5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
5.1. Conclusões
O estudo ótimo de um sistema adutor envolve a conjugação de muitos parâmetros, alguns deles conflituantes, cuja determinação, ou estimativa, é ainda envolta em bastante incerteza, dados os custos envolvidos serem projetados para períodos de exploração, em regra, consideravelmente extensos.
O estudo feito ao longo deste trabalho teve como objetivos gerais apresentar diferentes metodologias de utilidade do ponto de vista do projetista, numa fase de pré-dimensionamento, para o cálculo de alguns parâmetros e, como específicos, analisar detalhadamente custos envolvidos no investimento e exploração de sistemas de adução com e sem distribuição de percurso (adução mista e pura, respetivamente), de modo a que se possa concluir se a decisão do abandono de soluções de adução mista tenha sido de facto uma boa decisão do ponto de vista técnico, económico e ambiental.
De um modo geral, os objetivos inicialmente propostos para esta dissertação foram cumpridos, tendo-se chegado a resultados de interesse no que respeita à tomada de decisão, tanto ao nível do pré-dimensionamento, como da operação ótima de sistemas elevatórios, bem como dos custos envolvidos em soluções com e sem distribuição de percurso.
No Capítulo 3 apresentaram-se algumas metodologias para as funções de custo de implantação das condutas, expressões de cálculo para a estimativa do rendimento do grupo motor-bomba, número médio de horas de bombeamento e para o cálculo dos custos de energia elétrica, e sugeriu-se uma nova expressão para o pré-dimensionamento, que tivesse em conta as referidas metodologias de cálculo dos vários parâmetros envolvidos.
As funções de custo determinadas permitem calcular com rigor os custos por metro de uma conduta adutora para três materiais diferentes, atualizados para os custos praticados atualmente, tanto quanto possível, aproximando-se mais da realidade económica atual.
Concluiu-se que, para uma vasta gama de pontos de funcionamento (𝑄𝑒; 𝐻𝑒), os rendimentos globais dos grupos elevatórios variam entre 60 e 85%, ou seja, um intervalo de alcance suficiente para originar desvios consideráveis nos valores associados (e.g., potência do grupo elevatório), traduzindo-se em erros nos custos globais. A expressão proposta para o seu cálculo pretende minimizar os erros associados, carecendo a sua aplicação apenas do conhecimento das variáveis 𝑄𝑒 e 𝐻𝑒.
Relativamente ao número médio de horas de bombeamento, 𝑛𝑏, a análise efetuada permitiu, de um modo menos preciso, aferir que o seu valor representa aproximadamente 60% de 𝑛𝑏𝑚á𝑥. Tal consideração permite constatar que, em fase de projeto, a escolha de um 𝑛𝑏𝑚á𝑥
João Carvalho Mariano 90 próximo ou igual a 24 horas numa conduta adutora não implica necessariamente que ocorram problemas como os apontados na bibliografia consultada (e.g., desgaste precoce das bombas ou a inexistência de folgas na adução, em sistemas automatizados, para fazer face a emergências), visto que se observou que na prática isso significa um período médio de funcionamento entre as 14 e as 15 h. Quanto à escolha do valor de 𝑛𝑏𝑚á𝑥 que conduzisse a um menor custo global de adução, o estudo que se apresentou evidencia uma tendência de diminuição de 𝑛𝑏𝑚á𝑥 (ótimo) à medida que a relação entre altura geométrica e comprimento da conduta aumenta, como seria expetável. Contudo, não foi possível apresentar expressões de utilidade prática, dada a dispersão dos dados recolhidos.
A fórmula de pré-dimensionamento proposta neste trabalho, depois de testada, tanto com metodologias semelhantes, como com uma metodologia mais rigorosa, demonstrou que indica resultados bastante próximos da situação mais económica. Ressalva-se que, no entanto, como se demonstrou na secção 4.1.3 deste trabalho, metodologias expeditas como a fórmula (3.31), que não permitem a inclusão de restrições de pressão em determinados pontos da conduta (pontos altos), podem indicar soluções que não sejam aceitáveis do ponto de vista funcional, ou até que nem sejam as mais económicas. Nesse tipo de problemas, como é o caso do exposto no exemplo prático 3, o método de programação linear (método geral de dimensionamento), apresentado na secção 2.5.2, será mais indicado.
Em termos de operação ótima de um sistema de adução, usando a metodologia desenvolvida por Sousa (2006), verificou-se que:
em ambos os sistemas de adução, pura e mista, os períodos de horas de bombeamento, para a situação de caudal médio, podem restringir-se às horas de menor custo de energia;
a diferença média de custos de energia ativa entre o dia médio e o dia de ponta é de aproximadamente 52%, ou seja, equivalente à diferença entre caudal de ponta e caudal médio considerada (fator de ponta de 1,5), associada ao facto de o aumento do número de horas de funcionamento das bombas entre o dia médio e o dia de ponta não implicar usar consideravelmente as horas de maior custo (horas de ponta) para bombear;
o número médio de horas de funcionamento de cada bomba ao longo do período de exploração é similar em ambos os sistemas de adução estudados, pura e mista.
Em relação ao principal objetivo deste trabalho, na comparação efetuada no Capítulo 4 para as aplicações práticas 1 e 2, designadamente, adutora pura e adutora mista, das metodologias usadas para a determinação dos diferentes custos envolvidos concluiu-se que:
em termos de investimento inicial, envolvendo só o da conduta adutora, a solução de adução pura é consideravelmente mais vantajosa que a solução de adução mista, visto que o diâmetro da segunda, na parte do troço de conduta com funções de adutor/distribuidor, é consideravelmente superior ao troço de conduta homólogo;
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o volume do reservatório de distribuição em ambos os sistemas é muito semelhante, sendo apenas requerido menos 3,9% de capacidade total de armazenamento no sistema de adução mista face à adução pura;
como na adutora mista, para o mesmo caudal de elevação, é necessária uma menor altura de elevação que na adutora pura, visto que as perdas de carga são inferiores, leva a que os grupos elevatórios possam ser de menores dimensões e, possivelmente, de menor custo;
relativamente aos custos de energia, a solução de adução mista implica menores gastos totais de energia face à solução de adução pura, em 18,4% no fim do período de exploração;
em termos de custos totais do sistema de adução, incluindo os troços de distribuição, a adução mista implica um custo global 18,3% inferior ao da adução pura, já que os custos de investimento, devido à diminuição dos custos das condutas, pela sua menor extensão, são também inferiores aos do sistema de adução pura.
Em suma, face ao que foi possível apurar, um sistema de adução mista (com distribuição de percurso) tem desvantagens ao nível do investimento inicial na conduta adutora propriamente dita, mas tem vantagens em termos de custos de exploração e de custos totais das condutas (incluindo a distribuição), diminuindo dessa forma os custos totais de investimento face a um sistema com adutora pura. Além do fator económico, o menor consumo de energia e a menor extensão de condutas dos sistemas de adução mista traz ainda vantagens do ponto de vista de eficiência energética (i.e., diminuição da dependência energética) e ambiental (e.g., menor consumo de recursos e consequente diminuição da pegada ecológica – impactes ambientais), questões que na atualidade têm um peso cada vez maior no que diz respeito à aprovação de projetos tendo em vista a sua sustentabilidade a longo prazo. Finalizando, restringindo-se somente ao aspeto económico (aspeto estudado neste trabalho), atendendo aos resultados obtidos, faz sentido que, num futuro próximo, sejam estudadas soluções de adutoras mistas como alternativa aos sistemas de adução pura.