Veja como comunicar RS232 e RS485 em até 65 km com visada

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RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHzOs rádios modem RM-SX900 com tecnologia spread spectrum, fornecem uma combinação de confiabilidade e redundância para transmissão de dados com baixo consumo de energia em aplicações industriais. Utilizando a rede e protocolo Mesh, com operação em redundância, permitem estender a malha de comunicação com as remotas funcionando como repetidoras.

A comunicação ponto a ponto e ponto multiponto tornam o RM-SX900 ideal para o controle e monitoração de estações remotas de telemetria e para todo o tipo de aplicação industrial onde a comunicação serial é necessária.

O alcance do rádio modem é de até 65 km em linha de visada. O equipamento foi projetado para o bloqueio de interferências, permitindo o uso em aplicações que exigem a combinação de alcance, redundância e confiabilidade de dados.

O rádio modem RM-SX900 possui conectores e LEDs que facilitam a instalação e utilização. A fixação em trilho DIN e o formato vertical contribuem para a economia de espaço no painel de telemetria.

Os módulos RM-SX900 podem ser configurados facilmente usando o software XCTU ou via comandos AT e comunicam dados críticos entre dispositivos com  criptografia AES de 256 bits.

Características do rádio modem RM-SX900

  • Permite até 250 kbps de RF
  • Baixo custo
  • Ponto a ponto, Ponto Multiponto e Mesh
  • Rede Mesh com reencaminhamento automático
  • Store & Forward – o rádio funciona como repetidora
  • Temperatura de operação (-40 C a +85 C)
  • Potência de saída ajustável
  • Dimensões reduzidas
  • Filtro de RF proporciona alta rejeição a ruido e interferência
  • Encriptação 256-bit AES

Aplicações do rádio modem RM-SX900

  • Medição de utilities
  • Telemetria de unidades remotas
  • Sensoriamento de eletricidade, óleo e gás
  • Comunicação com painéis digitais de sinalização
  • Comunicação serial em ambiente industrial

Especificações técnicas

Faixa de operação ISM 902 a 928 MHz
Potência de saída de RF Até 30 dBm (1W)
Canais 10 sequências de saltos de 50 frequências
Baud rate de RF Selecionável: 10 kb/s, 110 kb/s ou 250 kb/s
Baud rate serial Até 120 kb/s
Sensibilidade de recepção Em 10 kb/s: -113 dBm;

Em 110 kb/s: -106 dBm;

Em 250 kb/s: -103 dBm
Seletividade de recepção (frequência intermediária) Em 10 kb/s: +/- 250 kHz: 40 dB; +/- 500 kHz: 50 dB

Em 110 kb/s: +/- 250 kHz: 30 dB; +/- 500 kHz: 40 dB

Em 250 kb/s:  +/- 500 kHz: 30 dB; +/- 1000 kHz: 45 dB
Seletividade de recepção RF Abaixo de 900 MHz e acima de 930 MHz; > 50 dB
Linha de visada em ambiente rural Em 10 kb/s: até 65 km
Linha de visada em ambiente urbano Em 10 kb/s: até 18 km
Em ambiente fechado Em 10 kb/s: até 300 metros
Modulação Gaussian Frequency Shift Keying
Tecnologia de espalhamento Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
Topologias de redes suportadas Ponto a ponto (mestre/escravo não necessária), ponto multi-ponto, mesh
Encriptação 256-bit AES CBC (opcional). A encriptação é habilitada pelo commando ATKY.
Dimensões 99 x 74 x 27 mm
Peso 230 g
Padrões de qualidade ISO 9001:2015
Conexões RF: SMA fêmea

Serial RS232: RJ12 macho

Serial RS485: Borne destacável modelo STL(Z) – Juntamente com a alimentação
Impedância de antena 50 ohms
Máximo sinal de entrada na conexão de RF 6 dBm
Temperatura de operação -40° C a 85° C
Alimentação 10 a 30 VCC
Corrente em recepção 40 mA em 12V, 20 mA em 24V
Corrente em transmissão (em 1W de RF) 460 mA em 12V, 260 mA em 24V

LEDs indicadores

RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHz

 

LEDs RSSI (Received Signal Strength Indicator) – Indicam a intensidade do sinal de rádio recebido.

  • 1 LED indica sinal bom
  • 2 LEDs indica sinal ótimo
  • 3 LEDs indica sinal máximo

LED TX – Pulsa quando dados estão sendo transmitidos pelo rádio modem.

LED RX – Pulsa quando dados estão sendo recebidos pelo rádio modem.

LED STATUS – Indica o status de funcionamento do rádio modem.

 

 

Conexões

RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHz

Interface serial RS232 – Conector RJ12

Configuração do Conector Serial
Pino Descrição Sentido
1 DTR – Data terminal ready Entrada
2 RXD – Dados recebidos pelo rádio Saída
3 TXD – Dados a serem transmitidos pelo rádio Entrada
4 RTS – Request to send Entrada
5 GND
6 CTS – Clear to send Saída

O transceptor RM-SX900 é chamado DCE (Data Communication Equipment). Um DCE pode ser conectado a um DTE (Data Terminal Equipment), por exemplo, um PC, através de um cabo serial cuja configuração é apresentada abaixo.

RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHz

Interface serial RS485 e alimentação

A porta serial RS485 está presente no mesmo conector utilizado para alimentar o rádio. O conector é do tipo STL(Z) da Phoenix Mecano A pinagem do conector é apresentada na tabela que segue.

Configuração do Conector de Alimentação e RS485
Pino Descrição Sentido
+V Alimentação: 10 a 30 VCC
0V Alimentação: 0V
GND Conectar a malha do cabo RS485 RS485 (GND)
A A (+) RS485 (+TX/+RX)
B B (-) RS485 (-TX/-RX)

O circuito parcial a seguir, apresenta as conexões internas da porta RS485. Observe-se que os sinais A e B da conexão seria RS485 são protegidas contra sobre tensões por diodos e termistores. O Jumper JP1 conecta a terminação resistiva de 120 ohms. Esta terminação deve ser utilizada nas pontas da rede RS485. Consulte as normas EIA para saber mais sobre este padrão serial.

RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHz

Construção interna

O equipamento é composto por duas placas eletrônicas como mostrado abaixo. A figura apresenta a localização do jumper da conexão resistiva e dos botões de RESET e COMM.

RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHz

Interligação das interfaces seriais

As interfaces RS232 e RS485 estão interligadas internamente no rádio. Isso significa que um frame serial recebido pelo rádio será simultaneamente reproduzido na RS232 assim como na RS485.

Da mesma forma, os frames recebidos na RS232 assim como na RS485 serão transmitido pelo rádio.

Não existe seleção de interfaces, ambas estão ativas. Isto pode ser útil na composição de repetidoras, por exemplo, em que interligamos os rádio pela RS485 e comunicamos com um CLP local pela RS232, ou interligamos rádios pelas RS232, cruzando TX e RX, e ligamos um CLP à RS485.

Software de configuração

  • Baixe e instale o software XCTU.
  • Conecte a porta serial do rádio RM-SX900 a porta serial do PC ou ao cabo conversor USB – RS232 (exemplo: Cabo Comm5);
  • Alimente o rádio;
  • Abra o software XCTU e clique no ícone de leitura;XCTU - Configuration Platform for XBee/RF Solutions
  • Selecione a porta serial;XCTU - Configuration Platform for XBee/RF Solutions
  • Selecione e adicione o rádio encontrado:XCTU - Configuration Platform for XBee/RF Solutions
  • Clique no rádio selecionado para que o XCTU leia sua configuração;XCTU - Configuration Platform for XBee/RF Solutions

Métodos de comunicação

O parâmetro TO (Transmit Options) define o método de comunicação da seguinte forma:

  • Ponto Multiponto (TO = 0x40);
  • Repetidor (directed broadcast) (TO = 0x80);
  • Mesh (TO = 0xC0).

Comunicação ponto a ponto

A comunicação ponto a ponto consiste de um simples par de transceptores. Essa configuração substitui um cabo de comunicação serial. Uma aplicação, por exemplo, seria a comunicação entre um CLP e uma estação de supervisão.

Na comunicação ponto a ponto não é necessário que um rádio seja mestre e outro seja escravo. Basta que os dois sejam configurados com os mesmos parâmetros.

Para que dois ou mais rádios possam comunicar entre si, é necessário que os seguintes parâmetros sejam iguais: HP, ID BR, DL, DH, BD, NB e SB.

O parâmetro TO deverá ser 0xC0.

  • Conecte o primeiro rádio ao PC e leia sua configuração;
  • Grave a configuração lida clicando em Profile – Create configuration profile;XCTU - Configuration Platform for XBee/RF Solutions
  • Conecte o segundo rádio ao PC e leia sua configuração;
  • Em seguida, configure o rádio com a o Profile criado, utilizando o Apply configuration profile.

O rádios estão prontos para comunicar entre eles.

Comunicação ponto multiponto

Sistemas Ponto Multiponto possuem uma estação central (Servidor), que controla a comunicação, e diversas outras unidades chamadas remotas (Clientes). Programando os transceptores com diferentes configurações de canal e identificador de sistema, podemos criar redes diferentes dentro de uma mesma área.

RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHz

Nesta configuração, todos os rádios da rede deverão ter os seguinte parâmetros iguais: HP, ID BR, DL, DH, BD, NB e SB.

Parâmetro TO = 0x40.

Comunicação em rede Mesh

A rede Mesh é uma topologia de comunicação na qual cada nó está conectado a todos os outros que estão em alcance de RF. Cada nó coopera na transmissão das informações. Benefício da rede Mesh:

  • Routing (encaminhamento): A mensagem é propagada ao longo do caminho, de nó para nó, até que chegue ao destino final.
  • Ad-hoc network creation (auto criação da rede): É o processo automático de criação da rede sem necessidade de intervenção.
  • Self-healing: É processo de reorganização da rede quando um ou mais nós intermediários deixam de funcionar.
  • Peer-to-peer architecture (comunicação ponto a ponto): Nenhuma hierarquia ou relação cliente servidor é necessária.
  • Quiet protocol: Roteamento simplificado pelo uso de protocolo reativo similar ao AODV.
  • Route discovery: Ao invés de manter um mapa da rede, rotas de comunicação são descobertas e criadas apenas quando necessário.
  • Selective acknowledgments: Apenas o nó destino irá responder à solicitação.
  • Reliable delivery: A confiabilidade dos dados é alcançada por respostas de reconhecimentos (acknowledgments).

RM-SX900 - Rádio modem spread spectrum 900 MHz

Na rede Mesh, a distância entre dois nós não é um problema se houver suficientes nós de roteamento criando um caminho para que a mensagem seja conduzida ao seu destino. Quando um nó deseja comunicar com outro, a rede calcula o melhor caminho.

A rede Mesh é confiável e oferece redundância intrínseca. Por exemplo, se um nó deixa de operar porque foi removido ou porque o caminho foi bloqueado, os nós restantes ainda podem se comunicar entre si diretamente ou por através de nós intermediários.

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Interface Modbus na telemetria de reservatório

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Monte sua remota de telemetria de reservatório com baixo custo e resultados excelentes utilizando as interfaces Modbus IM2020.

Telemetria de reservatório com a interface Modbus IM2020

Veja como monitorar o nível e a vazão do reservatório de forma simples e com baixo custo. Utilizando este kit você economiza e fica proprietário do seu sistema.
O módulo SW3300 tem as funções de seccionamento, proteção contra surtos e tomada. A fonte de alimentação S-25-24 fornece 24 VCC para a interface Modbus e para o rádio modem. A interface Modbus IM2020 possui duas entradas analógicas e duas entradas digitais onde podemos conectar o transmissor de nível, o transmissor de vazão e ainda um detector de invasão. A interface Modbus se comunica com a central de telemetria por intermédio do rádio modem RM2060.

Telemetria de reservatório

Telemetria de reservatório

Composição da remota para telemetria de reservatório

A remota é composta pelos seguinte módulos:

Preço do conjunto de módulos: R$ 2.740,00 (preço válido em Outubro de 2019).

A figura a seguir ilustra o espaço ocupado pelos módulos que compõem a solução.

Telemetria de reservatório

Remota para Telemetria de reservatório

Materiais acessórios

  • CF914 – Antena Yagi 900 MHz 14 dBi;
  • CN3203 – Centelhador de RF;
  • Cabo interno de RF RG58 com conectores;
  • Cabo externo RGC213 com conectores.

