Água da vida – sustentabilidade e eficiência energética na indústria da água

ABB, S.A.

A escassez de água representa uma ameaça imediata em termos de problemas de saúde e desenvolvimento económico. A ameaça está a desenvolver-se a um ritmo alarmante devido à crescente procura.

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DOSSIER SOBRE GESTÃO E TRATAMENTO DE ÁGUA

Água da vida – sustentabilidade e eficiência energética na indústria da água

De acordo com as Nações Unidas, já existem 700 milhões de pessoas distribuídas por 43 países que enfrentam escassez de água. As projeções mostram alterações de tal forma dramáticas ao longo dos próximos 15 anos, que se estima que quase dois terços da população do mundo poderão vir a viver em países com escassez de água em 2025. Tradicionalmente, a recolha passiva de água da chuva, de rios e reservatórios e o uso de poços satisfaz a procura de água em áreas povoadas, mas os efeitos do crescimento populacional, a maior urbanização e as mudanças climáticas estão a aumentar a necessidade de dessalinização artificial e de tratamentos avançados de águas residuais. Para assegurar futuros abastecimentos de água, é necessário um grande investimento em infraestruturas hídricas, quer através da reabilitação de sistemas e instalações deterioradas, quer através

do alargamento das infraestruturas construindo novas instalações.

AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA De modo a alcançar um nível mais elevado de eficiência energética, o processo completo de aplicação deve ser levado em consideração para tirar partido de todas as oportunidades de melhoria de eficiência e, em seguida, priorizar de forma adequada essas oportunidades. A otimização do consumo de energia pode ser obtida seguindo diferentes estratégias de redução, incluindo a otimização do sistema mecânico, do sistema elétrico, dos controlos, bem como da implementação de medidas de recuperação de energia ou de cogeração.

Podem ser obtidas enormes poupanças de energia ao controlar a pressão e

o fluxo de descarga variando a sua velocidade, em vez de utilizar válvulas de estrangulamento.

Um exemplo de tal abordagem é o conceito de eficiência energética industrial (EEI). Com esta metodologia, o foco não é apenas em itens individuais de equipamentos, mas no sistema global, considerando o processo e a organização do local, bem como o consumo de serviços comuns. Este conceito de EEI emprega uma abordagem por etapas, cobrindo uma fase de identificação de oportunidades, uma fase de plano diretor concebida para avaliar e priorizar oportunidades de melhoria identificadas e, em conclusão, a fase de implementação. A execução é um esforço conjunto de algumas empresas e do cliente, envolvendo especialistas de diferentes disciplinas.

Em muitas partes do mundo, a água é um bem escasso. Como é que a oferta futura pode ser assegurada em face da crescente procura e das alterações climáticas?

IDENTIFICAÇÃO DE OPORTUNIDADES Durante esta fase, a eficiência dos sistemas de serviços públicos existentes é avaliada e as melhorias que podem ser alcançadas a partir do controlo do processo, da modificação de equipamentos ou de tecnologias de energia alternativa eficientes são identificadas. Os dados disponíveis, como por exemplo as condições de consumo ou de fluxo, bem como as avaliações no local, são considerados como contributos para a análise. Além disso, a monitorização e a focalização, bem como a avaliação de comportamentos e práticas relacionados com a eficiência energética fazem parte desta fase.

Durante a identificação das oportunidades, é feita uma análise crítica dos componentes do processo em uso. Perguntando, por exemplo:

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a velocidade com um variador de velocidade (VSD) para reduzir o fluxo, a cabeça também é reduzida. Isto resultará no funcionamento das bombas no seu melhor ponto de eficiência (BEP) na gama de velocidades de funcionamento da unidade (drive) com claras vantagens das economias de energia alcançadas, da diminuição das emissões de CO2 e dos custos operacionais minimizados, bem como de um controlo de processo rápido e preciso. Os VSDs também podem atuar como soft starters, reduzindo picos sobrecarga na rede, motores e bombas. Durante o processo de arranque, os VSDs aumentam progressivamente a velocidade do motor e aceleram suavemente a carga até à sua velocidade nominal. Uma única unidade de velocidade variável pode ser utilizada para iniciar várias bombas em sequência. A função de arranque suave elimina correntes de arranque elevadas e quedas de tensão que podem provocar falhas no processo, pelo que os custos de manutenção são reduzidos e a vida útil do equipamento do sistema estendida.

Caso a procura por água seja reduzida, os VSDs reduzem lentamente a velocidade das bombas, evitando golpes de aríete e assegurando uma velocidade mínima de água no sistema.

ADOTANDO UMA ABORDAGEM PONDERADA COM PEMS Quando se trata de eficiência energética e medidas de melhoria relacionadas, um desafio chave é sempre sobre a definição de uma linha de base, de modo a determinar e avaliar as melhorias alcançadas.

No caso de sistemas de bombas, a medição da eficiência de uma bomba permite uma visão mais detalhada e portanto, uma avaliação melhor e benchmarking do equipamento. O sistema de monitorização da eficiência da bomba (PEMS) é uma solução que permite a determinação da eficiência de uma bomba em tempo real e assim a obtenção de informações baseadas em condições. O PEMS aplica os princípios termodinâmicos para o cálculo da eficiência e requer somente como medidas a pressão e a temperatura no lado da entrada e saída da bomba.

Se a energia elétrica for também medida, os valores de fluxo também podem ser derivados a partir deste método. O PEMS pode não só ser utilizado para as atividades de benchmarking, como também

Figura 1. Ilustração de níveis de água doce em 2000.

proporciona custos operacionais reduzidos ao operar o sistema com a maior eficiência. Além disso, a disponibilidade da instalação pode ser aumentada através da implementação de planificação de manutenção otimizados. Obter uma visão mais alargada é fundamental para o desenvolvimento de uma estratégia abrangente. Os potenciais óbvios podem não ser os que oferecem os maiores benefícios.

ASPETOS ECONÓMICOS Como a metodologia já implica, geralmente é aplicada a instalações existentes. Como regra geral, para que todas

as instalações sejam consideradas para uma avaliação energética, os seguintes requisitos devem orientar o processo de seleção: t As instalações devem ter uma vida útil restante de pelo menos 10 anos.

Se a vida útil for muito curta, não haverá tempo suficiente de recuperar as poupanças; t O custo unitário de energia das operações da instalação deve estar acima do nível médio em relação à média global. Os custos de energia que são demasiado baixos podem levar à conclusão de que a energia economizada não tem valor suficiente para ser economicamente atraente.

Figura 1. Ilustração de níveis projetados de água doce em 2025.