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Estudo da recuperação da energia hidráulica perdida inerente a operação da macro distribuição de água da região metropolitana de Fortaleza/CE

Resumo

Os projetos de melhoria visando a sustentabilidade ambiental, energética e financeira são de grande importância para melhorar a imagem de uma empresa de saneamento, visando nisto o trabalho a seguir mostra a possibilidade e os benefícios da substituição de válvulas redutoras de pressão por turbo-geradores (ou hidrogeradores) de energia, afim de transformar a energia potencial hidráulica perdida inerente da operação do sistema (necessária para abastecer sem sobrecarregar as redes) em energia elétrica. Desta forma, com forma de avaliar a viabilidade foi realizada uma simulação com a substituição de válvulas redutoras de pressão do sistema de abastecimento de água da Região Metropolitana de Fortaleza no estado do Ceará, da Companhia de Água e Esgoto do Ceará no final de 2018, verificando uma redução de despesas além do ganho energético.

Introdução

O uso racional e o cuidado com os recursos naturais são imprescindíveis, em uma companhia que presta serviços de saneamento básico.

Em 2014, o Brasil passou por um período de estiagem prolongada, que incidiu diretamente tanto na disponibilidade de água para abastecimento quanto na geração de energia elétrica, revelando a fragilidade destes sistemas. Grandes investimentos para aumentar a oferta destas “comodites” deverão ser feitos nos próximos anos. Para tanto, pequenas ações de otimização em alguns sistemas, como os de abastecimento de água, feitas em larga escala, reduziriam a demanda por novas fontes de energia e água, reduzindo os custos e impactos ambientais.

Os sistemas de abastecimento de água no Brasil possuem uma baixa credibilidade no que diz respeito à eficiência.

Muitos são os trabalhos que mostram a realidade de grande parte dos sistemas, apresentando elevados índices de perda, baixo rendimento de estações elevatórias, falta de manutenção de equipamentos, falta de planejamento da operação, dentre outros aspectos [1] [2] [3]

As soluções mais comuns para alguns destes problemas são conhecidos, como o uso de válvulas redutoras de pressão automatizadas (VRPs) para controlar pressões em tempo real aliado a um confinamento de áreas (chamados de distritos de medição e controle, DMCs), o uso de inversores de frequência para modular a operação dos conjuntos motor bombas (reduzindo o consumo de energia), a limpeza de adutoras para reduzir a perda de carga no transporte de água, o uso de reservatórios em horários de ponta para reduzir a demanda de energia neste período, dentre outras alternativas.

Alguns sistemas de abastecimento de água são beneficiados por sua topografia, reduzindo a necessidade de estações elevatórias e utilizando apenas a gravidade para realizar o transporte de água a diferentes regiões. Nestes casos, entende-se que estes são altamente eficientes por praticamente não necessitar de energia elétrica.

No entanto, válvulas redutoras de pressão são utilizadas, afim de controlar pressão e vazão em diferentes locais da região, desperdiçando energia, e divergindo com o conceito de eficiência energética, que busca otimizar as fontes de energia disponíveis.

A busca de fontes alternativas de energia, para diversificar a matriz energética nas empresas prestadoras de serviços de saneamento básico é uma realidade premente. Um dos vetores desta matriz é otimizar a operação das redes de abastecimento de água que utilizam válvulas redutoras de pressão, substituindo-as por turbogeradores de energia, isto é transformar a energia potencial hidráulica perdida (necessária para abastecer sem sobrecarregar as redes) em energia elétrica.

Autores: André Schramm Brandão e Paulo Henrique Holanda Pascoal.