Interface Modbus IM2020 na telemetria de reservatório

A interface IM2020 funciona como uma remota de I/O distribuído dotada de 2 entradas analógicas e duas entradas digitais com as seguintes características principais:

  • Protocolo de comunicação: Modbus RTU;
  • Seleção de endereço por DIP switch;
  • Alimentação: 10 a 30 VCC;
  • Consumo máximo de 200 mA.

Interface Modbus com 2 entradas analógicas e 2 entradas digitais – IM2020

Rádio Modem RM2060 para telemetria de reservatório

O transceptor RM2060 permite a comunicação wireless utilizando tecnologia Spread Spectrum na faixa dos 900 MHz podendo substituir milhares de metros de cabos de comunicação em ambientes industriais ruidosos. Utilizando comprovada tecnologia FHSS, que dispensa licença de operação junto a Anatel, o transceptor RM2060 estabelece comunicação entre computadores, CLPs e instrumentos diversos que possuem porta serial em padrão RS232 ou RS485 com taxas de 1200 a 115.200 bps.  Alcance de até 32 km com visada.

SW3300 – DPS, seccionador e tomada para telemetria de reservatório

O módulo SW3300 foi projetado para compor painéis elétricos de comando e automação e integra as seguintes funções:

  • Seccionamento
  • Proteção contra sobre corrente por meio de fusíveis
  • Proteção contra sobre tensões por meio de varistores
  • Tomada bipolar com terra padrão ABNT
  • Sinalização luminosa de energização

Por incluir diversas funções em um módulo único, o dispositivo simplifica a montagem do quadro e contribui para layouts mais compactos.

Solicite informações adicionais ou uma cotação

 

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Medidor de vazão ultrassônico – o que é e como funciona

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Medidor de vazão ultrassônico – o que é?

O medidor de vazão ultrassônico mede a velocidade de um fluido com ultrassom para calcular a vazão do líquido. Ele calcula a diferença no tempo de trânsito medido entre os pulsos de ultrassom que se propagam na direção e contra a direção do fluxo ou medindo a mudança de frequência devida ao efeito Doppler.TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

Medidor de vazão ultrassônico – como funciona?

O medidor ultrassônico de vazão é um tipo de medidor de vazão que mede a velocidade de um fluido com ultrassom para calcular a vazão do líquido. Usando transdutores ultrassônicos, o medidor de vazão pode medir a velocidade média ao longo do caminho de um feixe de ultrassom emitido, calculando a média da diferença no tempo de trânsito medido entre os pulsos de ultrassom que se propagam na direção e contra a direção do fluxo ou medindo a mudança de frequência devida ao efeito Doppler. Os medidores de vazão ultrassônicos são afetados pelas propriedades acústicas do fluido e podem ser afetados pela temperatura, densidade, viscosidade e partículas suspensas. Os medidores de vazão ultrassônicos apresentam ótima relação custo benefício pois não utilizam peças móveis, são fáceis de instalar, não demandam seccionar ou furar a tubulação, e são de fácil manutenção.

Tipos de medidores de vazão ultrassônicos

Existem três tipos diferentes de medidores de vazão ultrassônicos. Os medidores de vazão de transmissão por tempo de transito – intrusivo e clamp-on (não intrusivo). Os medidores de vazão ultrassônicos por efeito Doppler são chamados de medidores de vazão de reflexão ou Doppler. O terceiro tipo é o medidor de vazão de canal aberto.

Medidor de vazão ultrassônico por tempo de trânsito

Os medidores ultrassônicos de vazão medem o tempo de trânsito dos pulsos ultrassônicos que se propagam com e contra a direção do fluxo. Essa diferença de tempo é uma medida para a velocidade média do fluido ao longo do caminho do feixe ultrassônico. Usando os tempos de trânsito absolutos Tup e Tdown, tanto a velocidade média do fluido v quanto a velocidade do som c podem ser calculados. Usando esses dois tempos de trânsito, a distância entre os transdutores de recepção e transmissão L e o ângulo de inclinação α , se assumirmos que o som tem que ir contra o fluxo ao subir e ao longo do fluxo ao retornar para baixo, pode-se escrever as seguintes equações a partir da definição de velocidade:

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

Somando e subtraindo as equações acima obtemos,

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

onde v é a velocidade média do fluido ao longo do caminho do som e c é a velocidade do som.

Medidores de vazão ultrassônico por efeito Doppler

Outro método na medição de vazão ultrassônica é o uso do deslocamento Doppler que resulta da reflexão de um feixe ultrassônico em materiais refletivos, como partículas sólidas ou bolhas de ar aprisionadas em um fluido em fluxo, ou a turbulência do próprio fluido, se o líquido está limpo. Os medidores de vazão Doppler são usados ​​para lamas, líquidos com bolhas, gases com partículas refletoras de som.

Este tipo de medidor de vazão também pode ser usado para medir a taxa de fluxo sanguíneo, passando um feixe ultrassônico através dos tecidos, refletindo em uma placa, invertendo a direção do feixe e repetindo a medição, o volume do fluxo sanguíneo pode ser estimado. A frequência do feixe transmitido é afetada pelo movimento do sangue no vaso e, comparando a frequência do feixe a montante versus a jusante, permitindo a medição do fluxo de sangue através do vaso. A diferença entre as duas frequências é uma medida do fluxo de volume real. Um sensor de feixe largo também pode ser usado para medir o fluxo independente da área da seção transversal do vaso sanguíneo.

Medidores de vazão ultrassônico de canal aberto

Neste caso, o elemento ultrassônico está na verdade medindo a altura da água no canal aberto; com base na geometria do canal, o fluxo pode ser determinado a partir da altura. O sensor ultrassônico geralmente também possui um sensor de temperatura porque a velocidade do som no ar é afetada pela temperatura.

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

O medidor ultrassônico de vazão TDS-100H foi projetado para medir a velocidade do fluido dentro de uma tubulação. Os transdutores são do tipo clamp-on sem contato, o que proporcionará facilidade de instalação, operação e manutenção.

O TDS-100H funciona por tempo de trânsito e utiliza dois transdutores que funcionam como transmissores e receptores ultrassônicos. Os transdutores são fixados na parte externa de um tubo fechado a uma distância específica um do outro. Os transdutores podem ser montados em método V, onde o som atravessa o tubo duas vezes, ou pelo método W, onde o som atravessa o tubo quatro vezes, ou em método Z, onde os transdutores são montados em lados opostos do tubo e o som atravessa o tubo uma vez. Esta seleção do método de montagem depende das características do tubo e do líquido. O medidor de vazão opera transmitindo e recebendo alternadamente uma sequência de emissões de energia sonora modulada em frequência entre os dois transdutores e medindo o tempo de trânsito que leva para o som viajar entre os dois transdutores. A diferença no tempo de trânsito medido está direta e exatamente relacionada à velocidade do líquido na tubulação, conforme mostrado a figura.

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

 

Onde:

  • θ é o ângulo na direção do fluxo
  • M é o tempo de trânsito do feixe de ultrassom
  • D é diâmetro da tubulação
  • Tup é o tempo de trânsito do transdutor upstream até o transdutor downstream
  • Tdown é o tempo de trânsito do transdutor downstream até o transdutor upstream
  • ΔT=Tup -Tdown

Módulo principal do medidor de vazão

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

 

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

Transdutores ultrassônicos

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

Aplicações do medidor de vazão ultrassônico

O medidor de vazão TDS-100H pode ser aplicado em uma ampla gama de medições em tubulações de 20 a 6.000 mm [0,5 a 200 polegadas]. É possível medir a vazão de diversos tipos de líquidos , como: líquidos puros, água potável, produtos químicos, esgoto bruto, água tratada, água de resfriamento, água bruta, efluente, etc. O medidor de vazão não é afetado pela pressão do sistema, sujeira ou desgastes. Os transdutores padrão são classificados para aplicações em até 110 graus centígrados. Temperaturas mais altas podem ser avaliadas sob consulta.

Retentividade dos dados e relógio de tempo real

Todos os valores de configuração inseridos pelo usuário são retidos na memória flash não volátil integrada, que pode armazená-los por mais de 100 anos, mesmo se a energia for perdida ou desligada. Para evitar alterações de configuração inadvertidas ou reinicializações do totalizador, a programação do instrumento é protegida por senha.

O instrumento é dotado de relógio de tempo real que permite acumular valores de vazão instantânea e de volumes totalizados formando um registro de valores no tempo. Ele continua operando enquanto a tensão da bateria for superior a 1,5V. Em caso de falha da bateria, o registro de dados não é garantido. O usuário deve reinserir os valores de tempo adequados caso a bateria fique totalmente esgotada. Um valor de tempo impróprio não afeta outras funções além dos registros no tempo.

Especificações técnicas do produto

Linearidade 0.5%
Repeatibilidade 0.2%
Precisão +1%
Tempo de resposta 0-999 segundos ( configurável)
Velocidade +32 m/s
Diâmetro da tubulação 20mm-6000mm
Unidade de medida Metros, pés, metros cúbicos, litros, pés cúbicos, galões USA, galões Ingleses, Barril de óle, Barril líquido, imperial liquid barrel, milhões de galões, configurável.
Totalizador 7 dígitos, positivo e negativo.
Tipos de líquido Virtualmente qualquer tipo de líquido
Segurança Senha de acesso para ajustes.
Display 4×16 para caracteres Inglês, 4×8 para caracteres chineses
Interface serial RS-232C, baud rate: de 75 a 57600 bps.  Protocolo próprio compatível com medidores de vazão FUJI. Outros protocolos sob consulta.
Transdutores Modelo M1 padrão, outros modelos sob consulta.
Comprimento dos cabos dos trandutores Padrão 2 x 10 metros.
Fonte de alimentação 3 baterias recarregáveis AAA Ni-H internas. 10 horas de operação. Carregador 100V-240VAC.
Data Logger Data logger interno para até 2000 registros de dados.
Totalizador manual Totalizador de 7 dígitos com zeramento pelo teclado.
Material do gabinete ABS
Dimensões do módulo portátil 100 x 66 x 20 mm
Peso do módulo portátil 514g (1.2 libras) baterias.

Composição do conjunto

O medidor de vazão é fornecido com acessórios e maleta.

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil TDS-100H Medidor ultrassônico de vazão portátil

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FENASAN 2022 – Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente

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FENASAN 2022 acontece de 13 a 15 de setembro no Expo Center Norte – São Paulo – SP

Promovida há 33 anos consecutivos pela AESabesp – Associação dos Engenheiros da Sabesp, o Encontro Técnico da AESabesp – Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente é considerada como o maior evento do setor na América Latina.FENASAN 2022

FENASAN

Entre visitantes da Feira e congressistas do Encontro/Congresso, o evento recebe em torno de 22.000 pessoas em cada edição anual. Seu público é formado por executivos, técnicos, empresários, estudantes, gestores e pesquisadores de órgãos públicos e privados, acadêmicos e demais interessados no avanço da aplicação dos conhecimentos em saneamento ambiental, resultando numa das visitações mais qualificadas das realizações do setor.

A Fenasan tem como objetivos principais o fomento e a difusão da tecnologia empregada no setor de saneamento ambiental, bem como a troca de informações, a demonstração de produtos e o desenvolvimento tecnológico de sistemas empregados no tratamento e abastecimento de água, esgotamento sanitário, drenagem das águas pluviais, análises laboratoriais, adução e abastecimento e sistemas de coleta, e disposição final e manejo de resíduos sólidos, reunindo os principais fabricantes e fornecedores de materiais e serviços para o setor de saneamento e de segmentos correlatos.

TELEMETRIA DO SANEAMENTO – Solução completa para o controle da água e esgoto do seu município.

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

FENASAN – Galeria de fotos

FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente FENASAN 2021 - Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente

FENASAN 2022 – Faça a sua inscrição clicando na imagem

FENASAN 2022

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Este e-book foi feito para você que deseja saber tudo sobre como criar o sistema de telemetria de água e esgoto para a sua cidade.  O e-book contém um projeto completo para você desenvolver e implantar um sistema de automação, controle e tele supervisão de reservatórios, elevatórias e estações de tratamento de água e esgoto.

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Medição de vazão de líquidos pelo método eletromagnético

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Os medidores de vazão eletromagnéticos utilizam a Lei de Faraday para detectar e medir a vazão. Dentro de um transmissor de vazão eletromagnético existe uma bobina que gera um campo magnético e eletrodos que capturam o campo elétrico resultante do movimento do líquido que está sob o campo magnético.
Segundo a Lei de Faraday, movendo líquidos condutivos dentro de um campo magnético, gera-se uma força eletromotriz (voltagem). Ou seja, a velocidade do fluxo do líquido movendo dentro do campo magnético gera um campo elétrico proporcional. O campo elétrico E é proporcional a V x B x D (velocidade x campo magnético x diâmetro).


