Resumo

O sistema produtor Guarapiranga possui capacidade de armazenamento de cerca de 190hm³ de água e é composto pela represa Guarapiranga e o reforço das transferências da Represa Capivari e do Braço Taquacetuba da Represa Billings. O tratamento é realizado na ETA Rodolfo José da Costa e Silva (ABV) com capacidade de produção de 16m³/s atendendo cerca de 4 milhões de pessoas, de grande parte da zona sul e sudoeste da RMSP e com alcance de parte da região central da cidade de São Paulo. A EEAB Taquacetuba é responsável em transferir água da Billings para a Represa do Guarapiranga, sempre que a afluência natural desta não seja suficiente para manter níveis satisfatórios. Após a crise hídrica 2014-15, com a recuperação do Sistema Cantareira, e consequente remoção das bombas flutuantes Rio do Sul que faziam a captação da reserva técnica, surgiu a ideia de utilizá-las como potenciais substitutas das bombas flutuantes originais da captação Taquacetuba, sempre que estas estivessem inoperantes ou em manutenção, o que se mostrou muito eficaz, trazendo vantagens financeiras com a redução dos custos de manutenção, além de segurança operacional, agilidade de manutenção e menos estrutura necessária para manutenção.

Introdução

A represa Guarapiranga situa-se no rio de mesmo nome, principal afluente do rio Pinheiros. A área total de drenagem da bacia é de aproximadamente 631 km² e 29,27km² de espelho d”água. Foi construída pela antiga Companhia Light, no inicio do século para regularizar as vazões do rio Guarapiranga e assim melhorar a produção de energia elétrica na usina de Edgar de Souza.

Há muito tempo, entretanto, o Governo do Estado de São Paulo aproveita as águas deste manancial para abastecimento da cidade de São Paulo, mediante convênios que manteve com a Light e a Eletropaulo e atualmente mantém com a Empresa Metropolitana de Águas – Emae.

A vazão média de longo prazo no local da barragem é cerca de 11,6 m³/s e a SABESP necessita retirar vazões próximas deste valor (e em situações críticas, até mesmo superiores durante períodos de tempo limitados). A capacidade máxima de armazenamento do reservatório é de cerca de 200 hm³, que não é utilizada em sua totalidade, como se verá a seguir. Para reforçar o sistema reverte-se água das cabeceiras do Capivari, rio que já se situa na vertente marítima. A capacidade instalada desta reversão é de 2,0 m³/s que não se mantém constante porque durante as estiagens a vazão do Capivari cai para cerca de 0,4 m³/s.

Após uma grande cheia em 1976 o reservatório passou a ser operado também para controle de inundações. A Emae, responsável por esta operação, mantém volumes de espera variáveis ao longo do ano e efetua descargas pelos vertedores sempre que o nível do reservatório atinge estes volumes.

Atualmente, o reservatório Guarapiranga constitui-se em um dos principais mananciais da RMSP. Suas águas são conduzidas para à ETA Rodolfo José Costa e Silva (ABV), abastecendo as regiões Sul e Sudoeste da RMSP. No reforço hídrico deste manancial, a SABESP já utiliza um bombeamento do rio Capivari, desde 1973, cujas águas são aduzidas para o reservatório Guarapiranga.

Em 1999, após seguidos períodos de vazões afluentes abaixo da média no Sistema, a SABESP implantou uma
estação elevatória junto ao braço do rio Taquacetuba na Billings, que permite o bombeamento de vazões
médias anuais outorgadas de até 2,19 mEm 1999, após seguidos períodos de vazões afluentes abaixo da média no Sistema, a SABESP implantou uma
estação elevatória junto ao braço do rio Taquacetuba na Billings, que permite o bombeamento de vazões
médias anuais outorgadas de até 2,19 mEm 1999, após seguidos períodos de vazões afluentes abaixo da média no Sistema, a SABESP implantou uma
estação elevatória junto ao braço do rio Taquacetuba na Billings, que permite o bombeamento de vazões
médias anuais outorgadas de até 2,19 m³/s, e capacidade instalada de 4,1 mEm 1999, após seguidos períodos de vazões afluentes abaixo da média no Sistema, a SABESP implantou uma estação elevatória junto ao braço do rio Taquacetuba na Billings, que permite o bombeamento de vazões médias anuais outorgadas de até 2,19 m³/s, e capacidade instalada de 4,1 m³/s, e capacidade instalada de 4,1 m³/s, e capacidade instalada de 4,1 m³/s.

A estação elevatória de água bruta (EEAB) do Taquacetuba localiza-se no Braço homônimo da Represa Billings, coordenadas -23.840633 e -46.658522 na cidade de São Paulo- SP.

A captação do sistema Taquacetuba é composta por duas elevatórias (flutuante e principal) associadas em série, tubulações de recalque, dispositivos de controle e segurança, e equipamentos elétricos. A elevatória flutuante foi instalado sobre uma plataforma flutuante no braço Taquacetuba do reservatório Billings, de modo a permitir a captação de água em local apropriado e acompanhar a variação do nível de água. A passarela flutuante foi executada para permitir a passagem de pessoas e da cablagem elétrica.

A elevatória principal, denominada elevatória de água bruta foi construída em terra, com suas respectivas tubulações de sucção e de descarga, válvulas, juntas e instrumentação. Junto a essa elevatória foi construída uma sala elétrica abrigando os painéis elétricos de alta e baixa tensão. A ligação entre as duas elevatórias foi realizada através de tubulações flexíveis e flutuantes e de um chaminé de equilíbrio.

A tubulação que interliga a elevatória de água bruta e a represa Guarapiranga é de aço, com extensão de
13.789m, sendo trecho por recalque de 5.530m e trecho por gravidade de 8.259m, e nessa tubulação foram instaladas vários equipamentos de proteção contra os transitórios hidráulicos, ventosas e descargas.

