Projeto de automação e telemetria de uma elevatória de água

Projeto de automação e telemetria de uma elevatória de água

Projeto de automação e telemetria de uma estação elevatória de água tratada

Este artigo contendo o Projeto de automação e telemetria de uma elevatória de água tratada é o nono da série “Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

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

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

Descrição geral do funcionamento da elevatória de água tratada

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

Cabe à estação elevatória de água a função de manter o reservatório abastecido. Para tanto, a informação do nível do reservatório deve ser transmitida à elevatória para 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 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.

Para controlar o funcionamento da estação elevatória, o CLP local monitora os seguintes parâmetros locais e remotos:

- Nível do reservatório (remoto): enviado pelo CCO;

- Alarme de perda da informação do nível;

- Pressão de sucção: pressão na entrada das bombas, o bombeamento não pode acontecer se não houver pressão mínima;

- Pressão de recalque: pressão na saída das bombas;

- Tensão da rede: as bombas não podem operar se a tensão estiver fora dos mínimos e máximos definidos;

- Corrente elétrica das bombas: deve ser monitorada para garantir a segurança das bombas e para detectar desgastes preventivamente;

- Fator de potência: deve ser monitorado para garantir o controle de consumo elétrico;

- Temperatura e vibração dos mancais dos motores: visa detectar e prevenir desgastes dos motores;

- Sinais digitais de motores desarmados;

- Sinais digitais de chaves de comando manual/automático e local/remoto.

Operação da estação elevatória de água

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

Operação manual da elevatória

No Funcionamento Manual o painel de automação não atua sobre o comando das bombas. Em Manual, as bombas são comandas pelo operador diretamente nos quadros de comando respectivos. Durante a operação manual, o painel de automação lê as grandezas elétricas e hidráulicas, executa as comunicações com a central, e monitora entradas digitais. Nesse modo de funcionamento, um operador pode ligar e desligar as bombas localmente nos respectivos quadros de acionamento das mesmas (comando manual).

SEMPRE QUE UMA OPERAÇÃO DE MANUTENÇÃO FOR SER REALIZADA, A PRIMEIRA AÇÃO DEVERÁ SER A DE COLOCAR O SISTEMA EM MANUAL. ISTO É FEITO POSICIONANDO A CHAVE SELETORA NA POSIÇÃO MANUAL.

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

Girar as seletoras A/M para a posição MANUAL;

Aguardar que os grupos sejam desativados. Esta operação se dá sequencialmente;

Operar manualmente os grupos pelas chaves localizadas no painel frontal.

Operação automática da elevatória

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

Para selecionar o sistema para controle automático, é necessário:

Girar as seletoras A/M para a posição AUTOMÁTICO.

Aguardar a parada dos equipamentos.

Aguardar a entrada sequencial dos grupos.

Comando via telemetria da elevatória

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

Comandos de ativação e desativação da elevatória de água

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

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

Composição da remota de telemetria para a elevatória

A figura a seguir mostra o bloco diagrama da remota de telemetria utilizada na automação da estação elevatória:

- Fonte com bateria modelo 2061;

- Rádio modem RM2060;

- CLP Haiwell modelo T48S0P com 28 ED e 20 SD;

- Interface IA2820 com 8 entradas em 4 a 20 mA;

- Interface ID2908 com 8 saídas isoladas a relé.

Painel de telemetria PT5520

Baseado no CLP Haiwell modelo C48S0P, o painel apresenta alto índice de integração, modularidade, facilidade de manutenção e protocolo MODBUS RTU mestre e escravo, resultando em uma montagem de alto desempenho e baixo custo.



O CLP com duas portas seriais comunica por protocolo MODBUS RTU mestre e escravo e está programado para controlar e monitorar:

- Pressões de sucção e recalque:

- Operação de grupos motobomba;

- Multimedidores de grandezas elétricas;

- Invasão;

- Falta de energia;

- Painel aberto;

Características técnicas do painel de telemetria


Componentes do painel de telemetria


Materiais diversos utilizados na instalação da remota de telemetria

Esquema elétrico do quadro de automação – Remota de elevatória

Software de controle da estação elevatória

A programação do CLP que controla a estação elevatória é feita em Ladder.
A figura a seguir apresenta os módulos de rotinas que compõe a programação da estação.



Lista de entradas e saídas

Entradas analógicas

Entradas digitais

Saídas digitais


Mapa de memórias do CLP

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ICOM – Interface de comunicação

Bloco de Memória de Monitoração (V0 a V19)
Bloco de Memória de Setpoints (V100 a V109)
Bloco de memória de monitoração (V0 a V19)
Este é o bloco de dados lidos pelo CCO.

Descrição da memória de monitoramento – STATUS

A memória Status contém 16 bits que são utilizados como status de funcionamento da estação, cada bit identifica uma ocorrência, sendo 0=false e 1=true.



- Bit 0 =0(bateria), =1(rede CA)

Descrição da memória de monitoramento – Cond_Op1



Descrição da memória de monitoramento – Parada1

Descrição da memória de monitoramento – Estado1 / Estado2

Descrição da memória de monitoramento – Falha1 / Falha2

Bloco de memória de setpoints (V100 a V109)

Este é o bloco de parâmetros enviados pelo CCO.


Descrição da memória de setpoint – Cmd

Operação da IHM

O IHM (Interface Homem Máquina) TP300 é composto de:


- Monocromático de 4 linhas por 24 caracteres;

Teclas de Edição e Navegação

Tela de apresentação com nome da empresa contratante do sistema e com o nome da empresa que desenvolveu o software.




Tela 02 – Nível remoto

Apresenta o valor do nível do reservatório em percentual para o qual a elevatória bombeia a água tratada e o nível de liga e o nível de desliga.



Tela 03 – Pressão

Apresenta a pressão de recalque e sucção da elevatória.


Tela 04 – Rede CA

Apresenta o valor da tensão e corrente das fases R, S, T e o fator de potência da elevatória.


Tela 05 – Grupo selecionado

Apresenta o grupo selecionado na chave seletora do painel de acionamento do CCM da elevatória.


Tela 06 – Status da elevatória

Apresenta status da motobombas, motivo de parada do grupo e horímetros.


Tela 07 – Escala dos transmissores

Ajuste da escala dos transmissores de pressão de recalque e sucção da elevatória.

Multimedidor – ST9250R

O manual do multimedidor pode ser baixado diretamente do site da Alfacomp no link: https://alfacomp.net/sdm_downloads/download-st925r-multimedidor-de-grandezas-eletricas-manual/

Esquemas elétricos de ligações

As figuras a seguir mostram os esquemas de ligação para a instalação dos registradores ST9250R.


Observações importantes na instalação do equipamento

São os seguintes os parâmetros básicos de leitura Modbus do multimedidor, utilizando a função 0x04 (read input registers).

Suporte para a implantação