21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-052 – PROPOSTA DE CONCEPÇÃOPARA SISTEMAS DE
ABASTECIMENTO DE ÁGUA COM ÊNFASE NA ECONOMIA DE ENERGIA
ELÉTRICA (ESTUDO DE 2 SISTEMAS)
José Cristino Cruz (1)
Engenheiro Civil pela Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia.
Luiz Vladimir V. N. Falcão(2)
Engenheiro Civil pela Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia Engenheiro
Sanitarista com Mestrado pela Universidade Tecnólogica de Delft Holanda Professor
Adjunto da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia
Antonio Carlos Fiscina Mesquita(3)
Engenheiro Civil pela Universidade Católica do Salvador
FOTO
NÃO
DISPONIVEL
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RESUMO
Conhecendo-se o sistema tarifário da energia elétrica em vigor no Brasil, regido pela portaria 456 / 2000 da
ANEEL, datada de 29 de novembro de 2000, propõe-se uma concepção de SAA que possibilite a paralisação
do Sistema Produtor do horário de ponta da energia elétrica, e mantenha-se em operação o Sistema
Distribuidor.
Sugere-se aumentar a capacidade produtora em vinte por cento (20%) e utilização de reservatório PULMÃO,
em ponto estratégico ao longo do Sistema Adutor. No horário de ponta da energia elétrica as elevatória não
funcionarão e o sistema distribuidor será suprido pelo excedente acumulado no reservatório.
Esta concepção foi utilizada no projeto de dois Sistemas de Abastecimento de Água resultando, conforme
demonstrado pelo estudos técnicos e econômicos, em redução do custo da energia de 24% a 41%
(equivalente de 26% a 43% a valor presente) e redução total no custo do investimento de até 24% a valor
presente.
PALAVRAS-CHAVE: Economia de energia elétrica, redução de investimentos Projeto de SAA.
INTRODUÇÃO
Os Sistemas de Abastecimento de Água (SAA´s) habitualmente, são projetados levando-se em conta os
aspectos hidráulicos, mecânicos e elétricos bem com a qualidade da água tratada e distribuída, sem ter uma
preocupação com o modelo tarifário de energia elétrica em vigor no Brasil, que sobretaxa o custo da demanda
e consumo da energia nos horários considerados de pique pelas concessionárias. Desta forma, os SAA´s são
sempre projetados para operar em um período de 24h visando minimizar os investimentos iniciais na
ampliação ou implantação do SAA.
O presente trabalho propõe o dimensionamento do sistema produtor para operar no máximo 20h por dia, de
modo a só utilizar energia elétrica nos horários onde seu custo é menor. Tal concepção, conforme é
demonstrado nos estudos desenvolvidos para os SAA´s de Vitória da Conquista e Seabra / Santana, situados
no estado da Bahia e operados pela EMBASA, leva a uma redução de até 24% do investimento total,
considerando os custos a valor presente e economia total no custo da energia elétrica de até 41%, como é o
caso de Vitória da Conquista superior a 41%.
É importante salientar que a produção de energia elétrica no Brasil, atravessa um momento crítico com a
chegada do fim do período chuvoso e os principais reservatórios das hidroelétricas acumulando volumes
inferiores a 50% de sua capacidade total. No momento o governo já discute claramente o racionamento da
energia elétrica. Por outro lado a escassez de água obriga as companhias concessionárias a buscar o precioso
líquido em pontos cada vez mais distantes, com conseqüente maior consumo de energia para aduzir a água
ABES – Trabalhos Técnicos
1
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
até o destino final. Devido a estes fatos a energia elétrica é hoje o 2º maior insumo na operação e manutenção
de um SAA, ficando apenas atrás do custo da mão de obra (pessoal técnico).
O trabalho estuda e compara alternativas técnicas e financeiras, considerando o sistema concebido para
trabalhar 24h e 20h. Conclui-se que o dimensionamento adequado do sistema produtor objetivando seu
funcionamento fora dos horários do ponta reduz, sem qualquer dúvida, o custo da energia, e do investimento
total.
METODOLOGIA
A concepção tradicional dos projetos foi modificada buscando-se operar os sistemas apenas nos horários onde
a energia elétrica possui menor custo, utilizando-se reservatórios posicionado em pontos topográficos
adequados, permitindo que eles funcionem como reservatórios pulmões do sistema produtor nos horários de
ponta onde seu custo da energia é maior, sem que haja descontinuidade do sistema distribuidor.
Reservatórios são usualmente dimensionados para suprir de água o sistema distribuidor no dia de maior
consumo. Neste caso eles suprirão o sistema distribuidor durante os horários de paralisação das elevatórias,
ou seja, armazenarão ao longo de 20 horas, o volume necessário para atender a distribuição durante quatro
(4) horas que corresponde ao horário de ponta da energia elétrica acrescido de uma (1) hora de folga,
período diário de paralisação das elevatórias.
Os conjuntos moto bombas foram dimensionados de modo a recalcar em 20h o volume necessário para
manter suprido de água o sistema distribuidor, durante 24h. Evitou-se, sobretudo aumentar o diâmetro das
adutoras cujo custo de implantação exerce um impacto considerável nos investimentos iniciais.
PRIMEIRO CASO: ESTUDO TÉCNICO ECÔNOMICO DO SAA DE VITORIA DA CONQUISTA
DESCRIÇÃO GERAL DO SISTEMA PROPOSTO (REFORÇO CATOLÉ / ÁGUA FRIA II).
O presente projeto consiste no reforço do sistema de produção do SAA de Vitória da Conquista.
