3. METODOLOGIA
3.3 Programa de Cálculo em VBA no Excel
3.3.1 Interface do Programa
Para abrir o programa temos o botão de execução do programa, que se encontra localizado na folha de Excel do mesmo.
Figura 6 - Botão de execução do programa
Na figura seguinte está representada a interface principal do programa, aplicada a este caso de estudo.
Pág. 30 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
Como se pode verificar, existem sete campos de variáveis a ser preenchidos, cada um descrito nas legendas. Por baixo de cada um dos campos das variáveis principais, temos os campos para os seus respetivos pesos de qualidade e benéficos.
Figura 8 - Campos para introdução de dados das várias variáveis
A seguir é apresentada a legenda das variáveis que fazem parte do cálculo da eficiência pretendida.
Figura 9 - Legenda das variáveis
Na figura abaixo são apresentadas as duas opções de cálculo possíveis. Se pretendermos analisar apenas um mês ou um ano de um recurso hídrico, selecionamos a opção “Enter Data” e inserimos os dados nos campos apresentados na Figura 8.
Se pretendermos analisar vários sistemas de recursos hídricos, ou vário meses ou anos para um mesmo Sistema de Uso de Água, selecionamos a opção “Database”, o que fará com que o programa utilize os dados que estão numa base de dados por nós preenchida, como mostrado na Figura 14. Ao escolhermos esta opção, devemos inserir o número de meses, anos ou sistemas de recursos hídricos a analisar na caixa “N”.
Figura 10 - Botões para selecionar número de anos os sistemas em estudo
Temos também os campos de resultados, em que nos serão apresentados os resultados dos cálculos da eficiência para os vários casos.
Figura 11 - Campo de resultados
O programa tem também uma parte para gerar a componente gráfica dos resultados obtidos.
Figura 12 - Botão para gerar parte gráfica
Selecionando este botão, será gerado um gráfico na interface apresentada na figura seguinte.
Pág. 32 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
Figura 13 - Interface gráfica do programa
3.3.2
Utilização do Programa
O programa “Efficiencies” permite calcular a eficiência de um Sistema de Uso de Água para um ou mais anos, conforme aquilo que é pretendido. Permite também calcular a eficiência de mais do que um Sistema de Uso de Água, se for isso que se pretende.
Este programa calcula a eficiência para os modelos completos e de quantidade (Full Models e Quantity Models), para as situações de entrada total de água (i=1) e saída total de água (c=1).
Para permitir uma melhor análise e comparação das eficiências, este gera também uma componente gráfica em função dos resultados obtidos.
Se pretendermos calcular apenas a eficiência para um mês ou um ano de um Sistema de Uso de Água, introduz-se os dados nos campos apresentados na Figura 8, e seleciona-se a opção “Enter Data” e “N=1”, ambos apresentados na Figura 10. Para este cálculo, os
resultados serão apresentados na interface principal do programa, representada na Figura 11.
Se pretendermos calcular a eficiência para vários meses, anos ou sistemas de recursos hídricos, atribuímos valores às variáveis que pretendemos usar, para os vários anos, criando uma base de dados no Excel, como demonstrado na Figura 14.
Figura 14 - Exemplo de base de dados
De seguida, escolhemos a opção “Database” e em “N” escolhemos o número de anos ou sistemas de recursos hídricos em análise, e o programa calcula a eficiência destes.
Pág. 34 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
Figura 15 - Exemplo de cálculo de eficiência para vários anos
Nestes casos, em que determinamos a eficiência para múltiplos anos ou múltiplos sistemas de recursos hídricos, os resultados para cada um deles são gerados numa tabela de Excel, no separador “Results”.
Após o cálculo das eficiências e da apresentação dos resultados, é gerada a componente gráfica dos resultados obtidos:
4.
CASO DE ESTUDO
Neste capítulo será descrito o caso de estudo desta dissertação. Será feita uma descrição da área de estudo e o tratamento de todos os dados necessários para avaliar a eficiência deste caso.
4.1
Área de Estudo
A área de estudo é o concelho de Castelo de Paiva, pertencente à sub-bacia de Paiva, bacia hidrográfica do Douro.
Este concelho tem uma área de cerca de 109 km2 e uma população de aproximadamente 17
000 pessoas (Município de Castelo de Paiva,2015).
Será feita uma análise ao abastecimento de água deste concelho, bem como os seus gastos de água, de forma a podermos fazer uma avaliação completa da eficiência do mesmo.
4.2
Definição de SUA
Neste caso de estudo optou-se por se fazer apenas uma avaliação da MesoE. Como demonstrado na equação 6, esta é calculada utilizando as variáveis VA, PP, OS, ET, NR, RP e RF.
Como apenas será avaliada a MesoE, o esquema geral de um Sistema de Uso de Água é o apresentado na figura seguinte.
Pág. 38 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
Figura 18 - Esquema do SUA para avaliação da MesoE
No entanto, como estamos a avaliar o abastecimento de água, que é feito através de condutas, fatores como a precipitação (PP) e a evapotranspiração (ET) não são considerados no mesmo.
