Lógica de funcionamento de reservatórios e elevatórias de água tratada

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Este artigo é o terceiro da série “Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

Lógica de funcionamento de reservatórios e elevatórias de água tratada

A forma mais usual para garantir o abastecimento de água em um bairro ou região de um município consiste em construir reservatórios em pontos elevados da área atendida, ou construir reservatório elevados quando a região é plana. A água é conduzida aos pontos de consumo por gravidade e o sistema de abastecimento municipal tem como missão, manter os reservatórios abastecidos.

Cabe à estação elevatória de água a função de manter o reservatório abastecido. Para tanto, a informação do nível do reservatório deve ser transmitida à elevatória para essa, por sua vez, comande o funcionamento dos grupos moto bombas de maneira a manter o reservatório sempre com o nível dentro dos níveis predefinidos de operação.

A figura acima apresenta uma tela típica de uma elevatória de água em um sistema de automação e telemetria da distribuição de água do município. A tela apresenta uma elevatória composta por dois conjuntos moto bomba, principal e reserva, e apresenta também o reservatório abastecido por essa elevatória que pode estar distante quilômetros da elevatória.

Nesse tipo de configuração o reservatório terá dois níveis (set points) pré-definidos pela operação:

  • Nível de liga: O nível de liga é mais baixo que o nível de desliga e é aquele nível, que quando atingido, indica para a lógica de comando da elevatória que o grupo moto-bomba deve ser ligado.
  • Nível de desliga: O nível de desliga é mais alto que o nível de liga e é aquele nível, que quando atingido, indica para a lógica de comando da elevatória que o grupo moto-bomba deve ser desligado.

Papel fundamental da telemetria

Perceba que a única informação importante que deve ser transmitida do reservatório para a elevatória é a informação de nível.
Para tanto, existe um centro de controle que está sempre lendo dados de todas as estações e enviando os dados importantes para o funcionamento do sistema para as estações que deles precisam. O nome dessa comunicação sistemática e eterna é pooling e normalmente se dá me intervalos de 1 segundo por estação. Ou seja, a cada segundo, uma estação envia e recebe dados para central. Isso será visto mais detalhadamente quando falarmos sobre o CCO – Centro de Controle e Operação.

Funcionamento da elevatória de água

Para controlar o funcionamento da estação elevatória, o CLP local monitora os seguintes parâmetros locais e remotos:
  • Nível do reservatório (remoto): enviado pelo CCO;
  • Alarme de perda da informação do nível;
  • Pressão de sucção: pressão na entrada das bombas, o bombeamento não pode acontecer se não houver pressão mínima;
  • Pressão de recalque: pressão na saída das bombas;
  • Tensão da rede: as bombas não podem operar se a tensão estiver fora dos mínimos e máximos definidos;
  • Corrente elétrica das bombas: deve ser monitorada para garantir a segurança das bombas e para detectar desgastes preventivamente;
  • Fato de potência: deve ser monitorado para garantir esse controle de consumo;
  • Temperatura e vibração dos mancais dos motores: visa detectar e prevenir desgastes dos motores;
  • Sinais digitais de motores desarmados;
  • Sinais digitais de chaves de comando manual/automático e local/remoto.

Diagrama básico do sistema de controle da elevatória

Exemplo de painel de telemetria

O painel a seguir é genérico e pode ser utilizado tanto em reservatórios como em elevatórias de água tratada.

  • IHM 4,3″ monocromática – TP300
  • Comunicação por rádio modem RM2060
  • Fonte carregadora com bateria e autonomia de 12 horas
  • 08 entradas analógicas em 4 a 20 mA protegidas contra surtos
  • 02 saídas 4 a 20mA com módulos Alfacomp IA2801
  • 24 entradas digitais em 24V livres
  • 16 saídas digitais, sendo 08 isoladas a réle pelo módulo ID2908
  • Módulo iluminador SW3301 com 12 LEDs brancos de alta intensidade
  • Indicação de porta aberta: sensor de porta aberta conectado ao CLP
  • Indicação de alimentação: sensor indica alimentação pela rede ou pela bateria
  • Altura 60 x Largura 40 x Profundidade 20 cm

Falaremos mais sobre os painéis de telemetria em artigo próximo.

Operação da estação elevatória de água

Para que o sistema opere corretamente, as chaves seletoras das bombas e das válvulas devem estar na posição AUTOMÁTICO (comandadas pelo CLP). O sistema funciona automaticamente após a energização do quadro e ligando a chave GERAL.

Operação manual

No Funcionamento Manual o painel de automação não atua sobre o comando das bombas. Em Manual, as bombas são comandas pelo operador diretamente nos quadros de comando respectivos. Durante a operação manual, o painel de automação lê as grandezas elétricas e hidráulicas, executa as comunicações com a central, e monitora entradas digitais. Neste modo de funcionamento, um operador pode ligar e desligar as bombas localmente nos respectivos quadros de acionamento das mesmas (comando manual). SEMPRE QUE UMA OPERAÇÃO DE MANUTENÇÃO FOR SER REALIZADA, A PRIMEIRA AÇÃO DEVERÁ SER A DE COLOCAR O SISTEMA EM MANUAL. ISTO É FEITO POSICIONANDO A CHAVE SELETORA NA POSIÇÃO MANUAL.

Para desativar o sistema e operar manualmente as bombas e válvulas é necessário:

  • Girar as seletora A/M para a posição MANUAL;
  • Aguardar que os grupos sejam desativados. Esta operação se dá sequencialmente;
  • Operar manualmente os grupos pelas chaves localizadas no painel frontal.

Operação automática

Neste modo o acionamento das bombas se dá de acordo com o nível do reservatório de recalque e monitora as condições de operação. Lê as grandezas elétricas e hidráulicas, executa as comunicações com a central e monitora entradas e saídas digitais.

Para selecionar o sistema para controle automático, é necessário:

  • Girar as seletora A/M para a posição AUTOMÁTICO.
  • Aguardar a parada dos equipamentos.
  • Aguardar a entrada seqüencial dos grupos.

Comando via telemetria

Quando em automático, a estação pode ser comandada via central de telemetria. É possível desativar e reativar o funcionamento da elevatória, ligar e desligar grupos e alterar a seleção de grupo principal.

Comandos de ativação e desativação da elevatória de água

Bloqueio – A elevatória é desativada fazendo a posição 0 da tabela de setpoints diferente de zero. Isto faz com que o CLP desative os grupos sequencialmente. Este modo de operação é chamado Manual Remoto.

Desbloqueio – A elevatória é ativada fazendo a posição 0 da tabela de setpoints igual a zero. Isto permite que o CLP opere automaticamente.

Comandos remotos enviados pelo CCO

Comandos remotos podem ser enviados a elevatória pelo CCO. Isto é feito enviando códigos à memória M400 ( posição 0 da tabela de setpoints).

A tabela a seguir lista os comando e ações correspondentes.

Comando                 Ação

  • 1                       Passa o sistema para Manual Remoto ( CCO comanda a estação )
  • 2                       Volta o sistema para Automático ( clp roda automaticamente )
  • 3                       Liga grupo 1
  • 4                       Desliga grupo 1
  • 5                       Liga grupo 2
  • 6                       Desliga grupo 2
  • 7                       Zera horímetro do grupo 1
  • 8                       Zera horímetro do grupo 2
  • 9                       Zera falhas do grupo 1
  • 10                     Zera falhas do grupo

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