aplicação de um modelo de metabolismo ao ciclo urbano da Água · ii resumo atualmente, as...
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Aplicação de um modelo de metabolismo ao Ciclo Urbano
da Água
Aplicação ao caso dos SMAS de Almada
Ana Catarina dos Santos Capelo
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Civil
Orientadores: Prof. António Jorge Silva Guerreiro Monteiro
Prof.ª Ana Fonseca Galvão
Júri
Presidente: Prof. António Alexandre Trigo Teixeira
Orientador: Prof. António Jorge Silva Guerreiro Monteiro
Vogal: Eng. Luís Filipe da Costa Pico Adão
Novembro 2015
i
AGRADECIMENTOS
O trabalho desenvolvido e materializado neste documento revelou ser um desafio. Não reflete apenas
o meu esforço mas o daqueles que directa e indirectamente me acompanharam. A todos eles, eu dedico
esta página.
À professora Ana Galvão, pelo acompanhamento e disponibilidade e por todos os materiais de estudo
fornecidos.
Ao professor António Monteiro, pelas críticas e sugestões que de certo enriqueceram o trabalho.
Aos Serviços Municipalizados de Água e Saneamento de Almada, em especial ao Engenheiro Luís
Adão, pela disponibilidade na cedência de todos os dados necessários à concretização do caso de
estudo, pelas críticas e observações tecidas ao longo de todo o processo de desenvolvimento, pela
dedicação e paciência. Ao Engenheiro José Ceia por todas as informações e contributos prestados.
A todos os colegas e amigos pelos momentos de descontração e que incansavelmente demonstraram
o seu apoio e disponibilidade em ajudar, não só nesta fase final como ao longo de todo o meu percurso
académico.
Por último, à minha família por toda a dedicação, paciência e amor inquestionáveis e por todos os
valores transmitidos.
ii
RESUMO
Atualmente, as Entidades Gestoras do Ciclo Urbano da água enfrentam grandes desafios que
comprometem a sua gestão e operacionalidade. Para poderem garantir o direito ao acesso de água
potável e saneamento de águas residuais e drenagem de águas pluviais, preconizado pelas Nações
Unidas, as entidades gestoras devem encarar o ciclo urbano de água de forma integrada e com vista à
gestão sustentável do sector.
A presente dissertação tem como objetivo principal a aplicação de um modelo de metabolismo ao caso
de um sistema de água de Portugal, mais concretamente do concelho de Almada, cujos serviços
englobam todo o ciclo urbano de água.
A metodologia desenvolvida dividiu-se nas seguintes etapas: 1) definição genérica de um ciclo urbano
de água, 2) construção de um modelo matemático que traduz as relações entre processos, 3)
construção de uma plataforma de inserção de dados que está diretamente ligada ao modelo
matemático e 4) definição de indicadores de desempenho.
Da aplicação ao caso de estudo resultou: 1) uma quantificação de volumes de água, consumos e
produções energéticos, emissões de gases com efeito de estufa (GEE), reagentes e lamas e 2) a
caracterização dos serviços nas dimensões ambiental e económica. Através do estudo da evolução
populacional no futuro foram aplicados os indicadores obtidos na caracterização dos serviços e
estimados os volumes de água e reagentes, consumos de energia e custos correntes para 2021 e 2031.
O conceito de metabolismo aplicado aos serviços da água tem inerente a noção de gestão integrada
por funcionar como um quadro unificador das relações entre os processos e recursos que são
utilizados/ transformados em funções vitais aos seus habitantes.
Palavras-chave: metabolismo urbano, indicadores de desempenho, ferramentas de apoio à decisão,
serviços da água, ciclo urbano de água.
iii
ABSTRACT
Currently, the water industry faces great challenges that compromise their management and operation.
In order to guarantee the human right to drinking water and sanitation, advocated by the United Nations,
water utilities must face the urban water cycle in an integrated way and with a sustainable management
perspective.2662
As a main objective, in the present dissertation is applied a metabolism model to the case of a water
system of Portugal, more specifically, to the municipality of Almada, which has the operation of the entire
urban water cycle.
The methodology developed is divided in the following steps: 1) generic definition of an urban water
cycle, 2) construction of a mathematical model that reflects the relationships between processes, 3)
construction of a platform to introduce all the data which is directly linked to the mathematical model and
4) definition of performance indicators.
The application to the study case resulted in: 1) a quantification of water volumes, consumption and
energy production, emissions of greenhouse gases (GHG), reagents and sludge and 2) the
characterization of all services in environmental and economic dimensions. Throughout the study of
population evolution, the indicators of all services were applied to estimate volumes of water, reagents
and sludge, energy consumption and current costs for 2021 and 2031.
The concept of metabolism, applied to water services, has inherent the notion of integrated management
because it results in a unifying framework of relations between processes and resources
used/transformed into vital functions to its inhabitants.
Keywords: urban metabolism, performance indicators, decision support tools, water services, urban
water cycle.
iv
ÍNDICE
1. Introdução ......................................................................................................................................... 1
1.1 Enquadramento e motivação do tema .....................................................................................1 1.2 Objetivos .......................................................................................................................................2 1.3 Estrutura .......................................................................................................................................3
2. Caracterização do sector da água ................................................................................................ 4
2.1 Modelos de Gestão .....................................................................................................................4 2.2 Enquadramento estratégico .......................................................................................................6 2.3 Enquadramento legal e regulador ............................................................................................8 2.4 Principais intervenientes ......................................................................................................... 10
3. Estado de Arte ............................................................................................................................... 11
3.1 Gestão Integrada do ciclo urbano de água .......................................................................... 11 3.2 Metabolismo urbano ................................................................................................................ 16
3.2.1 Metabolismo linear e Metabolismo circular .................................................................. 17
3.2.2 Tipos de análise ................................................................................................................ 17
3.2.3 Fases de construção do modelo .................................................................................... 18
3.2.4 Métodos analíticos utilizados .......................................................................................... 18
3.2.5 Aplicação de modelos de metabolismo ao ciclo urbano de água ............................. 19
3.3 Conceito de sustentabilidade aplicado ao sector da água ................................................ 22 3.4 Ferramentas de avaliação para sistemas do ciclo urbano da água ................................. 24
4. Metodologia desenvolvida ............................................................................................................ 27
4.1 Definição do sistema ................................................................................................................ 28 4.1.1 Variáveis ............................................................................................................................ 29
4.1.2 Relações matemáticas e resolução do sistema de equações .................................. 34
4.2 Plataforma de inserção de dados .......................................................................................... 39 4.2.1 Descrição do sistema (DS) ............................................................................................. 39
4.2.2 Dados de Base (DB) ........................................................................................................ 40
4.2.3 Volume captado e Volume elevado (VC_VE) .............................................................. 42
4.2.4 Sistema de Adução (Cad) ............................................................................................... 42
4.2.5 Sistema de Distribuição (R_CD) .................................................................................... 42
4.2.6 Consumos (C) ................................................................................................................... 43
4.2.7 Sistema de drenagem (CDr) ........................................................................................... 43
4.2.8 Estações de tratamento de água residual (ETAR) ...................................................... 44
4.2.9 Sistema hidrológico (SH) ................................................................................................. 46
4.3 Avaliação de desempenho ...................................................................................................... 46 5. Caso de Estudo: Aplicação do modelo de metabolismo ao concelho de Almada .............. 49
5.1 Caracterização do concelho de Almada ............................................................................... 49 5.2 Caracterização dos SMAS de Almada .................................................................................. 51
5.2.1 Padrão de Consumo – Geração de Águas Residuais ................................................ 52
5.2.2 Sistema de abastecimento de água .............................................................................. 55
5.2.3 Sistema de drenagem e tratamento de águas residuais ............................................ 58
5.3 Análise da situação atual da entidade gestora .................................................................... 64 5.3.1 Sistema de abastecimento (AA) ..................................................................................... 65
5.3.2 Sistema de saneamento (AR) ......................................................................................... 68
5.4 Avaliação de cenários de evolução populacional ............................................................... 70 6. Considerações finais e trabalho futuro ....................................................................................... 76
v
Referências Bibliográficas ................................................................................................................. 79
Anexos.................................................................................................................................................. 85
A. Representação gráfica da definição genérica do ciclo urbano da água ............................... 86
B. Equações ........................................................................................................................................ 88
C. Dados de Base utilizados no caso de estudo (Capítulo 5) ..................................................... 90
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 - Delimitação das Regiões Hidrográficas (APA, 2014a) .............................................. 9
Figura 3.1 – Meios/ processos para uma gestão integrada no ciclo urbano de água
(adaptado de Philip (2011))............................................................................................................... 12
Figura 3.2 - Quadro de transição na gestão da água urbana (Brown et al. 2008). .................. 13
Figura 3.3 - Balanço hídrico em contexto natural e urbano (WSUD, 2014) .............................. 15
Figura 3.4 - Modelo conceptual dos fluxos de água no metabolismo de água urbana (Zhang,
et al., 2010) .......................................................................................................................................... 21
Figura 3.5 - Modelo conceptual do metabolismo de água urbana (Pizzol, et al., 2013) ......... 21
Figura 3.6 – Visualização da quantificação de indicadores de acordo com o PLAN (PLAN,
2015)..................................................................................................................................................... 26
Figura 4.1 - Partes constituintes do modelo de metabolismo desenvolvido ............................. 27
Figura 4.2 - Interações entre os processos que compõem o ciclo urbano da água ................ 28
Figura 4.3 – Processos naturais ....................................................................................................... 29
Figura 4.4 - Abastecimento de água ............................................................................................... 30
Figura 4.5 - Consumo de água ......................................................................................................... 30
Figura 4.6 - Drenagem e tratamento de água residual e pluvial ................................................. 31
Figura 4.7 - Processos de recuperação de água .......................................................................... 31
Figura 4.8 - Definição genérica do ciclo urbano de água – Processos e fluxos (adaptado de
Brattebø (2011)) .................................................................................................................................. 33
Figura 4.9 – Balanço de fluxos de água entre 1 - Fonte de Água e 11- Captação .................. 35
Figura 4.10 – Plataforma de inserção de dados ............................................................................ 39
Figura 5.1 - Localização do concelho de Almada.......................................................................... 50
Figura 5.2 - Distribuição do consumo de água no concelho de Almada, 2013 ........................ 54
Figura 5.3 – Bacias de drenagem do concelho de Almada ......................................................... 59
Figura 5.4 – Comparação entre AR recolhida em ETAR e Consumo de água ........................ 63
Figura 5.5 – Metabolismo do sistema de abastecimento (volumes de água em m3) .............. 65
Figura 5.6 – Consumo de energia elétrica nos subsistemas AA ................................................ 65
Figura 5.7 - Eficiência energética dos furos de captação ............................................................ 66
Figura 5.8 - Eficiência energética na elevação de água a partir das EEP ................................ 66
Figura 5.9 - Eficiência energética nos reservatórios elevados de distribuição ......................... 66
Figura 5.10 – Emissões de GEE nos subsistemas AA ................................................................. 67
Figura 5.11 - Metabolismo do sistema de drenagem de AR (volumes de água em m3) ......... 68
Figura 5.12 - Metabolismo do sistema de tratamento de AR (volumes de água em m3) ........ 68
Figura 5.13 - Consumo de energia elétrica nos subsistemas AR ............................................... 69
Figura 5.14 - Eficiência energética nas estações elevatórias de águas domésticas ............... 69
Figura 5.15 - Emissões de GEE nos subsistemas AR ................................................................. 70
Figura 5.16 – Situação atual – Volumes ......................................................................................... 72
Fi gura 5.17 – Cenário de evolução populacional expansionista Ano 2031 – Volumes ......... 74
Figura 5.18 - Cenário de evolução populacional expansionista Ano 2031 com diminuição das
perdas – Volumes ............................................................................................................................... 75
Figura C.0.1 – Relação entre rácio Vida residual/Vida útil e kconservação ...................................... 85
vii
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Componentes que constituem os sistemas em “alta” e os sistemas em “baixa”
(adaptado de RASARP (2010b)) ........................................................................................................ 4
Tabela 2.2 - Modelos de Gestão utilizados em sistemas de titularidade estatal (adaptado de
RASARP (2012)) .................................................................................................................................. 5
Tabela 2.3 - Modelos de Gestão utilizados em sistemas de titularidade municipal ou
intermunicipal (adaptado de RASARP (2012)) ................................................................................ 5
Tabela 3.1 – Sustentabilidade no projeto TRUST (Objetivos e critérios de avaliação) ........... 23
Tabela 3.2 – Conjunto de ferramentas TRUST de avaliação de desempenho e
sustentabilidade dos sistemas do ciclo urbano de água. ............................................................. 25
Tabela 4.1 – Matriz C – Coeficientes respeitantes a cada variável ............................................ 34
Tabela 4.2 - Indicadores para traduzir o nível de atividade/ atendimento da entidade ........... 47
Tabela 4.3 – Indicadores traduzidos por volume de água e per capita ..................................... 47
Tabela 4.4 – Indicadores para traduzir as atividades de O&M afectas aos sistemas de
abastecimento e saneamento........................................................................................................... 48
Tabela 4.5 – Indicadores para Sistemas de saneamento descentralizados ............................. 48
Tabela 5.1 – Dados para Plataforma de Dados/ DS – DG (Descrição do sistema – Descrição
Global) .................................................................................................................................................. 50
Tabela 5.2 – Tipologia de solos no concelho de Almada (adaptado de CMA (2008)) ............ 51
Tabela 5.3 – Plataforma de dados/ Consumos - Uso doméstico ................................................ 52
Tabela 5.4 - Plataforma de dados/ Consumos - Uso não-doméstico, não faturado, autorizado
............................................................................................................................................................... 54
Tabela 5.5 - Plataforma de dados/ ETAR – Afluentes domésticos............................................. 55
Tabela 5.6 - Plataforma de Dados/ Descrição do Sistema (DS) - Abastecimento e
distribuição de água ........................................................................................................................... 56
Tabela 5.7 – Lista de dados relativos ao sistema de abastecimento e distribuição ................ 57
Tabela 5.8 – Reagentes utilizados no tratamento de água para abastecimento para o ano
2013 ...................................................................................................................................................... 58
Tabela 5.9 – Plataforma de Dados/ Dados gerais (DG) – Caracterização do sistema de
drenagem doméstica .......................................................................................................................... 59
Tabela 5.10 – Lista de dados relativos ao sistema de drenagem e tratamento ....................... 60
Tabela 5.11 – Caracterização geral das ETAR ............................................................................. 61
Tabela 5.12 – Emissões de óxido nitroso nos sistemas de tratamento ..................................... 62
Tabela 5.13 – Estimativa das emissões de metano nas ETAR do Valdeão e Quinta da
Bomba .................................................................................................................................................. 62
Tabela 5.14 – Indicadores que traduzem o nível de serviço da entidade gestora ................... 64
Tabela 5.15 – Normalização de valores para o sistema de abastecimento .............................. 70
Tabela 5.16 - Normalização de valores para o sistema de saneamento ................................... 71
Tabela 5.17 – Estimativa da evolução populacional de acordo com três cenários possíveis
(de Plano Estratégico de Abastecimento de Água no concelho de Almada (2013) ................ 73
viii
SIMBOLOGIA E ACRÓNIMOS
ACV – Análise do Ciclo de Vida
APA - Agência Portuguesa do Ambiente
AR – Água residual
ASD – Água residual de Sistema separativo Doméstico
AU - Água residual de Sistema Unitário
ARH - Administração de Região Hidrográfica
ARUT - Águas Residuais Urbanas Tratadas
CESUR - Centro de Sistemas Urbanos e Regionais
CWB – City Water Balance
DQA - Directiva Quadro da Água
EEP - Estações Elevatórias Primárias
EG – Entidade(s) Gestora(s)
ERSAR – Entidade Reguladora dos Serviços de Água e Resíduos
ETAR – Estação de Tratamento de Água Residual
GEE – Gases com efeito de estufa
GPI – Gestão Patrimonial de Infraestruturas
iGPI – Iniciativa Nacional para a Gestão Patrimonial de Infraestruturas
INAG - Instituto da Água
IRAR - Instituto Regulador de Águas e Resíduos
IWA – International Water Association
O&M – Operação e Manutenção
PEAASAR - Plano Estratégico de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais
PENSAAR - Plano Estratégico Nacional para os Sistemas de Abastecimento de Água e de Águas
Residuais
PGRH - Planos de Gestão de Região Hidrográfica
PNUEA – Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água
RASARP - Relatório Anual do Sector de Águas e Resíduos em Portugal
SD – Sistemas descentralizados
SMAS – Serviços Municipalizados de Abastecimento e Saneamento
TRUST - Transitions to the Urban Water Services of Tomorrow
UWOT – Urban Water Optioneering Tool
WSUD - Water Sensitive Urban Design
1
1. INTRODUÇÃO
1.1 Enquadramento e motivação do tema
O acesso a água potável bem como o posterior tratamento das águas residuais refletem o grau de
desenvolvimento das sociedades.
A Diretiva Quadro da Água (DQA) (Diretiva 2000/60/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 23
de Outubro de 2000) considera que “a água não é um produto comercial como outro qualquer, mas um
património que deve ser protegido, defendido e tratado como tal.” A água é um elemento indispensável
à vida e os serviços da água proporcionam uma maior facilidade ao seu fornecimento e à sua pronta
utilização e garantem uma posterior recolha, transporte e tratamento dos resíduos decorrentes,
assegurando que volta para o meio recetor com uma qualidade compatível com este.
Duma forma geral, as entidades gestoras do ciclo urbano da água enfrentam grandes desafios que
caso não sejam solucionados poderão dar origem a grandes constrangimentos nos serviços da água
de todo o mundo, nas próximas décadas. Os principais problemas são o crescimento acentuado da
população em meio urbano, a deterioração das infraestruturas que compõem os serviços da água
acompanhada dos elevados custos de operação e manutenção (O&M) e as alterações climáticas, que
dão origem a acontecimentos climáticos extremos (frequentes cheias/ frequentes períodos de seca)
(TRUST, 2012a).
