Proof of the Lemma 3.10

Nos trabalhos de Righetto (2002), Carrijo e Reis (2005) e Machado et. al. (2005), demonstrou-se que a eficiência é uma ferramenta essencial, não apenas para o atendimento perfeito aos consumidores, mas também pode manter um custo ideal de energia elétrica. Além disso, a sua manutenção dentro de padrões aceitáveis, proporciona um prolongamento ao máximo da vida útil do sistema.

Para isso é necessário o completo conhecimento do sistema, obtido através de certas ferramentas. Como modelos de simulação hidráulica, otimização e assim, a definição de regras. Deve-se ainda ressaltar que o sistema de abastecimento de água deve garantir a confiabilidade no atendimento dos serviços, economia no uso de equipamentos e o planejamento para futuras expansões.

Entre os diversos fatores que fazem o consumo de energia, em sistemas de abastecimento de água seja elevado, alguns foram citados no trabalho de Pedrosa Filho (2006):

 Falta de compartilhamento de informações, dados e situações entre as gerências da companhia, obtendo uma melhor continuidade no desenvolvimento, otimização e expansão do sistema;

 Ausência de medição e monitoramento, de dados e parâmetros, que possibilitam a regulação e controle do sistema;

 Permanência e utilização de equipamentos antigos e ultrapassados;  Envelhecimento das tubulações;

 Elevado desperdício de água tratada, tanto em relação a perdas quanto mal uso;

 Falta de uma política de manutenção e substituição de equipamentos e tubulações, antigos e envelhecidos, simultaneamente;

 Complexidade das redes de distribuição para estudos, manutenção e análises;

 Falta de uma política e gerenciamento operacional dos grupos elevatórios, que são grandes consumidores de energia;

 Falta de investimentos na área operacional.

Segundo Condurú e Pereira (2012b) entre os fatores que influenciam o controle operacional estão a eficiência na macromedição de volumes, setorização da rede de distribuição, micromedição do volume consumido nas instalações, qualidade e compatibilidade dos cadastros, entre outras. E justamente devido às dificuldades de se obter um controle efetivo e devido a dependência das características do sistema, a eficiência energética torna-se complexa em ser determinada e buscada.

Deve-se lembrar de que este sistema não é apenas uma sequência de comandos exercidos sobre equipamentos, com a finalidade de atender a demanda. Mas também necessita de planejamento, controle e supervisão, serviços de infraestrutura de apoio e atendimento ao usuário (CARRIJO E REIS, 2005).

Assim, uma equipe de planejamento da operação define as regras de controles dos sistemas baseadas nas informações, experiências e conhecimentos anteriores. Esta equipe, responsável pelo controle, implanta as regras e dá o retorno ao setor de planejamento. Assim, na definição da melhor regra de operação é necessário o conhecimento do sistema, a definição clara dos objetivos e a

disponibilidade de modelos de análise hidráulica e de otimização (CARRIJO e REIS, 2005).

Devido estudos apresentarem que cerca de 90% dos gastos de uma empresa de saneamento esta relacionado ao consumo de energia elétrica das estações elevatórias, outros estudos foram iniciados. Como o realizado e descrito na dissertação de mestrado da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) por Nazaré e Souza (2011). Em que se apresentou estudos de modelagem hidráulica, utilizando o Epanet, no sistema coletivo da bacia leiteira. Com a finalidade de reduzir as perdas de água na companhia de saneamento de Alagoas (CASAL), que se encontrava em torno de 54,60% e assim, tentar através de uma reestruturação administrativa e operacional para reduzir este índice.

Lima et. al. (2012) ressaltou a importância dos estudos baseados em condições operacionais do sistema, com a finalidade de se obter um diagnóstico para a redução de gastos energéticos através de medidas técnicas e econômicas viáveis. Assim, não apenas se economia energia, mas otimiza-se a utilização das fontes limpas, renováveis e traz como foco a preocupação da escassez do recurso e energia.

