Avaliação hidroenergética de sistemas de distribuição de água : suprimento contínuo versus intermitente

• Autor(a) principal: Rui Gabriel Modesto de Souza
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/42225; https://orcid.org/0000-0002-9539-7623
• topic: Eficiência energética; Operação intermitente; Otimização meta-heurística; Engenharia sanitária; Recursos hídricos - Desenvolvimento; Eficiência energética; Otimização; Água - Distribuição

A água tem papel essencial para a sobrevivência humana e para o desenvolvimento econômico, social e sanitário das sociedades. No entanto, em muitas regiões do planeta, o atendimento à demanda requerida tem se tornado, cada vez com maior frequência, uma tarefa árdua devido à escassez hídrica. Apesar do cenário de escassez hídrica, no Brasil, o índice de perdas na distribuição chegou à 39,2% no ano de 2019, o que interfere também no consumo energético do setor, visto que parte do volume bombeado poderia ser evitado. O controle de pressão, especialmente no período noturno, onde a pressão é elevada, é uma ferramenta eficaz para contornar o problema, devido ao volume de vazamentos ou perda real, estar diretamente relacionado a este parâmetro. Uma solução alternativa, é a operação do sistema de forma intermitente, o que faria com que durante este período de baixo consumo e altas pressões, a perda real, que normalmente seria alta, se torne nula, uma vez que o sistema não opera. Devido a existência de reservatórios domiciliares em grande parte das residências no Brasil, dificilmente problemas de desabastecimento ocorreriam neste período. No entanto, é comumente relacionado à esta operação o maior risco de intrusão de patógenos e rompimento da tubulação durante seu enchimento. Assim, o objetivo deste trabalho foi levantar os riscos operacionais e avaliar a eficiência hidroenergética da operação intermitente em relação à operação contínua em dois estudos de caso, sendo eles as redes benchmarking ZJ e OBCL-1. Tanto o consumo de energia quanto o volume de vazamentos foram considerados na obtenção da melhor solução operacional. Os resultados obtidos na operação contínua foram confrontados com diferentes níveis de intermitência, variando de 12h a 21h de operação, a fim de identificar os reais benefícios econômicos que a operação intermitente pode gerar do ponto de vista hidroenergético. Foi proposta também a implementação de Válvulas Redutoras de Pressão (VRP) na operação contínua, para melhorar o controle de pressão, e, substituição do conduto principal, no melhor nível de operação intermitente, para reduzir o consumo de energia. Em cada um dos casos, o algoritmo de otimização Particle Swarm Optimization – PSO foi utilizado para selecionar as bombas mais adequadas e definir sua rotina operacional através do ajuste de suas rotações, estabelecer a pressão de controle das VRPs e selecionar os diâmetros do conduto principal. Apesar dos cuidados necessários com a qualidade da água, a operação intermitente demonstrou ser uma estratégia viável do ponto de vista econômico, atingindo uma redução no custo operacional de até 60,9 % para a rede ZJ e 47,4 % para rede OBCL-1.