Existem também problemas intrínsecos na forma como são pensados os serviços da água. Os atuais
sistemas de água são centralizados. Algumas desvantagens decorrentes deste tipo de sistemas são a
localização pontual de fontes de captação para abastecer uma certa população, resultando muitas
vezes em problemas de sobre-exploração, conduzem a água unidireccionalmente, muitas vezes não
aproveitam os nutrientes que se encontram nas águas residuais para a agricultura, são consumidores
de uma quantidade considerável de energia (em que uma parte é obtida através de fontes não
renováveis) e são suportados por um grande nível de infraestruturas, que necessita de grandes
esforços de manutenção (WSUD, 2014).
Dada a evolução do sector da água, existem inúmeras tecnologias desenvolvidas para o tratamento de
efluentes. A comparação entre as diferentes soluções revela-se útil para compreender de que forma as
especificidades das características socioeconómicas de cada região são encaradas no momento de
escolher uma solução de tratamento correta.
Cada vez mais todo o processo que ocorre nos sistemas de água é comparado a um conceito simples
da biologia: metabolismo. Esta noção torna claro que os sistemas que compõem os serviços da água
correspondem a um conjunto de fluxos de água, energia e materiais que são mobilizados, com a
tecnologia adequada, para satisfazer algumas necessidades - abastecimento de água e saneamento –
e que por implicarem transformações originam emissões de gases e resíduos.
2
O desempenho dos sistemas de água deve ser analisado de forma integrada, seguindo estratégias que
cumpram os requisitos legais impostos e que garantam uma utilização responsável e sustentável dos
recursos naturais (IWA, 2014). A gestão integrada dos sistemas de água é baseada na premissa de
que o ciclo urbano de água deve ser avaliado como um todo, tendo em conta que o conceito de
sustentabilidade assenta em três pilares – dimensão económica, social e ambiental (Hellström et al.,
2000).
Por toda a Europa, as entidades e autoridades relativas aos serviços da água encontram-se em fase
de transição de práticas de gestão convencionais, isto é, que têm apenas em conta a satisfação da
procura enquanto as águas residuais e pluviais são encaminhadas para fora do meio urbano, para uma
visão integrada do ciclo urbano da água, que promove o eficiente uso de água. Uma abordagem
possível é estabelecer um ciclo urbano de água fechado através da implementação de estratégias de
reutilização.
1.2 Objetivos
A presente dissertação insere-se no âmbito do projeto Europeu TRUST (Transitions to the Urban Water
Services of Tomorrow) que tem como principal objetivo o desenvolvimento das melhores ferramentas
que facilitem a transição para os serviços da água urbana do futuro.
Tem como principal objetivo a construção de uma ferramenta que caracteriza de forma integrada o ciclo
urbano de água. Pretende-se que a avaliação seja feita ao nível dos recursos que são utilizados na
operação e manutenção, das emissões de GEE e das implicações económicas decorrentes da
atividade dos sistemas de água.
Um primeiro objetivo a atingir é explorar a potencialidade do uso de balanço de massas para a gestão
do ciclo urbano de água. A metodologia desenvolvida tem na sua base o conceito de metabolismo. O
metabolismo urbano, à semelhança do conceito original da Biologia, corresponde à contabilização dos
fluxos de entrada e saída de um sistema urbano que permitem que se atinjam certos níveis de qualidade
de vida. Da coleta e organização dos dados e da análise modular dos fluxos de energia, água e
emissões é simplificada a perceção faseada dos subprodutos associados.
Para ter em conta a noção da adoção de uma gestão integrada, foi considerado no modelo a inclusão
de todos os componentes que compõem o ciclo urbano da água, como os sistemas de captação e
abastecimento de água potável, os sistemas de drenagem e tratamento de águas residuais, os sistemas
naturais que se traduzem em acontecimentos pluviométricos, infiltração e escoamento e os sistemas
de recuperação e reutilização de água consoante os usos.
O modelo desenvolvido serve como um sistema simples de fornecimento de indicadores de
desempenho, que caracterizam o ciclo urbano de água de uma cidade ou região, funcionando também
como ferramenta de benchmarking. Os indicadores obtidos foram pensados para reproduzir informação
acerca de três fluxos metabólicos: água, energia e emissões de GEE traduzidas em emissões
equivalentes de dióxido de carbono (CO2).
3
Ao serem identificados os processos críticos, uma ferramenta integrada como o modelo de metabolismo
permite a análise e o desenvolvimento das possíveis soluções a implementar no futuro, essencialmente
relacionadas com a ligação água-energia-emissões.
1.3 Estrutura
A presente dissertação contempla seis capítulos.
Serve o presente capítulo para fazer o enquadramento ao tema desenvolvido ao longo da dissertação.
É feita uma descrição dos objetivos a alcançar e da estrutura do documento.
No Capítulo 2 faz-se uma caracterização do sector de água de uma forma global, realçando os
principais stakeholders a nível internacional e nacional e quais os mais relevantes e recentes
documentos orientadores.
No Capítulo 3 são abordadas as questões da necessidade de adquirir uma gestão integrada nos
serviços da água, os mais recentes padrões de sustentabilidade e ferramentas para a sua quantificação
e o conceito de metabolismo urbano aplicado ao sector da água. Este é o capítulo que traduz toda a
pesquisa feita e que orienta a execução dos capítulos seguintes.
No Capítulo 4 descreve-se a metodologia desenvolvida e adotada a aplicar para um caso de estudo.
Serve a metodologia desenvolvida para a avaliação de um ciclo urbano de água através da
quantificação modular de fluxos.
O caso de estudo, descrita no capítulo 5, corresponde aos serviços da água operacionalizados pelos
Serviços Municipalizados de Água e Saneamento (SMAS) de Almada. Nesta fase do trabalho são
reunidos todos os dados necessários para a correta implementação do modelo, é feita uma análise da
situação atual da entidade e são analisados cenários de evolução populacional.
Por fim, no Capítulo 6 é feito um resumo das principais conclusões do estudo e são enumeradas
algumas sugestões para trabalho futuro, que possam complementar e aperfeiçoar o trabalho até então
realizado.
4
2. CARACTERIZAÇÃO DO SECTOR DA ÁGUA
Os serviços da água surgiram da necessidade fornecer água potável para consumo humano e de
controlar a proliferação de doenças infeciosas via hídrica. Em Portugal, a realidade deste sector é mais
animadora, com o acesso generalizado dos serviços da água à quase totalidade da população
portuguesa, se comparada à situação que se prolongou até ao início da década de noventa (RASARP,
2010a).
Em 1986, com a entrada de Portugal na Comunidade Económica Europeia, o Estado Português teve à
sua disposição os meios financeiros que possibilitaram um maior investimento nos serviços da água.
Nos subcapítulos seguintes é feita uma descrição dos enquadramentos estratégico e legal no sector
da água em Portugal, ambos bastante interligados. O sector da água é constituído por um conjunto de
intervenientes e de modelos de gestão que contribuam para o melhor funcionamento de todos os
sistemas que se inserem no ciclo urbano de água (a apresentar nos Capítulos 2.1 Modelos de Gestão
e 2.4 Principais Intervenientes).
2.1 Modelos de Gestão
Os serviços da água agrupam-se em sistemas “em alta” e sistemas “em baixa”. Duma forma simplista,
poder-se-á dizer que os sistemas de alta e de baixa correspondem, “respetivamente, às atividades
grossista e retalhista dos sectores de abastecimento de água, de saneamento de águas residuais
urbanas e de gestão de resíduos urbanos” (RASARP, 2010b).
Na Tabela 2.1 são enumerados os componentes que constituem ambos os sistemas consoante se
refiram a serviços de abastecimento ou serviços de saneamento.
Tabela 2.1 - Componentes que constituem os sistemas em “alta” e os sistemas em “baixa” (adaptado de RASARP (2010b))
SISTEMA “EM ALTA” SISTEMA “EM BAIXA”
SERVIÇOS DE
ABASTECIMENTO
Componentes de captação,
tratamento de água potável,
Tubagens adutoras
Armazenamento e
distribuição de água ao
consumidor
SERVIÇOS DE
SANEAMENTO
Componentes de tratamento
de águas residuais
Transporte e descarga de
águas residuais
Recolha e drenagem das
águas residuais urbanas e
pluviais
Os modelos de gestão adotados podem ser de natureza estatal ou municipal, definindo-se como
componente “em alta” os sistemas multimunicipais e como componente “em baixa” os sistemas
municipais, de acordo com o Decreto-Lei n.º379/93. As Tabelas 2.2 e 2.3 ilustram os vários modelos
existentes no sector da água.
5
Tabela 2.2 - Modelos de Gestão utilizados em sistemas de titularidade estatal (adaptado de RASARP (2012))
MODELO ENTIDADE GESTORA TIPO DE COLABORAÇÃO
GESTÃO
DIRETA Estado -
DELEGAÇÃO Empresa Pública -
CONCESSÃO Entidade concessionária
multimunicipal
Participação do Estado e municípios no
capital social da entidade gestora
concessionária, podendo ocorrer participação
minoritária de capitais privados
Atualmente, não existem casos de um modelo de gestão direta de titularidade estatal. A EPAL
(Empresa Portuguesa de Águas Livres, SA.) é uma empresa de capitais públicos detida a 100% por
outra, a AdP. Este é um exemplo de um modelo de gestão por Delegação no conjunto de modelos de
titularidade estatal (EPAL, 2013).
De acordo com o RASARP (2012), as entidades gestoras que operam nos sistemas “em alta” de
abastecimento e saneamento possuem maioritariamente um modelo de gestão através de concessão
multimunicipal (75% e 84%, respetivamente).
Tabela 2.3 - Modelos de Gestão utilizados em sistemas de titularidade municipal ou
intermunicipal (adaptado de RASARP (2012))
MODELO ENTIDADE GESTORA TIPO DE COLABORAÇÃO
GESTÃO DIRETA
Serviços municipais -
Serviços municipalizados -
Associação de municípios (serviços intermunicipais)
Constituição de uma pessoa coletiva de direito público integrado por vários municípios
DELEGAÇÃO
Empresa constituída em parceria com o Estado (integrada no sector empresarial local ou do Estado)
Participação do Estado e municípios no capital social da entidade gestora da parceria
Empresa do sector empresarial local sem participação do Estado (constituída nos termos da lei comercial ou como entidade empresarial local)
Eventual participação de vários municípios no capital social da entidade gestora, no caso de serviço intermunicipal, podendo ocorrer participação minoritária de capitais privados
Junta de Freguesia e associação de utilizadores
Acordos ou protocolos de delegação entre município e Junta de Freguesia ou associação de utilizadores
CONCESSÃO Entidade concessionária municipal Parceria Público-Privada (municípios e outras entidades privadas)
6
Os modelos de gestão de titularidade municipal ou intermunicipal mais recorrentes são os serviços
municipais, municipalizados e intermunicipais (gestão direta) (RASARP, 2012).
Em 2012, os serviços municipais possuíam uma expressão significativa (50% para a distribuição de
água potável e 74% para a drenagem de águas residuais), embora a percentagem de população
servida fosse menor (31% para a distribuição de água potável e 40% para a drenagem de águas
residuais).
2.2 Enquadramento estratégico
Atualmente, as preocupações prementes no sector da água são a obtenção de sistemas sustentáveis
e a correta gestão das infraestruturas existentes, ao mesmo tempo que se assegura um serviço de
qualidade.
Um documento de crucial importância para o sector da água, aprovado pelo Ministério do Ambiente, do
Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional (MAOTDR, 2007), é o Plano Estratégico de
Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais (PEAASAR), que traça os principais
objetivos e estratégias para o futuro do sector.
No ano de 2000 foi aprovado pelo XIV Governo a primeira fase do plano, o PEAASAR I (2000-2006),
articulado com o Quadro Comunitário de Apoio para Portugal (QAC III). Teve um papel essencial na
estruturação de todo o sector de abastecimento de água e saneamento de águas residuais,
principalmente incindindo na vertente “em alta”. Foram deixadas em aberto as soluções previstas na
lei para os sistemas “em baixa”, preconizando apenas como desejável a possibilidade da integração
desses nos sistemas plurimunicipais.
Apesar da importância da primeira fase do PEAASAR, existiam muitos problemas por resolver,
sobretudo ao nível dos sistemas municipais em baixa. Os principais problemas a resolver eram
(PEAASAR II, 2007):
- A existência de níveis de atendimento às populações, em quantidade e em qualidade, aquém dos
objetivos inicialmente estabelecidos;
- A deficiente articulação entre as vertentes em alta e em baixa tendo como consequência a perda
de operacionalidade das infraestruturas construídas;
- A existência de uma grande quantidade de sistemas de pequena dimensão sem que fossem
aproveitadas as economias de escala;
- As diferenças tarifárias praticadas entre as autarquias, com a agravante de as tarifas não refletirem
a recuperação de todos os custos operacionais dos sistemas.
A definição de um novo programa, através do PEAASAR II (2007-2013), foi importante na redefinição
das linhas de orientação para o sector. Foram definidas medidas de otimização de gestão e de
desempenho ambiental e clarificado o papel da iniciativa privada. Desta forma pretendeu-se assegurar
uma eficaz proteção dos valores ambientais e permitir uma abordagem eco-eficiente das entidades
7
gestoras (EG). Foi proposta uma maior cooperação entre o Estado e as autarquias, com vista à
integração de sistemas municipais e multimunicipais.
As principais linhas de desenvolvimento estratégico para o sector foram a verticalização dos modelos
de gestão (existência de uma única entidade gestora nos serviços “em alta” e nos serviços “em baixa”)
e alargá-los a empresas privadas, com maior capacidade de investimento. Este movimento é
fundamental para alcançar ganhos de escala, eficiência e melhor uso dos recursos (RASARP, 2010a).
O PENSAAR 2020 (Plano Estratégico Nacional para os Sistemas de Abastecimento de Água e de
Águas Residuais) surge no seguimento dos anteriores planos com uma maior articulação com o novo
quadro comunitário e com novos objetivos para a gestão do sector da água. Identificam-se quatro partes
principais que correspondem às suas fases de desenvolvimento. Na primeira fase é definida a situação
de referência que inclui o balanço do PEAASAR II e o diagnóstico da situação atual. Na segunda fase
define-se o quadro estratégico para o sector, incluindo a Visão, objetivos, indicadores, metas e
cenários. De acordo com o quadro estratégico é definido o Plano de ação na terceira fase através da
elaboração de medidas e ações de acordo com os investimentos e recursos financeiros, humanos e
legais disponíveis. Por fim, na quarta e última fase, é elaborado o Plano de Gestão através da gestão,
monitorização, atualização de plano e avaliação do seu desempenho (PENSAAR 2020, 2015)
Em 2005, foram aprovadas as linhas programáticas para a criação do Programa Nacional para o Uso
Eficiente da Água (PNUEA) com o principal objetivo de promover o uso eficiente deste recurso em meio
urbano, agrícola e industrial. O PNUEA pretende ser a resposta para minimizar os riscos de escassez
hídrica e melhorar as condições ambientais nos meios hídricos (PNUEA, 2013).
Como forma de unificar e disponibilizar informação sobre o sector a utentes e intervenientes do sector,
o Instituto Regulador de Águas e Resíduos (IRAR) iniciou em 2004 a publicação regular de um Relatório
Anual do Sector de Águas e Resíduos em Portugal (RASARP), estruturado em quatro volumes
(MAOTDR, 2007).
No volume 1 é feita uma caracterização geral do sector, no volume 2 é feita uma caracterização
económica e financeira, o volume 3 materializa a avaliação da qualidade do serviço e por fim, o volume
4 corresponde à caracterização da qualidade da água para consumo (ERSAR, 2013). Atualmente, a
construção e a divulgação das edições do RASARP está a cargo da Entidade Reguladora dos Serviços
de Água e Resíduos (ERSAR).
Uma vez que o sector da água está fortemente dependente do grau de conservação das infraestruturas,
foi promovida a Iniciativa Nacional para a Gestão Patrimonial de Infraestruturas (iGPI).
A iGPI “é promovida com o objetivo principal de capacitar as entidades gestoras de serviços urbanos
de água para o desenvolvimento, implementação e manutenção de planos de gestão patrimonial de
infraestruturas” (iGPI, 2014). Este é um passo muito importante para as EG que transitam de um ciclo
de construção para um ciclo de gestão do seu património, racionalizando e justificando os investimentos
para manter e reabilitar as componentes físicas do sistema.
8
Através da partilha de informação das ferramentas necessárias para a tomada de decisão eficiente e
experiências entre os responsáveis de EG de todo o país, promovido pelo projeto AWARE-P, ocorreu
uma maior disseminação das melhores práticas de gestão patrimonial de infraestruturas (GPI),
facilitando a obtenção de um desenvolvimento sustentável. No âmbito deste projeto, a ERSAR
promoveu a publicação dos Guias Técnicos n.º 16 e 17, sobre gestão patrimonial de infraestruturas de
serviços da água.
A importância da GPI é reconhecida na legislação do sector, nomeadamente no Decreto-Lei n.º
194/2009, de 20 de agosto, que determina que as EG dos serviços da água devem dispor de informação
sobre a situação atual e futura das infraestruturas, a sua caracterização e a avaliação do seu estado
funcional e de conservação. As EG que servem mais de 30 mil habitantes devem ainda promover e
manter um sistema de gestão patrimonial de infraestruturas (ERSAR, 2010).
2.3 Enquadramento legal e regulador
A mais recente legislação para o sector da água tem por base a gestão sustentável de todos os
sistemas que operam em “alta” e em “baixa”.
A década de noventa ficou marcada pelos importantes avanços na legislação, para o sector da água.
Em 1993, foi criado o Decreto-Lei n.º 379/93, de 5 de Novembro que se constitui como o mais
importante diploma que regula a atividade, estabelecendo o regime de exploração e gestão dos
sistemas municipais e multimunicipais de captação, tratamento e distribuição de água para consumo
público e de recolha, tratamento e rejeição de efluentes.
O Decreto-Lei n.º 372/93, de 29 de Outubro, define uma estratégia rigorosa que possibilite “o aumento
do grau de empresarialização no sector, incluindo capitais privados, e permita a aceleração do ritmo de
investimento” acautelando ao mesmo tempo os interesses nacionais.