O sistema de reforço terá quatro (4) elevatórias sendo a primeira a captação flutuante, localizada na
barragem do riacho Catolé e as demais situada ao longo da adutora que possui diâmetro nominal de 500 e
extensão total de 17 Km.
Consideraram-se duas alternativas:
A alternativa I que considera o sistema tradicional que utiliza bombeamento de 24 horas por dia, durante o
período de estiagem.
A alternativa II introduz o conceito de bombeamento de 20 horas por dia, durante o período de estiagem, e
acrescenta o reservatório pulmão situado em um ponto topográfico adequado para permitir o escoamento por
gravidade, paralisando as elevatórias no horário de ponta.
Para o melhor entendimento do estudo apresenta-se a seguir quadros elucidativos contendo o resumo da
memória de cálculo a partir de estudos de população e demanda, definido as vazões utilizadas para reforço do
sistema de produção. Em seguida são desenvolvidas as avaliações de custo para as alternativas I e II.
2
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 1 – Evolução populacional e de demandas do SAA de Vitória da Conquista.
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
PROJEÇÕES PULACIONAL PARA O PERÍODO DE PROJETO
1. DESCRIÇÃO / PARÂMETROS DE PROJETO
A projeção da população e da demanda será feita admitindo-se que o crescimento populacional ao longo 'de
cada etapa de projeto será exponencial.
Taxa de atendimento
Ta= 1,00
Coef. dia maior cons.
K1= 1,2
Ano
2000
2005
2010
2015
2020
População
211.550
231.271
250.523
269.308
287.625
2.265
2.771
3.390
4.152
5.085
213.815
234.042
253.913
273.460
292.710
Vazão
Taxa de Crescimento
573,28
627,51
680,57
732,96
784,18
1,824%
1,637%
1,494%
1,360%
Contribuição de Água Fria II na Primeira Etapa (l/s)
Contribuição de Água Fria II na Segunda Etapa (l/s)
240,00
240,00
2. PROJEÇÃO DA POPULAÇÃO E DEMANDA FUTURAS EM VITÓRIA DA CONQUISTA
População (hab)
Ano
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
Prevista
Abastecida
213.815
217.715
221.687
225.731
229.849
234.042
237.872
241.765
245.722
249.743
253.831
257.624
261.474
265.381
269.346
273.371
277.089
280.858
284.678
288.549
292.474
213.815
217.715
221.687
225.731
229.849
234.042
237.872
241.765
245.722
249.743
253.831
257.624
261.474
265.381
269.346
273.371
277.089
280.858
284.678
288.549
292.474
ABES – Trabalhos Técnicos
Média
Doméstica
477,73
486,45
495,32
504,36
513,56
522,93
531,49
540,18
549,02
558,01
567,14
575,62
584,22
592,95
601,81
610,80
619,11
627,53
636,06
644,71
653,48
Demandas (l/s)
Média
Industrial
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
Máxima
Diária
573,50
583,96
594,61
605,45
616,49
627,73
638,00
648,44
659,05
669,83
680,79
690,96
701,28
711,76
722,39
733,18
743,15
753,26
763,50
773,88
784,40
Vazão de
Reforço
(l/s)
333,50
343,96
354,61
365,45
376,49
387,73
398,00
408,44
419,05
429,83
440,79
450,96
461,28
471,76
482,39
493,18
503,15
513,26
523,50
533,88
544,40
3
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 2 – Definição de vazão e tempo de funcionamento do reforço SAA de Vitória da Conquista.
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO
CATOLÉ
DEFINIÇÃO DAS VAZÕES
3. PROJEÇÃO DO REFORÇO DE VAZÃO DO RIO CATOLÉ
A priori, admitiu-se que Água Fria II será totalmente auto-suficiente durante 4 meses, requererá metade do
volume médio de reforço durante outros quatro meses e exigirá o volume total de reforço nos últimos quatro
meses de cada ano.
Na Alternativa I, as elevatórias do Sistema Catolé recalcarão uma vazão menor, e funcionará um número de
horas maior que na Alternativa II. Água Fria II funcionará tempo integral.
Na Alternativa II, o Sistema Catolé será paralisada durante quatro horas nos horários de ponta, e o volume
para funcionamento nessas horas será acumulado num reservatório PULMÃO de água bruta com capacidade
de 10.000 m3. Para isto, as elevatórias do Sistema Catolé deverão ter uma capacidade 20 % maior que na
alternativa I, e funcionará um menor número de horas.
Alternativas
I
440,79
544,40
Vazão de projeto 1ª etapa (l/s)
Vazão de projeto 2ª etapa (l/s)
Ano
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
4
II
528,95
653,28
Nº de Horas de Funcionamento
Vazão de
Reforço
(l/s)
Água Fria II
333,50
343,96
354,61
365,45
376,49
387,73
398,00
408,44
419,05
429,83
440,79
450,96
461,28
471,76
482,39
493,18
503,15
513,26
523,50
533,88
544,40
11,95
12,10
12,26
12,42
12,58
12,75
12,90
13,05
13,21
13,36
13,53
11,87
12,00
12,13
12,27
12,41
12,53
12,66
12,79
12,93
13,06
Alternativas
I
II
7,57
7,80
8,04
8,29
8,54
8,80
9,03
9,27
9,51
9,75
10,00
8,28
8,47
8,67
8,86
9,06
9,24
9,43
9,62
9,81
10,00
6,30
6,50
6,70
6,91
7,12
7,33
7,52
7,72
7,92
8,13
8,33
6,90
7,06
7,22
7,38
7,55
7,70
7,86
8,01
8,17
8,33
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 3 – Estudo do custo da energia elétrica para a alternativa I
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA PARA AS VAZÕES MÉDIAS DA ALTERNATIVA I
Os custos de energia elétrica serão calculados em função da potência instalada e do número de horas de
funcionamento para as vazões médias anuais, tomando-se por base a tarifa horo sazona azul segmento A4.
