Desenvolvimento e avaliação de indicadores de eficiência hidraúlica e energética para sistemas de abastecimento de água como ferramenta de suporte à tomada de decisões

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Água e energia elétrica são recursos fundamentais para o desenvolvimento humano, sendo seu uso racional e conservação em sistemas de abastecimento de água fundamentais para a promoção do desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, a presente tese se propôs a desenvolver um conjunto de indicadores de eficiência hidráulica e energética para sistemas de abastecimento de água, que permite comparar a situação atual de um sistema com a sua condição tecnicamente ótima, referente aos fatores e componentes, físicos e operacionais, mais relevantes no contexto hidráulico e energético. Esta condição ótima, representada por um valor-alvo, corresponde ao valor da variável analisada que propicia o menor consumo de água e/ou energia elétrica na unidade considerada, atendendo, simultaneamente, aos limites e requisitos operacionais do sistema (demandas de água e pressões de serviço, variáveis em termos espaciais e temporais). Para tanto, foi realizada a modelagem hidráulica e energética generalizada destes sistemas, identificando seus principais fluxos hidráulicos e energéticos. Através de processos de otimização e simulação, foram propostos e desenvolvidos quatro indicadores: indicador de operação otimizada de bombeamento, indicador de recuperação de energia hidráulica, indicador de carga hidráulica disponibilizada e indicador de eficiência hídrica. Após a modelagem teórica e conceitual, os indicadores propostos foram aplicados em casos reais. Os resultados dos casos estudados indicam que os indicadores propostos permitiram quantificar e analisar satisfatoriamente os níveis de eficiência hidráulica e energética, compondo importantes ferramentas para o gerenciamento sustentável de sistemas de abastecimento de água

Water and electricity are key resources for human development, been their rational use and conservation in water supply systems critical for promoting sustainable development. In this context, this thesis proposes to develop a set of hydraulic and energetic efficiency indicators for water supply systems, which allows you to compare the current state of a system with its technically optimal condition, referring to the more relevant factors and components, physical and operational, in the context of hydraulic and energy efficiency. This optimum condition, represented by a target value, corresponds to the value of the variable analyzed that provides the lowest water and electricity consumption in the unit considered, given both the limits and operational requirements of the system (water demands and service pressures service, varying in spatial and temporal scales). Therefore, hydraulic and energetic modeling of these systems was performed to identify its main hydraulic and energetic flows. Through optimization and simulation processes, four indicators were proposed and developed: optimal operation of pumping indicator, hydraulic energy recovery indicator, supplied hydraulic head indicator and water efficiency indicator. After the conceptual and theoretical modeling, the proposed indicators were applied to real cases. The results of the case studies indicate that the proposed indicators allowed satisfactorily quantifying and analyzing the levels of energy and hydraulic efficiency, composing important tools for the sustainable management of water supply systems