Os diplomas referidos vieram atribuir maiores responsabilidades às entidades a nível local,
salvaguardando, no entanto, que o investimento deve ser complementado pela Administração Central
para as atividades em alta, através da criação de sistemas multimunicipais. Estas medidas promovem
a gestão partilhada entre municípios e a participação de capitais e conhecimento privados,
proporcionando desta forma um maior desenvolvimento do tecido empresarial e a existência de uma
verdadeira indústria da água.
A publicação da legislação referida foi um grande ponto de partida para a implementação de soluções
integradas que permitem a resolução de problemas complexos, relacionados com a falta da capacidade
técnica dos municípios envolvidos, e a adotação de modelos de gestão mais estruturados. Em 2003, o
Governo português procedeu a uma clarificação do regime do Decreto-Lei n.º 379/93 com a publicação
do Decreto-Lei nº.103/2003, onde foi explicitado o objetivo da criação dos sistemas multimunicipais.
No contexto da Comunidade Europeia, foi aprovada em 2000 a Diretiva Quadro da Água (DQA), da
qual resultou o estabelecimento de um novo quadro legal de ação comunitária para a gestão dos
9
recursos hídricos, com a obrigatoriedade de transposição para o direito nacional. É preconizada uma
abordagem abrangente e integrada para a proteção e gestão dos recursos hídricos com o objetivo de
alcançar o bom estado de todas as águas em 2015.
Da transposição para o direito nacional, resultaram em 2003 a Lei da Água e a Lei Complementar que
substituiu a antiga lei, datada de 1919, que carecia de importantes conceitos de natureza ambiental
(MAOTDR, 2007).
Duma forma geral, a Lei da Água estabelece as bases e o quadro institucional para uma gestão
sustentável de todo o sector, sendo que as principais premissas são garantir a universalidade de
acesso, a continuidade e a qualidade de serviço e a eficiência e equidade de preços.
Da implementação da Lei da Água resultaram alterações significativas ao anterior modelo institucional
de gestão dos recursos hídricos.
Foram criadas as Administrações de Região Hidrográfica (ARH)
e foi instituído o Instituto Nacional da Água (INAG) como
Autoridade Nacional da Água. Estes organismos estão inseridos
na Agência Portuguesa do Ambiente (APA). A APA é um serviço
central da administração direta do Estado, integrado no
Ministério do Ambiente e do Ordenamento do Território (APA,
2014a).
Na Figura 2.1 é possível ter uma ideia da delimitação das
Regiões Hidrográficas.
A principal função das ARH é a elaboração de Planos de Gestão
de Região Hidrográfica (PGRH) para a gestão, proteção e
valorização ambiental, social e económica dos recursos
hídricos, tendo em conta o contexto da região.
Para além disto, o Estado assume o papel de regulador através
da ERSAR, criada a 2009. O novo regime jurídico introduziu um
reforço na regulação do sector sendo alargado o âmbito de
intervenção da ERSAR a todas as entidades gestoras dos
serviços da água, comparativamente à antiga entidade de
regulação, o IRAR.
Figura 2.1 - Delimitação das Regiões Hidrográficas (APA,
2014a)
10
2.4 Principais intervenientes
O sector da água em Portugal é composto por um conjunto de entidades públicas e privadas
responsáveis pela gestão e regulação de serviços de captação e abastecimento de água às populações
e serviços de saneamento e drenagem das águas residuais e pluviais.
O conjunto de entidades, públicas e privadas, que operam no sector da água podem dividir-se em
quatro grandes grupos:
- Grupo AdP, grande operador público nacional, responsável pela gestão e exploração dos sistemas
multimunicipais;
- Entidades municipais, como os municípios, serviços municipalizados, empresas municipais e
intermunicipais;
- Grupos de entidades gestoras privadas, como a Be Water, Indaqua, Aqualia ou a Aquapor;
- Empresas de prestação de serviços.
O sector da água continua a ser maioritariamente composto por entidades públicas sendo que as
principais são o grupo Águas de Portugal (AdP) e as entidades municipais.
O grupo AdP, enquanto instrumento do Estado para a prossecução das políticas vigentes, realizou as
seguintes medidas, consideradas de grande importância para o desenvolvimento do sector em Portugal
(MAOTDR, 2007):
- Alargamento e consolidação dos sistemas multimunicipais de abastecimento e saneamento
(Exemplos: EPAL, Águas do Noroeste, SIMRIA, Águas do Centro, Águas do Algarve);
- Execução de programas de investimentos em infraestruturas de abastecimento e saneamento,
num total de 1200 milhões de euros.
11
3. ESTADO DE ARTE
3.1 Gestão Integrada do ciclo urbano de água
A nível global tem-se procurado caminhar para uma gestão dos serviços da água mais sustentável
como resposta: 1) à crescente pressão demográfica (com um aumento cada vez maior da população
que vive em meio urbano, em oposição ao meio rural), dificultando a capacidade dos sistemas naturais
de assimilar a poluição; 2) às alterações climáticas e 3) à degradação das infraestruturas.
No centro de toda a questão está a água, que não deve ser encarada como uma mercadoria, mas como
a base da vida, sem substituto semelhante. As Nações Unidas declararam na Assembleia Geral
decorrida a 28 de Julho de 2010 que o acesso à água potável e o saneamento são direitos humanos
(ONU, 2014).
Isto tem levado a uma crescente preocupação com as questões ambientais e sociais aliadas às já muito
disseminadas questões económicas, para alcançar uma gestão sustentável dos recursos e dos
serviços da água e continuar a proporcionar uma boa qualidade de vida à população. Tem sido motivo
de diálogo entre investigadores e profissionais a adoção de uma gestão integrada do ciclo urbano de
água (Jefferies e Duffy, 2011).
Estando a Europa num período de transição, a emergente e anteriormente citada legislação ambiental
da União Europeia (DQA) é fundada nos princípios de uma gestão integrada, da prevenção de poluição
e num conceito mais completo de sustentabilidade onde figuram não apenas os aspetos ambientais e
económicos mas também os aspetos sociais e institucionais (Makropoulos et al., 2008)
O ciclo urbano de água está direta e indiretamente ligado a uma variedade de outros serviços urbanos
(sector da energia, transportes, etc.). Desta forma, é necessária a coordenação e cooperação entre os
diversos órgãos responsáveis pela gestão desses serviços, bem como entre outros grupos de interesse.
Uma abordagem mais alargada do desempenho dos serviços da água permitirá uma melhor
compreensão do caminho a percorrer no futuro.
A abordagem a uma gestão integrada envolve preocupações com: 1) a conservação de água; 2) o uso
de fontes de água distintas consoante a finalidade do seu consumo (Ex.: uso de água das chuvas ou
reutilização de águas residuais tratadas para rega ou indústrias) a diferentes escalas e que são
sensíveis aos ciclos de energia e nutrientes; 3) a redução dos gases com efeito de estufa; 4) o
desenvolvimento e utilização de energias renováveis e 5) a proteção dos cursos de água e aquíferos.
Em Mitchell (2006) são enumerados os seguintes princípios para uma gestão integrada:
- Considerar todas as partes no ciclo da água, natural ou construído, superficial ou subterrâneo;
- Considerar todos os requisitos para a água, ambos antropogénicos e ecológicos;
- Considerar o contexto local, tendo em conta as perspetivas ambientais, sociais, culturais e
económicas, para a construção de um sector da água adaptativo;
12
- Incluir todos as partes interessadas nos processos de planeamento e decisão, através da obtenção
de informação precisa, útil e acessível;
- Balancear necessidades ambientais, sociais e económicas no curto, médio e longo prazo, para
alcançar sistemas sustentáveis.
A adoção de uma gestão integrada promove uma estrutura baseada em conhecimentos científicos que
permite assimilar e organizar informação multidisciplinar e a comunicação entre as entidades
interessadas, que possuem obviamente perspetivas, valores e prioridades distintos (Laniak et al.,
2013).
Apesar da compreensão na mudança de paradigma para uma gestão integrada, as políticas de água
urbana têm-se deparado com algumas dificuldades na sua implementação (Marteleira et al., 2014).
Na Figura 3.1 estão presentes todos os componentes, processos e meios para uma abordagem
integrada.
A transição para uma gestão integrada é muito complexa por envolver um grande número de
participantes e por ter na sua base um planeamento estratégico e de longo prazo recorrendo a práticas
de gestão sustentáveis.
Para avaliar o estágio de transição em que uma cidade se encontra no que respeita a boas práticas de
gestão integrada, foi construída uma ferramenta conceptual que traduz mudanças marcadas nos pilares
das práticas institucionais: cognitiva, reguladora e normativa (Brown et al., 2008). A Figura 3.2
Figura 3.1 – Meios/ processos para uma gestão integrada no ciclo urbano de água (adaptado de Philip (2011))
13
demonstra a progressão linear dos seis estados de transição acompanhada da acumulação de fatores
sociais e políticos.
As ferramentas de apoio à decisão funcionam como instrumentos que permitem a análise e visualização
da informação necessária aos decisores, funcionando também como plataforma de comunicação. A
construção de ferramentas de apoio à decisão decorrem da necessidade de caracterizar, monitorizar e
simular de forma metódica e holística toda a complexidade dos sistemas de abastecimento de água e
de drenagem de águas residuais e pluviais.
Com o objetivo de servir de suporte à mudança a longo prazo existem alguns projetos e programas que
funcionam na base anteriormente referida.
TRUST foi um projeto transdisciplinar de fundos europeus, conduzido por equipas de investigação
direcionadas para inovações na governança, em conceitos de modelação, de tecnologias e de
ferramentas de suporte à tomada de decisão.
Teve como principal objetivo fornecer o suporte necessário às autoridades e instituições dentro da
União Europeia, para formular e implementar políticas que promovam uma transição nos serviços da
água para um futuro mais sustentável. Foram incluídos modelos de metabolismo, indicadores de
desempenho, avaliação de risco e análises da perceção dos utilizadores e dos modelos de governação.
Para demonstrar e legitimar todo o conhecimento adquirido, foram desenvolvidas e implementadas de
forma individual algumas soluções em sistemas urbanos de água de nove cidades/ regiões piloto, que
possuem características diferentes.
Este foi um projeto ambicioso por incutir desde o início a premissa de interdisciplinaridade, englobando
os vários intervenientes nos sistemas de água urbana e por definir diferentes caminhos para a adoção
de práticas sustentáveis consoante as necessidades de certa região/ cidade.
Figura 3.2 - Quadro de transição na gestão da água urbana (Brown et al. 2008).
14
O projeto de investigação SWITCH – Gerindo a cidade do futuro, realizado entre 2006 e 2011, teve
como principal objetivo desenvolver e prever a aplicação de alternativas para a gestão das águas
urbanas de forma a resolver os atuais problemas nos serviços da água (SWITCH, 2014).
Foi possível compreender que a aplicação de alternativas para uma gestão sustentável é condicionada
pelo contexto, tendo sido proposta uma tipologia de cidades. Foram enumeradas as seguintes
categorias de cidade: 1) Cidades onde a acessibilidade de serviços básicos é um problema; 2) Cidades
com forte capacidade no sector da água; 3) Cidades com um padrão de precipitação tropical; 4) Cidades
com um padrão de precipitação moderado, afetado pelas alterações climáticas; 5) Cidades com
escassez de recursos hídricos; 6) Cidades com potencial para reutilização de águas tratadas (van der
Steen et al., 2011).
A caraterização das cidades em tipologias consoante as suas características faz com que existam
diferenças de critérios de caso para caso. Este assunto é desenvolvido no Capítulo 3.4 relativo a
ferramentas de avaliação para sistemas do ciclo urbano da água.
O programa Water Sensitive Urban Design (WSUD) é uma iniciativa de Greater Sydney Local Land
Services, na Austrália, que enfrenta graves problemas de escassez de água (WSUD, 2014). Este surgiu
na sequência de investimentos em fontes de água alternativas devido à escassez de água que se tem
verificado nesta região.
A dessalinização é a forma mais disseminada de obtenção de água para abastecimento, na Austrália
(Chanan et al., 2009). Através do WSUD, procuram-se desenvolver as ferramentas e o conhecimento
para construir soluções de redução de água potável e a reutilização de águas residuais e pluviais,
contrariando desta forma o cenário business-as-usual, com um aumento esperado do consumo
energético em 200-250% de 2007 a 2030.
Na ótica do WSUD, a integração do planeamento urbano com a gestão, proteção e conservação do
ciclo urbano da água é fundamental para assegurar que todo o serviço da água responde de forma
correta aos processos naturais (Chanan et al., 2009; Mitchell, 2006). Na Figura 3.3 é feito um
paralelismo entre o balanço de água em meio natural e urbano. O balanço de acordo com WSUD é
caracterizado por uma diminuição dos volumes de captação e dos volumes de águas residuais
encaminhados para o meio recetor.
15
Figura 3.3 - Balanço hídrico em contexto natural e urbano (WSUD, 2014)
O projeto PREPARED Enabling Change (2010-2014), financiado pela União Europeia no contexto do
sétimo quadro de investimentos do Programa “Ambiente”, consiste no desenvolvimento de soluções
adaptativas para o sector da água para uma eficaz preparação às alterações climáticas verificadas nas
últimas décadas (PREAPRED, 2014).
O projeto AWARE-P IAM tem como principal missão o fornecimento de uma metodologia inovadora e
estruturada na gestão patrimonial de infraestruturas às entidades gestoras do ciclo urbano da água
(AWARE, 2015). Os principais produtos do projeto são manuais de boas práticas, software open-source
de planeamento de GPI e apoio à decisão, estudos-piloto e cursos de formação.
16
3.2 Metabolismo urbano
Metabolismo é um modelo conceptual derivado da Biologia que representa o conjunto de reações
químicas que ocorrem num organismo vivo e que lhe permitem crescer, reproduzir-se e responder ao
ambiente que o rodeia.
O conceito de metabolismo urbano foi desenvolvido por Wolman (1965) motivado pela deterioração da
qualidade do ar e da água das cidades americanas. O estudo consistiu na análise do metabolismo de
uma hipotética cidade americana, com 1 milhão de habitantes, com recurso a dados nacionais.
Este conceito tem sido aplicado com maior expressão como um quadro unificador das relações entre
os recursos que são utilizados/ transformados em funções vitais aos seus habitantes e que dão origem
a resíduos e emissões. É baseado na ideia de que as pressões ambientais geradas em contexto urbano
precisam de ser avaliadas segundo uma abordagem sistémica, com uma forte componente de
interdisciplinaridade (Minx et al., 2010).
Os modelos de metabolismo podem ser aplicados a nível global, nacional, regional, urbano ou sectorial.
A aplicação a uma escala urbana apresenta potencialidades que a nível regional ou a nível global não
existiriam. A uma escala maior que a urbana, o sistema é encarado como uma caixa fechada com
entrada de recursos e importações e com a saída de resíduos e exportações sem que seja possível
considerar os processos que conduzem as entradas e as saídas (Steinberger, et al., 2011).
Ao quantificar os fluxos de materiais/ bens e de energia, os estudos do metabolismo urbano das
cidades/ regiões representam uma importante ferramenta de avaliação acerca da direção de
desenvolvimento da cidade (Kennedy, et al., 2007).
Uma lista exaustiva de estudos realizados pode ser encontrada em Kennedy, et al. (2011), com
diferentes níveis de abrangência consoante o número de diferentes tipos de fluxos e processos
considerados. Algumas das cidades analisadas na base do metabolismo urbano foram Bruxelas
(Duvigneaud e Denayeyer-De Smet, 1977), Hong Kong (Newcombe et al., 1978), Sydney (Newman,
1999), Londres (Chartered Institute of Wastes Management, 2002) e Lisboa (Niza et al., 2009).
Da pesquisa feita, ressaltam alguns exemplos de aplicações práticas de um modelo de metabolismo:
- Constituição de uma base de dados de todas as opções tecnológicas que utilizam água e que
traduzem os vários tipos de uso (e.g. máquina de lavar roupa e máquina de lavar loiça) e as
características das variedades disponíveis (e.g. máquina de lavar roupa da marca X e máquina de
lavar roupa da marca Y), para a representação de todo o serviço de água por a agregação de
escalas menores (Makropoulos, et al., 2008);
- Suporte à construção de Indicadores de sustentabilidade urbana (Minx, et al., 2010; Hellström, et
al., 2000);
- Serve como ferramenta de benchmark que possibilita a construção de classes de metabolismo
urbano (Kennedy, et. al 2007);
17
- Construção de modelos matemáticos para análise política e de opções de gestão, que permitem a
avaliação de cenários e alternativas, atendendo aos desafios que se colocam à sustentabilidade das
cidades (Steinberger, et al., 2011).
3.2.1 Metabolismo linear e Metabolismo circular
Segundo Girardet, et al. (2009), as cidades contemporâneas possuem maioritariamente um
metabolismo linear aberto. No metabolismo linear aberto os fluxos são unidirecionais e os materiais/
energia são obtidos, utilizados e rejeitados como resíduos/ emissões. A quantidade de recursos
requeridos à entrada do sistema é elevada bem como a diluição e/ou assimilação dos resíduos
resultantes.
Este tipo de metabolismo é insustentável porque contribui para um aumento da pegada ecológica, para
tipicamente uma a duas ordens de magnitude das áreas das próprias cidades (Kennedy et al., 2007).
A pegada ecológica é um indicador que analise o impacto do consumo dos recursos naturais, incluindo
as pressões ambientais indiretas. É definida como sendo o total da área biológica produtiva e da água
utilizada para continuamente produzir os recursos e assimilar os desperdícios que advêm das
atividades de consumo de uma determinada população. Permite calcular a área necessária para
produzir tudo aquilo que se consome e para assimilar os resíduos resultantes, revelando os limites
ecológicos do planeta (Minx, et al., 2010; Codoban e Kennedy, 2008)
Dada a presença dos desafios anteriormente referidos, a longo prazo é benéfico que as cidades adotem
um metabolismo do tipo circular, mimetizando os ecossistemas naturais e os sistemas biológicos, que
possuem ciclos fechados. A estrutura conceptual de disciplinas como a Ecologia Industrial possui um
elevado grau de conexão com o conceito de metabolismo urbano circular. Nesta abordagem o objetivo
é desenvolver sistemas eficientes considerando o uso de recursos como restaurativo, sem que
representem perigo para o meio ambiente.
