O custo da automação de Estações de Tratamento de Água (ETAs) e Efluentes (ETEs) é muito baixo, menos de 3% do valor da obra. O que estão esperando para avançar nesse processo? A visão tem que ser de longo prazo, porque estamos ainda no início desse processo de automação e vem muita novidade por aí no mercado. Uma delas, relacionada à Indústria 4.0, é a Internet Industrial das Coisas (IIoT), aplicação das Internet das Coisas (IoT) na indústria. Por meio de sensores, uma rede de computadores, dispositivos e objetos coleta e compartilha grandes quantidades de dados. A automação em estações de tratamento é a chave tecnológica para prevenção de perdas e controle de qualidade. E indo além, ela vai atuar na gestão das águas neste século 21.

O custo da automação
"O valor da automação em relação ao valor da obra como um todo de uma ETA ou ETE é menor que 3%" - afirma Marcelo Wicthoff Pessoa, consultor técnico na área de Saneamento, telemetria e automação na Schneider Electric, que desenvolve arquiteturas e soluções para projetos. Se colocarmos na balança os benefícios e vantagens da automação, vale muito a pena investir capital porque o sistema de tratamento ganha um porte moderno e avançado, sem falar nos ganhos gerais no processo todo. "Comparando a eficiência do processo que a automação gera para um sistema de infraestrutura importante como a água, através das reduções de insumos, da manutenção e do tempo de parada e a garantia da qualidade, a automação não possui um custo alto," enfatiza.
Hoje existem várias técnicas para atender aos requisitos de diversas capacidades de tratamento. "Desta forma, é possível dimensionar o custo de modo que torne viáveis projetos de automação neste tipo de processo" - especifica Cassius Barros, gerente de aplicações da Yokogawa América do Sul.

Necessidade latente
A automação de ETAs e ETEs é mais utilizada nos grandes centros, principalmente em empresas privadas. "Elas estão investindo mais em automação para mitigar perdas e ter um processo mais apurado" - afirma Roberto Pereira Junior, gerente de vendas da Danfoss. Fora dos grandes centros, os tratamentos realizados são mais básicos. "Nestes casos, os tratamentos têm menos etapas e, muitas vezes, são pouco automatizados e com baixa eficiência" - aponta Pessoa.
Para Barros, no Brasil e no mundo, esta é uma necessidade latente. "Apesar dos investimentos, ainda existe grande necessidade de tratar água em locais distantes dos grandes centros urbanos. Nos últimos anos, temos observado manuseio mais eficaz dos recursos hídricos. Aqui, percebemos grandes oportunidades de melhoria e investimentos" - avalia.
Pessoa chama a atenção para outro problema no Brasil: o déficit muito grande no tratamento de esgoto. Segundo dados do Atlas Esgotos; Despoluição de Bacias Hidrográficas, divulgado pela Agência Nacional de Águas (ANA) e pelo Ministério das Cidades, 45% da população no país não tem acesso a serviço adequado de esgoto.

Visão de longo prazo
Para Pereira Junior, as empresas precisam ter visão de longo prazo. "O grande desafio é convencê-las a investir em soluções de automação para redução de perdas, controle de pressão e distribuição de água sem pensar em rápido payback" - analisa.
É preciso construir e modernizar as estações com processo e automação mais eficientes. "No caso das ETAs, para reduzir a perda de água no processo. Enquanto nas ETEs, para melhorar a qualidade no tratamento dos efluentes para reúso" - salienta Pessoa.
A escassez de água obriga a buscar soluções para o manejo mais inteligente das operações de tratamento e distribuição de água. Uma delas está nos grandes centros urbanos, segundo Barros, onde a capacidade de detectar vazamentos e rupturas de linhas se mostra fundamental, reduzindo em até 90% as perdas. Outro aspecto essencial, conforme diz, é o controle eficiente de processos para reger a dosagem de químicos e descontaminação de água, o que fecha, assim, o ciclo de preservação e recuperação da água.
Barros destaca que o mercado brasileiro é particularmente atraente pelas seguintes razões:
• A falta atual de infraestrutura no país, especialmente para o tratamento de águas residuais.
• Os programas de investimentos maciços que o governo brasileiro lançou para remediar esta situação.
• A consciência de que o investimento privado é necessário nos serviços de água e esgoto, levando ao desenvolvimento de concessões.
• Os serviços públicos estão cada vez mais dispostos a adotar tecnologias de tratamento mais avançadas que permitem a reutilização de água e a produção de energia a partir de lodo, criando oportunidades para empresas de tecnologia estrangeiras.