Para além deste fator, devemos ter principal atenção às perdas de água que ocorrem nas
tubagens, pois temos perdas de água aquando do abastecimento da água (RPAA) e perdas de
água que acontecem quando a água utilizada retorna ao sistema e é transportada para a
ETAR para ser tratada, que consideramos perdas de água de saneamento básico (RPSB).
Assim, o esquema final deste caso de estudo é o representado na Figura 20.
Figura 20 - Esquema geral do SUA em estudo
Através dos esquemas que definem o SUA em estudo, é possível definir a equação que representa a MesoE para o nosso caso de estudo:
ܯ݁ݏܧ௦ = ܴܰ + ݅(ܴܨ + ܴܸܲܣ − ܿ(ܴܨ + ܴܲ+ ܴܲௌ)
+ ܴܲௌ)൨௦ (8)
A equação que representa o balanço hídrico deste caso de estudo é então dada por:
ܸܣ = ܴܲ+ ܴܰ + ܴܲௌ+ ܴܨ (9)
4.3
Tratamento de Dados
A empresa Águas do Douro e Paiva, SA é a empresa responsável pelo abastecimento de água potável do concelho de Castelo de Paiva. Após ter realizado vários estudos sobre o abastecimento de água a vários municípios, Castelo de Paiva incluído, a AdDP criou um novo modelo de fornecimento de água à região – o “Subsistema Vale do Sousa”- que integra vários municípios, incluindo Castelo de Paiva.
Segundo a AdDP, a água aduzida a Castelo de Paiva é proveniente do rio Paiva e tratada na ETA de Castelo de Paiva.
Pág. 40 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
Figura 21 - Delimitação da área em estudo
Como se pode verificar, a água é captada diretamente do rio Paiva (na zona de captação existe também uma estacão elevatória), como se pode ver na figura seguinte, sendo posteriormente tratada na ETA de Castelo de Paiva, antes de ser distribuída por todo o concelho através dos vários pontos de entrega.
Nos próximos subcapítulos será apresentado o tratamento de dados para as várias variáveis que compõem a equação de eficiência da MesoE. Todos os cálculos e resultados apresentados são para o ano de 2013. No fim será apresentada uma tabela com os valores das variáveis para os vários anos em estudo.
4.3.1
VA
Segundo o “Relatório de Sustentabilidade de 2013” da AdDP, a água total captada para
todos os concelhos foi de 102 473 000 m3.A água distribuída para o concelho de Castelo de
Paiva foi 1,55% desse valor, ou seja, cerca de 1 588 326 m3.
Isto significa que o concelho de Castelo de Paiva recebeu um total de água:
ܸܣ = 102 473 000 × 0,0155 = 1 588 326 ݉ଷ (10)
Como a água é tratada na ETA de Castelo de Paiva antes de ser distribuída, será considerado que a qualidade que esta apresenta para uso e consumo humano é a melhor
possível. Desta forma, o peso de qualidade a considerar será de WqVA = 1.
Peso benéfico:
A água que é distribuída para todo o concelho tem uma grande utilidade para todos os que
nele habitam. Como tal será considerado um peso benéfico WbVA = 1.
4.3.2
PP
No abastecimento de água não temos em conta a precipitação (PP), pois esta não entra nas tubagens. Assim, tal como dito anteriormente, esta não é contabilizada, pelo que assumimos todos os seus valores como 0 (zero).
4.3.3
OS
Segundo o “Subsistema Vale do Sousa”, toda a água utilizada no concelho de Castelo de Paiva é captada no rio Paiva. Como tal, a água proveniente de outras fontes é 0 (zero). Assim, a variável OS terá valor 0 (zero).
4.3.4
ET
No abastecimento de água não temos em conta a evapotranspiração (ET), pois esta não ocorre nas tubagens de abastecimento de água. Assim, todos os seus valores serão assumidos como 0 (zero).
4.3.5
RP
AAPara 2013, as perdas de água de abastecimento são de cerca de 2,2% da água distribuída no concelho. O valor destas perdas é irrealista, pois é um valor muito pequeno, quando comparado com o que se considera “normal”. No entanto, para efeitos de cálculo e para
Pág. 42 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
manter a coerência, este valor será o utilizado, pois é este o valor fornecido pela AdDP. Assim, para Castelo de Paiva tem-se:
ܴܲ = 1 588 326 × 0,022 = 34 943 ݉ଷ (11)
Peso de qualidade:
Durante a fase abastecimento de água, a qualidade que esta apresenta é boa para uso e
consumo humano. Assim, será admitido um peso de qualidade intermédio WqRPAA = 1.
Peso benéfico:
As perdas de água que ocorrem nas tubagens tornam-se em águas subterrâneas. Estas águas poderão vir a ter alguma utilidade, pelo que será atribuído um valor intermédio ao seu peso
benéfico, sendo este considerado WbRP = 0,5.