No metabolismo circular, o que é resíduo para uma atividade ou função pode ser matéria-prima para
uma outra e é dada grande enfase à utilização de energias renováveis. Neste tipo de metabolismo é
necessária uma abordagem holística e sistémica encarando o ciclo urbano de forma integrada,
combinando várias disciplinas como a engenharia, a arquitetura, as ciências socias e do ambiente e as
aspirações da comunidade. Os princípios-padrão são a conservação, recuperação e reutilização.
3.2.2 Tipos de análise
O modelo de metabolismo pode ser estático ou dinâmico. A análise estática examina de que forma as
características do sistema se encontram interligadas enquanto a análise dinâmica examina como essas
evoluem com o tempo (Brattebø, 2011). Para tal é necessário definir a escala temporal de estudo.
Tipicamente a escolha recai para uma escala anual (Codoban e Kennedy, 2008).
Para desenvolver um modelo dinâmico é necessário definir cenários de estudo, isto é, assumir como
evoluem as condições económicas, sociais e ambientais que são externas ao sistema. Tendo em conta
18
o cenário de estudo, o modelo deve incluir quais as alternativas que o sistema adota para responder
às alterações.
3.2.3 Fases de construção do modelo
O modelo de metabolismo é definido como qualitativo, quantitativo ou operativo. Um modelo de
metabolismo diz-se qualitativo quando são definidos todos os componentes, fluxos e relações entre os
vários subsistemas e são definidas as variáveis críticas respeitantes a cada uma das relações. O
modelo de metabolismo qualitativo pode caminhar para um modelo quantitativo quando são
caracterizadas as expressões matemáticas que traduzem as relações anteriormente referidas e se
constrói um modelo matemático.
Os benefícios de construir um modelo matemático para o utilizador são: 1) Encarar diferentes hipóteses
de estudo e com diferentes valores para as variáveis independentes para calcular as variáveis
dependentes; 2) Através da interligação dos subsistemas é possível analisar diferentes partes do
sistema dentro do mesmo quadro analítico, compreendendo de que forma cada um contribui para a
qualidade do serviço.
Por fim, após testar, validar e calibrar o modelo matemático, segundo constrangimentos e hipóteses
relativas a cada região/ cidade, o modelo de metabolismo desenvolvido é útil ao nível operacional
(Brattebø, 2011).
3.2.4 Métodos analíticos utilizados
As metodologias mais utilizadas e fundamentais para avaliar o metabolismo urbano e a sua
sustentabilidade são a Análise do Fluxo de Materiais (AFM) e a Análise do Ciclo de Vida (ACV).
Análise do Fluxo de Materiais (AFM)
Uma vez que o conceito de metabolismo urbano assenta numa abordagem sistémica, um dos métodos
utilizados é a AFM. Tem como propósito a contabilização e a análise estruturada dos fluxos e stocks
de materiais, substâncias, necessidades energéticas e das emissões de um sistema com limites bem
definidos (Heijungs e Voet, 2008).
No AFM é necessário definir os subsistemas que compõem o sistema, com o nível de desagregação
pretendido. Daqui resulta um maior número de variáveis consoante o maior nível de desagregação do
sistema. No subcapítulo seguinte (3.2.5 Aplicação do modelo de metabolismo ao ciclo urbano de água)
são exemplificados diferentes definições de sistemas do ciclo urbano da água.
O princípio base do AFM é a conservação da matéria, isto é, os fluxos que entram num subsistema são
iguais aos fluxos de saída acrescidos da variação de stock verificada nesse subsistema. As equações
de balanço traduzem este princípio e a par com as equações de abordagem ao modelo, são construídas
equações em igual número das variáveis.
Análise do Ciclo de Vida (ACV)
19
A ACV é usado para obter uma análise estruturada dos potenciais impactes ambientais associados
com determinados stresses ambientais associados a um produto/ serviço. Os princípios básicos de
funcionamento encontram-se fixados na norma ISO 14040. As fases da ACV são:
- Definição de objetivos e do âmbito de estudo, onde o produto ou serviço avaliado é definido, uma
base funcional para comparação é escolhida e o nível de detalhe definido;
- Inventário dos processos envolvidos e quantificação dos respetivos fluxos de entrada e saída;
- Avaliação do impacto decorrentes dos efeitos do uso de recursos e das emissões geradas. Os
resultados do inventário são transformados em indicadores e agrupadas num número limitado de
categorias de impacto que são depois ponderadas por grau de importância. Alguns exemplos de
categorias de impacto são a eutrofização, a acidificação, o efeito de estufa, a carciogenia, a camada
de ozono, etc.;
- Interpretação dos resultados na forma mais informativa possível. São avaliadas as necessidades
e oportunidades de reduzir os impactos desse produto ou serviço.
3.2.5 Aplicação de modelos de metabolismo ao ciclo urbano de água
O ciclo urbano de água corresponde a um conjunto de interações entre os sistemas que compõem os
serviços da água e o sistema hidrológico. Nos sistemas do ciclo urbano de água, o conceito do
metabolismo assenta na ideia de que a relação entre o meio ambiente e o ciclo urbano de água pode
ser descrita através da análise sistemática dos fluxos de água, energia e materiais de e para o meio
ambiente.
O estudo do ciclo urbano de água através de um modelo de metabolismo pode ser feito através de
vários métodos, desde a simples avaliação das entradas e saídas dos vários subsistemas (recursos,
resíduos, emissões), incluindo os subsistemas naturais, até à complexa modelação de todos os
processos que transformam essas entradas (Mitchell et al., 2001).
Um modelo de metabolismo aplicado ao ciclo urbano de água, com uma forte abordagem sistémica,
pode ser descrito através de cinco características de sistema que se encontram interligadas (Brattebø,
2011):
CS1: Condições de fronteira (económicas, sociais e ambientais) como as condições
socioeconómicas de uma dada cidade, a escassez de água, meio recetores sensíveis, etc.;
CS2: Critérios de consumo (quantidade e qualidade) para os vários usos (habitação, indústria,
parques, comércio, etc.);
CS3: Fluxos de água (potável, residual, pluvial), atividades de manutenção e operação, tecnologias
e ativos físicos existentes em cada subsistema do ciclo urbano de água. A particularidade dos
serviços da água é a de possuírem uma componente física muito forte com todas as tecnologias
envolvidas na captação, nas estações elevatórias e nas estações de tratamento e os ativos físicos
como as redes de abastecimento e de drenagem;
CS4: Recursos, custos e riscos decorrentes dos fluxos de água, atividades de manutenção e
operação, tecnologias e ativos físicos como: 1) os recursos consumidos (reagentes, materiais
20
constituintes das redes de abastecimento e drenagem); 2) emissões para o ar e para a água e 3)
resíduos e/ou recursos de saída para reutilização/ tratamento/ disposição no meio receptor;
CS5: Qualidade de cada subsistema e de todo o sistema através da avaliação do desempenho,
custo e risco de cada unidade. Esta avaliação permite compreender quais as áreas com mais
necessidade de serem melhoradas tendo em conta estratégias e visões de longo prazo.
Através desta definição, o modelo de metabolismo proposto deixa em aberto a oportunidade para a
implementação de soluções de reutilização de água através de sistemas descentralizados (on site
systems) e através da alimentação direta na rede principal de abastecimento (recovery system),
contrariando o atual caminho unidirecional da água.
Alguns dos softwares/ ferramentas desenvolvidos para a modelação dos sistemas de água partiram da
simulação das necessidades de água dos componentes avaliados individualmente ao nível das
habitações/ indústrias, sendo depois somadas a um nível maior. Alguns dos modelos desenvolvidos
são o Aquacycle (Mitchell, et al. 2001; Mitchell et al. 2008), o UWOT - Urban Water Optioneering Tool
(Makropoulos et al., 2008) e o CWB – City Water Balance (Last, 2010).
Duma forma geral, estes modelos têm a desvantagem de não incluir os sistemas naturais (reservas de
água subterrânea, água superficial, etc.) e de não incluir os consumos energéticos relativos a uma dada
alternativa, pelo que devem servir de complemento a modelos mais integrados e abrangentes.
O trabalho desenvolvido por Rozos e Makropoulos (2013) deu origem a uma redefinição do modelo
UWOT, anteriormente mencionado, pela consideração completa do ciclo urbano de água (desde a
captação até a deposição no meio recetor) com base: 1) nos “sinais” das necessidades de água que
são movidos para montante (abastecimento e distribuição) e para jusante (drenagem e tratamento) de
todo o sistema de água; 2) na simulação-otimização de todo o sistema e 3) no vínculo água-energia.
Este estudo foi feito para os serviços da água de Atenas, que enfrentam atualmente problemas de
escassez de água e de consumos de água com variação sazonal.
No âmbito do projeto TRUST, foi desenvolvido e testado o modelo WaterMet2. O WaterMet2 identifica
e quantifica os fluxos metabólicos das entradas (recursos) e das saídas (emissões e resíduos) de um
sistema do ciclo urbano de água. Teve como objetivo o cálculo da pegada ecológica correspondente
às principais decisões em vista, às estruturas principais dos sistemas de água e o nível de reabilitação
e manutenção através de critérios económicos, ambientais e de segurança e confiabilidade.
Existem estudos que na ótica da Ecologia, analisam as interações entre os vários subsistemas.
Exemplo disso são os trabalhos desenvolvidos por Zhang, et al. (2010) para a cidade de Beijing, na
China e o trabalho de Pizzol et al. (2013) para a cidade de Hillerød, na Dinamarca (Figuras 3.4 e 3.5).
Em ambos foi aplicado o método de análise de rede ecológica ao sistema urbano para os fluxos de
água. Este conceito tem como base o modelo de Leountieuf, inicialmente empregue para estudos de
análise económica e que avalia as interdependências entre vários sectores económicos através da
identificação dos fluxos diretos e indiretos.
21
Pizzol et al. (2013) partiu da hipótese de que a sustentabilidade dos sistemas humanos (e em concreto
dos sistemas de água) pode ser alcançada comparando estes com os sistemas naturais
(ecossistemas). À semelhança do que acontece na natureza, o objetivo é fechar o ciclo, com uma maior
reintegração de processos naturais e mudando para a noção de que um resíduo de uma atividade serve
de matéria-prima a uma outra.
Um aspeto importante no estudo do metabolismo do ciclo urbano da água realçado no trabalho de
Rozos et al. (2011) é a incorporação de modelos de análise espacial para a simulação do crescimento
urbano, que influencia o nível de pressão nas fontes hídricas, caso não sejam tomadas diferentes
opções de fornecimento e tratamento de água. Para além disto, os modelos de análise espacial
permitem o desenvolvimento de soluções aplicadas caso a caso consoante as propriedades específicas
do local ou consoante as estratégias de planeamento urbano para a região em estudo.
O consumo de energia no sector da água é de extrema importância na construção de um modelo de
metabolismo, uma vez que na sua produção são usados combustíveis fósseis, que libertam gases com
efeito de estufa (GEE) e porque decorrem daí custos significativos. Este consumo reflete-se nas
atividades de elevação de água/ água residual/ água pluvial para cotas superiores, para os processos
de tratamento e para operações de manutenção. Em Covas e Ramos (1999) é feita uma análise da
eficiência energética nos sistemas de abastecimento tendo em conta o consumo de energia de
bombagem e a pressão de elevação por se refletir no volume de perdas reais.
As emissões de GEE nos serviços da água são resultado do consumo de energia como referido
anteriormente. No entanto, as emissões de GEE durante os processos de recolha e tratamento das
águas residuais não devem ser negligenciados devido à emissão de metano (CH4) e de óxido nitroso
(N2O), com elevado potencial de aquecimento global, traduzido em termos equivalentes da quantidade
de dióxido de carbono (CO2).
Figura 3.4 - Modelo conceptual dos fluxos de água no metabolismo de água urbana
(Zhang, et al., 2010)
Figura 3.5 - Modelo conceptual do metabolismo de água urbana (Pizzol, et al.,
2013)
22
Em Sá (2011) foi feita uma avaliação da contribuição atual dos serviços da água para o consumo de
energia e emissão de GEE e no seu seguimento estimaram-se as contribuições das diversas
componentes para o consumo de energia para o caso da região do Algarve. Concluiu-se os serviços
da água contribuem com 3% para o consumo de eletricidade e 1,4% para as emissões de GEE da
região. Os sistemas de abastecimento (elevação e transporte de água para consumo) são os
componentes com maior consumo e os sistemas de tratamento de águas residuais promovem a
produção de energia a partir da recuperação de biogás em ETAR.
Compreender a ligação entre água, energia e emissões permite antecipar mudanças num sector em
resultado de alterações no outro.
Ao incorporar um estudo completo de todo o sistema do ciclo urbano de água, a visão integral deste
constitui uma importante plataforma que facilita o debate e a negociação por parte de vários
intervenientes, tornando a avaliação de diversas alternativas e a análise da sustentabilidade processos
mais rápidos (Makropoulos et al., 2008).
3.3 Conceito de sustentabilidade aplicado ao sector da água
A necessidade de alcançar um desenvolvimento sustentável nos serviços da água face aos desafios
que enfrentam é premente. De acordo com a norma internacional ISO 24512: 2007, os objetivos gerais
a alcançar pelas entidades gestoras são a garantia da proteção da saúde pública, a satisfação das
necessidades e expectativas dos consumidores, a prestação de serviço em condições normais e em
emergência, a sustentabilidade das unidades distribuidoras de água e a proteção do ambiente.
O conceito Sustentabilidade é entendido como sendo o conjunto de qualidades sociais (inclusão social),
ambientais (proteção ambiental) e económicas (progresso económico) de um dado sistema, numa
perspetiva holística e de longo termo, com foco na equidade entre gerações, de acordo com o relatório
Brundtland, elaborado pela Comissão Mundial da Organização das Nações Unidas sobre o Meio
Ambiente e Desenvolvimento, que decorreu no Rio de Janeiro em 1992 (CMMAD, 1991).
Atualmente, a incorporação da avaliação da sustentabilidade nos processos de decisão é uma tarefa
chave para as entidades gestoras por todo o mundo (Foxon et al., 2002).
No âmbito do projeto TRUST, o quadro para a avaliação da sustentabilidade de um sistema de água
utiliza as três dimensões principais da sustentabilidade – económica, social e ambiental – e mais duas
dimensões de suporte que dizem respeito aos ativos e à governança. A consideração das dimensões
de suporte reforça a importância destas num sistema fortemente baseado em infraestruturas. Na Tabela
3.1, são enumerados os principais objetivos e critérios de avaliação para as dimensões descritas, cuja
influência principal são os indicadores de desempenho desenvolvidos pelo IWA, desenvolvido e testado
por mais de 70 EG de mais de 20 países (Matos et al, 2003).
23
Tabela 3.1 – Sustentabilidade no projeto TRUST (Objetivos e critérios de avaliação)
Dimensão Objetivos Critérios de avaliação
Social
S1) Acesso a serviços da água urbana S2) Satisfação efetiva das necessidades e expetativas dos utilizadores S3) Aceitação e consciência dos sistemas do ciclo urbano de água
S11) Cobertura do serviço S21) Qualidade do serviço S22) Segurança e saúde S31) Acessibilidade
Ambiental
En1) Uso eficiente da água, da energia e dos materiais En2) Minimização de outros impactos ambientais
En11) Eficiência no uso da água (incluindo usos finais) En12) Eficiência no uso de energia En13) Eficiência no uso de materiais En21) Eficiência ambiental (exploração de recursos e emissões no ciclo de vida de componentes para a água, ar e solo)
Económica Ec1) Assegurar sustentabilidade económica nos sistemas do ciclo urbano de água
Ec11) Custo de recuperação e reinvestimento (inclui custos financeiros) Ec12) Eficiência económica Ec13) Nível de endividamento Ec14) Disposição para pagar
Governança
G1) Participação pública G2) Transparência e responsabilidade G3) Clareza, firmeza e mensurabilidade das políticas G4) Alinhamento da cidade, das empresas e do planeamento dos recursos hídricos
G11) Iniciativas de participação G21) Disponibilidade de informação e divulgação pública G22) Avaliação de mecanismos de responsabilização G31) Clareza, firmeza, ambição e capacidade de medição de políticas G41) grau de alinhamento da cidade, empresas e planeamento dos recursos hídricos
Ativos
A1) Fiabilidade, adequação e resiliência das infraestruturas A2) Capital humano A3) Gestão da informação e do conhecimento
A11) Adequação da taxa de reabilitação A12) Fiabilidade e falhas A13) Adequação da capacidade das infraestruturas A14) Adaptação a mudanças (Ex.: alterações climáticas) A21) Adequação do treinamento, capacidade de construir e transferir conhecimento A31) Qualidade do sistema de gestão da informação e do conhecimento
A dimensão social traduz-se na garantia de acesso aos serviços da água urbana, na satisfação por
parte dos utilizadores e no seu grau de aceitação dos serviços. Na dimensão ambiental, serviços mais
sustentáveis devem incluir a otimização do uso da água, energia e materiais e minimizar impactos
negativos (efluentes não tratados e emissões). A sustentabilidade no domínio económico inclui critérios
relacionados com os investimentos necessários, eficiência e liquidez.
De acordo com Dyllick e Hockerts (2002), a teoria tradicional da economia assume que o capital
económico é facilmente substituível pelos capitais social e natural. É possível que as gerações futuras
24
consigam substituir recursos naturais através de inovações tecnológicas. No entanto, pensa-se ser
complicado substituir ou obter alternativas relativamente às funções como a proteção dos raios
ultravioleta pela camada de ozono ou como a estabilização climática da floresta da Amazónia.
O conceito relativamente aos benefícios que o ser humano obtém dos ecossistemas tem a designação
de serviços dos ecossistemas. Foi popularizado através do Millennium Ecossystem Assessment (MEA),
um programa de avaliação dos efeitos da atividade humana no ambiente (UNEP, 2015).
