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metadata.dc.type: Dissertação
Issue Date: 25-Apr-2019
metadata.dc.creator: FERREIRA, Jorge Fernando Hungria
metadata.dc.contributor.advisor1: PEREIRA, José Almir Rodrigues
metadata.dc.contributor.advisor-co1: OLIVEIRA, Dênio Ramam Carvalho de
Title: Avaliação do consumo e da despesa de energia elétrica no estudo de concepção de sistema de abastecimento de água
Other Titles: Evaluation of electricity consumption and expenditure in water supply system design study
Citation: FERREIRA, Jorge Fernando Hungria. Avaliação do consumo e da despesa de energia elétrica no estudo de concepção de sistema de abastecimento de água. Orientador: José Almir Rodrigues Pereira. 2019. 161 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil ) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2019. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/12022. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: A definição da concepção de Sistemas de Abastecimento de Água (SAA) é importante tarefa no planejamento dos municípios, uma vez que tem impacto direto nas despesas de implantação, de operação e de manutenção, e, por consequência, na sustentabilidade econômica das prestadoras de serviço de abastecimento de água. Assim, na presente pesquisa foram estudadas alternativas de concepção de SAA para a área urbana do município de Castanhal, considerando os valores de consumo e de despesa operacional de energia elétrica no período 2017-2037. A pesquisa foi dividida em três etapas, sendo na primeira caracterizado o SAA de Castanhal (que utiliza água subterrânea). Em seguida, foram analisadas e dimensionadas duas alternativas de concepção de SAA com captação de água bruta em manancial superficial. Na terceira etapa foi realizada a simulação no Software EPANET 2.0 para a comparação dos consumos e despesas de energia elétrica nas rotinas operacionais das alternativas de concepção do SAA. Na pesquisa foram identificados 14 SAA’s na área urbana de Castanhal, com captação em 46 poços rasos e 13 poços profundos e com problemas de tratamento e reservação de água, tendo atendimento de apenas 28,36% da população urbana e 47,86% de índice de perda na distribuição de água. As alternativas de concepção do SAA foram com captação superficial de água bruta, uma no rio Guamá e outra no rio Inhangapi; com tratamento e distribuição de 64.293 m³/d para atender 270.935 habitantes em 2037; e com rotina operacional para minimizar o bombeamento no horário de ponta do setor elétrico. Após o dimensionamento das unidades e as simulações no software EPANET 2.0, foram sistematizados 21.600.000 dados, sendo 10.972.800 de vazão, 9.676.800 de altura manométrica e 950.400 de nível de água. Com os resultados da simulação de 2017, foi verificado que os valores de Consumo Específico de Energia Elétrica (CE) e de Despesa Específica de Energia Elétrica (DE) dos SAA’s Guamá (0,53 kWh/m³ e 0,29 R$/m³) e Inhangapi (0,48 kWh/m³ e 0,26 R$/m³) fora inferiores aos valores do SAA Atual (0,83 kWh/m³ e 0,35 R$/m³). Nos resultados das simulações de 2037 de consumo e despesa de energia elétrica, foi verificado o melhor desempenho hidroenergético do SAA Inhangapi (988.280 kWh/mês e R$ 2.816.629,91/mês) em comparação com o do SAA Guamá (1.108.260,11 kWh/mês e R$ 3.144.285,08/mês), sendo consumidos no horário de ponta 0,91% (10.112 kWh/mês) no SAA Guamá e 1,01% (9.959 kWh/mês) no SAA Inhangapi do consumo total de energia elétrica. Considerando o valor presente da despesa acumulada de energia elétrica no horizonte de projeto, o SAA Inhangapi (R$ 98.987.348,36) teve economia de R$ 10.419.463,93 (9,52%) em relação ao SAA Guamá (R$ 109.406.812,29), razão para o SAA Inhangapi ter sido definido como a melhor alternativa de concepção para a universalização do abastecimento de água da área urbana de Castanhal no período de 2017 a 2037.
Abstract: The definition of the Water Supply Systems (WSS) design is an important stage in the municipalities planning, since it has a direct impact in the implementation, operation and maintenance costs, and, as a consequence, in the economic sustainability of water supply companies. Thus, in the present research were studied alternatives of WSS design to the urban area Castanhal, considering the values of electricity energy consumption and operational cost in the period 2017-2037. The research was divided in three stages, being in the first characterized the Castanhal WSS (that uses underground water). After that, two alternatives of WSS design with raw water abstraction were analyzed and dimensioned. In the third stage, simulation was performed in the EPANET 2.0 Software to compare the consumption and cost of electric energy in the operational routines of WSS design alternatives. In the research, 14 WSS’s were identified in the Castanhal urban area, with capture in 46 shallow wells and 13 deep wells and with water treatment and reservation problems, attending only 28.36% of the urban population and 47.86% of loss index in distribution water. The WSS design alternatives were with superficial abstraction of raw water, one from Guamá river and another from Inhangapi river; with treatment and distribution of 64,293 m³/d to attend 270,935 inhabitants in 2037; and with operational routine to minimize pumping at peak time. After the dimensioning of WSS units and the simulations in the EPANET 2.0 software, 21,600,000 data were systematized, being 10,972,800 of water flow, 9,676,800 of manometric height and 950,400 of water level. With the results of the 2017 simulation, it was verified that the CE and DE values of the Guamá WSSs (0.53 kWh/m³ and 0.29 R$/m³) and Inhangapi (0.48 kWh/m³ and 0.26 R$/m³) were lower than the Actual WSS values (0.83 kWh/m³ and 0.35 R$/m³). In the results of the 2037 simulations of electricity consumption and cost, the best hydroenergetic performance of Inhangapi WSS (988,280 kWh/month and R$ 2.816.629,91/month) was verified in comparison with Guamá WSS (1,108,260 kWh/month and R$ 3.144.285,08/month), consuming at peak time 0.91% (10,112 kWh/month) in Guamá WSS and 1.01% (9,959 kWh/month) in Inhangapi WSS of total electricity consumption. Considering the present value of the accumulated electric energy cost in the project horizon, Inhangapi WSS (R$ 98.987.348,36) had savings of R$ 10.419.463,93 (9.52%) in relation to Guamá WSS (R$ 109.406.812,29), reason for the Inhangapi WSS to be defined as the best design alternative to universalization of water supply in the urban area of Castanhal in the period from 2017 to 2037.
Keywords: Abastecimento de água
Concepção de sistema
Consumo
Despesa
Energia elétrica
Water supply
System design
Consumption
Cost
Electricity
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::TECNICAS DE ABASTECIMENTO DA AGUA
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source: 1 CD ROM
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