tempo, não medido, isto é sem o controle quantitativo. Pode
ser determinado pela diferença entre o volume de entrada no sistema e o consumo
autorizado faturado. Esta componente é sub-dividida em trêsa classes.
C.1 - Consumo não medido (Qnm) - esta componente representa o volume de água
disponibilizado na rede, em um intervalo de tempo e consumida por uruários não
autorizados, ou em usos operacionais da própria companhia de saneamento. Nesta
componente também são computados os consumos estimados por falta de medição e erros
de leituras.
C.1.1 - Erro de leitura (Qel) - esta componente representa os erros cometidos durante o
processo da leitura mensal de consumo e a sub-medição de hidrômetros com baixa
sensibilidade para pequenas vazões. Tais dados podem ser obtidos no setor comercial das
companhias de saneamento.
C.1.2 - Consumo faturado por estimação (Qfe) - esta componente representa o volume de
água consumido e não medido, em um intervalo de tempo, porém é faturado por estimação.
C.1.3 - Uso operacional e fraudes (Qof) - esta componente representa o volume de água
consumido em usos operacionais da companhia de saneamento, ou consumido atraves por
meio de fraudes e ligações clandestinas. Tais dados podem ser obtidos através de
estimações feitas por modelos matemáticos. É difil quantificar esta componente com
exatidão.

C.2 - Vazamentos (Qvz) - esta componente é também denominada de perda real.
Corresponde ao volume de água que escoa por vazamentos em um intervalo de tempo.
C.2.1 - Perdas reais (Qpr) - esta componente corresponde ao volume de água que escoa em
um intervalo de tempo por meio de vazamentos, e/ou rupturas ocorridas por defeito em
peças, pressões hidráulicas de grande magnitude e extravasamentos dos reservatórios.

1.4.3 Vazões Mínimas Noturnas (VMN)
Um dos principais métodos para avaliar perdas de água em sistemas de
abastecimento é através da análise da vazão mínima noturna. A vazão mínima noturna foi
definida por Lambert, (1994) como sendo “a vazão medida na entrada de um dado setor
do sistema de abastecimento e tem o seu valor mínimo em um período noturno específico”.
Através da VMN, é possível monitorar o comportamento da distribuição em um setor do
sistema, analisando o consumo mínimo noturno. Qualquer alteração na vazão mínima de
um setor de abastecimento pode significar ocorrência de vazamentos (LAMBERT, 2000 e
2002).
Segundo Lambert (1994), a vazão mínima noturna ocorre diariamente no horário
entre 01h:00 e 05h:00 horas o resultado é proveniente de um estudo realizado por Lambert
em 25 sistemas de abastecimento do Reino Unido. No intervalo deste horário é quando
ocorrem as maiores perdas e existem maiores facilidades de determinar o que ocasiona
estas perdas.
O método da VMN pode ser utilizado para estimar perdas reais porque, no
momento de sua ocorrência há pouco consumo e as vazões são estáveis (as caixas d’água
domiciliares estão cheias), e uma parcela significativa do seu valor refere-se às vazões dos
vazamentos.
No Brasil o método de VMN tem sido utilizado para estimar pertas em redes de
abastecimento (CHEUNG et al., 2010).
Recentemente foi reconhecido pelos membros (Austria, Austrália, Brasil, Canada,
Ciprus, Croácia, França, Iran e Estados Unidos) da Water Leakage Task Force (WLTF)
que o método VMN precisa de uma terminologia para as componentes da vazão mínima
noturna assim como um método para legitimar o que é de fato consumo noturno levando

em conta as especificidades de cada sistema. A terminologia atualmente adotada para os
componentes da VMN foi desenvolvida, em cinco níveis de detalhamento, sendo o nível 1
o mais simples e o nível 5 mais detalhado. Cada um desses níveis pode ser aplicado em
diferentes circunstâncias, dependendo de tipo de estimativa de vazamanento utilizada
(FANTOZZI, 2010).
Os níveis de detalhamento do métode de VMN impõe a necessidade de
estabelecer um ponto para definir o limite onde termina a distribuição de água e começa o
consumo. Esse ponto na terminologia da lingua inglesa é chamado de delivery point5. A
partir deste ponto qualquer vazamento é parte integrante do consumo e de responsabilidade
do consumidor. Neste estudo adotamos o hidrômetro como sendo o delivery point
conforme mostra a Figura 1.2.
Figura 1.3 – Delivery point - limite entre a distribuição e o consumo.
Fonte: Adaptado de Fantozzi, 2010
A Figura 1.3 mostra uma representação conceitual do método da vazão mínima
noturna levando em conta os cinco níveis de análise. Abaixo segue uma descrição sobre
cada um das componentes da VMN.

