Balanço Hídrico e Energético dos Sistemas

Instituto Superior Técnico

Dídia Covas, Laura Monteiro, Aisha Mamade, João Delgado

As perdas de água e a eficiência energética

Balanço Hídrico (BH)

Balanço Energético (BE)

BH e BE na plataforma SWSS

As perdas de água e a eficiência energética

Balanço Hídrico (BH)

Balanço Energético (BE)

BH e BE na plataforma SWSS

Dimensão económica• Perdas de água: Investimento feito no tratamento/compra da água não

é recuperado

• Energia: Custos de energia representam uma parte significativa dos

custos operacionais dos sistemas de abastecimento

Dimensão Ambiental• Desperdício dos recursos naturais

• Protocolo de Kyoto: necessidade de redução da emissão dos gases

que agravam o efeito de estufa e contribuem para o aquecimento

global

• Redução do consumo de energia com origem em combustíveis fosseis

As perdas de água e a eficiência energética

O primeiro passo consiste em diagnosticar:

1. as perdas de água – através do BH

2. a eficiência energética – através do BE

Para depois :

1. Definir metas e estratégias para a redução das perdas e a

melhoria da eficiência energética

2. Reavaliar….

As perdas de água e a eficiência energética

As perdas de água e a eficiência energética

Balanço Hídrico (BH)

Balanço Energético (BE)

BH e BE na plataforma SWSS

Balanço Hídrico

Ferramenta que permite aferir o desempenho dos sistemas ao nível das perdas de água

Baseado em balanços de massa

Conceitos bem conhecidos e estabelecidos (desde 2000)

Requer o conhecimento dos volumes de entrada e saída do sistema

Base anual

Pode aplicar-se a sub-sistemas

Consumo

autorizado

total[m3 /ano]

Perdas de água

totais

[m3 / ano]

Água

facturada

[m3 /ano]

Água não

facturada

[m3 / ano]

Consumo

autorizado

facturado[m3 / ano]

Consumo

autorizado não

facturado[m3 / ano]

Consumo medido facturado

(incluindo água exportada)

Consumo não medido facturado

Uso não autorizado

Erros de medição

Perdas

aparentes [m3 / ano]

Perdas

reais[m3 / ano]

Consumo medido não facturado

Consumo nem medido nem

facturado

Fugas nos ramais até ao ponto de

abastecimento

Fugas e extravasamentos nos

reservatórios

Fugas no sistema de adução e

distribuição

Ág

ua e

ntr

ad

a n

o s

iste

ma

[m3 / a

no

]

Balanço Hídrico

Balanço Hídrico

Indicadores de perdas de água

Água não faturada (%)

Balanço Hídrico

Indicadores de perdas de água

Perdas Reais [m3/(km.dia)]

Água não faturada (%)

Balanço Hídrico

Indicadores de perdas de água

Perdas Reais [m3/(km.dia)]

Perdas aparentes (%)

Água não faturada (%)

“Police investigating theft of 100,000 gallons of

water from Erie residence” – timescall.com

As perdas de água e a eficiência energética

Balanço Hídrico (BH)

Balanço Energético (BE)

BH e BE na plataforma SWSS

Balanço Energético

Ferramenta que permite aferir o desempenho energético dos sistemas de águas

Baseado no conceito de energia mínima (com ligação ao balanço hídrico)

Desenvolvido recentemente, conceitos ainda pouco familiares

Requer o conhecimento da energia consumida (faturação) ou modelo matemático

Base anual

Pode aplicar-se a sub-sistemas

15

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

os

iste

ma

Energia

associada ao

consumo

autorizado

Energia entregue

aos consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia dissipada

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… a partir do CA

Energia

associada às

perdas de

água

… a partir das PA

Energia dissipada

… nos pontos onde

ocorrem as perdas

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Balanço Energético

Balanço Energético

Balanço Hídrico

Balanço energético (nova abordagem)

