Unversdade Federal de Santa Catarna UFSC Departamento de Engenhara Cvl Laboratóro de Efcênca Energétca em Edfcações - LabEEE Netuno 4 Manual do Usuáro Enedr Ghs Marcelo Marcel Cordova Floranópols, Junho de 2014 1
Netuno 4 Manual do Usuáro Prof. Enedr Ghs, PhD enedr@labeee.ufsc.br (cração) Marcelo Marcel Cordova, Eng. cordova.mm@gmal.com (programação, com apoo do PIBIC/CNPq/UFSC e FINEP) 2
Sumáro 1. Introdução... 5 2. Arquvos para acompanhamento dos exemplos... 6 3. Smulação de sstemas de captação de água pluval Entrada dos dados... 7 3.1. Dados de precptação... 7 3.2. Área de captação... 8 3.3. Demanda total de água... 8 3.4. Número de moradores... 9 3.5. Percentual da demanda total a ser suprda por água pluval... 10 3.6. Coefcente de escoamento superfcal... 10 3.7. Reservatóro superor... 11 3.8. Reservatóro nferor... 12 3.8.1. Smulação para reservatóro com volume conhecdo... 12 3.8.2. Smulação para reservatóros com dversos volumes... 13 4. Smulação de sstemas de captação de água pluval Método... 14 4.1. Smulação com reservatóro nferor e sem reservatóro superor... 14 4.2. Smulação com reservatóros nferor e superor... 16 4.3. Determnação do volume deal... 18 5. Análse econômca... 21 5.1. Volume do reservatóro nferor... 22 5.2. Tarfas de água e esgoto... 23 5.3. Estmatvas de consumo de água... 26 5.4. Custos ncas... 27 5.5. Custos operaconas... 28 5.5.1. Motobomba... 28 5.5.2. Outros custos operaconas... 31 3
5.6. Smulação e fluxo de caxa (economas e custos mensas)... 34 6. Smulação de cenáros... 37 7. Exemplos de utlzação do Netuno... 39 7.1. Caso sem reservatóro superor... 39 7.2. Caso com reservatóros superor e nferor... 41 7.3. Intervalo de volumes para reservatóro nferor... 42 7.3.1. Caso com reservatóro nferor ótmo não determnado... 47 7.4. Caso com análse econômca... 49 7.5. Smulação de cenáros... 51 8. Erros eventuas... 58 9. Letura complementar... 59 10. Referêncas... 62 4
1. Introdução O Netuno é um programa computaconal utlzado para smulação de sstemas de captação de águas pluvas. Através de dados que permtem uma modelagem adequada do sstema são apresentados resultados como a relação entre o potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval e a capacdade do reservatóro, o volume extravasado de água pluval, entre outros. Como os dados de precptação devem ser fornecdos em uma base dára, as smulações são calculadas nessa base e os resultados são apresentados em base dára e mensal, a fm de facltar a análse de comportamentos sazonas do sstema de captação de águas pluvas. A metodologa utlzada basea-se em modelos comportamentas, ou seja, a smulação é feta para um conjunto de varáves conhecdas. Esses modelos dferem, por exemplo, de modelos estocástcos. Além da smulação de sstemas de captação de águas pluvas, o Netuno também permte a realzação de análses econômcas para o sstema smulado. Com a detalhada modelagem desenvolvda, pode-se obter estmatvas precsas dos custos e economas envolvdos. Também está dsponível um módulo para smulação de cenáros de sstemas de captação de águas pluvas. Nesse módulo, combnações de varáves podem ser cradas rapdamente, de modo que, em estudos cujo número de smulações é elevado, o tempo de preparação dos dados, smulação e análse pode ser reduzdo. 5
2. Arquvos para acompanhamento dos exemplos Para facldade de acompanhamento dos exemplos mostrados neste Manual, alguns arquvos estão dsponíves na mesma área do ste do LabEEE onde está este Manual e o Netuno. A pasta Dados de Precptação contém três arquvos: precfpols_2002_2011.csv; precsantanadoipanema_2002_2011.csv; precsantos_1994_2003.csv. Tas arquvos contêm dados de precptação dos muncípos de Floranópols, Santana do Ipanema e Santos, respectvamente. No Capítulo 7 serão apresentados exemplos que utlzarão esses dados. A pasta Smulação contém cnco arquvos: Sm1Manual.csv; Sm2Manual.csv; Sm3Manual.csv; Sm4Manual.csv; Sm5Manual.csv. Esses arquvos contêm dferentes smulações de sstemas de captação de águas pluvas, e também serão utlzados nos exemplos do Capítulo 7. 6
3. Smulação de sstemas de captação de água pluval Entrada dos dados Neste capítulo serão apresentados os dados de entrada para a smulação de sstemas de captação de água pluval do Netuno. O objetvo desta seção não é entrar na parte metodológca da smulação, mas detalhar o papel de cada varável nas smulações. 3.1. Dados de precptação O algortmo utlzado na smulação de sstemas de captação de água pluval do Netuno consdera dados dáros de precptação. Como esses dados costumam ter mlhares de regstros, sua utlzação no programa se dá através de um arquvo externo, em formato CSV (Valores Separados por Vírgulas). Este tpo de arquvo pode ser manpulado tanto em edtores smples de texto, como o Bloco de Notas, quanto em planlhas, como o Mcrosoft Excel. No Mcrosoft Excel, para exportar uma planlha em formato CSV, basta r em Salvar Como e, no campo Tpo, escolher CSV (Separado por vírgulas). O arquvo com dados de precptação deve estar em formato de vetor-coluna, ou seja, um dado por lnha. Para maor confabldade do resultado da smulação, os dados não devem conter descontnudades, ou seja, das em que não há dados de precptação. Caso haja células vazas, o Netuno assumrá que não houve precptação nesses das. Além do vetor com os dados de precptação, o Netuno requer a data ncal desses dados, a fm de fornecer resultados para cada mês do ano. Também se exge a defnção do descarte da precptação ncal (em mm). Caso a precptação em um dado da esteja abaxo desse valor, o Netuno consderará que não houve precptação. Esta é uma forma de se smular o descarte da prmera chuva para se evtar o carregamento de sujera acumulada nos telhados para o reservatóro, por exemplo. Os dados descrtos são nserdos através dos campos apresentados na Fgura 1. Para ncar a entrada de dados, clque na célula à dreta de "Carregar dados de 7
precptação" e escolha o arquvo desejado. O número de regstros será preenchdo automatcamente de acordo com a quantdade de dados de precptação exstente no arquvo. Fgura 1 Interface prncpal para carregar os dados de precptação pluvométrca e ncar o processo de entrada de dados. A obtenção dos dados pluvométrcos, em base dára, é de responsabldade do usuáro do Netuno. Há uma extensa base de dados de precptação pluvométrca de muncípos brasleros dsponível no ste da Agênca Naconal de Águas (hdroweb.ana.gov.br). No entanto, os dados devem ser formatados adequadamente para serem usados no Netuno (vetor-coluna e extensão CSV). 3.2. Área de captação A área de captação de água pluval é dada, segundo a NBR 10844 (ABNT, 1989), pela soma das áreas das superfíces que, nterceptando chuva, conduzem as águas para determnado ponto da nstalação representada pela projeção horzontal da cobertura da edfcação. A undade da área de captação a ser usada no Netuno é o m². 3.3. Demanda total de água A demanda total de água representa a quantdade de água necessára para atender as necessdades dos usuáros da edfcação. Esse dado pode ser: Fxo, onde se deve defnr a demanda dára de água potável per capta; Varável, onde a demanda pode ser dára (em ltros per capta/da) ou mensal (ltros/mês). A janela para entrada de dados deste segundo caso é apresentada na Fgura 2. 8