5 Neste estudo foi mantido a terminologia da lingua inglesa.

Análise nível 1 - é a análise mais simples, possui apenas duas componentes, vazão
noturna de abastecimento (VNA) e perda na distribuição da vazão noturna de abstecimento
(PDVN) (veja a Figura 1.2 retangulos em azul). A perda na distribuição da vazão noturna
de abastecimento é obtido subtraindo estimativas do consumo noturno a partir da VMN.
Neste nível, a componente de consumo noturno deve também conter o volume de água
utilizado pela empesa gestora do abastecimento.
Se o objetivo da análise é verificar perdas na rede e ramal, então a análise de nível
dois deve ser utilizada.
Análise de nível 2 - na análise de nível 2, a componente vazão noturna de abastecimento
(VNA) é sub dividida em duas outras componentes, uso noturno estimado e perda noturna
do consumidor (veja a Figura 1.2 retangulos na côr azul).
Análise de nivel 3 - na análise de nível 3, as três componentes, uso noturno estimado,
perda noturna do consumidor e perda na distribuição da vazão noturna de abstecimento são
subdivididas em duas outras componentes (veja a Figura 1.2 retangulos na côr laranja).
Onde o consumo noturno excepcional é definido como a soma de todos os usos acima de
100 l/h e o consumo noturno regular a soma de todos os consumos abaixo de 100l/h.
Vazamento residencial é a soma de todos oa vazamentos dentro da residencia. Vazamento
externo é a soma de todos oa vazamentos fora da residencia, porém antes do delivery
point. Vazamento visível ou detectavel são todos os vazamentos possiveis de serem detecta
por métodos acústicos. Vazamanetos não detectavel são todos os vazamanetos não
deetctados por métodos acústicos.
Análise de nivel 4 - na análise de nível 4, (veja a Figura 1.2 retangulos na côr verde) a
componente uso excepcional noturno é subdividida em três outras componentes uso
proprio da companhia, uso execpcional não residencial, uso excepcional residencial. A
componente de consumo noturno regular é subdividida em duas outras componentes,
consumo residencial regular e consumo não residencial regular. A componente vazamentos
detectáveis detectáveis é subdividida em duas outras componentes,vazamaneto detectáveis
e reparados e vazamento detectáveis não reparados.

Figura 1.4 – Representação conceitual do método da vazão mínima noturna nível 5
26

Análise de nivel 5 - na análise de nível 5 contem os mesmos componentes no nível 4
porém, leva em conta a influência da pressão nos componentes da VMN (veja a Figura 1.2
retangulos na côr cinza). Isso porque quando é realizado uma intervensão de conrole de
vazamentos é util antes estimar os vazamentos inerentes da rede (o qual é sensivel a
pressão porem não detectavel) para que os vazamentos detectaveis possam ser estimados
antes de realizar a intervensão.
De acordo como o Guia de Capacitação em Treinamento (GCT), editado pelo
projeto ReCESA a VMN e uma composição da perda noturna, perda inerente e consumo
noturno, sendo obtida pela seguinte equação onde, Pn é a perda noturna, Pi é a perda
inerente e Cn o consumo noturno.
mn n i nVMN Q P P C    (1.1)
Como as perdas inerentes e os consumos noturnos no horário de monitoramento da
vazão mínima são parcelas mínimas que podem ser desconsideradas, sendo a perda noturna
(perdas reais) caracterizada pela vazão mínima noturna.
Para se chegar à vazão dos vazamentos é necessário quantificar todos os
componentes do consumo noturno. Para os consumos residenciais costuma-se assumir
hipóteses baseadas em medições específicas de consumo e extrapoladas para o conjunto de
consumidores da área envolvida ou utilizar dados da literatura. As vazões de vazamentos
assim determinadas representam os valores observados naquela hora do ensaio onde as
pressões do sistema atingem o máximo. Como a vazão nos vazamentos é bastante
influenciada pela pressão o valor observado na hora da mínima noturna é a vazão máxima
diária dos vazamentos que, se simplesmente multiplicada por 24h, estaria supervalorizando
os volumes diários perdidos.
Para solucionar esse problema foi definido o Fator Noite-Dia, que é um numero
(em horas por dia), que multiplicado pela vazão de vazamentos (extraída da Vazão Mínima
Noturna), resulta no volume médio diário dos vazamentos, ou seja, na perda real média. O
FND também pode ser entendido como um número que corrige o valor da perda real
ocorrida no horário da mínima noturna, permitindo obter o valor médio diário da perda
real. O FND com unidades de horas/dia é influenciado por um parâmetro N1 e pela
variação das pressões médias horárias no setor de abastecimento. Depois de obter a perda

noturna, utiliza-se um fator multiplicador denominado Fator Noite e Dia (FND) com
finalidade de transformar a perda noturna em volume de perda real diária (VDPR),
utilizando a equação 1.2.
mnVDPR FND Q  (1.2)
O FND é determinado à partir de um somatório de medição de pressão, ao longo de
24 horas, em um ponto médio representativo do setor, utilizando a equação (1.3).
12424
1 3 4
Nh
i
i às h
PFND
P
 