Consumo Médio Anual = P x 0,735 x NH x 365 dias x Custo/Mwh / 1000.
Demanda Anual = P x 0,735 x 12 meses x Custo/kw.
1a ETAPA 2a ETAPA
Potência Instalada no Reforço do Catolé
PC (cv)
2.400,00
3.100,00
Potência Instalada em Água Fria II
P AF II (cv)
500,00
600,00
Potência total (ponderada) para cálculo da energia
Pt (cv)
2.900,00
3.700,00
CUSTO
DISCRIMINAÇÃO
UND
QUANT.
CUSTO / ANO
FONTE
UNITÁRIO
a
1 ETAPA
Consumo Catolé/NH
Mwh
643,86
48,59
31.285,16 COELBA
Consumo Água Fria II/NH
Mwh
134,14
48,59
6.517,74 COELBA
Demanda
Kw
25.578,00
19,27
492.888,06 COELBA
2a ETAPA
Consumo Catolé/NH
Mwh
831,65
48,59
40.409,87 COELBA
Consumo Água Fria II/NH
Mwh
160,97
48,59
7.821,53 COELBA
Demanda
Kw
32.634,00
19,27
628.857,18 COELBA
CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA (R$)
ANO
ANO
NH
CONSUMO DEMANDA
CUSTO / ANO V.PRESENTE
1999
2000
333,50
7,57
314.715,65
492.888,06
807.603,71
727.570,91
2001
343,96
7,80
322.888,90
492.888,06
815.776,96
662.102,88
2002
354,61
8,04
331.440,17
492.888,06
824.328,23
602.741,70
2003
365,45
8,29
340.304,30
492.888,06
833.192,36
548.849,61
2004
376,49
8,54
349.168,43
492.888,06
842.056,49
499.719,54
2005
387,73
8,80
358.410,58
492.888,06
851.298,64
455.139,02
2006
398,00
9,03
366.583,83
492.888,06
859.471,89
413.971,87
2007
408,44
9,27
375.069,93
492.888,06
867.957,99
376.629,97
2008
419,05
9,51
383.621,21
492.888,06
876.509,27
342.649,18
2009
429,83
9,75
392.107,31
492.888,06
884.995,37
311.681,63
2010
440,79
10,00
401.036,61
492.888,06
893.924,67
283.627,38
2011
450,96
8,28
427.435,34
628.857,18
1.056.292,52
301.931,52
2012
461,28
8,47
436.130,02
628.857,18
1.064.987,20
274.249,38
2013
471,56
8,67
445.228,79
628.857,18
1.074.085,97
249.182,39
2014
482,39
8,86
454.001,68
628.857,18
1.082.858,86
226.322,21
2015
493,18
9,06
463.178,67
628.857,18
1.092.035,85
205.621,84
2016
503,15
9,24
471.391,03
628.857,18
1.100.248,21
186.637,98
2017
513,26
9,43
480.085,71
628.857,18
1.108.942,89
169.471,07
2018
523,50
9,62
488.780,38
628.857,18
1.117.637,56
153.873,70
2019
533,88
9,81
497.553,27
628.857,18
1.126.410,45
139.713,09
2020
544,40
10,00
506.247,95
628.857,18
1.135.105,13
126.839,21
VALOR TOTAL
8.605.379,75 11.710.340,46
20.315.720,21
7.258.526,08
V. TOTAL (VALOR PRESENTE)
3.024.354,52
4.277.312,29
7.258.526,08
Coeficiente para valor presente: (1+i)^(-n); i=0,11.
NH - Número de horas em funcionamento
ABES – Trabalhos Técnicos
5
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Tabela 4 – Estudo de custo do investimento da alternativa I
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA I
Será implantada uma captação flutuante, equipada com quatro conjuntos moto-bomba de 75 cv, ficando
um conjunto extra como reserva fria. Serão construídas três estações elevatórias de água bruta, equipadas
com três conjuntos moto-bomba (2 + 1r) de 1.775 rpm e 350 cv na primeira etapa.
Na segunda etapa, os equipamentos serão substituídos por outros com potências de 100 cv e 450 cv,
respectivamente.
DISCRIMINAÇÃO (1ª Etapa)
Unidade
Quant.
Custo Unitário
Custo Total
Tubulação DN 500
m
12.000,00
200,00
2.400.000,00
Assentamento
m
12.000,00
15,00
180.000,00
Captação Flutuante
un
4,00
20.000,00
80.000,00
Conjuntos moto-bombas c/Inv.
un
4,00
95.000,00
380.000,00
Estação Elevatória
un
3,00
185.000,00
555.000,00
Conjuntos moto -bombas
un
9,00
37.000,00
333.000,00
Linha de Transmissão
m
12.000,00
15,00
180.000,00
Interligação Água Fria II
un
1,00
150.000,00
150.000,00
Caminho de Serviço
km
12.000,00
15,00
180.000,00
SUBTOTAL
4.438.000,00
Nota: O custo da estação elevatória inclui obras civis, estrutura de concreto, equipamentos elétricos, barriletes
e montagem.
DISCRIMINAÇÃO (2ª etapa)
UNID.