Os transmissores de vazão eletromagnéticos apresentam as seguintes características:

  • Não são afetados por temperatura, pressão, densidade ou viscosidade do líquido;
  • Detectam a vazão também em líquidos contaminados por sólidos e bolhas;
  • Não causam perda de pressão;
  • Não utilizam partes móveis e por isso são mais confiáveis;

Não podem ser utilizados em líquidos que não sejam condutivos.
A condutividade expressa a facilidade com que o líquido permite a condução da corrente elétrica. A condutividade é medida em S/cm (siemens por centímetro).  A água comum da torneira tem condutividade média de 100 a 200 μS/cm, água mineral de 500 μS/cm ou mais, e água pura de 0.1 μS/cm ou menos.

O transmissor de vazão eletromagnético TVE20 permite a medição da vazão de líquidos em tubulações de 10 a 350 milímetros de diâmetro utilizando o princípio eletromagnético baseado na Lei de Faraday.

Características principais

  • Estrutura de múltiplos eletrodos;
  • Alta precisão;
  • Sem partes móveis;
  • Ampla faixa de medição;
  • Alimentação: 85 a 265 VCA ou 18 a 36 VCC;
  • Não obstrui o fluxo do líquido medido;
  • Diversas opções de flanges;
  • Diversas opções de frequências de operação;
  • Permite detectar a direção do líquido;
  • Eletrônica resistente a surtos elétricos;

Aplicações

  • Água e esgoto;
  • Indústria química;
  • Indústria de alimentos;
  • Agricultura;
  • Tratamento de efluentes.

Especificações técnicas do transmissor de vazão TVE20

  • Tamanho: DN10 a DN350
  • Meio: Líquidos condutivos
  • Temperatura do meio: Classe E∠60°C Grau CH∠180°C
  • Precisão: 0,25% a 0,5%
  • Repetibilidade: 0,1% a 0,17%
  • Pressão da tubulação: 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,4 MPa (ou especificado pelo cliente)
  • Indicações do display: Vazão instantânea, totalização, velocidade, taxa de vazão
  • Sinais de saída: 4 a 20mA, pulsos, RS485, Hart
  • Alimentação: 85 a 265 VCA ou 18 a 36 VCC
  • Tipo de conversor: Integrativo
  • Proteção: IP65/IP68
  • A prova de explosão: Ex deibmb IIC T3 ~ 6
  • Velocidade: 0,05 a 12 m/s
  • Revestimento:   PU (DN25 a DN500) / F4 (PTFE) (DN25 a DN1600) / F46 (FEP) (DN10 a DN200) / PFA (DN10 a 30)
  • Direção do fluxo: Direto e reverso
  • Material do eletrodo:  316L, Pt, Ta, Ti, HB, HC, WC
  • Número de eletrodos: 3 a 6 unidades
  • Material do flange: SS/CS
  • Alarme (normalmente aberto): Vazio, excitação, limite superior e limite inferior
  • Temperatura ambiente: -30°C a 60°C
  • Protocolo de comunicação:  Modbus, Hart

Faixas de medição (m3/h)

DN (mm)

Faixa de medição

Precisão

DN (mm)

Faixa de medição

Precisão
DN10 0,014 a 3,39 0,08 a 2,82 DN300 12,7 a 3052 76 a 2543
DN15 0,03 a 7,63 0,19 a 6,35 DN350 17,3 a 4154 103 a 3461
DN20 0,06 a 13,56 0,33 a 11,34 DN400 22,6 a 5425 1355 a 4521
DN25 0,09 a 21,19 0,52 a 17,66 DN450 28,6 a 6867 171 a 5722
DN32 0,14 a 34,72 0,86 a 29,93 DN500 35,3 a 8478 211 a 7065
DN40 0,23 a 54,25 1,35 a 45,21 DN600 51 a 12208 305 a 10173
DN50 0,35 a 84,78 2,12 a 70,65 DN700 69 a 16616 415 a 13847
DN65 0,6 a 143 3,58 a 119 DN800 90 a 21703 542 a 18086
DN80 0,90 a 217 5,43 a 180 DN900 114 a 27468 686 a 22890
DN100 1,41 a 339 8,48 a 282 DN1000 141 s 33912 847 a 28260
DN125 2,21 a 529 13,25 a 441 DN1200 203 a 48833 1221 a 40694
DN150 3,18 a 763 19,08 a 635 DN1400 277 a 66467 1662 a 55389
DN200 5,65 a 1356 33,91 a 1130 DN1600 361 a 86814 2171 a 72345
DN250 8,83 a 2119 52,99 a 1766 DN1800 457 a 109874 2747 a 91562

Dimensões do transmissor de vazão eletromagnético TVE20 (mm)

DN

H

L

D1

D

n-fd1

C

Pressão
10 160 260 60 90 4-f14 14 PN4.0
15 265 65 95 4-f14 14
20 272 75 105 4-f14 16
25 280 85 115 4-f14 16
32 290 100 140 4-f18 18
40 200 305 110 150 4-f18 18
50 320 125 165 4-f18 20
65 335 145 185 4-f18 20 PN1.6
80 350 160 200 8-f18 20
100 250 370 180 220 8-f18 22
125 405 210 250 8-f18 22
150 300 435 240 285 8-f22 24
200 350 495 295 340 12-f22 24
250 400 545 350 395 12-f22 26 PN1.0
300 500 595 400 445 12-f22 26
350 630 460 505 16-f22 26
400 600 685 515 565 16-f26 26
450 735 565 615 20-f26 28
500 790 620 670 20-f26 28
600 900 725 780 20-f30 34
700 700 1035 840 895 24-f30 30
800 800 1140 950 1015 24-f33 32
900 900 1245 1050 1115 28-f33 34
1000 1000 135 1160 1230 28-f36 34
25 160 280 100 140 4-f18 24 PN6.4
32 290 110 155 4-f22 24
40 200 305 125 170 4-f22 26
50 320 135 180 4-f22 26
65 340 160 205 8-f22 26
80 350 170 215 8-f22 28
100 250 375 200 250 8-f26 30
125 415 240 295 8-f30 34
150 300 485 280 345 8-f30 36
200 350 520 345 415 12-f36 42
250 400 570 400 470 12-f36 46
300 500 625 460 530 16-f36 52
350 680 525 600 16-f39 56

Como selecionar o material do eletrodo

Eletrodo

Aplicação

Não adequado para
316L Água doméstica, água industrial, água bruta, esgoto doméstico, ácidos leves, alcalinos leves, água salgada. Ácidos fortes, alcalinos fortes.
Hastelloy alloy B Ácidos não oxidantes com concentração menor que 10%, hidróxido de Sódio com concentração menor que 50%, hidróxido de amônia, ácido fosfórico, ácidos orgânicos. Ácido nítrico.
Hastelloy C Ácidos compostos (como soluções de ácido de cromo e ácido sulfúrico), sais oxidantes (como água do mar, incluindo CU+++, Fe+++). Ácido hidro clorídrico.
Titânio Sais (como cloretos de sódio e de potássio, sais de amônia, hipoclorito sódico), hidróxido de potássio < 50%, hidróxido de amônia, hidróxido de bário, soluções alcalinas. Ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido hidro fluorídrico e outros ácidos redutores.
Tântalo Ácido hidro clorídrico < 40%, ácido sulfúrico, dióxido de cloro, cloreto de ferro, ácidos hipoclóricos, cloreto de sódio, acetato de chumbo, ácido nítrico. Soluções alcalinas, ácido hidro fluorídrico.
Ouro platina Praticamente todas as soluções alcalinas. Água régia, sal de amônia.

Como selecionar o material do revestimento

Selecionar de acordo com o líquido e a temperatura.

Revestimento

Símbolo

Desempenho

Temperatura

Aplicação
Borracha CR Resistência à altas concentrações sais ácidos e básicos. ≤70oC Água doméstica e industrial, água do mar.
PTFE PTFE Estável e resistente à líquidos em ebulição, ácidos, água régia e alcalinos concentrados. ≤150oC Ácidos corrosivos, soluções salinas.
Propileno etileno fluorado F46 ou FEP Propriedades químicas equivalentes as do F4, resistência a tração superior à do F4. ≤180oC Soluções corrosivas e salina, pressões negativas.
Poliuretano PU Alta resistência ao desgaste, não adequado para ácidos. ≤70oC Lama, polpas e outros abrasivos.
Baixe a folha de dados produto

Solicite informações adicionais ou uma cotação

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Congresso e feira nacional de saneamento 2022 da ASSEMAE

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ASSEMAE – Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento

ASSEMAE é uma organização não governamental sem fins lucrativos, criada em 1984. A Entidade busca o fortalecimento e o desenvolvimento da capacidade administrativa, técnica e financeira dos serviços municipais de saneamento responsáveis pelos sistemas de abastecimento de água, esgotamento sanitário, manejo dos resíduos sólidos e drenagem urbana. Saiba mais

50º CONGRESSO NACIONAL DE SANEAMENTO DA ASSEMAE

O 50º CNSA da ASSEMAE aconteceu em Porto Alegre de 9 a 13 de maio de 2022 e discutiu perspectivas da regionalização do saneamento básico. A lei 14.026/2020 foi analisada por especialistas de diferentes instituições. Cerca de três centenas de inscritos no 50º Congresso Nacional de Saneamento da ASSEMAE (CNSA) acompanharam na quarta-feira (11/5) um debate que reuniu convidados para debater o modelo de regionalização do saneamento básico previsto na Lei 14.026/2020. Saiba mais

Programação do congresso da ASSEMAE

Veja aqui os trabalhos apresentados no congresso da ASSEMAE.

Feira de saneamento da ASSEMAE

A feira foi estruturada com 54 estandes de exposição. Veja aqui as empresas expositoras.

Alfacomp na Feira de Saneamento da ASSEMAE

A Alfacomp esteve presente na Feira de Saneamento da ASSEMAE, apresentando as novas tecnologias para a automação e telemetria do saneamento.

A Alfacomp apresentou a TELEMETRIA DE ÁGUA E ESGOTO com LoraWan

Trata-se de um sistema eletrônico de automação, monitoração e controle dos reservatórios e estações elevatórias de água e esgoto, ETAs (Estações de Tratamento de Água), ETEs (Estações de Tratamento de Esgoto) e demais pontos de interesse como Boosters (Estações de Pressurização), VRPs (Válvulas Reguladoras de Pressão) e pontos de medição de pressão e vazão da rede de distribuição de água tratada. Todo o controle se dá no CCO (Centro de Controle e Operação).

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

” data-image-caption=”” data-medium-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-0.png?fit=300%2C300&ssl=1&#8243; data-large-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-0.png?fit=1030%2C1030&ssl=1″&gt;

Por que implantar a telemetria com LoraWan?

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

O sistema de automação e telemetria com LoraWan é necessário para:

  • 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.

O que é a tecnologia LoraWan?

LoRa é uma tecnologia sem fio, assim como o Wi-Fi, LTE, NB-IoT, entre outras. Seu potencial é infinito e foi criado para sua aplicação em IoT. LoRa deriva de (Long Range wireless communication) – Comunicação sem fio de longo alcance. Entre muitas de suas vantagens está a ampla faixa de cobertura e o baixo consumo de energia que proporciona. É a opção perfeita para soluções que requerem baixa largura de banda de dados e operação autônoma de longa duração, como é o caso da telemetria do saneamento.

O que é LoraWAN?

LoraWAN é o protocolo de rede que utiliza a tecnologia Lora. Esse protocolo é a camada superior da comunicação LoRa, e utiliza Media Access Control (MAC). LoraWAN é a camada de software que define como os dispositivos conectados usam a tecnologia LoRa. LoraWAN define os formatos de mensagem e a forma como as mensagens são trocadas entre os componentes da rede.

Como funciona a telemetria do saneamento com a tecnologia LoraWan?

O sistema de telemetria é composto por unidades remotas e por um CCO (Centro de Controle e Operação.

Dotado de computadores e monitores, o CCO permite que a equipe de operação supervisione e controle o funcionamento de todo o sistema de abastecimento de água do município. Do centro de operações é possível comandar de forma automática e manual o funcionamento de elevatórias, reservatórios, boosters, válvulas, comportas, macro medidores de vazão e qualquer outro dispositivo eletromecânico. Toda a comunicação se dá via rádio.