A estação elevatória de água bruta fixa está localizada na margem do reservatório Billings, composta por cinco grupos moto-bombas horizontais, sendo uma de reserva, com bombas centrífugas bipartidas de vazão nominal de 3.600m³/h (1,0m³/s) e altura manométrica de 83,3mca, acionados por motores de 1.400cv, 890rpm e 3,8kV. As bombas dessa elevatória possuem válvulas de retenção de fechamento rápido na saída, e são responsáveis por recalcar por todo trecho de adução a água succionada da chaminé de equilíbrio, esta por sua vez recebe água da estação elevatória flutuante, que descreveremos a seguir.

A estação elevatória flutuante é composta por cinco bombas submersíveis, sendo uma de reserva, com
plataformas flutuantes modulares como suportes das moto-bombas e acessórios, plataforma de atracação dos módulos de bombeamento, tubulações flexíveis e passarela de acesso.

Cada bomba submersível tem vazão nominal de 1,0m³/s, altura manométrica de 20mca e 350cv, instaladas nas plataformas metálicas sustentadas por flutuadores. Esta estação está fundeada no braço do rio Taquacetuba do reservatório Billings, a 400m da margem, e recalca diretamente para um tanque metálico (chaminé equilíbrio) instalado na sucção da outra estação de bombeamento situada em terra, através de tubulações de PEAD (polietileno de alta densidade). O recalque de cada grupo é provido de uma válvula de retenção de fechamento rápido, com obturador de deslocamento axial, com vistas a minimizar o retorno do fluxo quando do seu desligamento e, conseqüentemente, reduzir o golpe de ariete. Cinco tubulações de PEAD de 800mm de diâmetro nominal e, aproximadamente, 390m de comprimento, interliga cada bomba submersível da elevatória flutuante a estação elevatória de água bruta fixa.

Após a estação elevatória de água bruta fixa uma adutora de aço enterrada de 14.015m de extensão, composta por 8.135m em 1.500mm de diâmetro nominal e 5.880m em 1.200mm, interliga a elevatória a uma estrutura de concreto, chamada de caixa de dissipação, localizada às margens do reservatório Guarapiranga, local de chegada da água. Ao longo dessa adutora há ventosas para a expulsar o ar acumulado na adutora, válvulas de abertura rápida e fechamento lento para evitar o vácuo, bem como um túnel na travessia de uma estrada de ferro. A caixa de dissipação (Figura 7) localizada na várzea do córrego Parelheiros, construída em concreto, esta estrutura promove a dissipação da energia (correspondente a 2.080 cv) relativa à diferença de cotas, em torno de 84m, existente entre o ponto mais alto da adutora e o reservatório Guarapiranga.

A operação de adução exige a conjugação operacional das elevatórias flutuante e principal, recalcando para o stand pipe (ponto mais alto da adução da EEAB) através da tubulação de recalque de φ 60”. No trecho por gravidade, a jusante do stand pipe, na estação dissipadora, existem estruturas de controle de fluxo que são válvulas dispersoras de energia, e são mantidas moduladas para facilitar a operação e permitir o controle e expulsão de ar eliminando o escoamento livre em alguns trechos de gravidade prejudiciais a adutora.

O regime transitório gerado pela interrupção não programada do bombeamento, as variações das cargas nos
condutos (flutuante e adutora de recalque) foram limitadas para atender às especificações do projeto e, assim sendo, proteções foram instaladas quando as simulações mostraram a ocorrência de pressões incompatíveis com os valores extremos assumidos nas especificações. O escoamento transitório foi analisado considerando o desligamento acidental do sistema de bombeamento operando com a vazão máxima (4 bombas) As simulações em regime transitório foram realizadas pelo Prof. Edmundo Koelle.

O bombeamento em série da elevatória flutuante com a elevatória principal envolve problemas operacionais em regime permanente e transitório. Para que tais problemas não ocorram, foi fundamental a utilização de um reservatório (ou chaminé de equilíbrio) intermediário de elevada inércia (1m³/sx10min=600m³), de modo a desacoplar os bombeamentos e permitir a gradual estabilização do recalque em série.

À época da construção da EEAB Taquacetuba a Sabesp enfrentava o grande desafio de ampliar a oferta d’água para atender a demanda na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), onde o rápido aumento da demanda implicava num déficit de produção ofertada pelo Sistema.

A EEAB Taquacetuba entrou em funcionamento em agosto de 2000, e vem operando adequadamente de acordo com as necessidades e volumes armazenados na represa Guarapiranga, onde observou-se que ao longo do período de sua operação o sistema Guarapiranga pode produzir sem risco ao pleno abastecimento público da população atendida pela ETA Rodolfo José Costa e Silva. Portanto, é indiscutível a necessidade do reforço no volume de água da Guarapiranga pelo braço Taquacetuba da Billings, para a manutenção da capacidade de produção em condições hídricas desfavoráveis.

Frente a isso, manter a estação sempre em condições operacionais satisfatórias é de suma importância, e um dos trabalhos realizados, que foi a utilização das Bombas retiradas da reserva técnica do Sistema Cantareira como contingência na captação flutuante da EEAB Taquacetuba, aumentou a confiabilidade e flexibilidade desta elevatória consideravelmente. O trabalho foi bem sucedido, fruto da parceria entre duas superintendências distintas na Sabesp. Atualmente todos os grupos da captação estão em condições operacionais, sendo dois deles os Conjuntos Rio do Sul, garantindo a vazão necessária para transferência de água bruta da represa Billings ao sistema Guarapiranga.

Autores: Danilo Subira; e Alexandre dos Santos Bueno.