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Operação sustentável em sistemas de distribuição de água: uma análise sob a ótica da produção mais limpa (P+L)

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metadataTrad.dc.contributor.author Melo, Everson Gardel de;
metadataTrad.dc.contributor.advisor Moraes, Carlos Alberto Mendes;
metadataTrad.dc.contributor.advisorLattes http://lattes.cnpq.br/2076544554717764;
metadataTrad.dc.publisher Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
metadataTrad.dc.publisher.initials Unisinos;
metadataTrad.dc.publisher.country Brasil;
metadataTrad.dc.publisher.department Escola Politécnica;
metadataTrad.dc.language pt_BR;
metadataTrad.dc.title Operação sustentável em sistemas de distribuição de água: uma análise sob a ótica da produção mais limpa (P+L);
metadataTrad.dc.description.resumo Sistemas de abastecimento de água possuem uma série de fatores que influenciam neste processo. Aspectos sociais, econômicos e ambientais revelam o quão sustentável pode ser a distribuição de água. O desafio de garantir o acesso à água para toda população mundial passa por encontrar o equilíbrio entre estes três pilares da sustentabilidade. No Brasil inúmeras internações hospitalares são causadas pela ausência ao acesso de água com qualidade. O presente trabalho busca em um sistema de distribuição, perpassando seus componentes físicos, instruções técnicas e rotinas operacionais, a avaliação deste, de modo a obter o menor custo e a menor retirada de água dos mananciais utilizando estratégias de Produção mais Limpa (P+L). Outros objetivos estão elencados e dizem respeito a avaliação através da pegada hídrica e da energia incorporada no processo principal, distribuição propriamente dita e no processo de produção de insumos como produtos químicos e tubulações. A concepção de uma ferramenta socioambiental que inter-relacione volume produzido, volume faturado e o consumo/geração de energia elétrica também é um dos objetivos deste estudo. Para a execução deste trabalho a metodologia utilizada baseou-se em quatro cenários que foram simulados no software de simulação hidráulica EPANET. O cenário 1 tratou da modelagem de um sistema convencional de abastecimento para zonas altas com seus componentes típicos (reservatórios apoiados, elevatórias de água e reservatório elevado). O segundo cenário modifica o formato anterior com a instalação de um turbogerador e a retirada de uma elevatória de água e dois reservatórios. O cenário 3 apresenta, sobre a modelagem anterior, o acréscimo de volume faturado e, consequentemente, a redução de perdas aparentes. O cenário 4 aborda todas as outras implementações e acrescenta o controle da pressão de distribuição através da inclusão de três válvulas reguladoras de pressão (VRP). Os resultados apresentados mostram que à medida em que as implementações propostas são inseridas, através dos cenários simulados, as variáveis volume produzido, volume faturado e consumo/geração de energia elétrica se aproximam dentro da ferramenta socioambiental denominado diagrama 3Ss da distribuição de água. Da mesma forma, a pegada hídrica e a energia incorporada acompanham a tendência de melhoria de seus números através dos quatro cenários. Na etapa de conclusão é possível verificar reduções percentuais significativas das perdas físicas por meio de vazamentos de tubulações, cerca de 54,6 %. A redução das perdas aparentes, a partir do cenário 3, fica na ordem de 45,5%. A energia incorporada (kWh/m³) apresenta redução significativa a partir do cenário 2, de 8,57 para 4,95 no cenário 4. A pegada hídrica apresenta redução de 3,64 no cenário 1 para 1,36 m³/m³f no cenário 4. O estudo conclui que o objetivo principal de propor um sistema de distribuição sustentável sob à ótica da produção mais limpa foi plenamente atingido, bem como todos os objetivos específicos elencados na formatação desta pesquisa. Ao fim ficam elencados, como possíveis trabalhos futuros, a avaliação do lodo das estações de tratamento, estudo sobre a substituição de tubulações e o detalhamento de seus impactos e as emissões de carbono provenientes de sistemas de abastecimento de água e sistemas de esgotamento sanitário.;
metadataTrad.dc.description.abstract Water supply systems have a number of factors that influence this process. Social, economic and environmental aspects reveal how sustainable water distribution can be. The challenge of guaranteeing access to water for the entire world population is to find a balance between these three pillars of sustainability. In Brazil, numerous hospitalizations are caused by the lack of access to quality water. The present work seeks in a distribution system, passing through its physical components, technical instructions and operational routines, the evaluation of this, in order to obtain the lowest cost and the least water withdrawal from the sources using cleaner production strategies (P + L). Other objectives are listed and relate to the evaluation through the water footprint and the energy incorporated in the main process, distribution itself and in the production process of inputs such as chemicals and pipes. The conception of a socio-environmental tool that interrelates the volume produced, the volume billed and the consumption/generation of electricity is also one of the objectives of this study. For the execution of this work, the methodology used was based on four scenarios that were simulated in the EPANET hydraulic simulation software. Scenario 1 dealt with the modeling of a conventional supply system for high areas with its typical components (supported reservoirs, water elevations and elevated reservoir). The second scenario changes the previous format with the installation of a turbogenerator and the removal of a water lift and two reservoirs. Scenario 3 shows the increase in billed volume over the previous model and, consequently, the reduction of apparent losses. Scenario 4 addresses all other implementations and adds control of distribution pressure through the inclusion of three pressure regulating valves. The results presented show that as the proposed implementations are inserted through the simulated scenarios, the variables volume produced, volume billed and consumption/generation of electric energy get closer within the socio-environmental tool called the 3Ss diagram of water distribution. In the same way, the water footprint and the incorporated energy follow the trend of improving their numbers through the four scenarios. At the conclusion stage, it is possible to see significant percentage reductions in physical losses through pipe leaks, about 54.6%. The reduction in apparent losses from scenario 3 is in the order of 45.5%. The incorporated energy (kWh/m³) shows a significant reduction from scenario 2, from 8.57 in scenario 2 to 4.95 in scenario 4. The study concludes that the main objective of proposing a sustainable distribution system from the perspective of cleaner production was fully achieved as well as all the specific objectives listed in the format of this research. At the end, it is listed as possible future works the evaluation of the sludge of the treatment plants, a study on the replacement of pipes and the details of their impacts and the carbon emissions from water supply systems and sanitary sewage systems.;
metadataTrad.dc.subject Sustentabilidade; P+L; Pegada hídrica; Energia incorporada; Abastecimento de água; Sustainability; Cleaner production; Water footprint; Cumulative energy demand; Water supply;
metadataTrad.dc.subject.cnpq ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Civil;
metadataTrad.dc.type Dissertação;
metadataTrad.dc.date.issued 2021-02-26;
metadataTrad.dc.description.sponsorship Nenhuma;
metadataTrad.dc.rights openAccess;
metadataTrad.dc.identifier.uri http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9739;
metadataTrad.dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil;


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