A comunicação entre as unidades remotas e CCO se pela aplicação de gateways Lora que transmitem e recebem dados da nuvem LoraWAN, através de concentradores de comunicação públicos ou privados.

Unidade remota de telemetria de reservatório com LoraWan

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.

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

” data-image-caption=”” data-medium-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-2.png?fit=300%2C300&ssl=1&#8243; data-large-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-2.png?fit=1030%2C1030&ssl=1&#8243; data-recalc-dims=”1″>

Unidade remota de telemetria de elevatória com LoraWan

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 que 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 informação de nível de cada reservatório é repassada à sua respectiva estação elevatória pelo sistema da comunicação via rádio, centralizado no CCO.

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.

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

” data-image-caption=”” data-medium-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-1.png?fit=300%2C300&ssl=1&#8243; data-large-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-1.png?fit=1030%2C1030&ssl=1&#8243; data-recalc-dims=”1″>

A figura acima apresenta uma topologia típica de uma elevatória de água tratada  de um sistema de distribuição de água tratada municipal. O diagrama mostra os componentes básicos de 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.

Painel de telemetria com LoraWan

A figura a seguir mostra um exemplo de unidade remota de telemetria utilizada na automação da estação elevatória e reservatórios.

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

” data-image-caption=”” data-medium-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-3.png?fit=300%2C300&ssl=1&#8243; data-large-file=”https://i0.wp.com/alfacomp.net/wp-content/uploads/2022/04/Telemetria-com-LoraWan-3.png?fit=1030%2C1030&ssl=1&#8243; data-recalc-dims=”1″>

Outras feiras importante do saneamento

FENASAN – Feira Nacional de Saneamento e Meio Ambiente

ABES –  Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental – Agenda de Cursos e Eventos

Leia também

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A importância da pitometria na aferição de macromedidores

O que é a pitometria?

A Pitometria é uma técnica de medição de vazão em tubulações através da medição da pressão diferencial. A técnica leva o nome do físico Henri Pitot que desenvolveu um instrumento chamado Tubo de Pitot.

Como funciona o Tubo de Pitot na medição de vazão?

O Tubo de Pitot, também conhecido como sonda pitot, é um dispositivo de medição de fluxo usado para medir a velocidade do fluxo de um fluido. O tubo de pitot foi inventado pelo engenheiro francês Henri Pitot no início do século 18 e foi modificado para sua forma moderna em meados do século 19 pelo cientista francês Henry Darcy. É amplamente utilizado para determinar a velocidade do ar de uma aeronave, a velocidade da água de um barco e para medir as velocidades de fluxo de líquido, ar e gás em aplicações industriais.

Tubo de Pitot

O tubo Pitot básico consiste em um tubo que aponta diretamente para o fluxo de fluido. Como este tubo contém fluido (vermelho), uma pressão pode ser medida; o fluido em movimento é colocado em repouso (estagna), pois não há saída para permitir que o fluxo continue. Essa pressão é a pressão de estagnação do fluido, também conhecida como pressão total ou (particularmente na aviação) a pressão de Pitot.

A diferença (3) entre as duas alturas do fluido vermelho é proporcional à velocidade do líquido transportado na tubulação, e, consequentemente, é proporcional a vazão. A velocidade do líquido transportado é calculada segundo as equações de Bernoulli.

A importância da Pitometria para o saneamento

Por razões técnicas e econômicas, a medição precisa das vazões de água em tubulações de grande diâmetro é um desafio para as empresas de abastecimento de água que diariamente precisam produzir, transportar e distribuir quantidades crescentes deste produto. É também um estímulo para os fabricantes de medidores de vazão que são solicitados a oferecer soluções para essa demanda metrológica progressivamente desafiadora.

Nas últimas décadas, com base no desenvolvimento de sensores, processadores eletrônicos de sinais e softwares, foi possível testemunhar o surgimento de novas tecnologias de medição de vazão de água para essas aplicações, como os medidores eletromagnéticos full bore amplamente utilizados, os medidores de vazão ultrassônicos de tempo de trânsito e os medidores de inserção eletromagnéticos e térmicos que se propõem a substituir os antigos medidores de pressão diferencial, como o conhecido tubo de Venturi e suas diversas variações construtivas. Esses desenvolvimentos foram induzidos pela necessidade de automação e controle dos processos de medição de vazão de água associada à necessidade de melhorar a confiabilidade dos resultados da medição de vazão.

Apesar do processo natural de modernização dos sistemas de medição de vazão utilizados pelas empresas de água, o que ocorre na prática é uma série de questões decorrentes da aplicação dessas novas tecnologias em tais situações. Vale destacar os seguintes tópicos:

  • A questão da recalibração dos medidores de vazão dentro da periodicidade estabelecida na regulamentação metrológica ainda permanece sem solução. A remoção de um medidor de vazão de grande diâmetro total de seu local de operação no campo e seu envio para um laboratório de calibração é, na maioria dos casos, técnica e economicamente impraticável;
  • Os sistemas de aquisição e tratamento de sinal nesses medidores utilizam eletrônica e software proprietários que são difíceis de serem auditadas e validadas sob a ótica da metrologia legal, transparência e confiabilidade dos resultados da medição de vazão;
  • Devido às grandes dimensões das tubulações, alguns tipos de medidores de vazão utilizam a técnica de amostragem de vazão velocidades apenas em um ponto específico na seção transversal do tubo ou apenas em um ou dois caminhos através do fluxo, inferir a vazão de água com base nessa amostra de velocidade de vazão, simplesmente desprezando a possibilidade de ocorrência de escoamentos com perfis de velocidade assimétricos ou com presença de vórtices de turbulência;
  • Os critérios considerados pelos usuários na implantação de um sistema de medição de água em grandes adutoras muitas vezes consideram apenas os custos do investimento inicial, sem avaliar os custos de operação do medidor, sem garantir a disponibilidade de peças de reposição e serviços de assistência técnica e sem garantir a rastreabilidade metrológica dos resultados de medição durante os muitos anos de operação do medidor.

Técnica de pitometria

Considerando as questões preocupantes apresentadas anteriormente, o Laboratório de Fluxo de Fluidos do IPT-Instituto de Pesquisas Tecnológicas no Brasil, desenvolveu uma metodologia para medição de fluxo de água em grandes tubulações baseada na técnica fundamental de pitometria e utilizando o tubo de Pitot tipo Cole para mapear os perfis de velocidade de fluxo nas tubulações.

Tubo de Pitot tipo Cole

Basicamente, o Tubo de Pitot tipo Cole é uma sonda de pressão diferencial projetada por Edward Cole por volta de 1896 e é composto por dois tubos paralelos de aproximadamente 6 mm de diâmetro externo, dobrados a 90º ângulo e orientado opostamente nas extremidades. O tubo de Pitot tipo Cole é mostrado na figura abaixo.

Tubo Pitot tipo Cole

Tubo Pitot tipo Cole

Um bico de pressão está na posição frontal ao caminho de fluxo do líquido e o outro na posição oposta. A ponta frontal para a vazão (ponta A) mede a pressão total e a outra (ponta B) mede a pressão da esteira de vazão, definindo um sinal de pressão diferencial medido por transdutores de pressão e que é proporcional ao quadrado da vazão do liquido.

Conforme mostrado abaixo, na medição das vazões de água em grandes tubulações é comum o uso de um Tubo de Pitot tipo Cole modificado, que possui um pino de segurança localizado entre as pontas para protegê-las de possíveis danos causados ​​por seu impacto contra a parede interna do tubo durante a inserção da sonda.

Tubo Pitot tipo Cole

Tubo de Pitot tipo Cole modificado com um pino de segurança entre as pontas.

Calibração do tubo Pitot tipo Cole

No IPT, os tubos de Pitot do tipo Cole são calibrados usando um túnel de vento aerodinâmico conforme mostrado na figura abaixo.

Tubo Pitot tipo Cole - Calibração

Tubo Pitot tipo Cole – Calibração no túnel de vento aerodinâmico do Laboratório de Fluxo de Fluidos do IPT

Testes realizados no IPT utilizando um túnel de vento e um grande tanque mostraram que tubos de Pitot tipo Cole podem ser calibrados em fluxos de ar e usados ​​em fluxos de água, desde que respeitada a semelhança do número de Reynolds.

Durante a calibração, o Tubo de Pitot tipo Cole é posicionado na área central da seção de descarga do túnel de vento, evitando as regiões próximas às suas paredes internas. Um tubo de Pitot estático convencional tipo L é usado como sonda de velocidade do ar de referência. Ambos os tubos de Pitot são conectados a transdutores de pressão e dois tubos ascendentes são comparadas sequências de pontos que consistem em dez velocidades de fluxo de ar entre 5 m/s e 36 m/s. Baseado na similaridade dos números de Reynolds, onde

Rewater = Reair

estes limites de velocidade de fluxo de ar correspondem a velocidades de fluxo de água de 0,3 m/s e 2,4 m/s, respectivamente.

O coeficiente de calibração médio recomendado pela literatura para tubos de Pitot convencionais tipo Cole, incluindo correções, é 0,8696. A figura abaixo apresenta um conjunto de medições que são comumente utilizadas por empresas de abastecimento de água no Brasil. Esta figura mostra a dependência do coeficiente de calibração (Cc) do tubo de Pitot tipo Cole com o número de Reynolds de vazão. O número de Reynolds é definido como:

Re = ( V L ) / v

onde V é a velocidade do fluxo do fluido em m/s, L é um comprimento característico, aqui fixado como 1 m, n = 1,004 x 10(6) m/s2 é a viscosidade cinemática da água a 20 °C.

Os resultados mostrados na figura para 5 x 10(5) < Re < 3 x 10(6), correspondem a uma faixa de velocidade de fluxo de água de 0,5 m/s < V < 3,0 m/s. Nesta faixa de velocidade, o coeficiente de calibração do tubo de Pitot tipo Cole varia entre 0,883 para 0,5 m/s e 0,861 para 3,0 m/s com valor médio de 0,867.

Dependência do número de Reynolds do coeficiente de calibração (Cc) dos tubos de Pitot tipo Cole conforme referência

Dependência do número de Reynolds do coeficiente de calibração (Cc) dos tubos de Pitot tipo Cole conforme referência

O coeficiente de calibração do tubo de Pitot tipo Cole é obtido usando a seguinte equação:

Tubo Pitot tipo Cole - Calibração

onde Cs = 0,997 é o coeficiente de calibração do tubo Pitot-estático tipo L usado como padrão, dPs e dPc são, respectivamente, as pressões diferenciais obtidas pelo tubo Pitot-estático tipo L e tubo Pitot tipo Cole .

Perfil de velocidade de fluxo

Para a determinação da vazão de água, a orientação da norma técnica ISO 3966 é seguida para o cálculo da velocidade média de escoamento na seção transversal da tubulação utilizando tubo de Pitot tipo Cole e o método log-linear para o mapeamento das velocidades de escoamento em onze pontos distribuídos ao longo do diâmetro de medição do conduto.

Nas figuras a seguir, respectivamente, os taps de pitometria são mostradas no perímetro externo da tubulação e as onze posições de medição ao longo do diâmetro de medição em relação à dimensão de referência h, cuja numeração inicia no ponto da travessa mais próximo do tap e termina no ponto diametralmente oposto.

Tubo Pitot tipo Cole - Calibração

Posição dos taps para mapeamento do perfil de velocidade do fluxo ao longo de dois diâmetros dispostos perpendicularmente entre si.

 

Tubo Pitot tipo Cole - Calibração

Posições dos pontos de medição de velocidade ao longo da poligonal.

 

A próxima figura mostra um exemplo de perfil de velocidade de fluxo de água incluindo os onze pontos de medição de velocidade.

Tubo Pitot tipo Cole - Calibração

Perfil de velocidade de fluxo de água determinado pelo mapeamento das velocidades de fluxo em onze pontos ao longo do diâmetro de medição do conduto.

Cálculo da vazão volumétrica

O caudal volumétrico de água (Q) na tubulação é calculado em função da velocidade média do caudal (V) na secção de medição e da área da secção transversal interna (S) do local de medição. Isso é:

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Cc = Coeficiente de calibração do tubo de Pitot tipo Cole;

dPi = Pressão diferencial medida em cada ponto do mapeamento de velocidade, desconsiderando o ponto central no eixo do tubo;

Po = Densidade da água nas condições de medição, considerada igual a 997.043 kg/m³.