Os ativos estão associados com as infraestruturas físicas (durabilidade, fiabilidade, flexibilidade e
adaptabilidade) e com o capital humano (gestão de informação e conhecimento). A governança
relaciona-se com os processos políticos, sociais, económicos e administrativos que afetam o
desenvolvimento, o fornecimento e a gestão dos recursos hídricos e serviços associados. Os níveis de
serviço devem ser estabelecidos através de uma participação pública.
Desta forma, surge a definição de sustentabilidade nos serviços do ciclo urbano de água, proposta no
âmbito do projeto:
“A sustentabilidade nos serviços do ciclo urbano de água é satisfeita quando a qualidade dos ativos e
da governança dos serviços é suficiente para ativamente assegurar as contribuições necessárias para
o desenvolvimento social urbano, ambiental e económico de maneira a satisfazer as necessidades do
presente sem comprometer a capacidade de satisfazer as necessidades próprias das gerações
futuras.”
3.4 Ferramentas de avaliação para sistemas do ciclo urbano da água
O caminho percorrido para a adoção de práticas sustentáveis não é único, muitas vezes pouco claro e
depende fortemente do contexto social, ambiental e económica da cidade ou região (Hellström et al.,
2000). Outro problema relacionado com a transição para sistemas mais sustentáveis prende-se com a
falta de consenso sobre a forma de incorporar a avaliação da sustentabilidade nos processos de
decisão (Blackwood et al., 2003).
A quantificação da sustentabilidade pode ser um processo ambíguo e deve ser feita com considerável
atenção às características particulares do problema em questão (Makropoulos et al., 2008). Por
exemplo, num local em que a escassez de água seja um assunto da maior importância, um indicador
que traduza as perdas de água na rede é mais relevante do que numa região onde esse problema não
se coloca.
O uso de indicadores de desempenho permite medir quantitativamente um aspeto particular (critério de
avaliação) do desempenho da entidade gestora ou do seu nível de serviço, “simplificando uma
avaliação que de outro modo seria mais complexa e subjetiva” (ERSAR, 2014)
A identificação de critérios e indicadores representa o que é proposto que seja investigado quando se
faz uma análise de um sistema urbano de água. Em Lundin, et al (1999) é referido que a escolha de
indicadores de sustentabilidade deve ter em conta os seguintes critérios:
25
- Capacidade de demonstrar uma aproximação ou afastamento para a obtenção de sistemas
sustentáveis;
- Capacidade de aplicabilidade em diferentes escalas e tipos de tecnologias usadas;
- Capacidade de fornecer um aviso prévio de potenciais problemas;
- Disponibilidade de dados para o estudo de tendências espaciais e temporais;
- Serem de fácil interpretação para facilitar o envolvimento de pessoal técnico e administrativo e da
comunidade.
Para tornar o conceito de sustentabilidade mais operacional e de utilização mais prática, foram
desenvolvidos sistemas de avaliação de desempenho no âmbito do projeto TRUST. Na tabela 3.4.1
encontram-se as ferramentas desenvolvidas no âmbito do projeto TRUST que traduzem o estado do
sistema do ciclo urbano e do nível de preparação para a transição para sistemas mais sustentáveis.
Tabela 3.2 – Conjunto de ferramentas TRUST de avaliação de desempenho e sustentabilidade
dos sistemas do ciclo urbano de água.
Baseline
assessment
(TRUST, 2012b)
Em que consiste: Inquérito promovido junto das cidades piloto do projeto construído
numa base de matriz SWOT (Strenght, Weakness, Opportunities and Threats: Pontos
Fortes, Pontos fracos, Oportunidades e Ameaças, respectivamente). É organizado em
cinco partes: A: informação geral; B: Água potável a fornecer pelas cidades piloto; C:
Águas residuais; D: Qualidade ambiental, biodiversidade e atratividade; E: Governança
Objetivo: Constitui um primeiro passo para a compreensão da situação actual dos
sistemas de água e para a discussão entre os vários intervenientes. Serve também
como plataforma de partilha de boas práticas.
Self-assessment
(TRUST, 2013)
Em que consiste: Ferramenta de auto-avaliação online para qualquer sistema de ciclo
urbano de água, através de uma correspondência de indicadores de desempenho que
obedecem a critérios e objetivos sustentáveis, consoante as condições socio-
económicas.
Disponível em: https://self-assessment.trust-i.net/
Objetivo: Avaliação rápida do desempenho de um ciclo urbano de água, por parte dos
interessados. Com esta ferramenta é possível fazer o benchmarking da
sustentabilidade do ciclo urbano de água em estudo.
Financial
Sustainability
Rating Tool
(TRUST, 2014)
Em que consiste: Avaliação das diversas áreas de actuação de uma entidade
gestora, tendo em conta as características específicas do país onde se insere. Existe
a possibilidade de analisar tendências futuras como o crescimento da população
Disponível em: http://fsrt-trust.ing.unibo.it/fsrt/
Objetivo: Oferecer às entidades gestoras a possibilidade de classificar a sua situação
financeira e de identificar as necessidades de optimização.
26
A nível nacional, a ERSAR implementou um sistema de avaliação do desempenho das entidades
gestoras com recurso a um conjunto de indicadores de águas, águas residuais e resíduos. Os
indicadores desenvolvidos têm uma grande influência do sistema Perfomance Indicators do IWA, à
semelhança dos indicadores TRUST. A publicação dos resultados permite a regulação por
benchamarking e a consulta das melhores práticas por parte das entidades gestoras.
O produto final de uma ferramenta de avaliação deve ser um conjunto de informações que permitem a
tomada apropriada de decisões, tendo em conta todas as áreas de interesse, as partes interessadas e
os fatores de influência num determinado ambiente. Deve ser fácil de usar e interpretar, deve utilizar
métricas cujos dados são facilmente acessíveis por parte das entidades e origina um interesse no
estudo das áreas com necessidade de mais atenção.
A título de exemplo, apresenta-se de seguida o software PLAN, desenvolvido no âmbito do AWARE-P.
O PLAN é uma ferramenta que permite facilmente fazer comparações entre soluções ou alternativas
de projeto de forma numérica e visual (Figura 3.6). A avaliação, baseada em três eixos, é feita em
múltiplas dimensões (ambiental, económica, social, de serviço) de acordo com as métricas que melhor
refletem os objetivos de desempenho e que minimizam os riscos.
Figura 3.6 – Visualização da quantificação de indicadores de acordo com o PLAN (PLAN, 2015).
27
4. METODOLOGIA DESENVOLVIDA
Numa primeira fase foi feita uma pesquisa bibliográfica relativamente ao conceito de metabolismo
urbano e ao conceito de sustentabilidade, aplicado aos serviços da água (Capítulo 3). Da análise feita,
foi desenvolvida a metodologia para a construção de um modelo conceptual baseado na ideia de
metabolismo, aplicado ao ciclo urbano da água.
Com a conceptualização do modelo de metabolismo pretende-se fazer uma caracterização dos fluxos
metabólicos no ciclo urbano de água (água, energia, reagentes, materiais, emissões de GEE e potencial
para fenómenos de acidificação e eutrofização) que permitam uma sistematização da informação
relevante para a tomada de decisões. Os métodos analíticos utilizados encontram-se descritos na
secção 3.2.4 Métodos analíticos utilizados. O registo e tratamento da informação através do software
Microsoft Office Excel.
O modelo desenvolvido, e que é esquematizado na Figura 4.1, é composto por:
1) Definição dos processos e fluxos que compõem o sistema e das relações matemáticas entre os
diversos subsistemas;
2) Plataforma de inserção de dados relevantes para a caracterização quantitativa dos vários
processos;
3) Indicadores de desempenho para avaliação da sustentabilidade do serviço de água que derivam
diretamente dos volumes de água anuais.
Com a caracterização dos fluxos metabólicos é possível inferir alguns indicadores para a situação atual.
No entanto, com a definição das relações matemáticas entre subsistemas é possível o cálculo desses
indicadores para alguns cenários. Desta forma, o modelo de metabolismo torna-se uma ferramenta
muito importante para o processo de tomada de decisão.
Figura 4.1 - Partes constituintes do modelo de metabolismo desenvolvido
28
O desenvolvimento da metodologia descrita tem essencialmente como fundamento o documento de
Brattebø (2011) e os indicadores de desempenho da ERSAR (ERSAR, 2014). Em Brattebø (2011) é
apresentada uma definição genérica do sistema do ciclo urbano da água, englobando os processos de
recuperação/ reutilização de água, para a construção do modelo de metabolismo no âmbito do projeto
TRUST para a cidade de Oslo (Brattebø, et al., 2012).
4.1 Definição do sistema
À semelhança da definição de Brattebø (2011), é feita uma tentativa de descrever o ciclo urbano de
água de forma genérica, apesar das especificidades que os vários serviços da água podem apresentar.
O ciclo urbano da água é definido em cinco subsistemas: 1) Processos naturais; 2) Abastecimento de
água; 3) Consumo de água; 4) Drenagem e tratamento de água residual e pluvial; 5) Processos de
recuperação de água.
Os limites espaciais a considerar são os que traduzem a exploração e fornecimento de serviços da
entidade gestora. O estudo é feito numa base anual, partindo do pressuposto que não existem
variações de água nos diversos subsistemas no final de cada ciclo.
A unidade de estudo é o metro cúbico (m3) para a água, o quilograma (kg) para as emissões de GEE
e para as emissões de gases e resíduos que provocam fenómenos de acidificação e eutrofização e o
quilowatt hora (kWh) para o consumo e produção de energia.
A figura seguinte (Figura 4.2) reflete as interações existentes entre os cinco subsistemas que se
inserem nos limites definidos.
Figura 4.2 - Interações entre os processos que compõem o ciclo urbano da água
A designação dos subsistemas é feita da seguinte forma:
- Intervalo de [1-4]: Processos Naturais;
- Intervalo de [11-16]: Processos associados ao Abastecimento de água;
29
- Intervalo de [21-22]: Processos associados ao Consumo de água;
- Intervalos de [31-39], [331], [351] e [391-392]: Processos associados à Drenagem e Tratamento
de água residual e pluvial;
- Intervalo de [41-43]: Processos de recuperação de água.
4.1.1 Variáveis
Um sistema é composto por processos e por fluxos. Os processos são responsáveis por extrair água e
por tratar, transportar e armazenar água/água residual/água pluvial. São respeitantes a cada
subsistema existente num sistema do ciclo urbano de água. Os fluxos referem-se às quantidades de
água, energia, materiais e emissões decorrentes da atividade dos processos.
Nas secções que se seguem são apresentados os principais processos que compõem o ciclo urbano
da água. Os componentes que dizem respeito a cada processo são designados por duas parcelas. A
primeira é um algarismo, que pode ir de 0 a 4 de acordo com a seguinte definição:
0 – Processos naturais;
1 - Processos associados ao abastecimento de água;
2 - Processos associados ao Consumo de água;
3 - Processos associados à drenagem e tratamento de água residual e pluvial;
4 - Processos de recuperação de água.
A segunda parcela representa de forma unívoca o componente que pertence ao grupo de cada um dos
processos. Estes valores podem ir de 1 a n, sendo que n é o número de componentes de cada
processo.
Processos e variação de stock
Os processos naturais dizem respeito à utilização dos recursos hídricos, precipitação, infiltração e
receção de efluentes no meio recetor. É importante a incorporação dos sistemas naturais por
influenciarem os sistemas que compõem os serviços da água. Exemplos desta interação são a
infiltração de águas subterrâneas nos coletores de água residual, o défice de água subterrânea por
captação através de furos ou o impacto ambiental no meio recetor da descarga descontrolada de
efluentes. No modelo desenvolvido, os processos naturais traduzem-se em quatro unidades (Figura 4.
3):
Figura 4.3 – Processos naturais
Os processos associados ao abastecimento de água são constituídos pela captação, tratamento,
adução e distribuição de água (Figura 4.4). Os processos diretamente associados ao abastecimento
de água incluem a captação, o tratamento e a adução de água bem como os reservatórios e a
distribuição da água à população/ sectores de atividade económica.
∑Qin1 ∆Q1 ∑Qin2 ∆Q2 ∑Qin3 ∆Q3 ∑Qin4 ∆Q4
03
Meio receptor
04
Águas subterrâneas
01
Fonte de captação
02
Precipitação
30
A captação pode ser de origem subterrânea ou superficial. Pode acontecer que os serviços da água
possuam instalações de tratamento de água com estações elevatórias primárias (EEP), representando
um fator importante de consumo energético. Os reservatórios de distribuição podem ser elevados,
enterrados ou semienterrados. No primeiro caso, estes necessitam de energia para elevar a água a
cotas mais elevadas. A distribuição, por se caracterizar por uma rede extensa de tubagens, é o
processo que geralmente reflete um maior volume de perdas de água.
Figura 4.4 - Abastecimento de água
O Consumo de água traduz-se em uso doméstico e uso não-doméstico (Figura 4.5). O uso doméstico
incorpora o consumo de água da população residente e flutuante. O uso não-doméstico engloba o
consumo de água pelas indústrias, serviços e comércio, rega, limpeza de ruas e o uso autorizado para
as autarquias e bombeiros.
Figura 4.5 - Consumo de água
Os processos associados à drenagem e tratamento de água residual e pluvial englobam aqueles
que permitem uma correta gestão dos efluentes e que traduzem os mecanismos de geração de
escoamento para o sistema pluvial e unitário. Os processos que o caracterizam são demonstrados na
Figura 4.6.
Os sistemas descentralizados, não fazendo parte do sistema central de drenagem através de uma
extensa rede de coletores e de tratamento, tratam a água residual a nível local. Exemplos destes
sistemas são as fossas sépticas. Podem incluir sistemas de recuperação de água através, por exemplo,
de esquemas de aproveitamento das águas cinzentas, inseridos ao nível das habitações.
A bacia de drenagem diz respeito às características e tipologias do solo que condicionam a geração de
escoamento, indiretamente proporcional à taxa de infiltração. É importante na perceção da resposta da
área de influência à ocorrência de cheias e da resposta do sistema pluvial e unitário ao volume de água
que gera escoamento.
∑Qin11 ∆Q11 ∑Qin12 ∆Q12 ∑Qin13 ∆Q13
∑Qin14 ∆Q14 ∑Qin15 ∆Q15 ∑Qin16 ∆Q16
15 16
Adução de água bruta Tratamento de água/ EEP
Adução Reservatórios Distribuição
11
Captação
12 13
14
∑Qin21 ∆Q21 ∑Qin22 ∆Q22
21
Uso Doméstico
22
Uso não Doméstico
31
Os processos de 33 a 38 caracterizam as infraestruturas que recolhem e transportam os efluentes e as
águas pluviais. Os sistemas unitário e separativo doméstico correspondem à extensa rede de coletores
que afluem aos intercetores/ emissários antes de atingirem as estações de tratamento (ETAR).
Os processos 331 e 351 traduzem as bacias de retenção como forma de redução do risco de cheias.
Por fim, os processos 391 e 392 permitem uma gestão das lamas produzidas no tratamento das águas
residuais e possuem um enorme potencial na geração de energia por aproveitamento do gás metano
que se forma no processo de digestão anaeróbica.
Os processos de recuperação de água correspondem ao grupo que permite, com maior relevância,
tornar todo o sistema de água um ciclo fechado. Brattebø (2011) considerou que este grupo deve
integrar o sistema central de abastecimento através de três processos que incluem o tratamento
adicional da água tratada nas ETAR, da água do meio recetor e da água das bacias de retenção e o
seu transporte e armazenamento. A figura seguinte clarifica as designações e a numeração dadas a
este grupo (Figura 4.7).
Figura 4.7 - Processos de recuperação de água
Fluxos
A definição gráfica do ciclo urbano de água, com a ilustração dos fluxos entre os diversos processos
encontra-se na Figura 4.8. No entanto, foram feitas algumas modificações relativamente à definição
segundo Brattebø (2011). Nos Anexos A e B são colocadas ambas as definições de ciclo urbano de
água, sendo que a primeira corresponde à versão original e a segunda à nova definição, de acordo
com as seguintes alterações:
∑Qin41 ∆Q41 ∑Qin42 ∆Q42 ∑Qin43 ∆Q43
ReservatórioAduçãoTratamento
434241
∑Qin31 ∆Q31 ∑Qin32 ∆Q32 ∑Qin33 ∆Q33 ∑Qin34 ∆Q34
∑Qin35 ∆Q35 ∑Qin36 ∆Q36 ∑Qin37 ∆Q37 ∑Qin38 ∆Q38
∑Qin39 ∆Q39 ∑Qin331 ∆Q331 ∑Qin351 ∆Q351 ∑Qin391 ∆Q391
∑Qin392 ∆Q392
391
Tratamento de lamas
39
ETAR
331
Reservatório
351
Reservatório
392
Colocação final de lamas
38
Reser vatório
31
Sistemas descentralizados
32
Bacia de drenagem
33
Sistema Unitário
35
Sist. Separ. (pluvial)
36
Sist. Separ. (doméstico)
37
Interceptor/ Emissário
34
Interceptor/ Emissário
Figura 4.6 - Drenagem e tratamento de água residual e pluvial
32
- A eliminação do fluxo Q37,3, que corresponde à descarga para o meio recetor da água residual
dos intercetores do sistema separativo doméstico em alturas de grande afluência. A razão desta
alteração é motivada pela existência do fluxo Q36,3 que já contempla a descarga do sistema
separativo doméstico;
- A eliminação do fluxo Q31,3, que corresponde à descarga da água residual tratada em sistemas
descentralizados. Em geral, o que acontece é o encaminhamento dos resíduos, aquando da limpeza
das fossas, para o sistema de drenagem, materializado pelo novo fluxo com a designação Q31,36;
- Incorporação dos fluxos Q21,0 e Q22,0 que traduzem as perdas para fora do sistema no uso
doméstico e no uso não-doméstico. Estas perdas correspondem à transpiração e/ou
evapotranspiração.
