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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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