4.3.6
NR
Como explicado anteriormente, existe uma diferença entre uso e consumo de água. Neste subcapítulo serão calculados todos os consumos de água para o setor urbano de Castelo de Paiva.
Após calcularmos as perdas de água de abastecimento, sabemos a quantidade de água disponível para uso e consumo humano:
Á݃ݑܽ ݀݅ݏ݊íݒ݈݁ = 1 588 326 − 34 943 = 1 553 383 ݉ଷ (12)
Segundo o “Uso Eficiente da Água no Setor Urbano”, a distribuição de água para uso urbano é a apresentada na Figura 22.
Figura 22 - Distribuição de água para uso urbano
• Uso Doméstico:
A quantidade de água disponível para uso doméstico será:
Á݃ݑܽ ܽݎܽ ݑݏ ݀݉éݏݐ݅ܿ = 1 553 383 × 0,64 = 994 165 ݉ଷ (13)
Figura 23 - Estrutura do consumo doméstico de água estimada
Se considerarmos um uso de 2% de água para cozinhar e juntarmos as perdas de água e os usos exteriores descritos na Figura 23, temos um consumo de água de 16%:
ܥ݊ݏݑ݉ ݀݁ á݃ݑܽ ݀݉éݏݐ݅ܿ = 994 165 × 0,16 = 159 066 ݉ଷ (14)
• Uso Comercial:
O uso comercial de água será então de:
Pág. 44 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
Figura 24 - Estrutura do consumo comercial de água estimada
Através do esquema da Figura 24, considera-se os consumos de água relativos à rega, aos sistemas AVAC e cerca de 5% das lojas, o que origina um consumo de cerca de 37% da água disponível:
ܥ݊ݏݑ݉ ݀݁ á݃ݑܽ ܿ݉݁ݎ݈ܿ݅ܽ = 201 940 × 0,37 = 74 718 ݉ଷ (16)
• Uso Industrial:
O uso industrial de água será então de:
Á݃ݑܽ ܽݎܽ ݑݏ ݅݊݀ݑݏݐݎ݈݅ܽ = 1 553 383 × 0,14 = 217 474 ݉ଷ (17)
Como não temos mais dados, assume-se que 50% da água usada na indústria é consumida:
ܥ݊ݏݑ݉ ݀݁ á݃ݑܽ ݅݊݀ݑݏݐݎ݈݅ܽ = 217 474 × 0,50 = 108 737 ݉ଷ (18)
• Uso Público:
A água disponível para uso público representa os restantes 9% de água disponível:
Á݃ݑܽ ܽݎܽ ݑݏ úܾ݈݅ܿ = 1 553 383 × 0,09 = 139 804 ݉ଷ (19)
Como não temos mais dados, assume-se que 90% da água disponível para uso público é consumida:
Assim, para Castelo de Paiva o consumo total de água para 2013 foi de:
ܴܰ = 159 066 + 74 718 + 108 737 + 125 824 = 468 345 ݉ଷ (21)
Peso de qualidade:
Como a água que foi consumida tinha sido tratada na ETA, esta apresentava boa qualidade,
pelo que o seu peso de qualidade será WqNR = 1.
Peso benéfico:
Devido à falta de dados, será considerado WbNR = 1.
4.3.7
RP
SBApós o cálculo do consumo, é possível saber a água que retorna ao sistema:
ܴܲௌ+ ܴܨ = VA − ܴܲ− NR (22)
Assim, tem-se:
ܴܲௌ+ ܴܨ = 1 588 326 − 34 943 − 468 345 = 1 085 038 ݉ଷ (23)
Se considerarmos estas perdas iguais às perdas de abastecimento, então:
ܴܲௌ = 1 085 038 × 0,022 = 23 871 ݉ଷ (24)
Peso de qualidade:
Após a utilização da água, a qualidade da água que retorna é imprópria para consumo
Pág. 46 Dissertação de Tiago Pereira – Universidade do Minho – Novembro 2015
Peso benéfico:
As perdas de água que ocorrem nas tubagens tornam-se em águas subterrâneas. Estas águas poderão vir a ter alguma utilidade, pelo que será atribuído um valor intermédio ao seu peso
benéfico, sendo este considerado WbRP = 0,5.
4.3.8
RF
Por fim, é possível determinar a quantidade de água que retorna ao sistema de captação:
ܴܨ = VA − ܴܲ− NR − ܴܲௌ (25)
Assim, tem-se:
ܴܨ = 1 085 038 − 23 871 = 1 061 167 ݉ଷ (26)
Peso de qualidade:
Admitindo a água imediatamente após a saída do sistema, ou seja, antes de ser tratada na ETAR, esta não estará nas melhores condições de qualidade. Por isso, o valor adotado para
o peso de qualidade deve ser baixo, pelo que será admitido WqRF = 0,2.
Peso benéfico:
Esta água será depois tratada na ETAR, retornando ao rio. Assim, esta poderá ser utilizada
no futuro, o que é benéfico, pelo que será admitido WbRF = 0,9.