A vazão volumétrica de água também pode ser calculada a partir da velocidade de vazão no ponto central da seção de medição (Vc), o fator de velocidade média (VF) e a área da seção transversal interna do local de medição (S). Isso é:

Q = VF × VC × S

Onde:

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

VF é o fator de cálculo da velocidade média, particular da vazão, e válido exclusivamente para a tubulação específica, com suas singularidades próximas a montante e jusante da estação pitométrica e faixa de números de Reynolds característica. Esta é uma correlação empírica para o cálculo da integral de pressão diferencial medida com o tubo Pitot Cole no ponto central do eixo do tubo.

Esquema de instrumentação da pitometria

A metodologia desenvolvida e aplicada pelo IPT permite o monitoramento do sinal de um medidor de vazão presente em série na mesma tubulação durante o processo de mapeamento do perfil de velocidade, conforme mostrado na figura abaixo. Isso permite realizar simultaneamente a calibração do medidor de vazão e fazer correções de possíveis flutuações de vazão que podem ocorrer durante as medições.

A próxima figura mostra o esquema de instrumentação utilizado para o mapeamento dos perfis de velocidade de escoamento estabelecidos na seção de medição da tubulação.

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Esquema da instrumentação utilizada para o mapeamento dos perfis de velocidade de fluxo utilizando a técnica de pitometria.

Estudo de caso de pitometria

Para ilustrar a aplicação do método de medição de vazão de água pela técnica de pitometria em tubulações de grande diâmetro, apresenta-se a seguir um estudo de caso envolvendo a calibração de um sistema de medição de vazão de água.

Descrição da instalação

A figura a seguir mostra o esquema de uma estação de bombeamento de água que opera com duas bombas hidráulicas axiais de mesmo tamanho em paralelo. Na tubulação de descarga de 2232 mm de diâmetro interno, feita em aço, está instalado um medidor de vazão ultrassônico de tempo de transito com dois pares de transdutores que precisavam ter seu desempenho metrológico avaliado.

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Esboço da tubulação de descarga da estação de bombeamento, indicando os locais de instalação dos transdutores do medidor de vazão ultrassônico e a estação pitométrica.

As medidas de vazão de água foram realizadas aplicando a técnica de pitometria utilizando dois tubos de Pitot tipo Cole montados perpendicularmente um ao outro e transversalmente ao eixo longitudinal do conduto através de duas conexões especiais de inserção, comumente conhecidas como taps.

Para realizar a calibração da indicação do medidor de vazão ultrassônico da estação de bombeamento, paralelamente à medição da vazão de água com tubos de Pitot, foi realizada a aquisição dos dados da indicação de vazão do medidor ultrassônico. Para isso, foi instalado um registrador de dados em série na saída do sinal elétrico (4 mA a 20 mA) do medidor ultrassônico enviado para o sistema supervisório instalado na sala de controle da estação de bombeamento.

Nos itens a seguir, são apresentados os resultados obtidos no levantamento dos perfis de velocidade de vazão, no monitoramento da vazão da bomba e na calibração do medidor ultrassônico.

Resultados do mapeamento de perfis de velocidade de fluxo

As próximas figuras mostram os gráficos das vazões instantâneas medidas com a técnica de pitometria, em dois diâmetros de 90°, e as vazões indicadas pelo medidor ultrassônico durante as medições realizadas na tubulação de descarga da estação de bombeamento, respectivamente, apenas com a bomba #1 em funcionamento e com as bombas #1 e #2 em paralelo.

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Vazões de água medidas pelo medidor ultrassônico versus pitometria, apenas com a bomba nº 1 em operação.

 

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Vazões de água medidas pelo medidor ultrassônico versus pitometria, com as bombas #1 e #2 operando em paralelo.

As próximas figuras mostram as folhas de resultados do mapeamento de pitometria realizado na tubulação de descarga da estação de bombeamento, respectivamente, para o caso de operação somente com bomba #1 e para bombas #1 e #2 operando em paralelo.

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Dados pitométricos e perfis de velocidade de vazão na tubulação de descarga da estação de bombeamento operando apenas com a bomba nº 1.

 

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Dados pitométricos e perfis de velocidade de vazão na tubulação de descarga da estação de bombeamento operando com as bombas #1 e #2 em paralelo.

A próxima figura mostra os erros de medição determinados na calibração do medidor de vazão ultrassônico nas duas vazões usuais da estação de bombeamento.

Tubo Pitot tipo Cole - Vazão

Erros de medição de vazão apresentados pelo medidor ultrassônico.

As informações e dados dos parâmetros medidos registrados durante as medições indicaram que as incertezas associadas aos valores medidos eram da ordem de 2,0 % da vazão de água medida por meio da técnica de pitometria, o que é totalmente compatível com as condições e dificuldades resultante da medição do fluxo de água no campo em uma grande tubulação.

Conclusão

Com base nos bons resultados obtidos em um grande número de aplicações em tubulações de água bruta e tratada junto a empresas de saneamento, a técnica fundamental e auditável da pitometria tem se mostrado uma ferramenta bastante adequada para validação de vazão de água. Ou seja, a técnica de pitometria permite a recalibração dos medidores de vazão dentro da periodicidade estabelecida nas normas metrológicas sem a necessidade de retirar o medidor de vazão de seu local de operação em campo. Além disso, não é necessário conhecer e dominar a tecnologia de aquisição e processamento de sinal utilizada por esses medidores, pois o resultado final do sistema de medição como um todo é validado para garantir a confiabilidade dos resultados da medição de vazão. Da mesma forma, os efeitos da instalação do medidor, as condições do fluxo de água na tubulação e a amostragem da velocidade do fluxo apenas em um ponto específico da seção transversal do tubo (no caso de medidores de velocidade pontual) ou apenas em um ou dois trajetórias através do fluxo (no caso de medidor ultrassônico por tempo de trânsito) são resolvidas. Finalmente, a rastreabilidade metrológica dos resultados de medição pode ser garantida durante os muitos anos de operação do medidor. No entanto, embora as incertezas associadas aos resultados das medições realizadas pela aplicação da técnica de pitometria sejam maiores quando comparadas às obtidas em calibrações de medidores de vazão de água em bancada de laboratório, elas podem ser melhoradas com a padronização técnica da forma e dimensões dos tubos de Pitot, pelo aprimoramento dos métodos de calibração das sondas e pelo uso de técnicas de modelagem matemática de vazão.

Créditos

TAIRA. N.M.; KAWAKITA, K.; RUIZ, V. Pitometry as a validation tool for water flow measurement in large diameter pipelines. Anais do 18th International Flow Measurement Conference – FLOMEKO 2019, Lisboa, Portugal, 26-28 de junho de 2019, p.1-6.

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A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

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O que é a TELEMETRIA DE ÁGUA E ESGOTO com LoraWan?

Trata-se de um sistema eletrônico de automação, monitoração e controle dos reservatórios e estações elevatórias de água e esgoto, ETAs (Estações de Tratamento de Água), ETEs (Estações de Tratamento de Esgoto) e demais pontos de interesse como Boosters (Estações de Pressurização), VRPs (Válvulas Reguladoras de Pressão) e pontos de medição de pressão e vazão da rede de distribuição de água tratada. Todo o controle se dá no CCO (Centro de Controle e Operação).

Por que implantar a telemetria com LoraWan?

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

O sistema de automação e telemetria com LoraWan é necessário para:

  • 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.

O que é a tecnologia LoraWan?

LoRa é uma tecnologia sem fio, assim como o Wi-Fi, LTE, NB-IoT, entre outras. Seu potencial é infinito e foi criado para sua aplicação em IoT. LoRa deriva de (Long Range wireless communication) – Comunicação sem fio de longo alcance. Entre muitas de suas vantagens está a ampla faixa de cobertura e o baixo consumo de energia que proporciona. É a opção perfeita para soluções que requerem baixa largura de banda de dados e operação autônoma de longa duração, como é o caso da telemetria do saneamento.

O que é LoraWAN?

LoraWAN é o protocolo de rede que utiliza a tecnologia Lora. Esse protocolo é a camada superior da comunicação LoRa, e utiliza Media Access Control (MAC). LoraWAN é a camada de software que define como os dispositivos conectados usam a tecnologia LoRa. LoraWAN define os formatos de mensagem e a forma como as mensagens são trocadas entre os componentes da rede.

Como funciona a telemetria do saneamento com a tecnologia LoraWan?

O sistema de telemetria é composto por unidades remotas e por um CCO (Centro de Controle e Operação.

Dotado de computadores e monitores, o CCO permite que a equipe de operação supervisione e controle o funcionamento de todo o sistema de abastecimento de água do município. Do centro de operações é possível comandar de forma automática e manual o funcionamento de elevatórias, reservatórios, boosters, válvulas, comportas, macro medidores de vazão e qualquer outro dispositivo eletromecânico. Toda a comunicação se dá via rádio.

A comunicação entre as unidades remotas e CCO se pela aplicação de gateways Lora que transmitem e recebem dados da nuvem LoraWAN, através de concentradores de comunicação públicos ou privados.

Unidade remota de telemetria de reservatório com LoraWan

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.

Unidade remota de telemetria de elevatória com LoraWan

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 que 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 informação de nível de cada reservatório é repassada à sua respectiva estação elevatória pelo sistema da comunicação via rádio, centralizado no CCO.

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.

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

A figura acima apresenta uma topologia típica de uma elevatória de água tratada  de um sistema de distribuição de água tratada municipal. O diagrama mostra os componentes básicos de 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.

Painel de telemetria com LoraWan

A figura a seguir mostra um exemplo de unidade remota de telemetria utilizada na automação da estação elevatória e reservatórios.

A tecnologia LoraWan na telemetria do saneamento

RAK7431 – Rádio modem LoraWan RS485

RAK7431 - Rádio modem LoraWan RS485

RAK7431 – Rádio modem LoraWan RS485

RAK7431 WisNode Bridge Serial é um conversor RS485 para LoRaWAN projetado para aplicações industriais. O dispositivo retransmite dados ModBUS usando a rede LoRaWAN como meio de transmissão sem fio de e para os dispositivos finais.

O RAK7431 pode operar em todas as bandas LoRaWAN dentro dos parâmetros padrão definidos pela LoRa Alliance. Seu alcance em ambiente aberto é de mais de 15 km e em casos industriais, onde existem obstruções pesadas no caminho do sinal de RF, o desempenho é melhorado em comparação aos sistemas sem fio convencionais devido às características do LoRa como técnica de modulação. Isso permite uma qualidade de sinal consistentemente boa dentro dos limites de grandes fábricas, escritórios densamente povoados, armazéns, etc.

Estes dispositivos compatíveis com RS485 podem endereçar até 16 nós terminais de clientes. A conversão de e para estruturas LoRa é perfeita e permite controle e monitoramento em tempo real de vários dispositivos RS485, para acessar e controlar os nós terminais RS485.

Plataforma Eagle IoT industrial

Eagle - Plataforma IoT industrial

É um conjunto de soluções de hardware e software com a tecnologia Internet das Coisas (IoT) e foco na Gestão de Utilidades e Gestão de Ativos. A Plataforma Eagle IoT industrial foi desenvolvida para:

  • Redução de Custos Operacional;
  • Manutenção preventiva e preditiva;
  • Disponibilização de informações para a tomada de decisão.

A solução permite coletar informação em tempo real, a baixo custo e com agilidade e flexibilidade, para ganho de eficiência.

Áreas de aplicação da Plataforma Eagle IoT industrial

  • Grupos geradores;
  • Usinas solares;
  • Energia;
  • Iluminação;
  • Saneamento;
  • Climatização;
  • No-breaks;
  • Sistemas de aquecimento;
  • Gestão de utilidades.

Topologia da Plataforma Eagle IoT Industrial

Eagle - Plataforma IoT industrial

Gateways IG-8K e IG-9K

Eagle - Plataforma IoT industrialOs gateways Eagle são gateways WIFI/Ethernet/Celular para comunicação com equipamentos dotados de comunicação MODBUS e publicação dos dados coletados junto a eles a um broker MQTT.

Os mesmos podem operar, também, em modo Transparente (Bridge) em conjunto com sistemas on-premise, tornando bidirecional a comunicação no parque instalado, bem como coletar informações medidores de energia para posterior publicação.

Os gateways possuem FOTA (Firmware Over-The-Air ), possibilitando atualização remota sem necessidade de cabos e softwares de programação, auxiliando na manutenção à distância, de todos os gateways instalados em campo.