QUANT
CUSTO UNITÁRIO CUSTO TOTAL
Conjuntos moto-bombas (captação)
un
5,00
25.000,00
125.000,00
Conjuntos moto-bombas (elevatórias)
un
9,00
50.000,00
450.000,00
TOTAL
575.000,00
TOTAL (VALOR PRESENTE)
202.506,08
Tabela 5 – Quadro resumo dos custos da Alternativa I.
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
RESUMO DOS CUSTOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA I
DESCRIÇÃO
CUSTO (R$)
VALOR PRESENTE (R$)
INVESTIMENTO
Primeira Etapa (1.999)
4.438.000,00
4.438.000,00
Segunda Etapa (2.009)
575.000,00
202.506,08
SUB TOTAL
5.013.000,00
4.640.506,08
ENERGIA ELÉTRICA
Consumo
8.605.379,75
3.156.308,25
Demanda
11.710.340,46
2.257.408,72
SUB TOTAL
20.315.720,21
7.258.526,08
TOTAL
25.328.720,21
11.899.032,16
6
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 6 – Estudo do custo da energia elétrica para a alternativa II
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA PARA AS VAZÕES MÉDIAS DA ALTERNATIVA II
Os custos de energia elétrica serão calculados em função da potência instalada e do número de horas de
funcionamento para as vazões médias anuais, tomando-se por base a tarifa horo sazonal azul segmento A4.
Consumo Médio Anual = P x 0,735 x NH x 365 dias x Custo/Mwh / 1000.
Demanda Anual = P x 0,735 x 12 meses x Custo/kw.
1a ETAPA
2a ETAPA
Potência Instalada no Reforço do Catolé
PC (cv)
3.000,00
4.300,00
Potência Instalada em Água Fria II
P AF II (cv)
500,00
600,00
Potência total (ponderada) para cálculo da energia
Pt (cv)
3.500,00
4.900,00
CUSTO
DISCRIMINAÇÃO
UND
QUANT.
CUSTO / ANO
FONTE
UNITÁRIO
a
1 ETAPA
Consumo Catolé/NH
Mwh
804,83
42,49
34.197,01 COELBA
Consumo Água Fria II/NH
Mwh
134,14
42,49
5.699,50 COELBA
Demanda
Kw
30.870,00
4,81
148.484,70 COELBA
2a ETAPA
Mwh
Mwh
1.153,58
42,49
49.015,72 COELBA
Consumo Água Fria II/NH
Mwh
160,97
42,49
6.839,40 COELBA
Demanda
Kw
43.218,00
4,81
207.878,58 COELBA
CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA (R$)
ANO
ANO
NH
CONSUMO DEMANDA
CUSTO / ANO V.PRESENTE
1999
2000
333,50
6,30
283.720,12
148.484,70
432.204,82
389.373,71
2001
343,96
6,50
291.337,54
148.484,70
439.822,24
356.969,60
2002
354,61
6,70
299.132,62
148.484,70
447.617,32
327.293,93
2003
365,45
6,91
307.054,63
148.484,70
455.539,33
300.077,87
2004
376,49
7,12
315.104,52
148.484,70
463.589,22
275.117,64
2005
387,73
7,33
323.341,61
148.484,70
471.826,31
252.257,61
2006
398,00
7,52
330.836,06
148.484,70
479.320,76
230.868,88
2007
408,44
7,72
338.439,17
148.484,70
486.923,87
211.289,17
2008
419,05
7,92
346.209,72
148.484,70
494.694,42
193.388,30
2009
429,83
8,13
354.035,51
148.484,70
502.520,21
176.979,82
2010
440,79
8,33
362.089,39
148.484,70
510.574,09
161.996,64
2011
450,96
6,90
419.539,81
207.878,58
627.418,39
179.341,79
2012
461,28
7,06
428.173,49
207.878,58
636.052,07
163.792,47
2013
471,56
7,22
436.922,90
207.878,58
644.801,48
149.590,61
2014
482,39
7,38
445.858,16
207.878,58
653.736,74
136.633,82
2015
493,18
7,55
454.912,64
207.878,58
662.791,22
124.798,42
2016
503,15
7,70
463.212,87
207.878,58
671.091,45
113.839,00
2017
513,26
7,86
471.683,22
207.878,58
679.561,80
103.852,11
2018
523,50
8,01
480.256,67
207.878,58
688.135,25
94.740,84
2019
533,88
8,17
489.003,04
207.878,58
696.881,62
86.436,95
2020
544,40
8,33
497.786,94
78.852,66
705.665,52
78.852,66
VALOR TOTAL
8.138.650,60
3.712.117,50
11.850.768,10
4.107.491,82
V. TOTAL (VALOR PRESENTE)
2.797.486,68
1.310.005,14
4.107.491,82
Coeficiente para valor presente: (1+i)^(-n); i=0,11.
NH - Número de horas em funcionamento
ABES – Trabalhos Técnicos
7
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 7 – Estudo de custo do investimento da alternativa II
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA II
Será implantada uma Captação Flutuante, equipada com quatro conjuntos moto-bomba de 75 cv, ficando
um conjunto extra como reserva fria. Serão construídas três Estações Elevatórias de Água Bruta, equipadas
com três conjuntos moto-bomba (2 + 1) de 1.775 rpm e 450 cv na primeira etapa.
Na segunda etapa, os equipamentos serão substituídos por outros com potências de 100 cv e 650 cv,
respectivamente.
DISCRIMINAÇÃO (1ª Etapa)
Unidade
Quant.