Fgura 2 Interface para demanda de água varável. Demanda em base mensal será convertda em base dára automatcamente pelo Netuno, de acordo com a quantdade de das em cada mês. Os dados de demanda varável podem ser nserdos manualmente (preenchendo as células) ou carregados dretamente de um arquvo em formato CSV, através do botão Carregar arquvo. O prmero da da demanda varável será o mesmo da "data ncal" do arquvo de precptação. 3.4. Número de moradores O número de moradores é utlzado para calcular a demanda dára total de água para cada caso. Este dado é nserdo no programa Netuno por meo do número total de moradores da resdênca ou usuáros da edfcação. 9
Caso selecone-se, para uma determnada smulação, a demanda total de água como varável e com perodcdade mensal, este valor é automatcamente defndo como 1, pos as demandas totas consderarão mplctamente o número de moradores na edfcação. O número de moradores varável pode ser nserdo manualmente (preenchendo as células) ou carregado dretamente de um arquvo em formato CSV, através do botão Carregar arquvo. 3.5. Percentual da demanda total a ser suprda por água pluval Este dado é defndo a partr de estudos sobre usos fnas de água em edfcações e representa a porcentagem da demanda de água que pode ser suprda por água pluval. Com esse percentual é possível calcular a demanda dára de água pluval. O valor nserdo no Netuno deve ser maor que zero e menor ou gual a 100. Valores predefndos em ntervalos de 10% estão dsponíves na nterface do Netuno. Para valores dferentes, utlza-se a opção Outro valor, dsponível logo abaxo de 100%. 3.6. Coefcente de escoamento superfcal O coefcente de escoamento superfcal é utlzado para representar o percentual do volume total de precptação que é coletado pelo sstema de água pluval. Assm, desconsdera-se o volume de água pluval perddo por absorção e evaporação ao atngr a superfíce de captação. Este coefcente depende prncpalmente do tpo de superfíce para captação de água pluval (telha cerâmca, telha metálca etc). Caso o usuáro não esteja famlarzado com este coefcente, deve buscar dados na lteratura. A dssertação de mestrado de Vncus Lus Rocha contém alguns dados (a referênca completa está dsponível no capítulo 9 deste Manual). O valor nserdo deve ser maor que zero e menor ou gual a 1. Valores predefndos em ntervalos de 0,1 estão dsponíves na nterface do Netuno. Para valores dferentes, utlza-se a opção Outro valor, dsponível logo abaxo de "1 (100% de aprovetamento)". 10
3.7. Reservatóro superor Em um sstema de captação de águas pluvas pode ou não exstr um reservatóro superor. Caso não exsta, se supõe que a água pluval armazenada é consumda dretamente do reservatóro nferor. Caso exsta, consdera-se que a água pluval é armazenada no reservatóro nferor, recalcada para o reservatóro superor e destnada aos pontos de consumo. Para a entrada de dados no Netuno, se não houver reservatóro superor, basta seleconar a opção Não utlzar reservatóro superor, como mostra a Fgura 3. Fgura 3 Interfacee para escolha da capacdade do reservatóro superor. Caso se quera consderar um reservatóro superor, pode-se especfcar seu volume, através da opção Entrar com volume desejado ; ou dexar que o Netuno escolha esse volume, que é defndo como sendo gual à demanda dára méda de água pluval. Utlza-se a demanda dára méda, pos tanto a demanda de água potável quanto o número de moradores podem ser varáves. Esse volume, portanto, é calculado por meo da Equação (2.1). V = d n res sup mor p 100 subst (2.1) Em que: 11
V ressup é o volume do reservatóro superor, defndo pelo Netuno, em ltros; d é a demanda de água per capta/da, em ltros; n mor é o número de moradores da edfcação; p subst é o percentual da demanda total de água que pode ser suprda por água pluval, em %. Anda no caso em que exste um reservatóro superor, deve-se determnar o volume de água no reservatóro superor abaxo do qual há recalque do reservatóro nferor para o superor. Pode-se entrar com esse dado em valor absoluto, em ltros, ou em valor relatvo, em % do volume do reservatóro superor. Para exemplfcar, consderando-se um reservatóro superor de 500 ltros, se o usuáro escolher como Percentual do volume do reservatóro superor abaxo do qual há recalque um valor de 50%, só haverá recalque do reservatóro nferor para o superor quando a quantdade de água no reservatóro superor for menor que 250 ltros. 3.8. Reservatóro nferor O Netuno permte a entrada deste dado de duas formas dstntas: Reservatóro com volume defndo pelo usuáro, através da opção Smulação para reservatóro com volume conhecdo ; Reservatóro não defndo ou defndo pelo Netuno, através da opção Smulação para reservatóros com dversos volumes. 3.8.1. Smulação para reservatóro com volume conhecdo Neste caso, o usuáro ndca o volume do reservatóro nferor e o Netuno calcula os seguntes valores médos para o período de análse: Potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval; Percentual de das em que a demanda de água pluval é atendda completamente; Percentual de das em que a demanda de água pluval é atendda parcalmente; Percentual de das em que a demanda de água pluval não é atendda. 12
Também são determnadas, através do botão Valores mensas, as médas mensas das varáves supractadas, além dos seguntes dados: Volume consumdo de água pluval (méda dára); Volume consumdo de água potável (méda dára); Volume extravasado de água pluval (méda dára); Méda dára de recalques, caso haja um reservatóro superor. O período de análse é gual ao período correspondente aos dados de precptação. 3.8.2. Smulação para reservatóros com dversos volumes Para realzar a smulação, deve-se defnr o Volume máxmo (ltros) da smulação e o Intervalo entre volumes (ltros). Por exemplo, se o volume máxmo for 10.000 ltros, e o ntervalo for 250 ltros, serão fetas smulações para 0, 250, 500,..., 9.750 e 10.000 ltros. A opção Indcar volume deal para o reservatóro nferor está desmarcada por padrão. Caso seja seleconada, é necessáro preencher o campo Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (%/m³) para a determnação do volume deal. Na Seção 4.3 é apresentado o método utlzado para determnar o volume deal do reservatóro nferor. Neste caso, o resultado da smulação será um gráfco de potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval em função dos dversos volumes do reservatóro nferor. Além do gráfco de potencal de abastecmento por água pluval, na janela Smulação para reservatóros com dversos volumes também podem ser gerados gráfcos de consumo de água pluval (através do botão Consumo de água pluval ), volume extravasado (através do botão Volume extravasado ) e atendmento da demanda de água pluval (através do botão Atendmento de água pluval ). Todos os resultados da smulação podem ser vsualzados através do botão Planlha de dados. Esta planlha também pode ser exportada (em formato CSV). 13
