Development of methodology and implementing for assessing hydro-energetic performance in water supply systems

This doctoral thesis aims developing a methodology and implementing it on software in order to evaluate a water supply system (WSS) hydro-energetic performance, as well as applying it on a real scale WSS. This paper was carried out in two stages: 1) modeling the hydro-energetic performance evaluation process, establishing of formulations to calculate hydro-energetic losses and implementing methodology on software; 2) applying the methodology at a real scale WSS, which required monitoring of hydraulic and electrical quantities and simulating this WSS at Epanet 2.0. The first stage results consisted at defined hydro-energetic losses and conceptualize hydro-energetic performance on the proposed methodology, which consists sequences of actions and mathematical formulation to calculate hydro-energetic losses at the WSS, as well as to evaluate WSS hydro-energetic performance and, finally, at methodology implementation in a software using Visual Basic for Applications (named as SADHE2A) and successfully tested at the WSS with synthetic data. The second stage results are related to methodology application at WSS of Guanabara (located at Ananindeua city, Pará, Brazil), using SADHE2A – versão Beta, in which were identified water global losses of 55.42% and electrical energy global losses of 58.31% (both classified as “bad” by the methodology), resulting in an economical deficit of 17,981.77 R$/month. This value is equivalent to 57.61% of electrical energy costs, since raw water pumping to the final water costumer. Finally, the methodology developed has met the research expectations to calculate the water losses and electricity consumed losses and to evaluate the hydro-energetic performance of the WSS in Brazil and world.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorA Tese de Doutorado teve por objetivo o desenvolvimento de metodologia e sua implementação em software para avaliação de desempenho hidroenergético de sistemas de abastecimento de água (SAA), bem como aplicação em sistema de escala real. A pesquisa foi executada em duas etapas: 1) foi modelado todo o processo de avaliação de desempenho hidroenergético, foram estabelecidas formulações para cálculo de perdas hidroenergéticas e implementada metodologia em software; 2) foi realizada a aplicação da metodologia em SAA de escala real, que necessitou de monitoramento de grandezas hidroenergéticas e de simulação computacional do mesmo SAA no Epanet 2.0. Os resultados da primeira etapa consistiram na definição de perdas hidroenergéticas, na conceituação de desempenho hidroenergético, na metodologia proposta (sequenciamento de ações e inerentes formulações matemáticas) para o cálculo de perdas hidroenergéticas e para avaliação de desempenho hidroenergético de SAA, na implementação da metodologia em software (batizado de SADHE2A) e no teste da metodologia com sucesso em SAA com dados sintéticos. Os resultados da segunda etapa foram consequência da aplicação da metodologia, com uso do SADHE2A – versão Beta, no SAA Guanabara (localizado na cidade de Ananindeua, Pará, Brasil), na qual foram verificadas perdas globais de água de 55,42%/m e perdas globais de energia elétrica consumida de 58,31% (ambos os desempenhos classificados como “ruim”) que ocasionaram impacto financeiro de -17.981,77 R$/mês (57,61% de toda a despesa com consumo de energia elétrica no SAA, desde a captação de água bruta até a entrega de água tratada ao consumidor). Por fim, a metodologia desenvolvida atendeu as expectativas da pesquisa para calcular as perdas de água e de energia elétrica consumida e avaliar o desempenho hidroenergético de SAA, com elevada potencialidade de uso no Brasil e no exterior