Custo Unitário
Custo Total
Tubulação DN 500
m
12.000,00
200,00
2.400.000,00
Assentamento
m
12.000,00
15,00
180.000,00
Captação Flutuante
un
4,00
20.000,00
80.000,00
Conjuntos moto - bombas c/Inv.
un
4,00
95.000,00
380.000,00
Estação Elevatória
un
3,00
185.000,00
555.000,00
Conjuntos moto - bombas
un
9,00
50.000,00
450.000,00
Linha de Transmissão
m
12.000,00
15,00
180.000,00
un
1,00
15.000,00
15.000,00
Reservatório pulmão de 10.000 m
un
1,00
200.000,00
200.000,00
Caminho de Serviço
km
12.000,00
15,00
180.000,00
Interligação Água Fria II
3
SUBTOTAL
4.620.000.00
Nota: O custo da estação elevatória inclui obras civis, estrutura de concreto, equipamentos elétricos,
barriletes e montagem.
DISCRIMINAÇÃO (2ª etapa)
UNID. QUANT
CUSTO UNITÁRIO
CUSTO TOTAL
Conjuntos moto-bomba (captação)
un
5,00
25.000,00
125.000,00
Conjuntos moto-bomba (elevatórias)
un
9,00
77.000,00
693.000,00
TOTAL
818.000,00
TOTAL (VALOR PRESENTE)
288.086,90
Tabela 8 – Quadro resumo dos custos da Alternativa II.
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
RESUMO DOS CUSTOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA II
DESCRIÇÃO
CUSTO (R$)
VALOR PRESENTE (R$)
INVESTIMENTO
Primeira Etapa (1.999)
4.620.000,00
4.620.000,00
Segunda Etapa (2.009)
818.000,00
288.086,90
SUB TOTAL
5.438.000,00
4.908.086,90
ENERGIA ELÉTRICA
Consumo
8.138.650,60
2.797.486,68
Demanda
3.712.117,50
1.310.005,14
SUB TOTAL
11.850.768,10
4.107.491,82
TOTAL
17.288.768,10
9.015.578,72
8
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 9 – Quadro resumo dos custos das alternativas.
S.A.A. DE VITÓRIA DA CONQUISTA - SISTEMA DE REFORÇO CATOLÉ
DESCRIÇÃO
INVESTIMENTO
ENERGIA ELETRICA
TOTAL
ALTERNATIVA I
CUSTO
CUSTO V. P.
5.013.000,00
4.640.506,08
20.315.720,21
7.258.526,08
25.328.720,21 11.899.032,16
ALTERNATIVA II
CUSTO
CUSTO V. P.
5.438.000,00
4.908.086,90
11.850.768,10
4.107.491,82
17.288.768,10
9.015.578,72
REDUÇÃO PERCENTUAL DO CUSTO TOTAL DA ENERGIA
41,67 %
REDUÇÃO PERCENTUAL DO CUSTO TOTAL DA ENERGIA A VALOR
PRESENTE
43,41 %
REDUÇÃO PERCENTUAL DO INVESTIMENTO TOTAL A VALOR PRESENTE
24.23 %
Observa-se no quadro acima, que no caso do SAA de Vitória da Conquista a redução do custo da energia
elétrica é bastante significativa da mesma forma o resultado do custo do investimento total a valor presente
teve seu valor reduzido significativamente.
SEGUNDO CASO: ESTUDO TÉCNICO ECÔNOMICO DO SIAA DE SEABRA / SANTÄNA
DESCRIÇÃO GERAL DO SISTEMA PROPOSTO.
O projeto consiste na nova concepção proposta para o atendimento do SIAA de Seabra / Santana.
O sistema terá duas (2) elevatórias sendo a primeira a captação flutuante, localizada na barragem do riacho
Cochó e a outra situada ao longo da adutora de água bruta que possui diâmetro nominal de 300 e extensão
total de 7,07 Km.
Consideraram-se duas alternativas:
A alternativa I que considera o sistema tradicional utiliza bombeamento 24 horas por dia.
A alternativa II introduz o conceito de bombeamento de 20 horas por dia, e acrescenta o reservatório pulmão
em ponto topográfico adequado para permitir o escoamento por gravidade e que neste caso situa-se após a
Estação de Tratamento. As elevatórias serão paralisadas durante os horários de ponta da energia elétricas.
Para o melhor entendimento do estudo apresenta-se a seguir quadros elucidativos contendo o resumo da
memória de cálculo a partir de estudos de população e demanda definido as vazões utilizadas para reforço do
sistema de produção. Em seguida são desenvolvidas as avaliações de custo para as alternativas I e II.
ABES – Trabalhos Técnicos
9
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 10 – Evolução populacional do SIAA de Seabra / Santana.
SIAA SEABRA E SANTANA – BA
ESTUDO POPULACUINAL E DE DEMANDAS.
POPULAÇÃO (hab.)