4. Smulação de sstemas de captação de água pluval Método Nesta seção será apresentado o método empregado na smulação de um sstema de captação de água pluval. Há algumas dferenças entre o caso somente com um reservatóro nferor, e o caso com um reservatóro nferor e um superor. Esses dos casos serão apresentados na sequênca. 4.1. Smulação com reservatóro nferor e sem reservatóro superor O volume de água pluval que escoa pela superfíce de captação em um dado da é obtdo por meo da Equação (4.1). V ac = P A C (4.1) Em que: V ac em ltros; P é o volume de água que escoa pela superfíce de captação em um dado da, é a precptação pluvométrca no da, em mm; A é a área de captação, em m 2 ; C é o coefcente de escoamento superfcal, admensonal, entre 0 e 1. O volume dsponível no reservatóro após a captação de água pluval, e antes do consumo, é dado por meo da Equação (4.2). V V nf nf n = mn 1 Vnf fm + Vac (4.2) Em que: V nf n V nf é o volume dsponível no reservatóro no níco do da, em ltros; é o volume do reservatóro, em ltros; V -1 nf fm é o volume dsponível no reservatóro no fnal do da anteror, em ltros; V ac é o volume de água que escoa pela superfíce de captação em um dado da, em ltros. O volume de água pluval consumdo em um da é dado por meo da Equação (4.3). 14
V c D = mn V pluv nf n (4.3) Em que: V c D pluv V nf n é o volume de água pluval consumdo no da, em ltros; é a demanda de água pluval no da, em ltros; é o volume dsponível no reservatóro no níco do da, em ltros. Após o consumo, o volume de água pluval dsponível no reservatóro é dado por meo da Equação (4.4). V nf fm V = mn V nf n nf V V c c (4.4) Em que: V nf fm é o volume de água pluval dsponível no reservatóro ao fnal do da, em ltros; V nf n V c V nf V c é o volume dsponível no reservatóro no níco do da, em ltros; é o volume de água pluval consumdo no da, em ltros; é o volume do reservatóro, em ltros; é o volume de água pluval consumdo no da, em ltros. As equações acma são calculadas para todos os dados de precptação dsponblzados pelo usuáro. Também são determnadas varáves adconas: Volume extravasado: caso V + V > V, haverá extravasamento, dado por meo da Equação (4.5); ext ac nf fm nf fm nf V = V V + V (4.5) nf n ac Em que: V ac V nf n é o volume de água que escoa pela superfíce de captação em um dado da, em ltros; é o volume dsponível no reservatóro no níco do da, em ltros; V nf fm é o volume de água pluval dsponível no reservatóro ao fnal do da, em ltros; V nf é o volume do reservatóro, em ltros; 15
V ext é o volume extravasado no da, em ltros; Se V = D, a demanda de água pluval fo atendda completamente no da ; Em que: c pluv V c é o volume de água pluval consumdo no da, em ltros; D pluv é a demanda de água pluval no da, em ltros. Se 0 < V < D, a demanda de água pluval fo atendda parcalmente no da ; Se 0, c c pluv V = a demanda de água pluval não fo atendda no da. Como a demanda total de água é um dado de entrada, pode-se determnar o potencal de economa de água potável por meo do aprovetamento da água pluval através da Equação (4.6). E pot N Vc = 100 (4.6) D = 1 tot Em que: E pot é o potencal de economa de água potável por meo do aprovetamento da água pluval, em %; V c tot D é o volume de água pluval consumdo no da, em ltros; é a demanda total de água no da, em ltros. Como um dos dados de entrada é a data ncal dos dados de precptação, e se assume que os dados são contínuos, as varáves acma (volume consumdo de água pluval, volume consumdo de água potável, volume extravasado, e se houve atendmento total, parcal ou nulo) são determnadas para cada mês do ano. 4.2. Smulação com reservatóros nferor e superor A prncpal dferença com relação ao caso anteror é que, com a exstênca de dos reservatóros, a água captada é armazenada prmeramente no reservatóro nferor, recalcada para o superor, e só então pode ser consumda. 16
Tanto o volume de água pluval que escoa pela superfíce de captação, V ac, quanto o volume dsponível no reservatóro após a captação de água pluval, V nf fm, são os mesmos calculados na seção anteror. Para o recalque de água pluval do reservatóro nferor para o reservatóro superor, consdera-se que: Prmeramente haverá recalque ao mesmo tempo em que há consumo de água pluval (provenente do reservatóro superor); Em seguda, caso anda haja demanda de água pluval, e caso o reservatóro nferor esteja vazo, e o superor tenha água, haverá consumo sem recalque. Os pontos acma podem ser melhor entenddos através de um exemplo. Suponha que: Após a captação de água pluval o reservatóro nferor fque com 400 ltros de água; A demanda de água pluval é de 450 ltros (defnda pelo usuáro); A capacdade do reservatóro superor é de 300 ltros (defnda pelo usuáro); Há recalque quando o volume de água no reservatóro superor é nferor a 150 ltros (defnda pelo usuáro); Ao níco do da, a quantdade de água no reservatóro superor é de 200 ltros. Ocorrerá o segunte: 1. Haverá consumo de 50 ltros. Faltarão 400 ltros para atender a demanda; 2. Após esse consumo, o reservatóro superor terá 150 ltros de água. Logo, poderá haver recalque. Como há água sufcente no reservatóro nferor, haverá recalque de 150 ltros de água, ou seja, o reservatóro superor será preenchdo completamente, e o reservatóro nferor fcará com 250 ltros de água; 3. Haverá consumo de 150 ltros de água do reservatóro superor. Faltarão 250 ltros para atender a demanda; 4. Após esse consumo, o reservatóro superor terá 150 ltros de água. Logo, poderá haver recalque. Como há água sufcente no reservatóro nferor, haverá recalque de 150 ltros de água, ou seja, o reservatóro superor será preenchdo completamente, e o reservatóro nferor fcará com 100 ltros de água; 17
5. Haverá consumo de 150 ltros de água do reservatóro superor. Faltarão 100 ltros para atender a demanda; 6. Após esse consumo, o reservatóro superor terá 150 ltros de água. Logo, poderá haver recalque. Com a água dsponível no reservatóro nferor, haverá recalque de 100 ltros. O reservatóro superor terá 250 ltros; 7. Haverá consumo de 100 ltros do reservatóro superor, ou seja, até atender a demanda. O reservatóro superor terá 150 ltros de água, mas não haverá recalque, pos o reservatóro nferor está vazo. Observe que as etapas 1-2, 3-4 e 5-6 correspondem ao prmero ponto ndcado anterormente, ou seja, consumo ao mesmo tempo em que há recalque. Já a etapa 7 corresponde ao segundo ponto, ou seja, consumo sem recalque, pos o reservatóro nferor está vazo. As condções para verfcar se houve extravasamento são as mesmas apresentadas na seção anteror. O potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval também é calculado da mesma forma. Como nesta condção há recalque, também se determna o volume recalcado total durante o da, dado pela soma dos recalques ndvduas, e o número de recalques ocorrdos. 4.3. Determnação do volume deal Para o volume do reservatóro nferor, pode-se escolher um valor fxo ou um ntervalo de valores. Para este segundo caso, são necessáros o volume máxmo e o ntervalo entre volumes. Desta forma, se o volume máxmo escolhdo for, por exemplo, 5000 ltros, e o ntervalo for de 250 ltros, serão realzadas smulações em que o volume do reservatóro nferor é de 250 ltros, 500 ltros, etc. Cada uma dessas smulações contém os resultados ctados acma, como potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval, volume extravasado, atendmentos de água pluval (total, parcal ou nulo), de forma que se pode observar os gráfcos em que o exo x representa o volume do reservatóro nferor, e o exo y uma dessas varáves. 18
