PROPOSTA DE UM CONJUNTO DE INDICADORES DE EFICIÊNCIA HIDRÁULICA E ENERGÉTICA PARA SAAS

O cálculo dos indicadores propostos na tese segue dois modelos matemáticos básicos, expressos pelas equações 19 e 20.

100 . VA S I = (19) 100 . S VA I = (20) sendo: I indicador generalizado [%];

S situação (valor atual) do componente/parâmetro analisado [unidade hidráulica, energética, ou percentual];

VA valor-alvo do componente/parâmetro analisado [unidade hidráulica, energética, ou percentual].

Percebe-se que tais modelos são inversos e expressam uma relação percentual entre o valor atual (situação) de determinada variável hidráulica ou energética e o seu valor ótimo (valor-alvo), correspondente à condição de maior eficiência hidráulica ou energética do sistema. Do ponto de vista termodinâmico, a eficiência é uma razão entre a variável que representa a forma de energia que se deseja avaliar como produto do processo em análise em relação à variável que indica a forma de energia assumida como fonte de energia. Dessa forma, pode se apresentar como um valor numérico percentual inferior a 100% em ciclos de potência, mas também com valores superiores a 100% em ciclos de refrigeração, por exemplo. O modelo utilizado em cada indicador proposto e sua interpretação são apresentados durante o desenvolvimento e análise do mesmo, nas seções subsequentes.

O método aqui proposto para avaliação de desempenho, através de taxas relacionando a situação (medida ou observada) do sistema e seus valores-alvo, é uma característica do chamado método robusto de avaliação de desempenho, segundo Rogers e Louis (2009). A métrica de desempenho baseada nesta razão de eficiência fornece uma medida compreensível do desempenho do sistema em relação aos objetivos desejados, permitindo um acompanhamento temporal de sua evolução, enquanto os valores-alvo não são atingidos.

como rígido (medições quantitativas), não financeiro, de processo e de resultados, direcionado a resultados e diagnóstico. A partir da proposta de divisão de SAAs em UAs (seção 3.2), da discretização de seus fluxos hidráulicos e energéticos (seção 3.2 e apêndice A), do equacionamento matemático das relações hidráulicas e energéticas (seção 3.4) e da análise dos fatores influentes sobre estas relações (seção 3.5), é proposto um conjunto de indicadores de eficiência hidráulica e energética para sistemas de abastecimento de água, cujo processo de cálculo é generalizado no fluxograma da Figura 29.

Figura 29 – Etapas de cálculo dos indicadores de eficiência hidráulica e energética

O fluxograma da Figura 29 deve ser interpretado como segue: após discretização do SAA em UAs e seleção da UA a ser analisada, são identificados a partir dos fluxogramas hidráulicos e energéticos os componentes físicos (por exemplo, bombas, tubulações) e/ou operacionais (por exemplo, operação dos níveis de reservatórios e pressões na rede), relacionados ao consumo de água e energia através das variáveis descritas na Tabela 13. A partir de medição, monitoramento, vistorias e/ou modelagem, tais parâmetros e variáveis são convertidos em valores atuais de uso da água e energia (consumos, demandas, cargas), que quantificam o nível de utilização destes recursos. Utilizando-se de técnicas de otimização, benchmarking ou referenciais teóricos, são obtidos na sequência os valores-alvo hidráulicos e energéticos, correspondentes ao melhor uso possível de água, energia hidráulica e elétrica que o sistema pode, teoricamente, apresentar, mediante a implantação de medidas de eficiência hidráulica e energética. Relacionando-se os consumos atuais com os consumos ótimos, através dos modelos das equações 19 e 20, são obtidos os indicadores de eficiência hidráulica e energética para o componente atualizado.

em um indicador de eficiência energética, conversão esta representada pelas setas e bloco pontilhados. Um exemplo dessa conversão refere-se à economia energética proveniente da eliminação de vazamentos, que, inicialmente, seriam quantificados por meio de um indicador puramente hidráulico, porém, com conteúdo energético implícito. A Tabela 14 apresenta a descrição geral dos indicadores propostos, que são detalhados nas seções subsequentes.

Tabela 14 – Conjunto de indicadores de eficiência hidráulica e energética proposto Título do indicador e símbolo Refere-se a quais parâmetros do equacionamento hidroenergético

Descrição Natureza UAs às quais _{é aplicável}

Operação otimizada de bombeamento IOOB

Vazão bombeada (Q), altura total de elevação do sistema (H), rendimento da bomba (ηB), rendimento do motor (ηM)

Quantifica a redução possível no consumo e demanda de energia elétrica por meio da operação otimizada dos conjuntos moto-bomba, considerando

variação da velocidade (rotação) Energética

Todas as estações de bombeamento do sistema Recuperação de energia hidráulica IREH -

Quantifica a capacidade do sistema em auto-atender seu consumo e demanda de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidrelétrico do manancial, através da vazão (água bruta) e carga hidráulica que adentra na ETA

Energética Interface entre adução de água bruta e ETA

Carga hidráulica disponibilizada ICHD

Este indicador pode ser utilizado em análises de diferentes UAs e

componentes, podendo se associar desde à altura geométrica de elevação de estações de bombeamento, até às pressões em redes de distribuição

Relaciona as pressões disponibilizadas nos pontos críticos (de máxima e mínima pressão), sob as condições de máxima e mínima demanda) de determinada rede ou setor, de acordo com os padrões definidos em norma, de acordo com a carga hidráulica disponibilizada para esta rede (por bombeamento ou reservatório)

Hidráulica, com repercussões energéticas diretas

Pode ser aplicado em praticamente todas as interfaces entre UAs

Indicador de eficiência hídrica

IEH Vazão bombeada (Q)

Propõe-se não um aprimoramentodos indicadores de perdas de água, de forma a se considerar características dos sistemas de abastecimento influentes sobre tais perdas. Além disso, o indicador proposto propõe-se a definir uma melhor base para comparações dos índices de perdas entre diferentes sistemas, permitindo o estabelecimento de metas de redução mais realistas. Para tanto, é utilizada a técnica de análise envoltória de dados Hidráulica, com repercussões energéticas diretas Sistema como um todo.