Automação e o século 21
"O grande benefício da automação é a economia de energia e a redução de perdas de insumos e de manutenção" - ressalta Pereira Junior. Pessoa mostra que a automação de estações de tratamento bem implementada pode proporcionar diversos benefícios, entre eles:
• Controle eficiente da planta, o que melhora a qualidade e segurança do tratamento com redução do uso de produtos químicos e do consumo de energia.
• Aumento da disponibilidade da estação e otimização do estoque através da gestão de ativos, mudando a operação de reativa para proativa e resolvendo os problemas antes de impactar na planta.
• Facilidade no gerenciamento da integração dos dados de campo com os dados gerenciais, gerando informações e KPIs para melhoria contínua da planta.
"A automação em estações de tratamento se mostra como a chave tecnológica para prevenção de perdas e controle de qualidade" - afirma Barros. A Yokogawa desenvolve e atua com soluções com base na medição, controle e tecnologias de informação que, além de qualidade, se preocupam com a segurança e sustentabilidade e desempenham um papel-chave em projetos que melhoram a eficiência da gestão das águas, foco da empresa para o século 21.
É preciso lembrar que automação remete à modernidade, proposta pelo novo século.
"O século 21 tem sido chamado de Século da Água. A rápida urbanização e industrialização teve um grande impacto sobre o meio ambiente. Reverter o estrago feito é um dos grandes desafios hoje. A água é importante e está ligada à qualidade de vida. Há uma necessidade urgente de desenvolver infraestruturas para o tratamento de esgoto e outros tipos de águas residuais, especialmente nos países emergentes" - alerta Barros.

A tecnologia à disposição
Controladores, sensores, editores de vazão, entre outros, fazem parte da automação de Estações de Tratamento de Água e Efluentes. A Danfoss dispõe de transmissores de pressão e os conversores de frequência. "Por mais inteligentes que as soluções de automação tenham se tornado, os conversores de frequência ainda são importantes para promover o ajuste mais fino da operação, proporcionando economia de energia e de insumos, como cloro, por exemplo" - afirma Pereira Junior.
O gerente de vendas cita o VLT^® Aqua Drive, da Danfoss, conversor de frequência que oferece maior proteção de bomba seca, reduzindo os custos de manutenção. "Ele avalia constantemente a condição da bomba, além de possuir um controlador em cascata incorporado"- diz.
"O mercado de saneamento busca uma maior rentabilidade, consequentemente, a automação é cada vez mais aplicada com foco no processo para extrair a máxima eficiência do sistema" - ressalta Pessoa. Além disso, os processos de automação estão mais integrados com base de dados única. Segundo ele, desta forma, o operador tem um fácil entendimento da situação real do processo (Situational Awareness), sem se distrair com informações que não são importantes.

"Há um avanço no planejamento da automação pensando em todo o ciclo de vida útil do sistema e como isso vai impactar na sua operação" - expõe Pessoa. Ferramentas que ajudam a manter a qualidade operacional vêm sendo mais usadas, por exemplo: software de gestão de alarmes, que funciona continuamente, mantendo apenas os alarmes importantes para operação do sistema; ou software MES, para detectar desvios do processo, quedas de performance no tratamento e identificar onde estão os maiores custos operacionais.
O know-how da Schneider Electric em controle e no processo de tratamento mostra que o controle mais usado em estações de tratamento é o PID, que tem um bom desempenho se bem ajustado. "Utilizamos o PID com feed forward para a antecipação da resposta de controle e variações de vazões de água ou efluente na planta, tendo um controle mais eficiente em processos lentos e com menos variações" - relata Pessoa.
Em estações de grande porte, podem ser utilizados softwares, como o SimSci APC, software de controles avançados multivariáveis. "Ele combina uma interface de usuário gráfica moderna e intuitiva com um mecanismo de cálculo rigoroso e robusto que reduz as variações, permitindo uma operação muito mais próxima dos limites, o que melhora a rentabilidade do processo" - conta o consultor técnico da Schneider Electric.