Uma opção que não é mandatóra é a determnação do volume deal. Para encontrar esse volume, prmeramente consdere o percentual de utlzação de água pluval, dado pela Equação (4.7). p pluv = E pot p subst (4.7) Em que: p pluv E pot p subst é o percentual de utlzação de água pluval, em %; é o potencal de economa de água potável por meo do aprovetamento da água pluval, em %; é o percentual da demanda total de água que pode ser suprda por água pluval, em %. Enquanto a Equação (4.6) fornece um potencal de economa de água potável em relação à demanda total de água, a Equação (4.7) tem como referênca a demanda de água pluval. Por exemplo, supondo que p subst = 40% e E pot = 35%, o valor de p pluv será 87,5%, ou seja, neste caso há água pluval para atender 87,5% da demanda por este tpo de água. A relação entre o volume do reservatóro nferor e o percentual de utlzação de água pluval tem, tpcamente, a aparênca da Fgura 4, assm como o potencal de economa de água potável. Fgura 4 Exemplo de varação do percentual de utlzação de água pluval. 19
Como as smulações são realzadas em ntervalos dscretos (na Fgura 4, a cada 400 ltros), tem-se que ppluv Vnf é constante em cada ntervalo (entre 0 e 400 ltros, entre 400 e 800 ltros, etc.). O volume deal para o reservatóro é então defndo através da Equação (4.8). p V pluv nf deal (4.8) Em que: p pluv é a varação no percentual de utlzação de água pluval, em %; V nf é a varação no volume do reservatóro nferor, em m³; deal é um parâmetro ndcado pelo usuáro. Na janela prncpal do Netuno, na caxa Intervalo da smulação, campo Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (%/m 3 ), como mostra a Fgura 5. Fgura 5 Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval. p V > em todo o ntervalo de smulação defndo pelo usuáro, o Caso pluv nf deal volume deal fca ndetermnado. Na Seção 7.3.1 será apresentado um exemplo em que sso ocorre. Opconalmente, o usuáro pode determnar o volume deal por meo de análse vsual do gráfco de potencal de economa de água potável versus volume do reservatóro nferor, obtdo na smulação. 20
5. Análse econômca O Netuno também permte verfcar a vabldade fnancera do sstema, através do botão Análse Econômca (Fgura 6). Fgura 6 Interface para a análse econômca. Através dos custos de construção e manutenção, e das economas de água, é possível crar um fluxo de caxa. Com o fluxo de caxa, o Netuno estma o valor presente líqudo, o tempo de retorno do nvestmento e a taxa nterna de retorno. Os custos de um sstema de captação de água pluval podem ser dvddos em duas categoras: Custos ncas, de construção, como o(s) reservatóro(s), motobomba(s), tubulações, mão de obra, etc.; 21
Custos de operação e manutenção, como a energa consumda pela(s) motobomba(s), desnfecção da água armazenada, lmpeza, etc. Para uma análse de fluxo de caxa são necessáras, além dos custos e economas, as seguntes varáves: Período de análse: número de anos para realzar a análse econômca; Inflação: estmatva mensal da nflação; Período de reajuste dos custos de manutenção e das tarfas de água e energa; Taxa mínma de atratvdade: em base mensal; Mês de nstalação do sstema de captação de águas pluvas. Nas seções abaxo são apresentadas as janelas onde são nserdos os custos de construção e manutenção do sstema. 5.1. Volume do reservatóro nferor Na janela prncpal do Netuno, o volume do reservatóro nferor pode ser defndo pelo usuáro, caso a opção Smulação para reservatóro com volume conhecdo esteja seleconada na caxa Reservatóro nferor. Com a opção Smulação para reservatóros com dversos volumes, o Netuno pode defnr o volume deal para o reservatóro nferor baseado nos percentuas de utlzação de água pluval, como explcado na Seção 4.3. Neste caso, uma janela aparecerá perguntando se o volume deal deve ser utlzado na análse econômca, como mostra a Fgura 7. Fgura 7 Volume do reservatóro nferor para a análse econômca. 22
No entanto, se o usuáro não seleconar a opção Indcar volume deal para o reservatóro nferor, ou se o Netuno não puder defnr o volume deal para o reservatóro nferor, a janela da Fgura 8 será mostrada. Fgura 8 Especfcação do volume do reservatóro nferor na análse econômca. Caso o usuáro quera alterar o volume, essa janela pode ser acessada através do botão Modfcar volume, na janela da Análse Econômca. 5.2. Tarfas de água e esgoto As tarfas de cobrança de água potável são utlzadas pelo Netuno para o cálculo da economa fnancera mensal ao se utlzar um sstema de aprovetamento de água pluval. A janela utlzada para a nserção dos dados referentes à tarfa de água é apresentada na Fgura 9. Normalmente, a tarfa de água é composta por valores dstntos para dferentes faxas de consumo. No Netuno, a nserção da tarfa é feta escolhendo entre Abaxo de, Entre e Acma de, até que todas as faxas sejam preenchdas. Para a prmera faxa de consumo, algumas companhas de água e esgoto determnam um valor fxo, ndependente do consumo dentro dessa faxa. Para este fm exste a opção Custo fxo. Nas faxas subsequentes de consumo, o valor da tarfa é consderado proporconal ao volume consumdo. Logo, a opção Custo fxo não fca dsponível. 23
Fgura 9 Interface para entrada de tarfas de água, tarfas de esgoto e mpostos. Matematcamente, em um dado mês, o valor da conta de água quando há aprovetamento de água pluval (desconsderando tarfa de esgoto e mpostos) é estmado por meo da Equação (5.1). Em que: (, ) C = f V c (5.1) com pluv água pot água compluv C água é o valor da conta de água quando há aprovetamento de água pluval ( pot, água ) desconsderando tarfa de esgoto e mpostos, em R$; f V c é a função que determna o custo da conta de água com base nos patamares de tarfas; 24
V pot é o volume de água potável consumdo no mês, em ltros; c água são os patamares de tarfas ndcados pelo usuáro, em R$ (para patamar com tarfa fxa) ou R$/m³ (para patamares com tarfa varável). De forma análoga, em um dado mês, o valor da conta de água quando não há aprovetamento de água pluval (desconsderando tarfa de esgoto e mpostos) é estmado por meo da Equação (5.2). Em que: (, ) C = f V + V c (5.2) sem pluv água pluv pot água sempluv C água é a parcela da conta de água sem aprovetamento de água pluval desconsderando tarfa de esgoto e mpostos, em R$; V pluv é o volume de água pluval consumdo no mês, em ltros; V pot é o volume de água potável consumdo no mês, em ltros; c água são os patamares de tarfas ndcados pelo usuáro, em R$ (para patamar com tarfa fxa) ou R$/m³ (para patamares com tarfa varável). Ou seja, o volume total de água consumdo em um dado mês é composto do volume de água pluval e do volume de água potável. Além da tarfa de água, deve-se escolher o tpo de custo referente à tarfa de esgoto. Esta tarfa pode ser fxa, em que se nsere o valor em R$, ou varável, em que o valor será um percentual do valor da tarfa de água. Por fm, podem ser nserdos mpostos fxos (em R$) e varáves (em % do valor total da conta sem a tarfa de esgoto). O cálculo do custo total da conta de água depende do tpo de tarfa de esgoto. Para os casos com ou sem aprovetamento pluval, respectvamente, são utlzadas as Equações (5.3) e (5.4). C com pluv total com pluv j var Cágua 1 + + j fxo + jesgoto, se tarfa de esgoto for fxa 100 = j com pluv j var esgoto Cágua 1 + + + j fxo, se tarfa de esgoto for varável 100 100 (5.3) 25