33
Processos relativos aos subsistemas naturais (01-04)
Processos relativos aos subsistemas do abastecimento de água potável (11-16)
Processos relativos ao consumo de água (21-22)
Processos relativos aos subsistemas de drenagem e tratamento de águas residuais e pluviais (31-39), (331), (351), (391-392)
Processos relativos aos subsistemas de recuperação cíclica de água (41-43)
∑Qin2 ∆Q2 Q2,32 Q0,33 Q0,34 Q0,39 Q391,0 Q39,0
Q0,12 Q0,14
Q32,3
Q22,0 Q21,0 Q33,3
∑Qin32 ∆Q32 Q32,33
∑Qin392 ∆Q392
Q21,33
Q16,21 Q391,392
∑Qin21 ∆Q21 Q21,36 Q33,34 Q34,38
9 432 177 0 ∑Qin33 ∆Q33 ∑Qin34 ∆Q34
Q12,13 Q13,14 Q14,15 Q15,16 Q4,33
∑Qin1 ∆Q1 ∑Qin12 ∆Q12 ∑Qin13 ∆Q13 ∑Qin14 ∆Q14 ∑Qin15 ∆Q15 ∑Qin16 ∆Q16 Q331,33 Q33,331 ∑Qin391 ∆Q391
Q1,11 Q11,12 Q22,33 Q391,39 Q39,391
Q16,22
Q22,36
∑Qin22 ∆Q22 ∑Qin331 ∆Q331 Q38,39 Q39,3
∑Qin11 ∆Q11 ∑Qin38 ∆Q38 ∑Qin39 ∆Q39 ∑Qin3 ∆Q3
Q12,0 Q43,13 Q13,0 Q14,0 Q42,15 Q15,0 Q16,0 Q31,22 Q22,31 Q21,31 Q38,3
Q31,3
Q31,21
Qin Qout Q31,36 Q32,35
Q41,22 ∑Qin31 ∆Q31 Q35,3
Q31,4 Q4,35 ∑Qin35 ∆Q35
Q351,35 Q35,351
∑Qin ∆Q
∑Qin351 ∆Q351
Q351,41
Q39,41 Q36,3
Q42,43 Q41,42 Q3,41
∑Qin43 ∆Q43 ∑Qin42 ∆Q42 ∑Qin41 ∆Q41 Q37,38
Q32,4 Q36,37 Q37,3
Q43,0 Q42,0 ∑Qin36 ∆Q36 ∑Qin37 ∆Q37
Q41,0 Q4,36
Q0,36 Q0,37
∑Qin4 ∆Q4
Colocação final de lamas
02
Precipitação
32
Bacia de influência 392
21
Uso Doméstico 33 34
Sistema Unitário Interceptor/ Emissário
391
Fonte de captação Adução de água bruta Tratamento de água/ EEP Adução Reservatórios Distribuição Tratamento de lamas
01 12 13 14 15 16
22 331
11 Uso não Doméstico Reservatório
N.º do processo
39 03
Captação Reser vatório ETAR Meio receptor
38
31
Sistemas descentralizados 35
Sist. Separ. (pluvial)
Balanço do processo
36 37
Sist. Separ. (doméstico) Interceptor/ Emissário
Definição do Processo
351
Reservatório
43 42 41
04
Águas subterrâneas
Reservatório Adução Tratamento
Figura 4.8 - Definição genérica do ciclo urbano de água – Processos e fluxos (adaptado de Brattebø (2011))
34
4.1.2 Relações matemáticas e resolução do sistema de equações
O passo seguinte à construção do modelo é a definição das relações matemáticas entre os fluxos de
água e os processos do ciclo urbano da água. Estas relações dividem-se em equações de dois tipos:
equações de balanço de massa e equações de abordagem ao modelo.
As equações de balanço são o resultado de fluxos que entram e saem de um processo num
determinado intervalo de tempo. Sempre que a diferença desses fluxos é diferente de zero existe uma
variação de stock associada (caracterizadas por ΔQ<nº do processo>). Para o presente trabalho, considerou-
se que que as variações de stock são nulas para a escala temporal considerada.
As equações de abordagem ao modelo descrevem as relações que existem entre os processos que
compõem o sistema de água. Uma das interligações mais importantes é de que forma os critérios de
consumo de água influenciam todo o metabolismo do sistema de água.
Sistema de equações para cálculo dos fluxos de água
Para a obtenção de um modelo matemático é necessário que o número de equações seja igual ao
número de fluxos (70 fluxos) que ocorrem entre os 28 processos definidos, acrescido do número das
equações de balanço. Desta forma, são definidas ao todo 70 + 28 = 98 equações matemáticas.
A resolução do sistema de equações dá origem ao modelo matemático. Os fluxos de energia e emissão
de GEE são recolhidos e analisados em função dos fluxos de água obtidos. Para tornar a resolução do
sistema de equações exequível, é feita uma transposição dessas para o sistema matricial,
considerando que se trata de um sistema de equações lineares.
Desta forma, são construídas três matrizes.
- A matriz 𝑪 é quadrada (98x98) e composta pelos coeficientes respeitantes a cada variável
(identificação de fluxos e variações de stock) (Tabela 4.1). A correspondência entre variáveis e número
do índice em coluna pode ser consultada no Anexo B.1, bem como a descrição sucinta de cada variável;
Tabela 4.1 – Matriz C – Coeficientes respeitantes a cada variável
Variáveis 1 2 … 97 98
(Q0,12) (Q0,14) … (ΔQ42) (ΔQ43)
Equações de Abordagem ao
modelo
1 c1,1 c1,2
…
c1,97 c1,98 2 c2,1 c2,2 c2,97 c2,98 … … … 51 c51,1 c51,2 c51,97 c51,98
Equações de variação de
stock
52 c52,1 c52,2 …
c52,97 c52,98
… … …
70 c70,1 c70,2 c70,97 c70,98
Equações de Balanço de
massas
71 c71,1 c71,2 …
c71,97 c71,98
… … …
98 c98,1 c98,2 c98,97 c98,98
- A matriz 𝒀, de dimensões (98x1) traduz os termos independentes. O valor de 𝒚𝐢, para i entre 52 e 98,
é nulo;
35
{𝒀} = {
𝒚𝟏
𝒚𝟐
⋮𝒚𝟗𝟖
}
- A matriz 𝑿, de dimensões (98x1), corresponde à solução das variáveis que traduzem os fluxos de
água de cada fluxo e variação de stock.
{𝑿} = {
𝑥1
𝑥2
⋮𝑥98
}
A definição do sistema linear é traduzida pela Eq. 4.3, sendo que a sua solução é alcançado segundo
a transformação na Eq. 4.4.
[𝐶]{𝑋} = {𝑌}
[𝐶][𝐶]−1{𝑋} = [𝐶]−1{𝑌} ⇔ [𝐼]{𝑋} = [𝐶]−1{𝑌} ⇔ {𝑋} = [𝐶]−1{𝑌}
Equações de balanço
As equações de balanço de massa seguem o princípio da conservação de massa e existem tantas
equações de balanço de massa quanto o número de processos. No caso do sistema definido, existem
28 equações de balanço.
Em Eq. 4.5 é traduzido o princípio supracitado para cada processo de tal forma que a diferença entre
as entradas e as saídas do processo é igual à variação de stock na unidade de tempo do estudo.
∑ 𝑄𝑚,𝑖 − ∑ 𝑄𝑖,𝑗 = 𝛥𝑄𝑖 ∑ 𝑄𝑚,𝑖 − ∑ 𝑄𝑖,𝑗 − 𝛥𝑄𝑖 = 0
A título de exemplo, apresentam-se as equações de balanço para o processo 1 (Fonte de Captação) e
11 (Captação), sendo que as restantes são apresentadas no Anexo B.2. Da Figura 4.9 é possível
visualizar os fluxos de entrada e saída de cada um dos processos.
Processo 1: −𝑄1,11 − 𝛥𝑄1 = 0
Processo 11: 𝑄1,11 − 𝑄11,12 − 𝛥𝑄11 = 0
Q1,11 Q11,12
∑Qin1 ∆Q1 ∑Qin11 ∆Q11
1 11
Fonte de captação Captação
(Eq. 4.1)
(Eq. 4.2)
(Eq. 4.4)
(Eq. 4.3)
(Eq. 4.5)
Figura 4.9 – Balanço de fluxos de água entre 1 - Fonte de Água e 11- Captação
(Eq. 4.6)
(Eq. 4.7)
36
Equações de abordagem ao modelo
O número de equações necessárias para a caracterização do modelo de análise é de 70, o mesmo
número correspondente ao de fluxos existentes. As equações de abordagem podem traduzir a relação
entre subsistemas ou a quantificação direta de fluxos. De referir que é este grupo de equações que
traduz os processos críticos, isto é, todo o sistema vai responder de acordo com alterações que ocorram
nesses processos.
Os coeficientes que possam estar afetos aos fluxos encontram-se distintamente referidos e são
inseridos na plataforma de dados de acordo com os dados recolhidos da entidade que gere o sistema
de água ou de acordo com valores recolhidos através da revisão bibliográfica. A constituição da
plataforma de dados é explicada com maior pormenor no seguinte subcapítulo (4.2 Plataforma de
inserção de dados).
No presente caso, as equações foram definidas para terem em conta a alteração que ocorre no ciclo
urbano da água quando ocorre uma mudança no consumo de água potável (Processos em Consumo
de Água).
Desta forma, foram inicialmente definidas as equações que traduzem de forma direta os consumos de
água (Eq. 4. 8) e que parte é afeta ao uso doméstico e não-doméstico (Eq. 4. 9).
Consumo de água 1 | Q16,21+Q16,22+Q41,22= 𝒚𝟏 (Eq. 4. 8)
2 | Q16,21 - %𝐝𝐨𝐦é𝐬𝐭𝐢𝐜𝐨 (Q16,21+Q16,22+Q41,22) = 0 (Eq. 4. 9)
Para montante, as relações foram pensadas de forma a repercutirem as alterações do consumo.
Água importada 3 | Q0,12 = 𝒚𝟑 (Eq. 4. 10)
4 | Q0,14 = 𝒚𝟒 (Eq. 4. 11)
Água reutilizada (Resultante do sistema central de reutilização/
recuperação)
5 | Q42,15 - %𝐫𝐞𝐜𝐮𝐩𝐞𝐫𝐚çã𝐨𝟏 Q41,42 = 0 (Eq. 4. 12)
6 | Q43,13 - %𝐫𝐞𝐜𝐮𝐩𝐞𝐫𝐚çã𝐨𝟐 Q42,43=0 (Eq. 4.13)
Perdas na distribuição 7 | Q15,16 - %𝐩𝐞𝐫𝐝𝐚𝐬.𝐝𝐢𝐬𝐭𝐫 (Q16,21+ Q16,22) = 0 (Eq. 4.14)
Perdas nos reservatórios 8 | Q14,15 + Q42,15 - %𝐩𝐞𝐫𝐝𝐚𝐬.𝐫𝐞𝐬𝐞𝐫 Q15,16 = 0 (Eq. 4. 15)
Perdas na adução 9 | Q13,14 + Q0,14 - %𝐩𝐞𝐫𝐝𝐚𝐬.𝐚𝐝𝐮çã𝐨𝟏 Q14,15 = 0 (Eq. 4. 16)
10 | Q11,12 + Q0,12 - %𝐩𝐞𝐫𝐝𝐚𝐬.𝐚𝐝𝐮çã𝐨𝟐 Q12,13 = 0 (Eq. 4. 17)
Perdas em ETA/ EEP 11 | Q12,13 + Q43,13 - %𝐩𝐞𝐫𝐝𝐚𝐬.𝐭𝐫𝐚𝐭 Q13,14 = 0 (Eq. 4.18)
As restantes equações referentes ao consumo de água traduzem as percentagens de água para o
sistema de drenagem, através do chamado coeficiente de afluência, os volumes de água para os
sistemas descentralizado e as percentagens e volumes de água reutilizada.
Coeficiente de afluência 12 |Q21,33 + Q21,36 - 𝒄𝐚𝐟𝐥𝐮ê𝐧𝐜𝐢𝐚.𝐝𝐨𝐦 (Q16,21+Q31,21) = 0 (Eq. 4. 19)
13 |Q22,33 + Q22,36 - 𝒄𝐚𝐟𝐥𝐮ê𝐧𝐜𝐢𝐚.𝐧.𝐝𝐨𝐦 (Q16,22+Q31,22+ Q41,22) = 0 (Eq. 4. 20)
37
Água para Sistemas descentralizados
14 |Q21,31= 𝒚𝟏𝟒 (Eq. 4. 21)
15 |Q22,31= 𝒚𝟏𝟓 (Eq. 4. 22)
Água reutilizada de SD local
16 |Q31,21 - %𝐒𝐃.𝐝𝐨𝐦 Q21,31=0 (Eq. 4. 23)
17 |Q31,22 - %𝐒𝐃.𝐧.𝐝𝐨𝐦 Q22,31=0 (Eq. 4.24)
Para jusante, as equações repercutem os volumes de água residuais gerados aquando do consumo
de água para uso doméstico e não-doméstico. Nesta fase, a água pode ser encaminhada para o
sistema unitário ou separativo doméstico. Pode ainda existir uma parcela que se refere ao volume de
efluentes que vêm de um sistema externo e que são incorporados na rede de coletores do sistema em
estudo (Eq. 4.25 a Eq. 4. 28). Por fim, é necessário considerar que existe uma parcela que reflete os
volumes afetos aos sistemas descentralizados (Eq. 4.31 e Eq. 4. 32), sendo que uma parte se perde
por infiltração e outra é incluída na drenagem centralizada após a sua limpeza. Assumiu-se que os
volumes recolhidos dos SD são incluídos apenas no sistema separativo doméstico.
Água residual (AR) importada
18 |Q0,33 = 𝒚𝟏𝟖 (Eq. 4. 25)
19 |Q0,34 = 𝒚𝟏𝟗 (Eq. 4. 26)
20 |Q0,36 = 𝒚𝟐𝟎 (Eq. 4. 27)
21 |Q0,37 = 𝒚𝟐𝟏 (Eq. 4. 28)
AR para sistema unitário 22 |Q21,33 - %𝐀𝐑.𝐝𝐨𝐦.𝐀𝐔 (Q21,33+Q21,36) = 0 (Eq. 4. 29)
23 |Q22,33 - %𝐀𝐑.𝐧.𝐝𝐨𝐦.𝐀𝐔 (Q22,33+Q22,36) = 0 (Eq. 4.30)
Infiltração e Limpeza de AR de SD
24 |Q31,4 = 𝒚𝟐𝟒 (Eq. 4. 31)
25 |Q31,36 - %𝐀𝐑.𝐒𝐃.𝐀𝐒𝐃 (Q21,31 + Q22,31) = 0 (Eq. 4. 32)
Intimamente ligados ao sistema de drenagem encontram-se os processos naturais. As relações que se
seguem traduzem a quantificação da precipitação que gera escoamento e que se infiltra para o solo ou
para a rede de drenagem de águas residual e pluvial.
Precipitação/ Drenagem AP
26 | Q02,32 = 𝒚𝟐𝟔 (Eq. 4. 33)
27 | Q32,03 - %𝐀𝐏.𝐛𝐚𝐜𝐢𝐚 Q02,32 =0 (Eq. 4. 34)
28 | Q32,04 - %𝐀𝐏.𝐢𝐧𝐟𝐢𝐥𝐭𝐫𝐚çã𝐨 Q02,32 =0 (Eq. 4.35)
29 | Q32,33 - %𝐀𝐏.𝐀𝐔 Q02,32 =0 (Eq. 4.36)
30 | Q32,35 - %𝐀𝐏.𝐀𝐏 Q02,32 =0 (Eq. 4.37)
Infiltração
31 | Q04,33 = 𝒚𝟑𝟏 (Eq. 4.38)
32 | Q04,35 = 𝒚𝟑𝟐 (Eq. 4..39)
33 | Q04,36 = 𝒚𝟑𝟑 (Eq. 4.40)
Descargas indevidas 34 | Q33,03 - %𝐀𝐑.𝐀𝐔 (Q21,33+ Q22,33+ Q04,33+ Q32,33+ Q0,33) =0 (Eq. 4.41)
35 | Q36,03 - %𝐀𝐑.𝐀𝐒𝐃 (Q21,36+ Q22,36+ Q4,36+ Q32,36+ Q0,36) =0 (Eq. 4.42)
38
Bacias de detenção
36 | Q33,331 = 𝒚𝟑𝟔 (Eq. 4.43)
37 | Q331,33 = 𝒚𝟑𝟕 (Eq. 4.44)
38 | Q35,351 = 𝒚𝟑𝟖 (Eq. 4.45)
39 | Q351,41 = 𝒚𝟑𝟗 (Eq. 4.46)
As expressões que traduzem o tratamento das águas residuais são:
AR para tratamento 40 | Q38,39 = 𝒚𝟒𝟎 (Eq. 4.47)
AR importada 41 | Q0,39 = 𝒚𝟒𝟏 (Eq. 4.48)
AR exportada 42 | Q39,0 - %𝐀𝐑.𝐄𝐓𝐀𝐑.𝐞𝐱𝐩𝐨𝐫𝐭𝐚𝐝𝐚(Q0,39+ Q38,39 )= 0 (Eq. 4.49)
AR para reutilizar 43 | Q39,41 - %𝐀𝐑.𝐄𝐓𝐀𝐑.𝐑𝐞𝐮𝐭𝐢𝐥𝐢𝐳𝐚𝐝𝐚 (Q38,39+ Q0,39) = 0 (Eq. 4.50)
44 |Q03,41 = 𝒚𝟒𝟒 (Eq. 4.51)
Lamas
45 | Q39,391 = 𝒚𝟒𝟓 (Eq. 4.52)
46 | Q391,0 = 𝒚𝟒𝟔 (Eq. 4.53)
47 | Q391,39 = 𝒚𝟒𝟕 (Eq. 4.54)
48 | Q391,392 = 𝒚𝟒𝟖 (Eq. 4.55)
O sistema de recuperação e reutilização de águas tratadas foi caracterizado segundo as expressões
que se seguem:
49 |Q41,22 - %𝐫𝐞𝐮𝐭𝐢𝐥𝐢𝐳𝐚çã𝐨.𝐧.𝐝𝐨𝐦(Q03,41+ Q39,41+ Q351,41) = 0 (Eq. 4.56)
50 |Q41,42 - %𝐫𝐞𝐜𝐮𝐩𝐞𝐫𝐚çã𝐨.𝐭𝐫𝐚𝐧𝐬𝐩𝐨𝐫𝐭𝐞 (Q03,41+ Q39,41+ Q351,41) = 0 (Eq. 4.57)
51 | Q42,43 - %𝐫𝐞𝐜𝐮𝐩𝐞𝐫𝐚çã𝐨.𝐚𝐫𝐦𝐚𝐳𝐞𝐧𝐚𝐦𝐞𝐧𝐭𝐨 Q41,42=0 (Eq. 4.58)
Para o estudo na escala anual, as variações de stock dos processos consideram-se nulas e por isso
as restantes 19 equações traduzem-se na seguinte expressão geral:
𝛥𝑄𝑖 = 0, 𝑡𝑎𝑙 𝑞𝑢𝑒 𝑖 ∈
Processos associados ao Abastecimento de água:
[11,16];
(Eq. 4.59) Processos associados ao Consumo de água: [21,22];
Processos associados à Drenagem e Tratamento de AR
e AP: [33,39]; [351];
Processos de recuperação de água: [41,43]
39
4.2 Plataforma de inserção de dados
Para a caracterização de um ciclo urbano de água numa base anual é necessária a recolha de dados
referentes aos volumes de água, dos consumos energéticos e de reagentes químicos.
