Telemetria de água e esgoto – Roteiro para a criação do sistema em sua cidade

Este artigo descreve, com exemplos reais, um roteiro para elaborar e implantar um sistema de telemetria de água e esgoto em um município de qualquer tamanho. Este roteiro de projeto tem sido utilizado há mais de duas décadas pela Alfacomp, com grande sucesso, para implantar a telemetria em empresas de saneamento de norte a sul do país.

O que é a telemetria de água e esgoto?

Trata-se de um sistema que automatiza, controla e monitora os reservatórios e estações elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, pontos de macro medição de vazão e pressão, booster e demais estações de saneamento.

Qual é a estrutura básica de um sistema de telemetria de água e esgoto?

O sistema de telemetria de água e esgoto de um município é basicamente composto de:

• CCO (Centro de Controle e Operação) – Composto por um computador central que se comunica com as unidades remotas via rádio, comunicação GPRS/GSM, conexões físicas como ADSL, conexões 4G, LAN ou WAN.
• Estações remotas compostas por painéis de telemetria, instalados nos reservatórios, estações elevatórias de água e esgoto, boosters, pontos de macro medição de vazão, pontos de medição de pressão, válvulas reguladoras de pressão, captações, ETAs e ETEs.

Por que é necessário o sistema de telemetria de água e esgoto?

Em um município sem sistema de telemetria, é a população que avisa a companhia de água e esgoto quando ocorre uma falha no abastecimento.

Vantagens do sistema de telemetria de água e esgoto:

• Garantir o abastecimento da população;
• Monitorar em tempo real o funcionamento de estações elevatórias, reservatórios, medidores de vazão e demais dispositivos elétricos e hidráulicos do sistema;
• Armazenar e apresentar dados históricos sobre a qualidade do abastecimento;
• Alarmar vazamentos, falhas de operação, falhas de equipamentos, intrusões, valores anormais de níveis, pressões e vazões;
• Prevenir e minimizar perdas;
• Enfim, garantir a qualidade dos serviços prestados.

Levantamentos necessários para criar o sistema de telemetria de água e esgoto

O primeiro passo para a criação do sistema de telemetria é a coleta de informações sobre a rede de captação, tratamento e distribuição de água e das estações de bombeamento e tratamento de esgoto. Essa coleta de informações deve conter, para cada ponto de interesse, as seguintes informações, sempre que disponíveis ou aplicáveis:

1. Endereço da estação;
2. Coordenadas geográficas da estação;
3. Número de reservatórios neste local;
4. Pontos de medição de nível, vazão e pressão;
5. Número de moto bombas, com a descrição das potências, tensões, acionamentos;
6. Lógica de funcionamento da estação;
7. Croqui do local;
8. Fotos;
9. Indicação de ponto mais elevado para a instalação de antenas no local;
10. Descrição das VRPs e macro medidores de vazão;
11. Demais informações que sejam relevantes.

Estudo de viabilidade de rádio comunicação

De posse dos endereços, coordenadas geográficas e descrições das estruturas onde se possam instalar antenas, é elaborado o estudo de viabilidade de rádio comunicação onde é definida a topologia do sistema de rádios. Veja um exemplo de mapa de rádios abaixo.

Cronograma de implantação

Com base nas informações levantadas e no projeto de viabilidade de rádio comunicação, é elaborado o projeto executivo contemplando as etapas de implantação do sistema de telemetria. O cronograma de implantação tem a seguinte cronologia genérica:

ETAPAS	Mês 1	Mês 2	Mês 3	Mês 4	Mês 5	Mês 6
1 – Elaboração do projeto executivo	XXXXXX
2 – Fornecimento de painéis e insumos		XXXXXX
3 – Instalação de painéis e insumos			XXXXXX
4 – Instalação e testes de softwares				XXXXXX
5 – Posta em marcha					XXXXXX
6 – Treinamentos e acompanhamento						XXXXXX

Projeto executivo do sistema de telemetria

O projeto executivo contém detalhamentos técnicos de painéis de telemetria dimensionados para cada tipo de estação, dimensionamento e descrição de equipamentos auxiliares e insumos, instruções de instalação, descrição das telas do sistema de supervisão, entre outras informações. Os itens seguintes apresentam alguns tópicos presentes no projeto executivo e são apenas ilustrativos.