C Em que: sem pluv total sem pluv j var Cágua 1 + + j fxo + j esgoto, se tarfa de esgoto for fxa 100 = j sem pluv j var esgoto Cágua 1 + + + j fxo, se tarfa de esgoto for varável 100 100 (5.4) sempluv C total é o custo total da conta de água com aprovetamento pluval, em R$; compluv C total é o custo total da conta de água sem aprovetamento pluval, em R$; sempluv C água é a parcela da conta de água sem aprovetamento de água pluval desconsderando tarfa de esgoto e mpostos, em R$; compluv C água é o valor da conta de água quando há aprovetamento de água pluval desconsderando tarfa de esgoto e mpostos, em R$; j var é o mposto varável, em %; j fxo é o mposto fxo, em R$; j esgoto é a tarfa de esgoto, em R$. A economa fnancera proporconada pelo aprovetamento de água pluval em um dado mês é calculada por meo da Equação (5.5). E = C C (5.5) sem pluv com pluv água total total Em que: E água é a economa em um dado mês, em R$; sempluv C total é o custo total da conta de água sem aprovetamento de água pluval, em R$; compluv C total é o custo total da conta de água com aprovetamento de água pluval, em R$. 5.3. Estmatvas de consumo de água Após preencher os dados referentes às tarfas de água e esgoto, é possível obter as estmatvas ncas de consumos e economas mensas de água, mostradas na Fgura 10, através do botão Estmatvas de consumo de água. 26
Esses valores consderam resultados da smulação com os dados presentes na janela prncpal do Netuno, assm como os valores da conta de água com e sem a captação de água pluval. Como são estmatvas ncas, não é consderada a nflação nos valores monetáros e na economa mensal. Fgura 10 Estmatvas ncas de consumos e economas mensas de água. 5.4. Custos ncas No Netuno, os custos de construção são consderados no período zero nstalação do sstema, em que não há captação de água pluval. Estes custos são os seguntes: Reservatóro nferor; Reservatóro superor; Mão de obra; Tubulações; Acessóros. A janela em que esses dados são nserdos se encontra na Fgura 11. 27
Fgura 11 Janela para entrada dos custos ncas. 5.5. Custos operaconas Na operação de um sstema de captação de água pluval, ocorrem alguns custos operaconas. No Netuno, esses custos são dvddos em duas categoras: Custo de operação da(s) motobomba(s), cujos detalhes serão apresentados na Seção 5.5.1; Outros custos operaconas, cujos detalhes serão apresentados na Seção 5.5.2. 5.5.1. Motobomba Se o usuáro escolher, na janela prncpal do Netuno, a exstênca de um reservatóro superor, é necessáro fornecer nformações sobre a motobomba utlzada para recalcar a água pluval do reservatóro nferor para o reservatóro superor. A janela em que são nserdos esses dados é apresentada na Fgura 12, e a descrção de cada parâmetro é mostrada na Tabela 1. 28
Fgura 12 Janela para entrada de dados referentes à motobomba. Tabela 1 Parâmetros referentes à motobomba. Parâmetro Descrção Undade Potênca untára Potênca de cada motobomba, fornecda pelo fabrcante. Valor pode ser nserdo em forma decmal ou fraconára (como ½, ¾, CV ou W etc.), e undade de potênca pode ser CV ou W. Rendmento Rendmento da(s) motobomba(s) em regme permanente. O rendmento consderado na smulação é o rendmento total, gual ao produto entre o rendmento da bomba e do motor do conjunto motobomba. Na modelagem atual do Netuno, consdera-se que o % rendmento da motobomba é o mesmo tanto para a partda quanto para a operação. Vazão Vazão de cada motobomba. Ltros/hora Tempo de partda Tempo necessáro para que o conjunto motobomba consuma, em regme constante, a mesma quantdade de energa utlzada para Segundos sua partda. Custo untáro Custo de cada motobomba. R$ Valor cobrado pela companha de energa elétrca. Ao contráro da Tarfa de energa tarfa de água, neste caso não se consdera a exstênca de faxas elétrca de consumo. R$/kWh Imposto fxo Imposto fxo cobrado sobre o custo de tarfa de energa elétrca. R$ Imposto varável Imposto varável (percentual do custo de energa elétrca). % Se esta opção estver seleconada, o custo ncal será dobrado, Consderar smulando a aqusção de duas motobombas dêntcas. Esta opção motobomba não afeta o tempo de operação e consequente consumo de reserva energa elétrca. - 29
Tas parâmetros são necessáros para determnar o custo de energa elétrca em cada mês do período em análse. Incalmente, deve-se determnar o tempo total de operação da motobomba, que é dvddo em duas parcelas: tempo total de partda e tempo total de recalque, através da Equação (5.6). t = t + t (5.6) total part/ mês rec Em que: t total é o tempo total que a motobomba fcou lgada no mês, em horas; t é o tempo hpotétco de partda total da motobomba no mês, em horas; part / mês t rec é o tempo de recalque total mensal da motobomba, em horas. O tempo hpotétco de partda da motobomba é dado pela Equação (5.7). t = n n t (5.7) part / mês recs/ da das/ mês part Em que: t é o tempo hpotétco de partda total da motobomba no mês, em horas; part / mês n recs / da é o número de recalques dáros, obtdo do resultado da smulação; n é o número de das no mês ; das / mês t part é o tempo necessáro para que o conjunto motobomba consuma, em regme permanente, a mesma quantdade de energa utlzada para sua partda, em horas. E o tempo de recalque total mensal da motobomba é dado pela Equação (5.8). Em que: t rec Vrec = (5.8) q t rec é o tempo de recalque total mensal da motobomba, em horas. V rec é o volume total recalcado pela motobomba no mês, em ltros; q é a vazão nomnal da motobomba, em ltros/hora. Assm, pode-se determnar a energa elétrca total consumda pela motobomba, por meo da Equação (5.9). 30
E mb P η mb = ttotal (5.9) Em que: E mb é a energa consumda pela motobomba no mês, em kwh; P mb é a potênca nomnal da motobomba, em kw; η é o rendmento da motobomba, dado pelo produto entre o rendmento da bomba e do motor do conjunto motobomba, admensonal; t total é o tempo total que a motobomba fcou lgada no mês, em horas. Consderando uma tarfa fxa de energa elétrca, o custo em um dado mês da operação das mototombas é obtdo através da Equação (5.10), que nclu mpostos fxos e varáves. jvar C E c = 1+ + j 100 mb mb en fxo (5.10) Em que: C mb é o custo de energa elétrca no mês, desconsderando nflação, em R$; E mb é a energa consumda pela(s) motobomba(s) no mês, em kwh; c en é a tarfa de energa elétrca, em R$/kWh; j var é o mposto varável, calculado sobre a energa consumda no mês, em %; j fxo é o mposto fxo, em R$. 5.5.2. Outros custos operaconas Além dos custos já menconados, exste a possbldade de se nserr outros custos, como manutenção, desnfecção da água, etc. A janela de outros custos operaconas é acessada através do botão Manutenção / Tratamento da água / Outros e é apresentada na Fgura 13, em que (a) mostra a janela com custo fxo e (b) com custo varável. Abaxo são detalhadas as dferenças. 31