A plataforma de inserção de dados é construída para servir de suporte à caracterização dos fluxos do
sistema anteriormente descrito e à construção dos indicadores de sustentabilidade que dão origem a
informações relevantes às entidades gestoras e a todas as partes interessadas. O seu desenvolvimento
é feito em Excel e é dividido em diversas partes.
Na Figura 4.10 encontram-se as sheets que compõem esta parte do modelo. As setas indicam a
utilização de dados entre sheets, realçando o caracter complexo de um sistema de água. De seguida,
é descrito o conteúdo de cada uma.
Figura 4.10 – Plataforma de inserção de dados
4.2.1 Descrição do sistema (DS)
A parte inicial refere-se à inserção de dados gerais de caracterização do sistema como o ano de estudo,
a cidade/ região de estudo, a população (residente e flutuante) e a área abrangida.
Nesta parte são também necessários dados gerais relativamente aos sistemas de abastecimento e
drenagem. Os dados a recolher são, para o caso do sistema de abastecimento, o número de captações
existentes (subterrâneas ou superficiais), volumes de água captado, elevado, distribuído e consumido
e percentagens de perda de água correspondentes. São também inseridos dados relativos à
importação de água.
Para o caso do sistema de drenagem, os dados a recolher são as percentagens de água de consumo
doméstico e não-doméstico afeta a cada tipo de sistema (separativo ou unitário), os volumes de água
40
residual descarregados em situações de sobre utilização da rede e de água residual importada para a
rede e para os intercetores.
4.2.2 Dados de Base (DB)
De seguida é desenvolvido o que se designou por Dados de Base. Servem de auxílio nos cálculos para
a obtenção dos indicadores de desempenho. Dizem respeito a valores considerados constantes para
a realidade do ciclo urbano de água em estudo.
As diversas tabelas que compõem esta secção são descritas seguidamente e apresentadas no Anexos
C. Os valores que as compõem tiveram como base a aplicação de um modelo de metabolismo, para a
cidade de Oslo (Brattebø, et al., 2012). Por sua vez estes foram retirados de uma base de dados
desenvolvida através do método ACV (Ecoinvent, 2013). É explicitamente indicado sempre que os
valores utilizados se referem a fontes distintas.
Materiais e reagentes- Produção
São listados os reagentes usados para o tratamento de água bruta/ água residual bem como os
materiais que compõem a rede de abastecimento e a rede de drenagem. Inclui informação acerca do
propósito a que se destina cada material ou reagente.
São incluídos os consumos energéticos específicos (valores energéticos por kg de material ou reagente
produzidos), as emissões específicas de GEE (valores de emissão de GEE por kg de material ou
reagente produzidos) e o potencial de acidificação e eutrofização na produção dos materiais e dos
reagentes.
Potencial GEE
Esta informação é utlizada para o cálculo dos impactos ambientais pela emissão de GEE. Nesta tabela
encontram-se os principais gases emitidos, diretamente ou indiretamente, que decorrem da atividade
dos sistemas de água para os impactos ambientais de aquecimento global.
A unidade comum para reportar cada um dos impactos é kg CO2e (CO2 equivalente). Desta forma, são
também colocados os valores de potencial que permitem converter os gases para as unidades
correspondentes.
Energia - Emissões GEE na produção
As principais formas de energia utilizadas são a eletricidade da rede e os combustíveis fósseis.
A eletricidade é utilizada para a operação de vários processos ao longo do sistema como a elevação
de água nas fontes de captação, nas estações elevatórias ou nas estações de tratamento. Na produção
de energia elétrica são emitidos GEE dependendo a sua quantidade das fontes utilizados (renováveis
ou não renováveis). A produção por fontes não renováveis traduz-se numa maior emissão de GEE.
41
Os combustíveis são usados essencialmente em geradores, nos trabalhos de instalação e reabilitação
de tubagens e no transporte de reagentes. A sua combustão dá origem à emissão de gases com
elevadas emissões específicas de CO2.
Os valores que constam na Figura C.3 do Anexo C foram obtidos em EDP (2014) e (SunEarth Tools,
2014) para as emissões específicas do ano 2013, decorrentes da produção de energia elétrica da rede
e da utilização dos combustíveis fósseis, respetivamente.
Material – Vida útil
Nesta subsecção são introduzidos os coeficientes que traduzem a vida útil para cada material, em anos.
Estes valores têm em conta que uns materiais são mais resistentes que outros, assumindo uma vida
útil base de 50 anos (Eq. 4.60).
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 = 𝑉𝑖𝑑𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑒 × 𝐶𝑣𝑖𝑑𝑎 ú𝑡𝑖𝑙
A vida útil do material, juntamente com o ano de instalação da infraestrutura e o ano de estudo
permite conhecer a vida residual do material, de acordo com a seguinte expressão:
𝑉𝑖𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 = 𝐴𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑢𝑑𝑜 − 𝐴𝑛𝑜 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎çã𝑜 − 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑎 ú𝑡𝑖𝑙
Caso este valor seja negativo, admite-se que a vida residual é zero.
Material – Infiltração
A infiltração para a rede dá-se essencialmente no sistema de drenagem de água residual, e resulta
num aumento de água a ser tratada nas ETAR.
Para o presente trabalho decidiu-se fazer uma estimativa tendo em conta a densidade aproximada de
cada tubagem (traduzido no coeficiente kmaterial), o estado de conservação das tubagens, com base na
vida útil do material e do ano de estudo (traduzido no coeficiente kconservação) e o nível freático (traduzido
no coeficiente kNF), que depende do uso do solo e da precipitação média anual (valores presentes nos
Anexos C.4 a C.6).
A definição de tais coeficientes, que são aplicados a um volume de infiltração-base, foi baseada na
regulamentação prevista para os caudais de infiltração em sistemas de drenagem presente no Decreto-
Regulamentar nº.23/95, artigo 126º, onde é referido que os caudais de infiltração podem variar entre
0,5 a 4,0 m3/dia por centímetro de diâmetro e por quilómetro de comprimento da rede.
A expressão que traduz a estimativa do volume de infiltração afluente às ETAR é descrita no
subcapítulo 4.2.7 Sistema de drenagem (CDr).
ETAR – Emissões
As emissões diretas de GEE ocorrem com maior expressão nas ETAR, com a emissão de metano
(CH4) e de óxido nitroso (N2O) no tratamento dos afluentes em fase anaeróbica. Apesar de estas terem
(Eq. 4.60)
(Eq. 4.61)
42
origem biogénica, isto é, resultam dos processos de oxidação de matéria orgânica, devem ser
contabilizadas por apresentarem períodos de retenção na atmosfera elevados (CEI, 2014).
Sempre que não exista a informação disponível, é possível fazer uma estimativa das emissões de CH4
e N2O decorrentes do tratamento de águas residuais. Para o cálculo das emissões de metano recorreu-
se à metodologia do IPCC (2006) e que se encontra aplicada no documento da APA (2013).
Na presente subsecção apresentam-se os coeficientes relativos a cada tipo de tratamento, englobando
a fase líquida e a fase sólida, que servem de base ao cálculo das emissões de CH4.
As emissões de N2O foram calculadas com base numa adaptação da metodologia aplicada por Simeão
(2014), tendo em conta que a produção de N2O ocorre de duas formas: através do azoto presente no
efluente (N2Oefluente) e nos processos de tratamento com ocorrência de nitrificação e desnitrificação
(N2Otratamento).
Ambas as metodologias são descritas na subsecção 4.2.8 Estações de tratamento de águas residuais.
4.2.3 Volume captado e Volume elevado (VC_VE)
De acordo com o número de furos de captação (no caso da utilização de recursos hídricos de origem
subterrânea) é feita uma listagem dos volumes de água captados e elevados, das alturas manométricas
de elevação, do consumo e do custo de energia respeitante a cada furo. Uma vez que o presente
estudo não possui captações de origem superficial, não foram definidos os parâmetros a considerar
para este caso.
A elevação de água bruta pode não ser uma necessidade para muitos sistemas, caso a orografia do
terreno permita um transporte da água por gravidade até ao sistema de distribuição. No entanto, e
sempre que isso se verifique, reúne-se a informação relativamente aos volumes de água elevados, à
altura manométrica, ao consumo e custo da energia associado e ao consumo e custo de energia para
os serviços de apoio nas estações elevatórias primárias. Os reagentes utilizados encontram-se
associados às estações elevatórias/ ETA definidas.
4.2.4 Sistema de Adução (Cad)
São definidos os materiais que compõem o sistema de adução bem como as suas características
geométricas (diâmetro) e a sua idade. Recorrendo à tabela Material – Vida útil dos dados de base é
calculada a vida residual das tubagens.
Para além disto, são construídas duas matrizes auxiliares sendo que a primeira é uma compilação do
comprimento da rede por material e por diâmetro e é calculada automaticamente e a segunda o custo
de construção unitário (€/km) do sistema por material e por diâmetro, dados esses a ser fornecidos pela
entidade gestora.
4.2.5 Sistema de Distribuição (R_CD)
O sistema de distribuição é composto pelos reservatórios de distribuição e pela rede de distribuição. É
feita uma caracterização de ambas as componentes.
43
Para os reservatórios de distribuição é necessária a introdução de dados relativamente aos volumes
de água distribuída a partir destes e os consumos e os custos de energia de elevação e alturas
manométricas para o caso dos reservatórios elevado.
Para a rede de distribuição, a necessidade de dados é idêntica à do sistema de adução, inclusivamente
a questão do custo de construção unitário da rede por material e por diâmetro.
4.2.6 Consumos (C)
É feita uma desagregação em consumo doméstico e consumo não-doméstico. Nesta secção são
calculados os volumes de água que influenciam as necessidades de água a extrair nas fontes de
captação e os volumes a serem tratados.
O consumo doméstico refere-se à utilização de água por parte da população ao nível habitacional. É
dividido em consumo pela população residente e consumo pela população flutuante por se assumir que
os padrões de consumo são diferentes. Admite-se também que a influência da população flutuante no
sistema se reflete nos meses de época alta (Julho, Agosto, Setembro).
Por sua vez, o consumo não-doméstico divide-se em consumo faturado (que inclui a indústria e os
serviços) e o consumo não faturado (consumos públicos como a rega, lavagem de arruamentos, etc.).
A divisão dos seguintes tipos de consumo de água foi feita para permitir uma discriminação das
parcelas que geram faturação à entidade gestora.
4.2.7 Sistema de drenagem (CDr)
O sistema de drenagem é dividido em sistema unitário (AU) que recebe água residual e água pluvial, o
sistema separativo que é composto por uma rede destinada apenas à recolha de água residual (ASD)
e uma rede para a água pluvial (AP).
É feita uma caracterização das três redes e dos emissários correspondentes por material, diâmetro,
comprimento e ano e local de instalação.
As tabelas possuem uma parte de cálculos automáticos recorrendo aos coeficientes presentes nas
tabelas Material – Vida Útil e Material – Infiltração dos dados de base. Os cálculos mencionados (Eq.
4.2.7.1) dão origem a uma estimativa do volume de infiltração no sistema de drenagem.
𝑉𝑖𝑛𝑓 = ∑ 𝑘𝑁𝐹𝑘𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑘𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎çã𝑜 × 𝐷 × 𝐿 × 𝑉𝑖𝑛𝑓−𝑏𝑎𝑠𝑒 × 365
Tal que,
𝑉𝑖𝑛𝑓 – Volume de infiltração total (m3);
D – Diâmetro de cada troço de tubagem (cm);
L – Comprimento de cada troço de tubagem (km);
𝑉𝑖𝑛𝑓−𝑏𝑎𝑠𝑒 - Volume de infiltração base (m3/dia/cm/km).
(Eq. 4.62)
44
À semelhança do que acontece no sistema de adução e no sistema de distribuição é feita uma
compilação do comprimento das redes (cálculo automático) e dos custos unitários de construção (a
inserir com dados da entidade gestora) por material e por diâmetro.
Nesta secção é feita uma referência aos consumos e custos energéticos de elevação e respetivas
alturas manométricas nas estações elevatórias de águas residuais.
4.2.8 Estações de tratamento de água residual (ETAR)
São inseridos os dados referentes aos volumes de água recolhidos, à estimativa das populações
equivalentes servidas, à percentagem referente a água residual importada, aos volumes de água
utilizadas para uso da ETAR e aos volumes de água tratada reutilizada por outras entidades.
Os consumos e custos energéticos são introduzidos juntamente com quantificação do biogás produzido
e da produção de energia resultante da sua queima.
É construída uma tabela com dados relativos à produção de lamas como o volume produzido, o volume
de lamas importado e o volume de lamas para uso agrícola ou para aterro.
Nas ETAR são utilizados consideráveis volumes de reagentes para proceder ao tratamento das AR. É
por isso feita uma caracterização dos tipos de tratamento e dos reagentes utilizados em cada ETAR,
por tipo de tratamento.
Por fim, e como referido anteriormente, sempre que não existam dados suficientes, a estimativa da
emissão de GEE nas ETAR, em especial de CH4 e N2O, é feita recorrendo às metodologias adotadas
em APA (2013) e Simeão (2014), respetivamente.
Para a determinação da emissão de CH4, a metodologia baseia-se em três passos:
- Determinação da matéria orgânica total gerada segundo a seguinte expressão:
𝑇𝑂𝑊𝑑𝑜𝑚 = 𝑃 × 𝐷𝑑𝑜𝑚
A matéria orgânica é expressa em termos da carência bioquímica de oxigénio
(𝑇𝑂𝑊𝑑𝑜𝑚 𝑒𝑚 𝑘𝑔 𝐶𝐵𝑂 𝑎𝑛𝑜)⁄ e é função da população e da quantidade de matéria orgânica gerada por
pessoa (𝐷𝑑𝑜𝑚 𝑒𝑚 𝑘𝑔 𝐶𝐵𝑂 ℎ𝑎𝑏. 𝑎𝑛𝑜⁄ ; 𝐷𝑑𝑜𝑚 = 22,5).
- Estimativa dos fatores de emissão através de:
𝐸𝐹𝑖 = 𝐵0𝑖 × ∑ (𝑊𝑆𝑖𝑥 × 𝑀𝐶𝐹𝑥)𝑥
Os fatores de emissão (𝐸𝐹𝑖 𝑒𝑚 𝑘𝑔 𝐶𝐻4 𝑘𝑔 𝐶𝐵𝑂⁄ ) são determinados por fase de tratamento (líquido ou
sólido), sendo que 𝑊𝑆𝑖𝑥 se refere à fração de afluente do tipo i que é submetido ao tratamento x.
Dependem do potencial máximo de produção de metano (𝐵0𝑖 𝑒𝑚 𝑘𝑔 𝐶𝐻4 𝑘𝑔 𝐶𝐵𝑂⁄ ; 𝐵0𝑖 = 0,6 ) e dos
factores de conversão referentes aos vários tratamentos que podem existir numa ETAR (𝑀𝐶𝐹𝑥).
(Eq. 4.63)
(Eq. 4.64)
45
O fator 𝑀𝐶𝐹 varia entre 0 para um sistema completamente aeróbico e 1 para um sistema
completamente anaeróbico.
- Cálculo das emissões considerando que as emissões são função da matéria orgânica gerada (𝑇𝑂𝑊)
e dos factores que caracterizam cada tipo de tratamento. A expressão seguinte tem em conta que as
emissões totais de metano devem ser descontadas do metano que é recuperado para aquecimento ou
geração de energia (𝑀𝑅), uma vez que não é emitido para a atmosfera.
𝑀 = ∑ (𝑇𝑂𝑊𝑖 × 𝐸𝐹𝑖 − 𝑀𝑅𝑖)𝑖
As emissões de N2O são estimadas recorrendo à seguinte expressão:
𝑁2𝑂 = 𝑁2𝑂𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑁2𝑂𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
A primeira parcela do segundo termo corresponde à quantidade de óxido nitroso emitida aquando a
descarga do efluente no meio hídrico receptor (Eq. 4.67).
𝑁2𝑂𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑁𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 × 𝐸𝐹𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 × 4428⁄
Em que,
𝑁2𝑂𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 – Emissões de óxido nitroso na descarga do efluente em meio hídrico receptor (kg/ano);
𝑁𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 – Azoto total presente no efluente da ETAR (kg/ano);
𝐸𝐹𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 – Factor de emissão de óxido nitroso na descara do efluente (kgN2O-N/kgN), 𝐸𝐹𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 =
0,01 kg N2O-N/kg N (APA, 2013);
44/28 – Factor de conversão de N2O-N em N2O (-).
A segunda parcela é descrita na seguinte equação.
𝑁2𝑂𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑁𝑎𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 × 𝐸𝐹𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 × 4428⁄
Em que,
𝑁2𝑂𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 – Emissões de óxido nitroso produzidas nas ETAR (kg/ano);
𝑁𝑎𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 – Azoto total presente no afluente da ETAR (kg/ano);
𝐸𝐹𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 – Factor de emissão de óxido nitroso no tratamento de águas residuais domésticas
(kgN2O-N/kgN) ;
44/28 – factor de conversão de N2O-N em N2O (-).