Para tratamento de águas e efluentes, a Yokogawa disponibiliza medidores eletromagnéticos de vazão AXW, que têm sistema de detecção de incrustação dos eletrodos e permitem ao usuário monitorar o momento exato da intervenção (manutenção no instrumento). Com tecnologia Total Insight, os transmissores detectam falhas de hardware e problemas de processos, que são classificados e armazenados em um cartão micro SD, possibilitando a análise detalhada dos eventos e falhas.
A empresa conta também com analisadores para monitorar a qualidade da água; PH, Condutividade, Cloro Livre, Cloro Residual, Turbidímetro, Monitor de Particulado e Densímetro. Com construção robusta para suportar processos severos, os analisadores utilizam a tecnologia SENCOM, que elimina a necessidade de executar calibração de sensores em campo, porque o sensor tem uma memória que salva todos os parâmetros de calibração executados em bancada. Outra característica é o diagnóstico do eletrodo, que reporta danos, sujeira, obstrução e até sensor não imerso no fluido.
A Yokogawa dispõe ainda do sistema WLMS – Water Loss Management System, que detecta e gerencia vazamento de água em redes de distribuição. Este sistema faz a gestão de 100% das redes na Tailândia.

Internet Industrial das Coisas (IIoT)
"Os conversores de frequência controlam os motores elétricos para que funcionem com a velocidade precisa para obter o resultado desejado, o que pode gerar uma economia de energia de até 40%, dependendo da aplicação" - aponta Pereira Junior. Atualmente, água é um dos segmentos que mais crescem na Danfoss.
"É um setor em grande expansão e com potencial muito atrativo. As novas tecnologias de monitoramento e programação via aplicativos de celular e a possibilidade de monitorar as informações de maneira remota via celular ou tablet já são realidade nos conversores de frequência da Danfoss"- afirma.

As modernas estações de tratamentos utilizam redes Ethernet em quase todos os níveis, o que permite uma melhor integração do processo com equipamentos inteligentes orientados ao serviço. "Um inversor de frequência, por exemplo, deixa de ser apenas um acionamento com controle de velocidade para uma bomba e se torna um equipamento Smart, com Web Server, onde é possível acessar as informações de consumo de energia, curva da bomba, gráficos da malha de controle, diagnósticos e avisos de manutenção preditiva" - explica Pessoa. Com esta integração baseada em Ethernet, todos estes dados podem ser acessados facilmente por celulares e tablets que estejam cadastrados e dentro da rede, pois são equipamentos inteligentes preparados com CyberSecurity.
A Schneider Electric lançou há pouco tempo no país o EcoStruxure Augmented Operator Advisor, aplicativo para celulares e tablets com uso da realidade aumentada na automação industrial como nova interface homem-máquina (IHM). O aplicativo reconhece equipamentos/etapas da planta por processamento da imagem em tempo real através da câmera integrada e disponibiliza informações na tela de valores das variáveis de processo, estados dos equipamentos, datasheets, manuais, projetos etc.
Para atender às aplicações remotas e integração de unidades, a Yokogawa tem soluções baseadas em DCS e PLC. "Ambos recebem as informações dos instrumentos e analisadores e permitem a criação de estratégias de controle/dosagem, criando interfaces e históricos" - diz Barros. Com a chegada das tecnologias IIOT para Indústria 4.0, a empresa disponibiliza infraestrutura de visualização de supervisório, nuvem para hospedagem e consultoria para criação de KPIs de análise de performance e qualidade, além de consultoria avançada e segurança de dados hospedados.
Para configurar instrumentos e analisadores, conta com o Fieldmate, software de parametrização universal de instrumentos que configura qualquer instrumento de terceiros em todos os protocolos de mercado, podendo ser instalado em dispositivos móveis.

Contato das empresas:
Danfoss: www.danfoss.com
Schneider Electric: www.schneider-electric.com.br
Suez Water Technologies & Solutions: www.suezwatertechnologies.com.br
Yokogawa América do Sul: www.yokogawa.com.br