(a) (b) Fgura 13 Janela para entrada de outros custos operaconas. O campo Perodcdade (meses) representa de quantos em quantos meses o custo nserdo será computado. Esse custo pode ser fxo ou varável. Se for fxo, é necessáro preencher o campo Custo (R$), e o campo Coefcente angular (R$/m 3 ) é desabltado. No segundo caso, consdera-se que o custo é proporconal ao volume de água pluval consumdo naquele mês (estes valores correspondem à tercera coluna das Estmatvas de consumo de água, acessível através da janela da Análse econômca). Neste caso, os campos Coefcente lnear (R$) e Coefcente angular (R$/m³) devem ser preenchdos. Na Fgura 14 é mostrado um exemplo gráfco dos dos casos de custos operaconas. A lnha em azul tem custo fxo, de R$ 30. Logo, este é o preenchmento do campo Custo (R$). Já a lnha em vermelho representa um custo varável com o volume consumdo de água pluval. O caso apresentado consdera que o Coefcente lnear (R$) tem valor R$ 20 (onde a curva cruza o exo das ordenadas), e que o Coefcente angular (R$/m³) tem valor 6 R$/m³, o que representa a nclnação da reta. Ou seja, a reta em vermelho pode ser representada através da Equação (5.11), em que x é o volume consumdo de água pluval e y é o custo. y = 6x + 20 (5.11) 32
Fxo Varável (consumo de água pluval) 60 50 40 Custo (R$) 30 20 10 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Volume consumdo de água pluval (ltros) Fgura 14 Exemplos de custo fxo e custo varável. Os custos operaconas devem ser estmados pelo usuáro. Após preencher os campos acma, ao clcar em "Adconar" a janela é expandda, e os custos adconados são mostrados conforme a Fgura 15. Fgura 15 Janela para entrada de outros custos operaconas (janela expandda). Os custos já adconados podem ser edtados ou excluídos através do botão Edtar. 33
5.6. Smulação e fluxo de caxa (economas e custos mensas) A smulação da análse econômca é realzada através do botão Calcular. Abaxo do botão são apresentadas três nformações: Valor presente líqudo: permte comparar o nvestmento ncal (compra e nstalação de equpamentos) com a economa futura na conta de água. Se esse valor for postvo, sgnfca que o nvestmento é economcamente vantajoso; Tempo de retorno do nvestmento: tempo decorrdo entre o nvestmento ncal e o momento no qual o lucro líqudo acumulado se guala ao valor desse nvestmento; Taxa nterna de retorno: taxa de juros que guala, em determnado momento do tempo, o valor presente das entradas (economa na conta de água) com o das saídas (custos de nstalação e manutenção) prevstas de caxa. O fluxo de caxa, formado pelas economas e custos mensas, pode ser vsualzado através do botão Economas e custos mensas. Duas opções estão dsponíves: Dados smplfcados: em que aparecem os custos totas mensas. Este formato é o clássco fluxo de caxa, logo é adequado para verfcar o valor presente líqudo, a taxa nterna de retorno e o tempo de retorno do nvestmento; Dados detalhados: em que os custos e economas são apresentados separadamente. Na Fgura 16, é apresentado um exemplo da janela de custos e economas com dados smplfcados. 34
Fgura 16 Janela de resultados de custos e economas (dados smplfcados). Na Fgura 17 são apresentados os dados detalhados da mesma smulação. 35
Fgura 17 Janela de resultados de custos e economas (dados detalhados). Tanto os dados smplfcados quanto os detalhados podem formato CSV, através do botão Exportar. ser exportados em 36
6. Smulação de cenáros Em mutos estudos de captação de água pluval é necessáro realzar dversas smulações com pequenas varações nos parâmetros. Por exemplo, pode-se desejar smular a construção de um sstema de captação de água pluval em cdades dferentes, ou seja, varando os dados de precptação. Para facltar esses casos, o Netuno fornece um módulo para smulação de cenáros, que pode ser acessado através da janela prncpal do Netuno, no menu Smulação, Smulação de cenáros. Na Fgura 18 é apresentada a janela da smulação de cenáros. Fgura 18 Janela para smulação de cenáros. Ao clcar na segunda coluna de cada um dos parâmetros de smulação, abre uma nova janela que permte a nserção dos dados. Na Fgura 19, é mostrada a janela para entrada de dados de precptação. Fgura 19 Janela para entrada de dados de precptação na smulação de cenáros. 37
Ao clcar no botão... é aberta uma janela para escolha do arquvo contendo os dados de precptação. Após escolher um arquvo, seu camnho é acrescentado à lsta. Os dados presentes na lsta podem ser reordenados manualmente (dos prmeros botões ao lado da lsta) ou em ordem alfabétca (últmo botão ao lado da lsta), assm como excluídos (tercero botão ao lado da lsta). Ao clcar em Conclur, os dados nserdos na lsta são mostrados na planlha da Fgura 18. Os parâmetros Demandas totas de água e Números de moradores podem ser escolhdos como varáves, assm como em uma smulação ndvdual do Netuno. A tela para nserção dos dados é a mesma apresentada na Seção 3.3. Para o parâmetro Reservatóros superores, a entrada de dados é feta de forma smlar à da Fgura 3, na págna 11. O parâmetro Reservatóros nferores pode conter um únco reservatóro com volume defndo, caso em que só é necessáro o volume; ou um ntervalo de reservatóros, em que a janela de entrada de dados é mostrada na Fgura 20. Fgura 20 Janela para entrada de dados referentes ao reservatóro nferor (smulação de cenáros). Na Seção 7.5 são mostrados os resultados obtdos neste tpo de análse, através de um exemplo lustratvo. 38
7. Exemplos de utlzação do Netuno Neste capítulo são apresentados alguns exemplos de utlzação do Netuno. 7.1. Caso sem reservatóro superor Nesta seção será apresentada uma smulação de um sstema de captação de águas pluvas. Os dados utlzados são hpotétcos, com exceção dos dados de precptação, extraídos do Hdroweb (hdroweb.ana.gov.br). Essa smulação pode ser carregada no Netuno utlzando o botão Carregar smulação prevamente salva, escolhendo o arquvo Sm1Manual.csv. Os dados que serão mantdos fxos na smulação são apresentados na Tabela 2. Dados de precptação Tabela 2 Dados de smulação. Área de captação 100 m² Demanda total de água Número de moradores 3 Percentual da demanda total a ser substtuída por água pluval Localdade: Floranópols (arquvo precfpols_2002_2011.csv) Data ncal: 01/01/2002 Descarte do escoamento ncal: 1 mm Número de regstros: 3652 100 ltros per capta/da 40% Coefcente de escoamento superfcal 0,9 No prmero caso, será consderado que não há um reservatóro superor, e que o reservatóro nferor é de 2000 ltros. Na Fgura 21 pode-se ver a janela do reservatóro superor, em que a opção Não utlzar reservatóro superor está seleconada. Na Fgura 22 pode-se ver a janela prncpal do Netuno, com o resultado da smulação. 39
Fgura 21 Janela com entrada de dados referentes ao reservatóro superor (Smulação 1). Fgura 22 Janela prncpal da Smulação 1. 40
Os resultados apresentados na Fgura 22 referem-se a uma méda. Para uma vsão mas detalhada, com base mensal, ao clcar em Valores mensas, aparece a janela da Fgura 23. Fgura 23 Janela com resultados mensas da Smulação 1. Nota-se que em város meses o potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval é de 40%, o mesmo valor do Percentual da demanda total a ser substtuída por água pluval. Isso sgnfca que, durante esses meses, o aprovetamento de água pluval fo máxmo, o que se confrma pela coluna Atendmento completo, em que os valores são 100%. Também se observa que a coluna Méda dára de recalques contém somente zeros. Isso ocorre porque nessa smulação não há reservatóro superor, logo não há recalque. 7.2. Caso com reservatóros superor e nferor Como mostrado nas Seções 3.7 e 4.2, pode-se smular o sstema de captação com a exstênca de dos reservatóros: um nferor e um superor. Neste exemplo, que pode ser carregado utlzando o arquvo Sm2Manual.csv, o volume do reservatóro superor fo consderado gual a 500 ltros, e o recalque ocorre quando o volume do reservatóro superor fca abaxo de 75% de seu volume nomnal. Ao preencher este valor no campo Percentual do volume do reservatóro superor abaxo do qual há recalque", o campo Volume no reservatóro superor 41