Balanço energético

17

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

osis

tem

a

Energia

associada a

consumo

autorizado

Energia

entregue aos

consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia dissipada

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… a partir do CA

Energia

associada a

perdas de

água

… a partir das PA

… nos pontos onde ocorrem as perdas

Energia dissipada

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Balanço energético

18

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

osis

tem

a

Energia

associada a

consumo

autorizado

Energia entregue

aos consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia

dissipada

associada a

consumo

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… a partir do CA

Energia

associada a

perdas de

água

… a partir das PA

… nos pontos onde ocorrem as perdas

Energia

dissipada

associada a

perdas

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Balanço energético

19

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

osis

tem

a

Energia

associada a

consumo

autorizado

Energia entregue

aos consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia

dissipada

associada a

consumo

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… a partir do CA

Energia

associada a

perdas de

água

… a partir das PA

Energia

dissipada

associada a

perdas

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Válvulas a jusante de estações elevatórias ou de reservatórios

Válvulas redutoras de pressão ou câmaras de perda de carga

Válvulas controladoras de caudal

Válvulas de seccionamento que regulem caudais ou pressões

Balanço energético

20

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

osis

tem

a

Energia

associada a

consumo

autorizado

Energia entregue

aos consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia

dissipada

associada a

consumo

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… a partir do CA

Energia

associada a

perdas de

água

… a partir das PA

Energia

dissipada

associada a

perdas

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Balanço energético

21

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

osis

tem

a

Energia

associada a

consumo

autorizado

Energia entregue

aos consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia

dissipada

associada a

consumo

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… associada a

consumo

Energia

associada a

perdas de

água

… associada a

perdas

Energia

dissipada

associada a

perdas

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Balanço energético

22

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

osis

tem

a

Energia

associada a

consumo

autorizado

Energia entregue

aos consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia

dissipada

associada a

consumo

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… associada a

consumo

Energia

associada a

perdas de

água

… associada a

perdas

Energia nos pontos onde ocorrem as

perdas

Energia dissipada

associada a

perdas

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Balanço energético

23

Energia

potencial

(gravítica)

Energia de

pressão

(para

bombeamento)

En

erg

iafo

rne

cid

aa

osis

tem

a

Energia

associada a

consumo

autorizado

Energia entregue

aos consumidores

Energia mínima

Energia supérflua

Energia dissipada

associada a

consumo

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Energia

recuperada

… associada a

consumo

Energia

associada a

perdas de

água

… associada a

perdas

Energia nos pontos onde ocorrem as

perdas

Energia dissipada

associada a

perdas

… nas condutas

… nas válvulas

… nas bombas

… nas turbinas

Requer modelação hidráulica

Balanço Energético

Indicadores de desempenho energético

Eficiência energética de instalações elevatórias

[kWh/(m3·100m)]

Balanço Energético

Indicadores de desempenho energético

E1 - Energia em excesso por volume de água

entrada no sistema (kWh/m3)E2 é uma métrica eficaz para avaliar medidas de

redução de perdas de água

Eficiência energética de instalações elevatórias

[kWh/(m3·100m)]

E2 - Energia em excesso por volume de consumo autorizado

(kWh/m3)

Balanço Energético

Indicadores de desempenho energético

Traduz de forma direta o número de vezes que a energia

fornecida ao sistema é superior à energia mínima

teoricamente necessária

Eficiência energética de instalações elevatórias

[kWh/(m3·100m)]

E3 - Rácio energia fornecida/energia mínima (-)

E1 - Energia em excesso por volume de água

entrada no sistema (kWh/m3)

E2 - Energia em excesso por volume de consumo autorizado

(kWh/m3)

As perdas de água e a eficiência energética

Balanço Hídrico (BH)

Balanço Energético (BE)

BH e BE na plataforma SWSS

BH e BE na plataforma SWSS

• Cálculo do Balanço Hídrico (mensal)

• Cálculo do Balanço Energético com base no modelo

• Cálculo de indicadores de desempenho (água e energia)

• Comparação com os valores do histórico (anual, períodos homólogos) e com os de referência

• Vizualização de dados em gráfico ou tabela e exportação de dados

• Customizável…

Funcionalidades

BH e BE na plataforma SWSS

BH e BE na plataforma SWSS

BH e BE na plataforma SWSS

Nota final

Os balanços hídrico e energético são ferramentas de avaliação do desempenho hídrico e

energético dos sistemas de abastecimento

A plataforma Life SWSS vai permitir:

• o cálculo dos balanços e dos indicadores de desempenho de forma automática

• a avaliação do desempenho dos sistemas de forma contínua

• apoiar a decisão com vista à otimização da eficiência dos sistemas

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