Conectividade

WiFi (802.11 b/g/n) – Utilizando antena externa 1, é possível estabelecer conexão sem fios à redes locais utilizando IP Fixo ou Dinâmico (DHCP).
Fast Ethernet (100Mbps) – Através do conector RJ45, o gateway pode se conectar a uma rede Ethernet cabeada, obtendo IP Fixo ou Dinâmico (DHCP).
Rede Celular (LTE, CAT-M1, NBIoT, 2G, 4G e pronto para o 5G) – IG-9k/M possui conexão com redes celulares, sendo capaz de utilizar os mesmos protocolos das redes WiFi e ETH.

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Bombeamento solar – Utilize a energia do sol para recalcar água

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Baseado no e-book “Solar Pumping – The Basics“ – World Bank. 2018. “Solar Pumping: The Basics.” World Bank, Washington, DC.

O que é bombeamento solar de água?

Chamamos de bombeamento solar de água o processo de recalcar água utilizando a energia solar captada por painéis fotovoltaicos (solares) para alimentar os motores das bombas.

Nos últimos anos, a tecnologia e o preço do bombeamento solar evoluíram fortemente, viabilizando o bombeamento solar.

A capacidade dos sistemas de recalque utilizando a energia solar foi expandida. As primeiras bombas solares tinham desempenho limitado e estavam restritas a aplicações de bombeamento de água superficiais e com baixa demanda de água.

Atualmente, as bombas podem atingir poços mais profundos (500 metros), e recalcar volumes de água maiores (1.500 m3/dia). A eficiência das bombas também aumentou consideravelmente.

Quais são as aplicações do bombeamento solar?

A maior demanda está dentro de áreas rurais desassistidas de rede elétrica, ou que dependem de geração elétrica baseada em combustíveis fósseis. As aplicações potenciais incluem:

  • Abastecimento de água potável para instituições (tradicional nicho de mercado para escolas e postos de saúde)
  • Esquemas de abastecimento de água em escala comunitária (esquemas de aldeias maiores)
  • Abastecimento de água para gado (individual ou comunitário)
  • Irrigação em pequena escala (agricultores individuais ou cooperativas)

O bombeamento solar é mais competitivo em regiões com alta insolação solar, que incluem a maior parte da África, América do Sul, Sul e Sudeste Asiático.

Mapa global de radiação solar. Fonte: The World Bank.

Mapa global de radiação solar. Fonte: The World Bank.

Embora todas essas regiões do planeta tenham alta radiação (ver Figura), a disponibilidade dos recursos hídricos varia significativamente.

Vantagens do bombeamento solar

  • Os sistemas de bombeamento solar consomem pouco ou nenhum combustível. Ao utilizar a luz solar disponível gratuitamente, eles permitem eliminar a utilização de combustíveis caros e poluentes. Ao contrário dos sistemas à base de diesel (ou seja, onde um gerador a diesel alimenta a bomba), o bombeamento solar produz energia limpa.
  • Os sistemas de bombeamento solar são duráveis ​​e confiáveis. Os painéis fotovoltaicos têm uma vida útil de mais de 20 anos e as bombas solares têm poucas partes móveis e requerem pouca manutenção (ao contrário das bombas a diesel).
  • Os sistemas de bombeamento solar são modulares, portanto, podem ser adaptados às necessidades atuais de energia e facilmente expandidos com a adição de painéis fotovoltaicos e acessórios.
  • Sistemas solares instalados corretamente são seguros e de baixo risco devido à baixa tensão do sistema. O projeto adequado minimiza o risco de acidentes.

Como funciona o bombeamento solar de água?

Um sistema de bombeamento de água movido a energia solar é como qualquer outro sistema de bombeamento, exceto que sua fonte de energia é a energia solar. A tecnologia de bombeamento solar abrange todo o processo de conversão de energia, desde a luz solar, à energia elétrica, à energia mecânica, à energia armazenada. O processo é elegante e simples.

Funcionamento do bombeamento solar - Fonte: The World Bank.

Funcionamento do bombeamento solar – Fonte: The World Bank.

Dimensionamento do sistema de bombeamento solar

O projeto conceitual de sistemas de bombeamento solar é melhor realizado analisando os seguintes sete parâmetros principais:

  • Demanda de água
  • Fontes de água
  • Vazão de água necessária
  • Armazenamento da água
  • Altura manométrica do recalque
  • Localização dos painéis fotovoltaicos
  • Recurso solar

O processo de projeto é complementado pelo domínio das tecnologias que serão utilizadas no sistema. Depois disso, deve ser possível fazer um cálculo aproximado de dimensionamento e custo do sistema de bombeamento solar.

Demanda de água

O dimensionamento do sistema de água solar depende principalmente da demanda de água, medida em m3/dia ou litros/dia. A água é considerada para consumo humano e/ou pecuário ou para irrigação.

A água potável para consumo humano em uma vila/cidade é estimada a partir do tamanho da população e o consumo diário de água per capita. Por exemplo, se o sistema for atender uma população de 2.000 e o padrão de fornecimento é de 30 litros per capita por dia, então a capacidade de projeto do sistema deve ser de pelo menos 60.000 litros/dia ou 60 m3/dia. Da mesma forma, a demanda de água para o gado dependerá do tipo e quantidade de gado.

A avaliação da demanda de água para irrigação é consideravelmente mais complexa e depende da área, do solo, hidratação e propriedades, taxas de evaporação, seleção de culturas, espaçamento, épocas de cultivo, tipo de irrigação, etc., e é melhor determinado por um agrônomo, para evitar o  super ou sub abastecimento de água, e para determinar as épocas ideais de cultivo. Os padrões usados ​​para determinar a demanda de água geralmente são obtidos junto aos órgãos e agências governamentais do país. Projetos normalmente consideram o crescimento populacional e a sazonalidade da demanda.

Fontes de água

A água potável é geralmente obtida através de fontes abertas ou águas superficiais, como rios, córregos e barragens; ou fontes de águas subterrâneas, como poços. Cada fonte de água apresenta um nível de segurança de abastecimento e de qualidade. Em geral, as águas subterrâneas são preferidas para água potável.

Ao avaliar as fontes de água de superfície, os seguintes aspectos devem ser cuidadosamente considerados:

  • Disponibilidade de água e níveis de bombeamento. A contabilização das variações sazonais é extremamente importante, uma vez que algumas fontes podem secar, enquanto outras podem ser propensas a inundações e alto risco. O nível de água pode variar consideravelmente entre as estações, afetando a altura de bombeamento.
  • Qualidade da água. Detritos, lodo e sedimentos podem causar danos às bombas se não forem devidamente filtrados na entrada da bomba.

A água subterrânea é uma fonte de água comumente usada. As águas subterrâneas estão contidas em aquíferos, reservatórios de água subterrâneos acessados ​​por poços ou cavernas. Um teste de bombeamento é realizado para avaliar a quantidade de água que pode ser bombeada de um determinado aquífero. O teste determina a capacidade máxima (em m3/h), bem como o rebaixamento, ou profundidade a que o nível de água o poço cairá para uma determinada vazão e duração (rendimento por metro de rebaixamento). Quanto menor o rebaixamento, maior a capacidade do manancial.

A demanda de água que excede a capacidade de um aquífero pode levar ao bombeamento excessivo. O bombeamento excessivo é evidenciado pelo rebaixamento do nível do lençol. Isso pode levar à precipitação de metais pesados, causando a infiltração de nitrato e pesticidas na água e a formação de sedimentos que podem entupir a bomba. Este ciclo vicioso leva ao aumento dos custos de manutenção da bomba, necessidade de tratamento de água, esgotamento de aquíferos de longo prazo e, possivelmente, redução da vida dos aquíferos.

Vazão de água necessária

A vazão de projeto de uma bomba é obtida dividindo-se a quantidade diária de água demanda pelo número total de horas de bombeamento em um dia. As aplicações de bombeamento solar, no entanto, usam o número de horas de sol de pico para estimar as horas diárias de bombeamento.

Por exemplo, em um recurso solar com média de 7,0 kWh/m2/dia, o horário de pico do sol é de 7 horas/dia. Para uma necessidade diária de água de 70 m3/dia, a vazão de projeto é de 70.000 litros/dia/7 horas/dia = 10.000 litros/hora. A vazão de projeto não deve exceder o bombeamento máximo da fonte de água permitido para a fonte de onde a água será recalcada. A vazão de projeto é usada para futuros cálculos de queda de pressão da água e dimensionamento da tubulação.

Armazenamento de água

A maioria dos sistemas de bombeamento solar requer capacidade de armazenamento de água para melhorar o desempenho e a confiabilidade. A confiabilidade é melhorada quando um reservatório é usado para armazenar a água extraída durante as horas de sol para atender às necessidades de água à noite ou em caso de tempo nublado ou tempo de inatividade do sistema.

Em geral, os reservatórios de água para sistemas bombeamento solar devem ser dimensionados para armazenar pelo menos 2 a 3 dias de abastecimento de água (demanda diária (m3/dia) x 3 dias = volume de armazenamento (m3). Os dados da pesquisa de campo indicam que muitos reservatórios são muito pequenas e acontecem transbordamento de água durante o dia, e escassez à noite.

O dimensionamento do reservatório deve levar em conta o padrão de demanda horária de água, bem como possíveis variações de insolação.

Altura manométrica de bombeamento – Total dynamic head (TDH)

Altura manométrica do recalque - Fonte: The World Bank.

Altura manométrica do recalque – Fonte: The World Bank.

A altura manométrica é a diferença em metros entre o nível do manancial e o terminal da tubulação que verte a água no reservatório. A carga dinâmica total (TDH) ou a carga total de bombeamento é a soma de três componentes, conforme representado na figura.

Dynamic water level (DWL) – O nível de água dinâmico é a profundidade do nível da superfície do aquífero. Isso aumenta gradativamente devido ao rebaixamento, daí o termo “dinâmico”.

Discharge head – A cabeça de descarga corresponde à altura acima do solo da superfície da água dentro do reservatório (geralmente 5-10 m). Esta água é descarregada para usuários por gravidade, daí o nome “descarga”.

Friction head – A cabeça de atrito é responsável pelo atrito da água contra o interior dos tubos (tanto verticais e horizontais). É tipicamente 10% do DWL mais a  cabeça de descarga.

Um teste de bombeamento pode fornecer informações sobre o DWL e a altura de descarga, enquanto o atrito pode ser obtida com mais precisão a partir de gráficos de perda de carga para tubos na vazão necessária e características do tubo.

Localização dos painéis fotovoltaicos

Embora não seja crítico para o dimensionamento inicial do sistema, os painéis fotovoltaicos devem ser instalados próximos à bomba e a fonte de água, voltados para o equador, em ângulo de inclinação ideal para o horizonte e sem sombra em qualquer parte da estrutura de painéis solares ao longo do dia. Os painéis devem estar situados em um local seguro e protegido. Esses ajustes podem ser feitos durante a instalação final, mas para fins de projeto preliminar, é aceitável que o painel solar não esteja localizado próximo à bomba e, para isso, o dimensionamento dos cabos deve ser feito de maneira a minimizar perdas.

Recurso solar

A insolação solar é uma medida da energia acumulada recebida em uma área específica durante um período de tempo. É uma medida de energia, normalmente expressa em quilowatts-hora (kWh/m2/dia). As características do recurso solar no local são críticas para o projeto do sistema. A luz do sol atinge a terra através da radiação. A energia solar é a potência da radiação solar recebida por unidade de área.

Irradiância é a medição instantânea de potência, em watts ou quilowatts por metro quadrado (W/m2 ou kW/m2). A irradiância é afetada pelo ângulo do sol, e a qualquer hora do dia é mais alta quando um módulo é perpendicular aos raios solares incidentes. Como a posição do sol no céu muda durante o dia, a irradiância aumenta durante a manhã até o meio-dia (quando é mais alta), e depois diminui até pôr do sol, uma vez que os raios do sol percorrem um percurso maior de atmosfera para atingir a terra.

Irradiância ao longo do dia. Fonte: Renewable Energy Primer-Solar.

Irradiância ao longo do dia. Fonte: Renewable Energy Primer-Solar.

A insolação solar é igual à área sob a curva de irradiância solar. Horas de sol de pico por dia é apenas outro termo para insolação solar e é sempre medido em kWh/m2/dia.

Os recursos solares variam com a região. Como a figura ilustra, a radiação solar é geralmente maior nas regiões próximas ao equador. Fatores que afetam a quantidade de radiação solar em uma determinada área incluem latitude, prevalência de períodos nublados, umidade, clareza atmosférica e variações sazonais.