Painel de comunicação do CCO

O painel de comunicação abriga fonte e rádio modem e tem sua principal aplicação em CCOs e Estações Repetidoras.

Características técnicas do painel de comunicação
Rádio Modem (*)	Spread Spectrum 900MHz, 1W (*01 ou 02 equipamentos, de acordo com a necessidade da aplicação)
Comunicação	02 portas seriais (RS232 e RS485)
Alimentação	Fonte carregadora com bateria e autonomia de 12 horas
Iluminação	Módulo SW3301 com 12 LEDs brancos de alta intensidade
Dimensões	Altura 40 x Largura 30 x Profundidade 20  cm
Grau de Proteção	IP54
Entrada de alimentação protegida por varistores e fusíveis
Tomada 2P + N

Painel de telemetria PT-MCR-1

O painel de telemetria PT-MCR-1 é baseado no CLP Haiwell Série T, modelo T32S0P-e. Possui IHM Touch Screen de 7” para monitoramento e parametrização local. O espaço interno deixado livre permite instalar instrumentos como transmissores de vazão e outros instrumentos e/ou acessórios.

Os painéis de telemetria PT-MCR-1 é genérico e pode ser instalado seguintes estações:

• Estações de captação;
• Estações de bombeamento de água tratada;
• Reservatórios;
• Booster;
• Pontos de macro medição de vazão;
• ETAs e ETEs;

OBS: No projeto executivo definitivo, os painéis de automação e telemetria são dimensionados de acordo com o número de variáveis medidas e equipamentos controlados. Dessa forma, cada painel terá um dimensionamento específico por tipo de estação remota.

Características técnicas do painel PT-MCR-1
CLP	Haiwell T32S0P-e 16ED e 16SD
IHM	IHM 7″ Touch Screen – C7
Rádio Modem	Spread Spectrum 900MHz, 1W
Comunicação	02 portas seriais (RS232 e RS485) e porta Ethernet
Alimentação	Fonte carregadora com bateria e autonomia de 12 horas
Entradas analógicas	08 entradas analógicas em 4 a 20 mA protegidas contra surtos
Saídas analógicas	02 saídas 4 a 20mA com módulos Alfacomp IA2801
Entradas digitais	16 entradas digitais em 24V livres
Saídas digitais	16 saídas digitais, sendo 08 isoladas a relé pelo módulo ID2908
Iluminação	Módulo 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
Dimensões	Altura 80 x Largura 50 x Profundidade 25 cm
Grau de Proteção	IP54
Entrada de alimentação protegida por varistores e fusíveis
Tomada 2P + N
Espaço reservado para a instalação de instrumentação. Ex: transmissor de vazão

Software supervisório

Este tópico é ilustrativo e demonstra as linhas gerais que orientarão o desenvolvimento do software supervisório. O software será configurado em Elipse E3. O software será gravado no disco rígido do microcomputador do CCO, onde disponibilizará conteúdo de todas as condições operacionais e controles tais como, por exemplo, níveis de reservatório e comando de motores.

Neste software, o operador terá possibilidade de especificar as condições de setpoints para ligamento e desligamento de bombas, pressão mínima de sucção e pressão máxima de recalque de cada sistema, além de comandar manualmente os motores e visualizar todas as medições d e grandezas elétricas e hidráulicas.

O software será composto por telas ilustradas artisticamente, com desenhos de reservatórios e motores, com diferentes cores para identificar diferentes estados de funcionamento dos motores. Além disso, fornecerá relatórios periódicos e on-line de todas as leituras do sistema. Nas telas também estarão disponíveis os alarmes de pane do sistema de maneira visual e auditiva.

A seguir, serão apresentadas instruções genéricas e observações sobre os padrões de representação adotados na configuração do software supervisório.

Tela de abertura

A tela que surge quando o software é iniciado. Todas as telas são organizadas com uma barra de Menu no topo e uma janela de alarmes na base. A barra de Menu é composta de uma caixa de seleção que dá acesso às diversas telas do aplicativo e de botões para acesso direto as janelas de login, históricos, alarmes, comunicações, mapa de localizações, reservatórios e teclas que permitem avançar para a próxima estação ou retroceder para a anterior.