Demandas do Sistema (l/s)
ANO
Média
Máxima
Máxima
Prevista
Abastecida
Diária
Diária
Horária
2.000
19.218
19.218
33,17
39,80
59,70
2.001
19.942
19.942
34,42
41,30
61,96
2.002
20.695
20.695
35,72
42,87
64,30
2.003
21.481
21.481
37,09
44,50
66,75
2.004
22.296
22.296
38,50
46,20
69,29
2.005
23.144
23.144
39,97
47,96
71,94
2.006
24.023
24.023
41,49
49,79
74,68
2.007
24.936
24.936
43,07
51,68
77,53
2.008
25.883
25.883
44,71
53,65
80,48
2.009
26.865
26.865
46,41
55,70
83,54
2.010
27.271
27.271
47,11
56,54
84,81
2.011
27.685
27.685
47,83
57,40
86,09
2.012
28.104
28.104
48,55
58,26
87,40
2.013
28.531
28.531
49,29
59,15
88,72
2.014
28.962
28.962
50,04
60,04
90,06
2.015
29.400
29.400
50,79
60,95
91,43
2.016
29.846
29.846
51,56
61,88
92,81
2.017
30.298
30.298
52,34
62,81
94,22
2.018
30.757
30.757
53,14
63,76
95,65
2.019
31.223
31.223
53,94
64,73
97,10
2.020
31.696
31.696
54,76
65,71
98,57
DEFINIÇÃO DO NÚMERO DE HORAS OPERADAS
Ano
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
10
Alternativa I
Número de horas
Vazão (l/s)
operadas (h)
33,17
16,89
34,42
17,53
35,72
18,20
37,09
18,89
38,50
19,61
39,97
20,36
41,49
21,13
43,07
21,94
44,71
22,78
46,41
23,64
47,11
24,00
47,83
20,96
48,55
21,28
49,29
21,60
50,04
21,93
50,79
22,26
51,56
22,60
52,34
22,94
53,14
23,29
53,94
23,64
54,76
24,00
Vazão a
Produzir
(l/s)
41,79
43,37
45,01
46,73
48,51
50,36
52,28
54,27
56,34
58,48
59,36
60,27
61,18
62,11
63,05
64,00
64,97
65,95
66,95
67,97
69,00
Alternativa II
Número de horas
Vazão (l/s)
operadas (h)
41,79
14,08
43,37
14,61
45,01
15,16
46,73
15,74
48,51
16,34
50,36
16,97
52,28
17,61
54,27
18,28
56,34
18,98
58,48
19,70
59,36
20,00
60,27
17,47
61,18
17,73
62,11
18,00
63,05
18,27
64,00
18,55
64,97
18,83
65,95
19,12
66,95
19,41
67,97
19,70
69,00
20,00
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 11 - Estudo do custo da energia elétrica para a alternativa I.
SIAA SEABRA / SANTANA – BA
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA PARA AS VAZÕES MÉDIAS DA ALTERNATIVA I.
Os custos de energia elétrica serão calculados em função da potência instalada e do número de horas de
funcionamento para as vazões médias anuais, tomando-se por base a tarifa horo sazonal azul segmento A4.
Consumo Médio Anual = P * 0,735 * NH * 365 dias * Custo/Mwh / 1000
Demanda Anual = P * 0,735 * 12 meses * Custo/Kw
Potência Instalada na Captação
Potência Instalada na EEAB
Potência total (ponderada) para cálculo da energia
DISCRIMINAÇÃO
UND
Consumo.
Demanda.
Mwh
Kw
Consumo.
Demanda.
Mwh
Kw
VAZÃO
(l/s)
2000
33,17
2001
34,42
2002
35,72
2003
37,09
2004
38,50
2005
39,97
2006
41,49
2007
43,07
2008
44,71
2009
46,41
2010
47,11
2011
47,83
2012
48,55
2013
49,29
2014
50,04
2015
50,79
2016
51,56
2017
52,34
2018
53,14
2019
53,94
2020
54,76
VALOR TOTAL
ANO
VALOR TOTAL (VP)
NH
16,89
17,53
18,20
18,89
19,61
20,36
21,13
21,94
22,78
23,64
24,00
20,96
21,28
21,60
21,93
22,26
22,60
22,94
23,29
23,64
24,00
QUANT.
1a ETAPA
26,83
882,00
2a ETAPA
33,53
1.102,50
PC (cv)
P EEAB (cv)
Pt (cv)
1a ETAPA
40,00
60,00
100,00
2a ETAPA
50,00
75,00
125,00
CUSTO
UNITÁRIO
CUSTO /
ANO
FONTE
48,59
6,02
1.303,63
5.306,33
COELBA
COELBA
48,59
6,02
1.629,54
6.632,92
COELBA
COELBA
CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA (R$)
CONSUMO DEMANDA
CUSTO / ANO V.PRESENTE
22.024,07
16.996,14
39.020,21
34.839,47
22.856,84
16.996,14
39.852,98
31.770,55
23.723,05
16.996,14
40.719,19
28.983,11
24.626,92
16.996,14
41.623,06
26.452,20
25.564,60
16.996,14
42.560,74
24.150,11
26.539,95
16.996,14
43.536,09
22.056,74
27.551,42
16.996,14
44.547,56
20.151,05
28.601,70
16.996,14
45.597,84
18.416,20
29.691,18
16.996,14
46.687,32
16.835,92
30.821,40
16.996,14
47.817,54
15.395,97
31.287,17
16.996,14
48.283,31
13.880,30
34.159,64
21.245,18
55.404,81
14.221,04
34.676,68
21.245,18
55.921,86
12.815,85
35.203,23
21.245,18
56.448,41
11.550,46
35.735,16
21.245,18
56.980,33
10.410,09
36.275,76
21.245,18
57.520,93
9.382,91
36.825,87
21.245,18
58.071,04
8.457,72
37.383,83
21.245,18
58.629,00
7.624,09
37.950,06
21.245,18
59.195,23
6.872,97
38.524,96
21.245,18
59.770,14
6.196,18
39.108,96
21.245,18
60.354,14
5.586,36
659.132,43
399.409,29
1.058.541,72
346.049,28
210.622,69
135.426,59
346.049,28
Coeficiente para valor presente: (1+i)^(-n); i = 0,12.
ABES – Trabalhos Técnicos
11
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 12 - Estudo do custo do investimento para a alternativa I.
SIAA SEABRA / SANTANA - BA
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS PARA INPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA I.