No trabalho de Nazaré e Souza (2011), com foco na redução de custos operacionais e energéticos foram apresentados cenários da simulação, de tal forma que mantenha a confiabilidade do sistema. Pode-se perceber que o sistema é extremamente sensível as mudanças nas regras operacionais e que as bombas possuíam um baixo rendimento. Apesar de ter apresentado uma economia de 58% houve um comprometimento no atendimento da demanda. Observou-se ainda que o custo energético total do sistema varia inversamente com o rendimento e apresenta uma grande sensibilidade na variação.

Diante do custo cada vez mais elevado da energia elétrica e a sua dependência direta, buscam-se novas formas de promover seu uso da maneira mais eficaz. De acordo com o Procel (Programa de Conservação de Energia Elétrica) no setor de saneamento, as principais ações são (TSUTIYA, 2005):

 Alteração de funcionamento nos horários de ponta dos sistemas elétricos;  Controle das vazões de recalque em relação à demanda;

 Dimensionamento adequado dos equipamentos eletromecânicos;  Automação operacional do sistema.

Deve-se ressaltar ainda que no orçamento das despesas das empresas de saneamento, a energia elétrica variam entre 4,7% a 36,3%. Para tal redução há a necessidade de implementação de várias ações como o diagnóstico do sistema para descobrir os principais consumidores de energia; seguidas de ações administrativas; otimização dos equipamentos eletromecânicos; e a otimização hidráulica (TSUTIYA, 2005).

Segundo, ainda, Tsutiya (2005) a maioria dos métodos para a economia de energia elétrica busca se organizar em etapas, como:

 Conhecimento do sistema tarifário;  Redução da potência do equipamento;  Alteração do sistema operacional;

 Automação do sistema de abastecimento de água;  Geração de energia elétrica.

Entre as etapas acima, que são passos iniciais para um estudo e análise do sistema energético, deve-se ainda considerar os aspectos relacionados a redução do custo de energia através de várias formas e interferências no sistema como a redução (TSUTIYA, 2005):

 Sem diminuição do consumo de energia elétrica;  Com diminuição do consumo de energia elétrica;  Pela alteração do sistema operacional;

 Pela automação do sistema de abastecimento de água;  Pela geração de energia elétrica.

No trabalho de Righetto (2002) apresentou-se metodologias para se alcançar operação ótima de um sistema de distribuição de água fictício simples. Avaliando o desempenho das regras operacionais ao longo de 24 horas de funcionamento dos sistemas e relacionando com os parâmetros de consumo de energia, confiabilidade operacional, satisfação em relação ao atendimento da demanda, controle das pressões nodais, níveis d’água em reservatórios e mudanças operacionais.

Para tal estudo, utilizou-se modelo hidráulico juntamente a um modelo de otimização, na qual demonstrou eficientes na aplicação da rede exemplo. Obteve-se

bastante flexibilidade ao incorporar diversas características desejáveis a operação do sistema e grande utilidade para determinar regras operacionais desejáveis para um sistema real de distribuição de água (RIGHETTO, 2002).

No trabalho de Barbalho e Formiga (2009), com a finalidade de otimizar a operação de reservatórios de usos múltiplos, utilizou-se um modelo de simulação juntamente ao algoritmo genético, buscando minimizar o déficit entre demanda e o abastecimento do sistema hidráulico. Tal estudo aplicou-se numa situação hipotética na Usina Hidrelétrica de Itumbiara. Obtendo resultados satisfatórios, sendo que o simulador apresentou flexibilidade e o otimizador alcançou soluções realmente melhores. Havendo uma melhora em média de 13,65% em ambos os cenários estudados e regras operacionais bem semelhantes.

Com a finalidade de se aperfeiçoar ainda mais a operacionalidade do sistema e reduzir o seu consumo de energia, estudou-se a utilização de inversores de frequência nas máquinas hidráulicas de velocidade de rotação variável. Estudo realizado no trabalho de Makino et. al. (2012), em que se estabeleceu um critério operacional de pressão para que o consumo atenda dentro dos limites estabelecidos, como 15 mca de pressão no ponto mais distante e mais crítico do sistema. Critério que estabeleceu uma pressão de saída do bombeamento entre 38 a 67 mca para que chegasse em torno de 11 a 25 mca, de pressão dinâmica mínima, no ponto mais crítico.