abaxo do qual há recalque é automatcamente preenchdo com 375 ltros. Os resultados mensas desta smulação estão apresentados na Fgura 24. Fgura 24 Janela com resultados mensas da Smulação 2. Observa-se que a últma coluna contém valores dferentes de zero. Isso ocorre porque é necessáro que a água armazenada no reservatóro nferor seja recalcada para o superor. É mportante ressaltar que o número de recalques dáros é sempre um número ntero (mesmo que não haja água sufcente para preencher o reservatóro superor), mas a méda dára de recalques ao longo de cada mês é geralmente um número fraconáro. O número médo de recalques dáros é utlzado no cálculo do consumo de energa elétrca da motobomba, como mostrado na Seção 5.5.1. 7.3. Intervalo de volumes para reservatóro nferor Nesta seção é mostrado um exemplo em que o usuáro não fxa o volume do reservatóro nferor. Desta forma, são realzadas smulações para um ntervalo de volumes, como explcado na Seção 4.3. Serão utlzados os mesmos dados de entrada da Seção 7.2, com exceção do reservatóro nferor, que será preenchdo com os seguntes dados: Smulação para ntervalo de reservatóros; Volume máxmo: 5.000 ltros; 42
Intervalo entre volumes: 250 ltros; Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval: 1 %/m 3. A varável Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval é utlzada na determnação do volume deal para o reservatóro nferor, como explcado na Seção 4.3. Ao smular com estes dados (que pode ser nserdos no Netuno utlzando o arquvo Sm3Manual.csv), obtém-se um gráfco de potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval gual ao apresentado na Fgura 25. Fgura 25 Janela com resultados da Smulação 3. E na parte nferor da janela há a segunte nformação: Volume deal para o reservatóro nferor: 3500 ltros. Potencal de economa de água potável: 39,55%, o que corresponde ao ponto em preto na Fgura 25. Esse volume deal é obtdo como ndcado na Seção 4.3. 43
Outros três gráfcos podem ser gerados no Netuno, através dos botões Consumo de água pluval (Fgura 26), Atendmento de água pluval (Fgura 27) e Volume extravasado (Fgura 28). Fgura 26 Gráfco com consumo de água pluval da Smulação 3. Fgura 27 Gráfco com atendmento de água pluval da Smulação 3. 44
Fgura 28 Gráfco com volume de água pluval extravasado da Smulação 3. Através do botão Planlha de dados podem ser observados resultados de cada uma das smulações que compõem os gráfcos acma. Uma das colunas dessa planlha, Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (%/m 3 ), é utlzada na determnação do volume deal para o reservatóro nferor (maores detalhes na Seção 4.3). Na Tabela 3 são apresentadas somente três colunas da planlha. Note que a smulação com volume de 3500 ltros é a prmera em que a dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval é menor que 1 %/m 3 (dado de entrada). Portanto, este volume é escolhdo como o deal. Ao clcar em qualquer uma das lnhas da Planlha de Dados, são apresentados os resultados mensas daquela smulação. Por exemplo, ao clcar sobre a lnha referente ao volume de 3500 ltros, aparece a tabela da Fgura 29. 45
Tabela 3 Planlha com dados parcas da Smulação 3 para entendmento da escolha do volume deal do reservatóro nferor. Volume (ltros) Potencal de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (%) Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (%/m³) 0 0,00 0,000 250 25,39 253,893 500 32,58 71,921 750 35,17 25,881 1000 36,52 13,514 1250 37,35 8,299 1500 37,96 6,125 1750 38,35 3,917 2000 38,65 2,938 2250 38,85 2,026 2500 39,02 1,717 2750 39,19 1,673 3000 39,33 1,370 3250 39,45 1,251 3500 39,55 0,991 3750 39,65 0,951 4000 39,70 0,487 4250 39,74 0,438 4500 39,78 0,457 4750 39,83 0,428 5000 39,85 0,228 Fgura 29 Janela com resultados mensas da Smulação 3 com volume deal de 3500 ltros para o reservatóro nferor. 46
7.3.1. Caso com reservatóro nferor ótmo não determnado Nesta seção é apresentado um caso em que o reservatóro nferor não pode ser determnado para o ntervalo escolhdo de volumes para o reservatóro nferor. Os dados utlzados são semelhantes aos da Seção 7.3, com exceção de: Dados de precptação, que são os de Santana do Ipanema, de 01/01/2002 a 31/12/2011 (arquvo precsantanadoipanema_2002_2011.csv); Volume máxmo do reservatóro nferor: 10.000 ltros; Intervalo entre volumes de reservatóros: 500 ltros. Este exemplo pode ser carregado no Netuno utlzando o arquvo Sm4Manual.csv. Na Fgura 30 é apresentado o gráfco do potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval para essa smulação. Os dados encontram-se na Tabela 4. Observe que na coluna Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (%/m3) (%/m 3 ) não há nenhuma lnha com valor abaxo de 1 %/m 3 (valor escolhdo na smulação). Por este motvo, o volume deal para o reservatóro nferor não é determnado. Fgura 30 Potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval com volume deal não determnado. 47
Tabela 4 Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval com volume não determnado. Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (%/m 3 ) 0-0,5 107,75 1,0 15,24 1,5 8,44 2,0 6,04 2,5 4,95 3,0 3,74 3,5 3,27 4,0 3,22 4,5 3,22 5,0 3,21 5,5 2,72 6,0 2,49 6,5 2,11 7,0 2,05 7,5 2,08 8,0 1,99 8,5 1,90 9,0 1,93 9,5 1,97 10,0 1,99 Volume (m 3 ) No entanto, aumentando o ntervalo de smulação para 20.000 ltros, obtém-se um volume deal de 16.000 ltros. Pela modelagem do sstema de captação de água pluval, pode-se garantr que, com o aumento do volume do reservatóro nferor, o potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval tenderá assntotcamente para um valor fxo. Portanto, sempre será possível obter um volume deal para o reservatóro nferor, bastando aumentar o volume máxmo do reservatóro nferor ou a "Dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval". Por outro lado, pode-se escolher um volume para o reservatóro nferor através de análse vsual da curva de potencal de economa. Dado que se conhece o local para colocação ou construção do reservatóro, pode-se estmar a sua capacdade e, desta forma, através do gráfco se obtém um potencal aproxmado de economa de água potável por meo do uso de água pluval, além dos outros gráfcos apresentados, como Atendmento de água pluval, Volume extravasado, etc. 48
7.4. Caso com análse econômca Nesta seção é apresentado um exemplo de análse econômca utlzando o Netuno. Serão utlzados valores meramente lustratvos. Consdere os dados de entrada da Seção 7.3, com as seguntes alterações: Demanda de 200 ltros per capta/da; Volume máxmo do reservatóro nferor: 10.000 ltros. Esta smulação pode ser reproduzda utlzando o arquvo Sm5Manual.csv. Ao smular o sstema com essas alterações, encontra-se um volume deal de 6750 ltros. Ao clcar em Análse Econômca, na tela prncpal do Netuno, aparece a mensagem da Fgura 31. Clcando em Sm, é aberta a janela da análse econômca. Fgura 31 Janela ncal da análse econômca (escolha do volume do reservatóro nferor). Os detalhes de cada uma das janelas utlzadas para entrada dos dados já foram apresentados no Capítulo 5. Portanto, aqu não serão mostradas as telas preenchdas. A segur são apresentados os dados utlzados na smulação. As faxas de tarfas de água são apresentadas na Tabela 5. Não serão consderados mpostos fxos ou varáves, mas eles podem ser ncluídos na smulação. As estmatvas de consumo e economas de água são apresentadass na Fgura 32. Essa janela é acessada através do botão Estmatvas de consumo de água, na janela da análse econômca. 49