Será implantada uma captação flutuante, equipada com dois conjuntos motor-bomba de 40 cv, sendo um
reserva do outro e construída uma estação elevatória de água bruta, equipada com dois conjuntos motobomba (1 + 1) de 1.775 rpm com 60 cv na primeira etapa.
Na segunda etapa, os equipamentos serão substituídos por outros com potências de 50 cv e 75 cv,
respectivamente.
ITENS (1a ETAPA)
UNIDADE
QUANT.
CUSTO UNIT.
CUSTO TOTAL
Tubulação DN 300, PVC.
M
7.070,00
52,00
367.640,00
Assentamento
M
7.070,00
12,00
84.840,00
Captação Flutuante
Conj.moto-bomba e
conversor
Estação Elevatória
Un
2,00
15.000,00
30.000,00
Un
2,00
80.000,00
160.000,00
Un
1,00
120.000,00
120.000,00
Conjuntos moto -bomba
Un
2,00
5.000,00
10.000,00
Linha de Transmissão
M
1.000,00
15,00
15.000,00
Caminho de Serviço
M
1.000,00
15,00
15.000,00
SUBTOTAL
802.480,00
ITENS (2a ETAPA)
UNIDADE
QUANT.
CUSTO UNIT.
CUSTO TOTAL
Conj.motor-bomba (captação)
Un
2,00
6.000,00
12.000,00
Conj.motor-bomba (elevatória)
Un
2,00
8.000,00
16.000,00
SUBTOTAL
28.000,00
SUBTOTAL (VP)
9.861,17
Nota: O custo da estação elevatória inclui obras civis, estrutura de concreto, equipamentos elétricos,
barriletes e montagem.
Tabela 13 – Quadro resumo dos custos das alternativa I
SIAA SEABRA / SANTANA - BA
RESUMO DOS CUSTOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA I
DESCRIÇÃO
CUSTO (R$)
VALOR PRESENTE (R$)
INVESTIMENTO
Primeira Etapa (1.999)
Segunda Etapa (2.009)
SUB TOTAL
802.480,00
28.000,00
830.480,00
802.480,00
9.861,17
812.341,17
659.132,43
399.409,29
210.622,69
135.426,59
1.058.541,72
346.049,28
1.889.021,72
1.158.390,45
ENERGIA ELÉTRICA.
Consumo
Demanda
SUB TOTAL
CUSTO TOTAL
12
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 14 - Estudo do custo da energia elétrica para a alternativa II.
SIAA SEABRA / SANTANA - BA
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA PARA AS VAZÕES MÉDIAS DA ALTERNATIVA II.
Os custos de energia elétrica serão calculados em função da potência instalada e do número de horas de
funcionamento para as vazões médias anuais, tomando-se por base a tarifa horo sazonal azul segmento A4.
Consumo Médio Anual = P * 0,735 * NH * 365 dias * Custo/Mwh / 1000
Demanda Anual = P * 0,735 * 12 meses * Custo/Kw.
Potência Instalada na Captação
Potência Instalada na EEAB
Potência total (ponderada) para cálculo da energia
DISCRIMINAÇÃO
UND
Consumo.
Demanda.
Mwh
Kw
Consumo.
Demanda.
Mwh
Kw
VAZÃO
(l/s)
2000
41,79
2001
43,37
2002
45,01
2003
46,73
2004
48,51
2005
50,36
2006
52,28
2007
54,27
2008
56,34
2009
58,48
2010
59,36
2011
60,27
2012
61,18
2013
62,11
2014
63,05
2015
64,00
2016
64,97
2017
65,95
2018
66,95
2019
67,97
2020
69,00
VALOR TOTAL
ANO
NH*
14,08
14,61
15,16
15,74
16,34
16,97
17,61
18,28
18,98
19,70
20,00
17,47
17,73
18,00
18,27
18,55
18,83
19,12
19,41
19,70
20,00
QUANT.
1a ETAPA
36,22
1.190,70
2a ETAPA
46,95
1.543,50
2a ETAPA
75,00
100,00
175,00
CUSTO
UNITÁRIO
CUSTO /
ANO
FONTE
42,49
4,81
1.538,68
5.727,27
COELBA
COELBA
42,49
4,81
1.994,59
7.424,24
COELBA
COELBA
CUSTOS DE ENERGIA ELÉTRICA (R$)
CONSUMO DEMANDA
CUSTO / ANO V.PRESENTE
22.024,07
5.727,27
27.389,88
24.455,25
22.856,84
5.727,27
28.208,99
22.488,03
23.723,05
5.727,27
29.060,98
20.685,03
24.626,92
5.727,27
29.950,01
19.033,77
25.564,60
5.727,27
30.872,31
17.517,78
26.539,95
5.727,27
31.831,65
16.126,90
27.551,42
5.727,27
32.826,52
14.849,05
28.601,70
5.727,27
33.859,56
13.675,31
29.691,18
5.727,27
34.931,16
12.596,53
30.821,40
5.727,27
36.042,83
11.604,83
31.287,17
5.727,27
36.500,96
10.493,15
34.159,64
7.424,24
42.267,66
10.849,06
34.676,68
7.424,24
42.795,05
9.807,52
35.203,23
7.424,24
43.332,14
8.866,62
35.735,16
7.424,24
43.874,72
8.015,75
36.275,76
7.424,24
44.426,14
7.246,87
36.825,87
7.424,24
44.987,26
6.552,14
37.383,83
7.424,24
45.556,39
5.924,13
37.950,06
7.424,24
46.133,95
5.356,46
38.524,96
7.424,24
46.720,37
4.843,35
39.108,96
7.424,24
47.316,06
4.379,56
661.642,30
137.242,29
798.884,59
255.367,08
VALOR TOTAL (VP)
209.301,08
Coeficiente para valor presente: (1+i)^(-n); i = 0,12.