  
 
 (1.3)
Onde 24hiP representa a média das pressões horárias, ao longo das 24 horas dentro
do sistema ou setor, 3 4às hP representa a pressão medida na entrada do sistema ou setor na
campanha de mínima noturna das 3h:00 às 4h:00 h. E 1N pode ser calculado, segundo a a
equação (1.4)

1
1 1
0 0
N
Q P
Q P
 
  
 
(1.4)
Onde Q0 e P0 é a vazão na entrada do sistema e a pressão interna ao sistema
associada ao tempo t0, e Q1 e P1 é a vazão na entrada do sistema e a pressão interna ao
sistema associada ao tempo t1.
A vazão é determinada através da macromedição na entrada do setor em estudo.
Nesse caso, é necessária a medição em intervalos com períodos constantes e regulares.
Estes intervalos de medição podem ser feitos de acordo com as características e
capacidades do aparelho registrador.
Medidas de campo realizadas em vários países indicam que para tubulações
metálicas N1 = 0,5 e tubulações plásticas 1,5  N1  2,5 (FARLEY e TROW, 2003).

1.4.4 Fator de Pesquisa (FP)
De forma similar a VMN, tem-se a definição do fator de pesquisa o qual é
determinado a partir da relação entre vazão mínima noturna e a vazão média diária (Fraga
e Silva, 1995). O valor do fator de pesquisa pode ser obtido pela equação (1.5),
mn
md
QFP
Q
 (1.5)
onde, Qmn é vazão mínima noturna e Qmd a vazão média diária. O FP é um número entre
zero e um e quanto mais próximo de um indica maior possibilidade de ocorrer
vazamentos. Segundo Fávero e Dib (1981), em geral, se o fator de pesquisa for maior que
0,30, o setor em estudo contém vazamentos economicamente detectáveis.
Tal como no caso da VMN, o uso do FP deve ser evitado para setores com
intermitência no abastecimento. Devido à falta de água durante o dia (demanda reprimida),
há um consumo elevado durante a noite, o que pode dar a falsa impressão de problemas de
vazamentos quando se calcula o FP.
A vantagem desse método das VMN esta na maior representatividade do valor
numérico das perdas reais, retratando a realidade física e operacional do sistema ou setor
de abastecimento. A desvantagem, o ensaio deve ser feito em uma área relativamente
pequena, do setor de abastecimento, podendo induzir a equívocos se os valores medidos
forem extrapolados para representar o setor como um todo.

Capítulo 2
METODOLOGIA

Este capítulo descreve a área de estudo, os procedimentos utilizados para coletar
e analisar os dados de vazão, pressão e consumo mensal, utilizados para estimar perdas. A
metodologia empregada assume que o sistema é hidraulicamente isolado, ou seja, não há
fugas de água (setor fechado).

2.1 Etapas do Estudo

Neste estudo foram definidas sete etapas necessárias para quantificar perdas de
água em redes de abastecimento conforme mostra a Figura 2.1.

Figura 2.1 – Metodologia aplicada para estimar perdas de água na área de estudo.

2.1.1 Primeira etapa - escolha da área de estudo

Nesta etapa buscou-se escolher uma local para a realização do estudo. O local
escolhida foi o município de Cuiabá, capital do Estado de Mato Grosso, situado na região
centro-oeste do Brasil (veja a Figura 2.2). O sistema de distribuição de água do municipio
de Cuiabá contem oito sub-sistemas de abastecimento. Na área de estudo, foi escolhido um
setor que: a) possuisse uma estação pitométrica; b) fosse totalmente hidrometrado; c) que
os consumidores tivessem um padrão sócio econômico similar; d) que todas as residências
pertencessem ao mesmo ciclo de leitura e e) do ponto de vista da distribuição tivesse uma
única entrada, ou seja, um setor fechado.
Para definir a área de estudo, primeiro foi realizado um estudo documental com
levantamento de dados operacionais dos oito sistemas de abastecimento de água da cidade
de Cuiabá, relativos ao período 2005 à 2007 (veja a Figura 2.3).

Figura 2.2 – Localização da área de estudo residencial Domingos Sávio Brandão

Os oito sub-sistemas de abastecimento atendem um total de 139.169 ligações das
quais 779 são provenientes da zona rural e 138.390 ligações na zona urbana6. O sistema de
abastecimento de água da cidade de Cuiabá possui um total de 126.209 ligações ativas,
11.443 suprimidas ou inativas. Ligações suprimidas ou inativas são todas as ligações
desligadas (cortadas, suspensa de corte e em processo judicial) do sistema de
abastecimento de água, as quais não geram contas, embora estejam contidas
cadastralmente. E 738 ligações isentas de pagamento.

Figura 2.3 – Sistemas de abastecimento de água da cidade de Cuiabá.

Após a análise, foi