Tabela 5 Tarfas de água. Faxa Valor (R$) Abaxo de 10 m 3 28 (fxo) Entre 10 e 25 m 3 5 (por m 3 ) Entre 25 e 50 m 3 Acma de 50 m 3 7 (por m³) 8 (por m³) Fgura 32 Janela com estmatvas de consumos e economas mensas de água da Smulação 5. Os dados referentes ao fluxo de caxa são apresentados na Tabela 6; os custos ncas, na Tabela 7; os dados referentes à motobomba, na Tabela 8; e os custos de manutenção, na Tabela 9. Tabela 6 Dados de entrada referentes ao fluxo de caxa. Varável Valor Inflação Reajuste das tarfas de água e energa elétrca Período de análse Taxa mínma de atratvdade Mês de nstalação do sstema 0,2% ao mês 12 meses 20 anos 2% ao mês Janero 50
Tabela 7 Custos ncas. Custos ncas Valor (R$) Reservatóro nferor (3750 ltros) 1200 Reservatóro superor (500 ltros) 200 Mão de obra 800 Tubulações 200 Acessóros 100 Tabela 8 Dados de entrada referentes à motobomba. Varável Valor Potênca ½ cv Rendmento 55% Vazão 2400 ltros/hora Tempo de partda 108 segundos Preço R$ 200 Tarfa de energa elétrca 0,33 R$/kWh Impostos fxos 0 Impostos varáves 0 Tabela 9 Dados de entrada referentes a custos de manutenção. Nome Coefcente lnear Coefcente angular Perodcdade Tratamento de água 0 1,2 R$/m 3 de 1 mês Detalhes sobre os coefcentes lnear e angular foram apresentados na Seção 5.5.2. Ao smular com os dados acma, chega-se a: Valor presente líqudo: R$ 537,48; Tempo de retorno do nvestmento: 97 meses; Taxa nterna de retorno: 2,38 % ao mês. 7.5. Smulação de cenáros Nesta seção será apresentado um exemplo em que os parâmetros de smulação são varados, de forma que é crada toda a árvore de combnações. Serão utlzados dados de smulação de três muncípos: 51
Floranópols, de 01/01/2002 a 31/12/2011; Santos, de 01/01/1994 a 31/12/2003; Santana do Ipanema, de 01/01/2002 a 31/12/2011. Três áreas de captação serão consderadas: 100 m 2 ; 200 m 2 ; 300 m 2. Três escolhas para número de moradores: 2; 3; 4. Os dados restantes, que serão fxos para todas as combnações, são: Demanda: 100 ltros per capta/da; Percentual da demanda total a ser suprda por água pluval: 40%; Coefcente de escoamento superfcal: 0,9; Reservatóro superor: gual à demanda dára, com recalque se o volume do reservatóro superor estver abaxo de 50%; Reservatóro nferor: volume máxmo de 10.000 ltros, com ntervalo de 250 ltros, e dferença entre potencas de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval de 1 %/m 3. Após o preenchmento, a janela da smulação de cenáros deve fcar semelhante à da Fgura 33 (os camnhos dos arquvos de precptação serão dferentes). Fgura 33 Janela para a smulação de cenáros. 52
Ao clcar em Smular cenáros, aparece uma planlha com os resultados das smulações. Na Tabela 10 é mostrada essa planlha, com algumas colunas de dados de entrada omtdas. Nota-se que, em algumas smulações para Santana do Ipanema, não fo possível determnar o volume deal. Isso ocorre pelo motvo explcado na Seção 7.3.1. Ao clcar em qualquer lnha da planlha, abre-se uma janela com o gráfco de potencal de economa de água potável por meo do aprovetamento de água pluval (a mesma janela da smulação para reservatóros nferores com dversos volumes). Como mostrado na Seção 7.3, pode-se acessar outros gráfcos e uma planlha com as smulações ndvduas para cada reservatóro nferor desta smulação em partcular. Se, no preenchmento dos dados da smulação de cenáros, for escolhdo um reservatóro nferor fxo, ao clcar em uma das lnhas serão mostrados os resultados mensas para aquela smulação. Dos botões são mostrados na parte nferor da janela com os resultados das smulações: Exportar somente planlha e Gráfco. O prmero botão, que pode ser expanddo através da seta no canto dreto, permte exportar somente essa planlha, que contém os dados de entrada e, como resultados, o volume do reservatóro nferor (deal, caso seja escolhda a smulação para reservatóros nferores com dversos volumes) e o potencal de economa de água potável por meo do uso de água pluval, ou então pode-se exportar essa planlha e todas as smulações ndvduas. Para esta opção, deve-se escolher uma pasta, onde serão gerados os arquvos referentes a todas as smulações. Nessa pasta, será gerado um arquvo com nome Planlha.csv, que contém uma tabela semelhante à Tabela 10, e arquvos numerados sequencalmente contendo cada uma das smulações. Estes arquvos podem ser carregados ndvdualmente no Netuno, através do botão Carregar smulação prevamente salva, na janela prncpal. Também podem ser gerados gráfcos dos cenáros, caso a smulação tenha ocorrdo para reservatóros nferores com dversos volumes. Neste caso, o botão Gráfco, na janela com a planlha de resultados, fcará atvo. Incalmente, a janela de gráfcos da smulação de cenáros será como na Fgura 34. 53
Dados de precptação Tabela 10 Resultados da smulação de cenáros. Área captação (m 2 ) Número de moradores Reservatóro superor (ltros) Reservatóro nferor ótmo (ltros) Economa de água potável (%) 1 Floranópols 100 2 80 3000 39,88 2 Floranópols 100 3 120 4000 39,60 3 Floranópols 100 4 160 5750 39,29 4 Floranópols 200 2 80 2250 39,89 5 Floranópols 200 3 120 3000 39,66 6 Floranópols 200 4 160 4250 39,55 7 Floranópols 300 2 80 2250 39,94 8 Floranópols 300 3 120 3250 39,87 9 Floranópols 300 4 160 4000 39,74 10 Santos 100 2 80 1750 39,85 11 Santos 100 3 120 2500 39,72 12 Santos 100 4 160 3250 39,54 13 Santos 200 2 80 1750 39,86 14 Santos 200 3 120 2500 39,85 15 Santos 200 4 160 3000 39,78 16 Santos 300 2 80 1500 39,83 17 Santos 300 3 120 2250 39,83 18 Santos 300 4 160 2500 39,67 19 Santana do Ipanema 100 2 80 * 0 20 Santana do Ipanema 100 3 120 * 0 21 Santana do Ipanema 100 4 160 * 0 22 Santana do Ipanema 200 2 80 9000 39,76 23 Santana do Ipanema 200 3 120 * 0 24 Santana do Ipanema 200 4 160 * 0 25 Santana do Ipanema 300 2 80 7500 39,53 26 Santana do Ipanema 300 3 120 * 0 27 Santana do Ipanema 300 4 160 * 0 54
Fgura 34 Janela para entrada de dados para smulação de cenáros. Para a geração de gráfcos, somente um dos parâmetros pode ser varável, o qual é escolhdo no campo Parâmetro varável. Todos os outros campos devem ser fxos, de forma que o gráfco gerado tenha duas dmensões, sendo o exo x o volume do reservatóro nferor. Neste exemplo, o Número de moradores será o parâmetro varável. Logo, os campos Dados de precptação e Área de captação devem ter valores fxos. Estes serão: dados de precptação de Floranópols e 200 m 2. Desta forma, a janela de geração de gráfcos fcará como mostra a Fgura 35. 55
Fgura 35 Smulação de cenáros janela preenchda. Ao clcar em OK, duas janelas aparecerão: uma contendo o gráfco das smulações (Fgura 36), e outra com uma planlha contendo as smulações que geraram esses resultados (Fgura 37). 56