NH número de horas em funcionamento
ABES – Trabalhos Técnicos
PC (cv)
P EEAB (cv)
Pt (cv)
1a ETAPA
60,00
75,00
135,00
46.066,00
255.367,08
13
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 15 - Estudo do custo do investimento para a alternativa II.
SIAA SEABRA / SANTANA - BA
AVALIAÇÃO DOS CUSTOS PARA INPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA II.
Será implantada uma captação flutuante, equipada com dois conjuntos motor-bomba de 40 cv, sendo um
reserva do outro e construída uma estação elevatória de água bruta, equipada com dois conjuntos moto bombas (1 + 1r) de 1.775 rpm com 60 cv na primeira etapa.
Na segunda etapa, os equipamentos serão substituídos por outros com potências de 50 cv e 75 cv,
respectivamente.
ITENS (1a ETAPA)
UNIDADE
QUANT.
CUSTO UNIT.
CUSTO TOTAL
Tubulação DN 300, PVC.
M
7.070,00
52,00
367.640,00
Assentamento
M
7.070,00
12,00
84.840,00
Captação Flutuante
Conj.moto-bomba e
conversor
Estação Elevatória
Un
2,00
15.000,00
30.000,00
Un
2,00
80.000,00
160.000,00
Un
1,00
120.000,00
120.000,00
Conjuntos moto-bomba
Un
2,00
5.000,00
10.000,00
Linha de Transmissão
M
1.000,00
15,00
15.000,00
Reservatório Pulmão
Un
1.00
65.000,00
65.000,00
Caminho de Serviço
M
1.000,00
15,00
15.000,00
867.480,00
SUBTOTAL
ITENS (2a ETAPA)
UNIDADE
QUANT.
CUSTO UNIT.
CUSTO TOTAL
Conj. moto-bomba (captação)
Un
2,00
5.000,00
10.000,00
Conj. moto-bomba (elevatória)
Un
2,00
6.000,00
12.000,00
TOTAL
22.000,00
TOTAL (VALOR PRESENTE)
7.748,06
Nota: O custo da estação elevatória inclui obras civis, estrutura de concreto, equipamentos elétricos,
barriletes e montagem.
Tabela 16 – Quadro resumo dos custos da alternativa II.
SIAA SEABRA / SANTANA - BA
RESUMO DOS CUSTOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ALTERNATIVA II.
DESCRIÇÃO
CUSTO (R$)
VALOR PRESENTE (R$)
INVESTIMENTO
Primeira Etapa (1.999)
Segunda Etapa (2.009)
867.480,00
22.000,00
867.480,00
7.748,06
SUB TOTAL
889.480,00
875.228,06
Consumo
Demanda
661.642,30
137.242,29
209.301,08
46.066,00
SUB TOTAL
798.884,59
255.367,08
1.688.364,59
1.130.595,14
ENERGIA ELÉTRICA.
CUSTO TOTAL
14
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 16 – quadro comparativo dos custos totais das alternativas.
SIAA SEABRA E SANTANA - BA
QUADRO COMPARATIVO DOS CUSTOS DAS ALTERNATIVAS I e II
ALTERNATIVA I
CUSTO
CUSTO V. P.
830.480,00
812.341,17
1.058.541,72
346.049,28
1.889.021,72
1.158.390,45
ALTERNATIVA II
CUSTO
CUSTO V. P.
889.480,00
875.228,06
798.884,59
255.367,08
1.688.364,59
1.130.595,14
REDUÇÃO PERCENTUAL DO CUSTO TOTAL DA ENERGIA
24,53
REDUÇÃO PERCENTUAL DO CUSTO TOTAL DA ENERGIA A VALOR PRESENTE
26,20
REDUÇÃO PERCENTUAL DO INVESTIMENTO TOTAL A VALOR PRESENTE
2,40
DESCRIÇÃO
INVESTIMENTO
E. ELETRICA
TOTAL
Observa-se claramente no quadro acima, que no caso do SIAA de Seabra / Santana a redução do custo da
energia elétrica é da ordem de 25 % . É importante notar que nesta situação particular, onde a potência
requerida é pequena e o percentual do investimento total a valor presente tem pouca redução. No entanto, a
economia no custo da energia elétrica ao longo dos anos compensa a diferença do investimento inicial.
CONCLUSÕES
Com base nos estudos realizados, concluiu-se que:
A adoção de uma concepção de projeto de SAA´s utilizando 20 h de bombeamento e o conceito de
reservatório pulmão, possibilita a redução do consumo da energia elétrica entre 25% a 42% e também
redução do custo do investimento total a valor presente até 24%;
O aumento de vazão para compensar a redução do número de horas de bombeamento não implica em
mudança do diâmetro da tubulação de recalque;
A economia relativa ao custo de energia elétrica cresce significativamente a medida que aumenta a potência
requerida pelo sistema.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
2.
3.
PORTARIA DA ANEEL Nº 456 / 2000, publicada em 29 de novembro de 20000.
BOMBAS E SISTEMAS DE RECALQUE, [por] Paulo S. Nogami [ e outros]. São Paulo, CETESB, 1974.
SULZER CENTRIFUGAL PUMP HANDBOOK, Sulzer Pumps ltd. Winterthur, Switzerland, Reprinted
1996.
4. MANUAL DE HIDRÁULICA, [por] J. M. de Azevedo Neto [e] Guillermo Acosta Alvarez de 1973.
ABES – Trabalhos Técnicos
15