Dados meteorológicos estatísticos de longo prazo de estações meteorológicas são geralmente fornecidos na forma de dados médios mensais para insolação em uma superfície horizontal, e inclui variações diárias da insolação. Como o dimensionamento de sistemas de bombeamento solar requer ajustes e otimizações adicionais para esses dados para dar conta de painéis solares não horizontais ou inclinados orientados para o equador, a natureza complexa desses cálculos sugere a doção de softwares dedicados.

Cálculo do sistema de bombeamento solar

O dimensionamento do sistema de bombeamento solar pode ser estimado usando fórmulas simples. O princípio básico para o dimensionamento é criar um “balanço de energia”. O balanço de energia para o sistema é determinado por:

Energia elétrica (recurso solar, painel solar, condicionador de energia) × eficiência da moto bomba = energia hidráulica (volume entregue, altura manométrica, perdas por atrito).

O rendimento de energia elétrica para a moto bomba pode ser estimado da seguinte forma:

Esys = Parray_STC × fman × fdirt × ftemp × Htilt × ηpv_inv × ηinv × ηinv_sb

Onde:

  • Esys = average yearly energy output of the PV array, in kWh
  • Parray_STC = rated output power of the array under standard test conditions, in kWp
  • fman = de-rating factor for manufacturing tolerance, dimensionless (100%)
  • fdirt = de-rating factor for dirt, dimensionless (95%)
  • ftemp = temperature de-rating factor, dimensionless (95%)
  • Htilt = daily insolation value (kWh/m2/day) for the selected site
  • ηpv_inv = efficiency of the subsystem (cables) between the PV array and the inverter (98%)
  • ηinv = efficiency of the inverter, dimensionless (95%)
  • ηinv_sb = efficiency of the subsystem (cables) between the inverter and the switchboard (95%)

A eficiência global é, portanto, de cerca de 77,4%. Observe que a cobertura de nuvens reduzirá ainda mais a produção.

A energia hidráulica da saída da bomba pode ser calculada da seguinte forma:

Ehydraulic = Q x TDH x ρ x g / 3,600,000 (J/kWh)

onde:

  • Ehydraulic = hydraulic energy in kWh
  • Q = daily water output (m3/day)
  • TDH = total dynamic pumping head (m)
  • ρ = density of water = 1,000 kg/m3
  • g = 9.8 kg.m/s2

Exemplo de cálculo

Um sistema de bombeamento solar para para uma comunidade rural de 2.000 pessoas deve ser projetado para fornecer água potável com 30 litros/capita/dia. O nível da fonte de água subterrânea está a 100 m de abaixo do nível do solo. O rebaixamento do poço é de 5 m a 5 m3/hora e 10 m a 10 m3/hora. A altura do reservatório de armazenamento, deverá ser de 10 m acima do nível do solo. O recurso solar no local é em média 4,5 kWh/m2/dia a uma inclinação de 20 graus da horizontal, orientada para o equador, o que otimiza o rendimento solar no pior mês. Qual é a dimensão do sistema de bombeamento?

Dimensionamento:

  1. Dados de projeto:
    • Q = 30 litros/capita x 2.000 pessoas = 60 m3/dia
    • Vazão = 60 (m3/dia) / 7 (horas de bombeamento/dia) = 8,5 m3/hora
    • TDH = 100 m estático + 8,5 m de rebaixamento + 10 m de elevação + 10% de perdas dinâmicas = 118,5 m × 110% = 130 m
  1. Energia hidráulica total necessária = 60 m3/dia x 130 m x 1.000 × 9,8 / 3.600.000 = 21,23 kWh
  2. Suponha que o motor da bomba esteja dimensionado de maneira ideal em seu ponto de operação de 60% de eficiência
  3. Energia elétrica necessária = 21,23 kWh/dia/60% = 35,4 kWh/dia
  4. Tamanho da matriz necessária: 35,4 kW/dia = matriz kWp x 77,4% x 4,5 kWh/m2/dia – Portanto: tamanho da matriz = 10,16 kWp
  5. O volume de armazenamento do tanque de água deve ser de aproximadamente 180 m3 e é calculado da seguinte forma:
    • Reservatório = Q (m3/dia) x 3 dias = 180m3

O que afeta o desempenho do bombeamento solar na vida real?

O algoritmo de dimensionamento apresentado permite entender a dinâmica do dimensionamento, e é suficiente para condições de projeto estimados. Na realidade, existem parâmetros que não são constantes e que podem afetar o desempenho do sistema de bombeamento ao longo de um ano. Portanto, para cálculos mais conservadores e precisos de dimensionamento, devemos levar em conta as condições ao longo de um ano inteiro para determinar a alteração do desempenho. Abaixo estão algumas das principais variáveis:

  • Mudanças sazonais na radiação solar. Essencialmente, a saída de água do bombeamento é proporcional à irradiação. O dimensionamento preliminar é baseado na insolação média do ano, ou talvez no pior mês do ano. É necessário avaliar a saída para os dias em que a radiação será menor que a média anual e inferior à média mensal.
  • Mudanças sazonais na altura de bombeamento. Da mesma forma, quedas nos níveis de água afetarão a saída da bomba. A saída de água é proporcional à altura de bombeamento. Um cálculo muito conservador resultará em superdimensionamento do sistema.
  • Dias ensolarados versus dias nublados. A insolação média é insuficiente. Uma variável chave é o índice de cobertura de nuvens e a intermitência do sol. Bombas acionadas por inversores tendem a perder a eficiência devido as operações de partida e parada quando a energia é interrompida pela falta de insolação. Assim, enquanto 2 dias podem ter a mesma quantidade de insolação cumulativa, uma manhã clara sem sol da tarde provavelmente produzirá uma saída de água muito maior do que um dia intermitentemente nublado. A redução de eficiência para este tipo de variabilidade é importante conforme o tipo de bomba utilizada.

FU9000SI Inversor de frequência para bombeamento solar

O inversor de bomba solar da série USFULL FU9000SI é um inversor de alto desempenho e alta eficiência desenvolvido e especialmente projetado para bomba CA no sistema de bombeamento solar.Inversor para bomba solar

A Alfacomp fornece soluções personalizadas e suporte pós-venda. O inversor de bomba solar FU9000SI é amplamente utilizado em irrigação, reservatório de água, abastecimento de água rural, piscina e outros projetos de abastecimento de água.

Inversor para bomba solar

O inversor da bomba solar FU9000SI é totalmente automático, sem necessidade de configuração antes de funcionar. A operação e manutenção são fáceis e simplificadas. Com MPPT automático (Maximum Power Point Tracking), a eficiência do inversor pode chegar a 99%. Na presença de nuvens o inversor fica em espera, e quando as nuvens se dissipam o inversor reinicia automaticamente.

Instalação do inversor para bombeamento solar FU9000SI

O inversor solar FU9000SI pode ser instalado na parede ou em um painel elétrico. O inversor irá converter a energia CC diretamente do painel solar e gerar a energia CA para acionar as bombas ou motores.

Inversor para bomba solar

Inversor com display e teclado destacável

Inversor para bomba solar

  • PRG/ESC: Entra ou sai do menu de programação.
  • DATA/ENT: Navega pelos níveis do menu de programação / confirma ajuste dos parâmetros.
  • SHIFT: Seleciona os parâmetros apresentados pelo display, e seleciona o dígito a ser modificado quando se está ajustando parâmetros.
  • RUN: Dá partida no funcionamento do inversor.
  • STOP/RST: Faz parar o inversor. Faz o reset do inversor quando o mesmo está em modo “falha”.
  • QUICK/JOG: Seleção de funções de acordo com P7-01, podendo ser definido como comando ou direção. Seleção de menu: redireciona modos de menu de acordo com PP-03.

Dimensões compactas

Inversor para bomba solar

Inversor para bomba solarInversor para bomba solarInversor para bomba solar

Modelos

Serie

Modelo

Potência (KW)

Corrente de entrada (A)

Corrente de saída (A)
FU9000SI-SS2

(0.75KW-2.2KW)

 FU9000SI-0R7G-SS2 0.75 9.3 7.2
FU9000SI-1R5G-SS2 1.5 15.7 10.2
FU9000SI-2R2G-SS2 2.2 24 14
FU9000SI-004G-SS2 4 32 25
FU9000SI-S2

(0.75KW-2.2KW)

 FU9000SI-0R7G-S2 0.75 9.3 4.2
FU9000SI-1R5G-S2 1.5 15.7 7.5
FU9000SI-2R2G-S2 2.2 24 10
FU9000SI-2

(4KW-7.5KW)

 FU9000SI-004G-2 4 17 16
FU9000SI-5R5G-2 5.5 25 20
FU9000SI-7R5G-2 7.5 33 30
FU9000SI-4

(0.75KW-315KW)

 FU9000SI-0R7G-4 0.75 3.4 2.5
FU9000SI-1R5G-4 1.5 5 4.2
FU9000SI-2R2G-4 2.2 5.8 5.5
FU9000SI-004G-4 4 13.5 9.5
FU9000SI-5R5G-4 5.5 19.5 14
FU9000SI-7R5G-4 7.5 25 18.5
FU9000SI-011G-4 11 32 25
FU9000SI-015G-4 15 40 32
FU9000SI-018G-4 18.5 47 38
FU9000SI-022G-4 22 51 45
FU9000SI-030G-4 30 70 60
FU9000SI-037G-4 37 80 75
FU9000SI-045G-4 45 94 92
FU9000SI-055G-4 55 128 115
FU9000SI-075G-4 75 160 150
FU9000SI-090G-4 90 190 180
FU9000SI-110G-4 110 225 215
FU9000SI-132G-4 132 265 260
FU9000SI-160G-4 160 310 305
FU9000SI-185G-4 185 345 340
FU9000SI-200G-4 200 385 380
FU9000SI-250G-4 250 468 465
FU9000SI-280G-4 280 525 520
FU9000SI-315G-4 315 590 585

Solicite informações adicionais

 

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SIMAE DE JOAÇABA – 20 ANOS DE TELEMETRIA DO SANEAMENTO

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SIMAE DE JOAÇABA – 20 ANOS DE TELEMETRIA DO SANEAMENTO

Queremos te contar uma história real sobre um sistema de telemetria do saneamento que funciona há mais de vinte anos nas cidades de Joaçaba, Herval d’Oeste e Luzerna no estado de Santa Catarina.

Este vídeo é uma homenagem às pessoas do SIMAE de Joaçaba que apostaram nessa tecnologia e permitiram à Alfacomp participar da criação e manutenção desse sistema de telemetria de água e esgoto.

O sistema de telemetria do saneamento começou a ser implantado em 1998, e os depoimentos mostrados no vídeo foram colhidos no ano de 2006.

 

A telemetria do saneamento contribuiu fortemente no combate às perda de água, e ajudou o SIMAE a conquistar prêmios nacionais pelo bom desempenho dos serviços de saneamento prestados à população.

O sistema de telemetria do saneamento do SIMAE foi sendo modernizado e ampliado e se mantém até hoje como um dos cases de sucesso mais antigos e conhecidos do país. 

Benefícios de um sistema de telemetria do saneamento

  • Garantia do abastecimento;
  • Controle de perdas e redução de custos;
  • Eficiência na operação;
  • Instrumento de gestão e qualidade.

Supervisório SIMAE

Telemetria do saneamento e controle de perdas

O sistema de telemetria implantado no SIMAE de Joaçaba foi de fundamental importância na redução em 20% das perdas que giram em torno de 25% atualmente.

São indicadores de perdas:

  • Variações inesperadas de pressão na rede;
  • Tendo-se a rede de distribuição de água setorizada, o sistema permite comparar os valores registrados pelos macro medidores com os obtidos dos hidrômetros;
  • O registro histórico de vazões instantâneas e acumuladas indicam variações que podem ser devidas a vazamentos;
  • Na análise gráfica dos níveis de enchimento e esvaziamento de reservatórios, mudanças das curvas podem indicar rupturas de adutoras.

Telemetria do saneamento e eficiência na operação

  • O sistema permite o controle remoto das estações e o diagnóstico prévio das situações anormais;
  • Os operadores podem equilibrar a distribuição de água habilitando e desabilitando elevatórias seletivamente quando a produção de água está comprometida;
  • Para atravessar o horário de ponta com os reservatórios mais abastecidos, os bombeamentos são ligados conforme a avaliação do operador.

Supervisório SIMAE

Redução de custos

A utilização de um sistema de telemetria e a implantação de um programa de controle de perdas permitem:

  • Reduzir o consumo de produtos químicos;
  • Reduzir o consumo de energia elétrica devido ao menor de volume de água a ser tratado e distribuído;
  • Reduzir o consumo de energia elétrica pela tarifa horo-sazonal. O SIMAE contabilizou uma redução de 30% no consumo de energia elétrica;
  • Diminuição do desgaste dos equipamentos.