Tela de reservatórios

Esta tela mostra os reservatórios, apresentando níveis em percentual, metros de coluna d’água e metros cúbicos de cada reservatório.

Ajuste dos reservatórios

Clicando no botão Ajustes presente na tela dos reservatórios, faz surgir a janela de ajuste de parâmetros ajustáveis dos reservatórios. Essa tela permite ajustar para cada reservatório, os seguintes parâmetros:

• Máximo – valor máximo de altura útil do reservatório;
• Alarme baixo – valor do nível para indicação do alarme por nível baixo do reservatório;
• Alarme alto – valor do nível para indicação do alarme por nível de extravasão.do reservatório.

Macro medidores de vazão

Esta tela apresenta os valores das vazões instantâneas lidos pelos macro medidores de vazão.

Os indicadores são dotados de um botão localizado no topo direito do indicador. Esse botão permite enviar o comando de zeramento do totalizador do respectivo macro medidor.

Elevatórias

As telas de elevatória são funcionalmente semelhantes à tela abaixo. Permitem visualizar a atuar sobre o funcionamento da elevatória sendo mostrada.

A tela apresenta o reservatório para o qual a elevatória bombeia a água. O grupo selecionado mostra como está posicionada a chave que seleciona bombas no quadro da elevatória. No quadro laranja com o nome da estação são apresentados:

• O indicador de comunicações na forma de um rádio com o tempo em segundos desde a última comunicação com a estação;
• Ao lado do rádio está um display do relógio interno do CLP da estação. Cada vez que a central se comunica com a estação, este número é lido servindo como um indicador de comunicação;
• Indicador de motivo de parada;
• Indicador de grupo selecionado pela chave local;
• Indicadores de tensão e fator de potência no QGBT;
• Botão de ajustes e comandos que permite bloquear ou liberar o funcionamento automático e acessar a janela de parâmetros ajustáveis;

O quadro de CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO apresenta indicadores de motivos de parada. Durante o funcionamento normal, os indicadores no formato de lâmpada estão sempre desligados. Qualquer indicador ligado mostrará que a elevatória está impedida de acionar bombas. Se nenhum indicador estiver ligado e mesmo assim a estação estiver com bombas desligadas, isto deverá ser porque o nível ainda não atingiu o valor necessário para ligamento.

Quando na situação Bloqueado pelo CCO, é possível ligar ou desligar cada grupo individualmente. Isto é feito clicando sobre o grupo moto bomba e selecionando nos respectivos comandos.

Quando o grupo selecionado entrar em falha, a estação somente irá ligar o grupo quando a falha for eliminada. Isto é feito clicando no respectivo grupo e selecionando o Zera falha.

Sempre que um botão é clicado, um comando é enviado para a elevatória. O número deste comando aparece no campo acima das bombas ao lado da mensagem Comando enviado. Quando a estação receber este comando, responderá com a mensagem Comando Recebido.

Comunicações

Esta tela permite habilitar e desabilitar a comunicação de cada estação de forma a que estações não operantes não prejudiquem o desempenho do sistema.

Cada estação está representada pela figura de um rádio. Os rádios possuem um indicador numérico que mostra o tempo, em segundos, desde a última comunicação bem-sucedida. A cada nova comunicação, o mostrador é zerado e a cor muda para amarelo. Neste momento a antena aparece piscante. Se o tempo desde a última comunicação exceder 120 segundos, o mostrador muda para a cor vermelha e a antena recebe um X vermelho.

Para habilitar a comunicação com cada estação, existe uma caixa no canto esquerdo superior de cada rádio que deve estar marca da com um V. Para desabilitar a comunicação de uma determinada estação, o usuário deve clicar sobre a caixa e desmarcar o V.

Clicando sobre a figura do computador faz surgir uma lista de opções que permitem habilitar e desabilitar a comunicação de todas as estações simultaneamente.

Tela de históricos

A tela de histórico mostra na forma de tabela os valores armazenados no arquivo histórico.

Para visualizar os dados históricos em forma gráfica, basta clicar sobre o botão Gráfico.

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