Antes da implantação do sistema de telemetria, a duplicação da ETA para 2002 era tida como imprescindível. A ETA continua dando conta do abastecimento.

Telemetria do saneamento como instrumento de gestão e qualidade

  • O sistema permite o registro de dados e a geração de relatórios operacionais, essenciais na implantação de programas de qualidade;
  • O planejamento de programas de manutenção preventiva dependem dos dados fornecidos pelo sistema de telemetria.

Agradecimentos

Agradecemos ao SIMAE de hoje e de ontem, e às pessoas que participaram da implantação e manutenção do sistema de telemetria do saneamento nas cidade de Joaçaba, Herval d’Oeste e Luzerna.

E-book Projeto Completo e Gratuito de Sistema de Telemetria do Saneamento

Este e-book foi feito para você que deseja saber tudo sobre como criar o sistema de telemetria de água e esgoto para a sua cidade.  O e-book contém um projeto completo para você desenvolver e implantar um sistema de automação, controle e tele supervisão de reservatórios, elevatórias e estações de tratamento de água e esgoto.

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

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Telemetria do SEMAE de São Leopoldo – Eficiência e qualidade desde 2012

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Inaugurado em Dezembro de 2012 pelo prefeito Ary Vanazzi e pelo diretor geral do SEMAE, Anderson Etter, o sistema de telemetria da distribuição de água da cidade de São Leopoldo/RS demonstrou ser uma ferramenta fundamental na garantia da qualidade do abastecimento de água e permitiu a redução das perdas. O centro de controle e operação, denominado CCPO, foi instalado na Estação de Tratamento de Água Imperatriz Leopoldina.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

Funcionando 24 horas por dia e 7 dias por semana, o CCPO monitora e controla os níveis dos 25 reservatórios da cidade, medidores de vazão, e o funcionamento das estações elevatórias que recalcam água para os reservatórios e bairros da cidade.

Os operadores podem monitorar a distribuição de água da cidade em tempo real e intervir no funcionamento do sistema imediatamente, sempre que ocorre uma falha de equipamento ou necessidade de reajuste nos volumes bombeados. O objetivo é garantir o abastecimento da população, corrigindo os problemas muito antes de os consumidores serem afetados.

Segundo Everson Gardel, gerente de manutenção, o sistema de telemetria foi de grande importância no restabelecimento da normalidade de distribuição de água nas últimas semanas, quando o baixo nível de água do rio do Sinos obrigou o SEMAE a racionar o abastecimento.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

Utilizando rádios modem spread spectrum operando na faixa dos 900 MHz, o sistema de telemetria atualiza os dados de níveis, vazões, pressões, medições elétricas e status de funcionamento das bombas em cerca de 15 segundos. Esse é o tempo máximo para que qualquer anomalia, como bombas desarmadas, falta de energia ou vazamentos, sejam sinalizados no centro de controle e operação.

As telas do sistema de supervisão foram desenvolvidas em Elipse E3, software supervisório da empresa brasileira Elipse Software que tem sede em Porto Alegre.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

Todas as telas são dotadas de uma janela de alarmes que apresenta os alarmes presentes identificando a estação, o horário e o motivo gerador do alarme. O operador deverá reconhecer o alarme e esse reconhecimento é registrado no histórico de alarmes.

Na tela dos reservatórios se pode acompanhar em tempo real o nível dos mesmos, assim como ajustar os pontos de ligamento e desligamento das bombas que os abastecem. Os dados são atualizados em, no máximo, 15 segundos.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

Nas telas de elevatória, os operadores monitoram pressões de recalque e sucção, status de operação das bombas, parâmetros elétricos, alarmes e condições operacionais. Através dessas telas se pode intervir e alterar a forma de operação da estação de bombeamento.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

A tela das comunicações permite visualizar e alterar a operação dos rádios modem que estabelecem o fluxo de dados entres o centro de controle e as estações remotas.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

A tela do mapa mostra a localização das estações.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

Fundamental no combate às perdas, a comparação entre a macro medição e a micro medição direciona o trabalho das equipes que “caçam” os vazamentos e rupturas de adutoras. A tela dos macro medidores apresenta as leituras instantâneas de vazão, assim como  os volumes acumulados desde o último zeramento dos mesmos.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

A tela dos históricos apresenta os parâmetros hidráulicos e elétricos, em forma de tabelas contendo horários e valores registrados. Os mesmos dados também podem ser visualizados na forma de gráficos de tendência nessa tela.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

A tela dos alarmes apresenta as ocorrências de anomalias, identificando a estação, o problema e o operador.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

Ocorrências como o ligamento e desligamento de bombas, abertura de válvulas, comando dados pelos operadores e demais ações normais à operação, são apresentados na tela de Eventos, juntamente com o nome do operador.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

Os principais benefícios dos sistemas de automação e telemetria no saneamento são a garantia da qualidade de abastecimento e a diminuição das perdas, com resultados econômicos diretos. Uma cidade sem telemetria de água e esgoto sujeita sua população ao desabastecimento por falhas não percebidas dos equipamentos. Em média, 50% da água tratada no Brasil é perdida; não é faturada. As perdas se dão principalmente por hidrômetros vencidos, ligações ilegais e vazamentos. A existência de sistemas de telemetria é o primeiro passo para reduzir perdas para o patamar de 20% com impacto diretamente proporcional no consumo de energia elétrica, principal insumo. O consumo de produtos químicos e o desgaste de bombas diminuem na mesma proporção.

No mercado desde 1992, a Alfacomp fabrica produtos e equipamentos de telemetria que viabilizam sistemas SCADA de Telesupervisão e Telecomando. Nossos rádios modem e unidades remotas de telemetria auxiliam empresas de saneamento e na melhoria da rastreabilidade, controle de qualidade, eficiência energética e controle de perdas. Aliados a CLPs de mercado e operando em protocolos abertos, nossos produtos compõem soluções de alto desempenho e baixo custo.

A utilização de painéis de telemetria PT5501 e PT5502 tornaram simples a instalação e manutenção do sistema de telemetria do SEMAE de SãoLeopoldo – RS.

SEMAE DE SÃO LEOPOLDO - TELEMETRIA

e-book completo e gratuito

E-book Projeto Completo e Gratuito de Sistema de Telemetria da Distribuição Municipal de Água

Este e-book contém um projeto completo para você desenvolver e implantar um sistema de automação, controle e tele supervisão de reservatórios, elevatórias e estações de tratamento de água e esgoto em sua cidade.

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 neste e-book todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

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SAAE de Marechal Cândido Rondon controla a distribuição de água com o Elipse E3

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Solução Elipse E3 monitora, em tempo real, um total de 31 estações remotas de saneamento, entre poços de captação, elevatórias de água tratada, captações, reservatórios e boosters no SAAE de Marechal Cândido Rondon (PR).

Necessidade do SAAE

O SAAE (Serviço Autônomo de Água e Esgoto) é uma autarquia municipal responsável por executar e explorar os serviços de água e esgoto no município de Marechal Cândido Rondon no Paraná. Para automatizar o sistema de abastecimento de água do município o SAAE decidiu utilizar o Elipse E3.

A grande facilidade com que permite realizar ajustes, melhorias e expansões foi o fator determinante para a escolha da solução desenvolvida pela Alfacomp utilizando o Elipse E3.

SAAE MCR - Telas do supervisório

Figura 1. Tela inicial da aplicação do E3 no SAAE

Solução buscada pelo SAAE

O E3 permite monitorar e executar comandos sobre as 31 unidades do sistema de abastecimento de água de Marechal Cândido Rondon. Para isto, disponibiliza uma tela destinada a cada unidade, na qual é possível supervisionar os níveis, vazões, pressões, tensões e correntes medidos e registrados pelos CLPs dos painéis de telemetria instalados em cada estação remota.

SAAE MCR - Telas do supervisórioFigura 2. Controle de uma das unidades que compõem a rede de abastecimento do SAAE

Na mesma tela, o E3 permite também acompanhar a condição de operação das moto bombas, informando, por exemplo, se há algum equipamento com defeito ou sob manutenção ou se a unidade já se encontra em operação naquele instante. Além disso, o software permite acompanhar ou resetar o período, em horas, de funcionamento das moto bombas.

Ainda relacionado às moto bombas, o E3 permite visualizar e ajustar as configurações padrões definidas para as suas tensões e correntes. As configurações padrões determinadas para as pressões com que as moto bombas bombeiam a água em cada unidade também podem ser monitoradas e ajustadas pelo software.

SAAE MCR - Telas do supervisório

Figura 3. Controle do funcionamento manual ou automático do poço de captação

O mesmo controle vale para as configurações dos níveis de água nos reservatórios, as quais podem ser ajustadas de forma que o sistema ligue ou desligue as moto bombas conforme seja necessário, contribuindo assim para garantir o abastecimento e redução de desperdícios. Neste contexto voltado ao uso mais racional de água e energia, o E3 também permite selecionar quais estações entrarão em funcionamento nos horários de ponta conforme a demanda.

SAAE MCR - Telas do supervisório

Figura 4. Tela que permite escolher quais estações serão acionadas nos horários de ponta

O E3 exibe ainda os níveis e volumes de água verificados no total e junto a cada reservatório, permitindo acessar as configurações padrões ajustáveis da altura da água em cada reservatório. As vazões mensuradas nas moto bombas localizadas entre os poços e reservatórios, tanto a total quanto a calculada por hora, também são monitoradas, assim como o tempo de varredura do sistema de automação em cada unidade.

SAAE MCR - Telas do supervisório

Figura 5. Controle do nível de água presente nos reservatórios

Por fim, a solução da Elipse permite emitir relatórios dos eventos, históricos e alarmes assinalados no período estipulado pelo usuário. Em relação aos alarmes, caso algum valor definido na configuração padrão não esteja sendo respeitado, por exemplo, haja uma subtensão muito abaixo da indicada, o E3 alerta os operadores via um sinal visual e sonoro.

Além dos relatórios, o software permite, que esta mesma análise de desempenho das unidades, seja realizada sob a forma de gráficos. Vale salientar que, tanto os relatórios quanto os gráficos podem ser exportados para PDF ou Excel, sendo instrumentos de extrema utilidade junto às auditorias de fiscalização.

SAAE MCR - Telas do supervisório

Figura 6. Gráfico de análise do nível de um reservatório

Benefícios para o SAAE

O Elipse E3 permite ao SAAE monitorar, em tempo real, as 31 unidades do sistema de abastecimento de água em Marechal Cândido Rondon (PR). Com isto, o operador é informado caso haja qualquer ocorrência via os alarmes, podendo agir com mais agilidade para solucioná-la. Uma manobra que, hoje, é feita em fração de segundos, antes, levava horas, uma vez que o monitoramento não era remoto, mas sim realizado de forma local.

Os relatórios e informações geradas pelo E3 nos permitem diagnosticar e solucionar problemas com mais agilidade, dispensando o envio das rondas até cada unidade simplesmente para monitoramento.

Este controle lhes possibilitou também verificar a necessidade de se elevar o fator de potência das moto bombas. Um benefício que vai direto ao encontro do objetivo central desta automação, ou seja, reduzir os desperdícios com água e, neste caso em particular, energia.

Confira abaixo outros benefícios proporcionados pelo software da Elipse ao SAAE:

  • Monitoramento, em tempo real, das variáveis de pressão, vazão e nível da água nos reservatórios;
  • Possibilidade de monitorar e ajustar as configurações padrões das tensões, correntes, pressões e níveis de água nos reservatórios;
  • Sistema de alarmes que alerta os operadores caso haja qualquer espécie de problema nas unidades;
  • Possibilidade de acompanhar ou resetar o tempo de funcionamento das moto bombas;
  • Monitoramento da condição de operação das moto bombas;
  • Emissão de relatórios dos eventos, históricos e alarmes, que podem ser exportados para Excel e PDF;
  • Emissão de gráficos de análise de desempenho das unidades, que, assim como os relatórios, também podem ser exportados para Excel e PDF.

Ficha Técnica

  • Cliente: SAAE
  • Integrador: Alfacomp Automação Industrial Ltda.
  • Pacote Elipse: Elipse E3
  • Plataforma: Windows 10 PRO
  • Número de cópias: 4 (1 E3 Server + 1 E3 Viewer Control + 1 E3 Viewer Only + 1 E3 Studio )
  • Pontos de I/O: 1500
  • Drivers de comunicação: MODBUS RTU e MODBUS TCP

Solicite informações adicionais ou uma cotação

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