De acordo com Simeão (2014), que referencia Kimochi, et al. (1998) e (Kampschreur, et al. (2009),
𝐸𝐹𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0,00035 kg N2O-N/kg N para tratamento por lamas activadas.
(Eq. 4.65)
(Eq. 4.66)
(Eq. 4.67)
(Eq. 4.68)
46
4.2.9 Sistema hidrológico (SH)
O sistema hidrológico engloba os processos naturais como a precipitação e a infiltração, com grande
importância para o ciclo urbano da água.
É necessária a introdução da precipitação média anual (𝑃 𝑒𝑚 𝑚𝑚). Admitindo que a dimensão da bacia
hidrográfica que engloba o sistema de água (𝐴𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑚 𝑘𝑚2) é reduzida, considera-se que o volume
de água precipitada (𝑉𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑚 𝑚3) segue a seguinte expressão:
𝑉𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝑃 × 𝐴𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 × 1000
Através deste volume, da definição dos vários tipos de uso do solo, dos coeficientes de infiltração e dos
coeficientes de escoamento associados pretendem-se calcular os volumes de infiltração e de
escoamento, respetivamente.
4.3 Avaliação de desempenho O procedimento até aqui descrito tem como objetivo final a construção de indicadores de desempenho
como ferramenta de gestão na fase de planeamento estratégico.
A metodologia adotada é composta pelas seguintes etapas principais:
- Estabelecimento de objetivos e critérios de avaliação: A definição de objetivos foi feita segundo os
mais recentes padrões de sustentabilidade dos guias nacionais da ERSAR (ERSAR, 2014). Os
objetivos que se pretendem alcançar são: 1) a garantia do acesso a serviços da água; 2) o uso
eficiente da água, da energia e dos materiais; 3) a minimização de impactos ambientais; 4) a
sustentabilidade económica nos sistemas do ciclo urbano de água e 5) a confiabilidade, adequação
e resiliência da infraestrutura.
- Estabelecimento dos indicadores que traduzem as medidas de desempenho. Estes foram definidos
tendo como influência os indicadores de qualidade do serviço elaborados em ERSAR (2014) e que
figuram em grande parte no Plano Estratégico de Gestão Patrimonial de Infraestruturas de Almada,
elaborado no âmbito do projeto GPI (2012-2013). Foi tida em conta a escolha dos indicadores cujos
dados necessários são facilmente acessíveis.
- Análise dos valores obtidos e seleção da melhor opção para futuros melhoramentos do sistema,
tendo por base cenários da evolução populacional.
Nas Tabelas de 4.2 a 4.5 é feito um resumo dos principais indicadores desenvolvidos que tiveram como
principais dimensões de análise a ambiental e a económica. Da dimensão ambiental resultaram
indicadores que traduzem a quantidade de energia consumida, a eficiência energética na elevação de
água, as emissões diretas e indiretas de GEE. Sempre que tal se verifique, são referidas as
designações dos indicadores utilizados com base no Guia 19 da ERSAR (ERSAR, 2014).
As emissões diretas ocorrem essencialmente no tratamento de águas residuais em fase líquida e sólida
e na utilização de combustíveis fósseis para a produção de energia e para o funcionamento das viaturas
(Eq. 4.69)
47
pertencentes à entidade gestora. Pode ocorrer uma diminuição do seu valor para o caso dos sistemas
de águas residuais caso exista um aproveitamento do metano para a produção de biogás. São
analisadas as emissões mais importantes que são a emissão de dióxido de carbono (CO2), metano
(CH4) e óxido nitroso (N2O).
As emissões indiretas estão relacionadas com a produção de energia elétrica consumida nos processos
de tratamento e elevação de água, a produção e transporte de reagentes, a degradação dos
constituintes remanescentes no efluente lançados para o meio recetor e o transporte e deposição de
lamas em aterros.
O aspeto económico retrata os custos correntes afetos a cada parte do sistema. Os custos correntes
são traduzidos pela soma dos custos de operação e dos custos com o pessoal (ERSAR, 2014).
Os custos de operação englobam os custos com a importação de água bruta e tratada, energia,
serviços externos, aluguer de equipamentos e serviços, reagentes, taxas, contribuições e impostos
durante o período de referência. Os custos com o pessoal referem-se aos custos com empregados da
entidade gestora deduzidos da parcela de mão-de-obra relativa ao autoinvestimento em infraestruturas.
Tabela 4.2 - Indicadores para traduzir o nível de atividade/ atendimento da entidade
Nível de
atividade
da
entidade
Capitaçãouso-doméstico (AA) Acessibilidade física do serviço - Indicador AA01b (ERSAR) (AA) Adesão ao serviço - Indicador AA07b (ERSAR) (AR) Acessibilidade física do serviço - Indicador AR01b (ERSAR) (AR) Adesão ao serviço - Indicador AR06b (ERSAR) (AR) Destino adequado de águas residuais recolhidas - Indicador AR12ab (ERSAR)
(l/hab.dia) (%) (%) (%) (%) (%)
Tabela 4.3 – Indicadores traduzidos por volume de água e per capita
Subsistema(s) Indicadores
Por m3 Per capita
Captação, Reservatórios de distribuição
Eletricidade consumida (kWh/m3) Eficiência média (kWh/m3/100m) - Indicador AA15ab (ERSAR) Furo com menor eficiência (-) GEEdirecto (kg CO2-eq/m3) GEEindirecto (kg CO2-eq/m3) Custos correntes (€/m3)
Volume captado/ distribuído (m3/hab) Eletricidade consumida (kWh/hab) Combustíveis O&M (l/hab) GEEdirecto (kg CO2-eq/hab) GEEindirecto (kg CO2-eq/hab) Custos correntes (€/hab)
EEP, ETAR, Tratamento de
lamas
Electricidade consumida (kWh/m3) Reagentes (kg/m3) Eficiência média (kWh/m3/100m) - Indicador AR11ab (ERSAR)
Troço/ Instalação com menor eficiência (-) (Quando aplicável) GEEdirecto (kg CO2-eq/m3) GEEindirecto (kg CO2-eq/m3) Custos O&M (€/m3) Produção própria de energia (%) Destino de Lamas do tratamento (%) (Quando aplicável)
Volume a tratar (m3/hab) (Quando aplicável
Quando aplicável) Volume de lamas originado (kg/hab) (Quando aplicável Quando aplicável) Electricidade consumida (kWh/hab) Combustíveis O&M (l/hab) Reagentes (kg/hab) GEEdirecto (kg CO2-eq/hab) GEEindirecto (kg CO2-eq/hab) Custos O&M (€/hab) Produção própria de energia (%) Destino de Lamas do tratamento (%) - Indicador AR16ab (ERSAR)
48
As unidades de medida para os indicadores por volume referem-se aos volumes de água distribuída,
sempre que que se trate de um processo afeto ao sistema de abastecimento e aos volumes de água
recolhida nas ETAR para os sistemas de drenagem.
Tabela 4.4 – Indicadores para traduzir as atividades de O&M afectas aos sistemas de abastecimento e saneamento
Redes Indicadores
Caracterização O&M Rede Per capita
Adução, Distribuição GEE O&M (kg CO2-eq/m) Água não faturada (%)
Comprimento (m/hab) GEE O&M (kg CO2-eq/hab)
Sistema separativo doméstico, Sistema separativo pluvial
Energia elevação (kWh/m3) Eficiência (kWh/m3/100m) Combustíveis O&M (l/m) GEEindirecta (kg CO2-eq/hab)
Tabela 4.5 – Indicadores para Sistemas de saneamento descentralizados
Sistemas descentralizados
Indicadores
Expressividadepopulação (%) (hab SD/hab total)
49
5. CASO DE ESTUDO: APLICAÇÃO DO MODELO DE
METABOLISMO AO CONCELHO DE ALMADA
No presente capítulo é aplicada a metodologia descrita anteriormente, ao caso do concelho de Almada.
Considerou-se como ano de estudo o ano de 2013 por ser o ano mais recente com um volume
considerável de dados.
Inicialmente é feita uma caracterização geral do concelho de Almada e uma caracterização mais
pormenorizada da entidade gestora responsável pelo fornecimento de água potável à população e pela
gestão dos resíduos gerados decorrentes de toda a atividade do ciclo urbano de água onde opera.
Nesta fase foram utilizados os dados e informações disponibilizados pela entidade gestora através de:
- Plano Estratégico de Abastecimento de Água do concelho de Almada - Relatório final, 2013 (PEA,
2013);
- Plano Estratégico de Drenagem de águas residuais e pluviais do concelho de Almada – Memória
Descritiva e Justificativa, 2012 (PED, 2012);
- Plano Estratégico de Gestão Patrimonial de Infraestruturas (2013-2033), 2013;
- Consumos mensais para uso não-doméstico, 2013;
- Consumo de combustíveis fósseis para actividades de operação/ manutenção do sistema, 2013;
- Reporte de contas POCAL, 2013;
- Padrão de consumo de água para abastecimento, 2010;
- Documentos de apoio da ERSAR para as estações de tratamento de AR, 2013;
- Documentos de apoio da ERSAR para os serviços de abastecimento e drenagem, ambos em
baixa, 2013.
No final, são construídos os indicadores de desempenho e através destes é feita uma análise a cenários
de crescimento da população.
No presente trabalho optou-se por não incluir e desenvolver a caraterização dos fluxos e redes de
drenagem relativos a água pluvial por não existir muita informação disponível.
5.1 Caracterização do concelho de Almada
O concelho de Almada pertence ao distrito de Setúbal e possui uma extensa área litoral, fazendo
fronteira a Oeste com o Oceano Atlântico e a Norte com o Estuário do rio Tejo. O concelho de Sesimbra
delimita Almada a Sul e o concelho do Seixal a Este.
A área territorial do concelho é de cerca de 70 km2 e é dividido administrativamente em onze freguesias:
Almada, Cacilhas, Caparica, Charneca da Caparica, Costa de Caparica, Cova da Piedade, Feijó,
Laranjeiro, Pragal, Sobreda e Trafaria (Figura 5.1).
50
Os Censos de 2011 revelam uma população residente de 172 253 habitantes e é na zona Nordeste do
concelho que se regista a maior densidade populacional (INE, 2013).
Existe também uma forte componente de população flutuante, representando um total de 49 536
habitantes. A população flutuante define-se como a população com ocupação de residências
secundárias, de hotelaria e de parques de campismo. A freguesia da Costa da Caparica possui o maior
número de população flutuante nos meses de Verão devido à grande oferta turística (PEA, 2013).
A tabela seguinte (Tabela 5.1) traduz os dados necessários para o preenchimento dos campos na
Plataforma de Dados/ DS (Descrição do sistema)DG (Dados Gerais).
Tabela 5.1 – Dados para Plataforma de Dados/ DS – DG (Descrição do sistema – Descrição
Global)
Ano de estudo (-) 2013
Cidade / Região (-) Almada
População residente (hab) 172.253
População flutuante (hab) 49.536
População total (hab) 221.789
Alojamentos (-) 101.146
Área territorial (km2) 70,21
Figura 5.1 - Localização do concelho de Almada
51
De acordo com o documento PDM de Almada (CMA, 2008), a tipologia do solo no concelho de
Almada divide-se nas seguintes parcelas (Tabela 5.2):
Tabela 5.2 – Tipologia de solos no concelho de Almada (adaptado de CMA (2008))
Tipologia do solo Contribuição
Praias e Dunas 3,18%
Matos/ povoamentos florestais 40,78%
Áreas agrícolas 6,36%
Áreas edificadas dispersas 1,88%
Áreas edificadas fragmentadas 20,16%
Áreas edificadas compactas 17,56%
Áreas turísticas 4,05%
Complexos desportivos 0,14%
Outros usos 5,89%
5.2 Caracterização dos SMAS de Almada Os SMAS de Almada são responsáveis pela gestão dos sistemas de água desde a captação, passando
pela adução, distribuição de água potável até aos sistemas de recolha, transporte e tratamento de
águas residuais e aos sistemas de recolha e transporte de águas pluviais.
Possuem um modelo de gestão direta com titularidade municipal. Englobam desta forma todo o ciclo
urbano de água, operando em “alta” e em “baixa”.
Para o estudo, a escala espacial considerada é a que corresponde aos limites administrativos do
concelho. Para efeitos do modelo, foi assumido que as fontes de captação se encontram na fronteira
do sistema apesar de a sua localização ser no concelho adjacente, no Seixal. Esta hipótese teve em
conta que a exploração da água subterrânea tem como destino apenas o concelho de Almada.
As linhas de orientação e estratégia que regem a entidade gestora decorrem do plano estratégico para
o Município – Almada “Mais” Sustentável, Solidária e Eco-eficiente que assentam essencialmente em
três grandes pilares estratégicos: Garantia da satisfação das necessidades dos utentes através de um
serviço de qualidade, Sustentabilidade da organização otimizando a capacidade e a operacionalidade
dos sistemas e desenvolvendo ações de manutenção e reabilitação da infraestrutura instalada e
Sustentabilidade Ambiental garantindo a proteção e preservação dos aquíferos, promovendo a
eficiência e fiabilidade dos sistemas, garantindo o tratamento da totalidade das águas residuais geradas
e promovendo ações de sensibilização junto da população (SMAS, 2014)
52
5.2.1 Padrão de Consumo – Geração de Águas Residuais
Para uma perceção do nível de atendimento no abastecimento e na drenagem e tratamento de AR, os
dados são organizados por: 1) população sem serviço; 2) população com serviço disponível não efetivo*
e 3) população com serviço efetivo.
Número de alojamentos localizados na área de intervenção da entidade gestora que não se
encontram ligados à rede pública mas para os quais as infraestruturas do serviço de recolha
e drenagem se encontram disponíveis.
O consumo doméstico de água foi calculado com base na população residente e flutuante e na
capitação. Uma vez que a informação disponibilizada se refere ao número de fogos, assumiram-se
valores para o número de habitantes por fogo, sendo que este valor é mais elevado para o caso da
população flutuante, de acordo com o Plano Estratégico de Abastecimento de Almada.
Os consumos totais de água foram calculados da seguinte forma:
𝐶 = ∑ 𝑃𝑜𝑝𝑖 × 𝑐𝑎𝑝𝑖 × 𝐷𝑖
Tal que:
C – Consumo de água da rede (l3);
Pop – População com serviço efectivo (hab);
cap – Capitação média (l/hab/dia). A capitação da população flutuante foi definida como sendo 20%
superior à da população residente de acordo com a hipótese de que ocorre na época alta do Verão,
dando origem a uma maior necessidade de consumo;
D – Número de dias para a qual se aplica a capitação média. No caso da população flutuante,
assumiu-se para este termo o número de dias respeitante aos três meses de Verão.
Na tabela seguinte são sintetizados os dados inseridos relativamente ao consumo de água para uso
doméstico.
Tabela 5.3 – Plataforma de dados/ Consumos - Uso doméstico
Residente Flutuante
Sem serviço disponível
Nr.º fogos (-) 0 0
Habitantes por fogo (hab) 0,0 0,0
População (hab) 0 0
Serviço disponível não
efetivo
Nr.º fogos (-) 6783 0
Habitantes por fogo (hab) 1,7 0,0
População (hab) 11552 0
* População com serviço disponível não efetivo: População cujos alojamento se localizam na área de intervenção da entidade gestora que não se encontram ligados à rede pública mas para os quais as infraestruturas do serviço de recolha e drenagem se encontram disponíveis
(Eq. 5.1)
53
Residente Flutuante
Serviço efetivo
Nr.º fogos (-) 94363 20640
Habitantes por fogo (hab) 1,7 2,4
População com serviço efetivo (hab) 160701 49536
Capitação média de água potável (l/hab.dia) 147 177
Consumo (dm3) 8,6 x 103 0,8 x 103
Até à década de noventa, o concelho apresentava uma forte componente industrial no sector da
construção, da reparação naval e na fabricação de vestuário. Porém, com o encerramento das mais
importantes indústrias, como a Companhia Portuguesa de Pescas, a Sociedade de Reparação de
Navios, a Lisnave, entre outros, Almada é hoje um concelho onde o sector terciário representa quase
80% da atividade económica. No ano de 2013, o consumo de uso não-doméstico com faturação
traduziu-se num volume de cerca 1,8 x 106 m3.
O uso não-doméstico, não faturado e autorizado refere-se à água utilizada para rega, para limpeza de
arruamentos e outros consumos públicos pelos bombeiros. Para traduzir as parcelas referidas
consideram-se as seguintes hipóteses:
- A água para rega é calculada tendo por base uma capitação por hectare de área verde.
A área verde foi definida tendo por base os usos do solo (Eq. 5.2). Para o presente estudo,
assumiu-se que as zonas de rega com uso de água não faturada se encontram nas zonas de
edificação compacta e nos complexos desportivos municipais. O parâmetro 𝑓𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒𝑠 reflete
a percentagem dessas áreas que necessitam de rega. Para o presente estudo assumiu-se um
valor de 0,1.
𝐴𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 = (𝐴𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çõ𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑠 + 𝐴𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑥𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠) × 𝑓𝑒𝑠𝑝𝑎ç𝑜𝑠 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒𝑠
A capitação definida teve por base o documento de Rosa (1998), que define um valor médio
de 19000l/ha/dia para plantas médias. Assumiu-se também que a rega é feita, em média, três
dias por semana;
𝐶𝑟𝑒𝑔𝑎 = 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒 × 𝐶𝑎𝑝𝑟𝑒𝑔𝑎
- A água afeta à lavagem de arruamentos assume-se com sendo o produto entre uma capitação e o
número total de habitantes. A capitação admitida foi adaptada do Decreto de Lei nº. 23/95, que prevê
uma capitação mínima para os consumos públicos, assumindo-se um valor de 3 l/hab/dia.
- Os restantes consumos públicos resultaram da diferença entre o valor do consumo não-doméstico,
não faturado e autorizado que consta do balanço hídrico no documento de apoio da ERSAR preenchido
pela entidade gestora, e as parcelas anteriores.
Na Tabela 5.4 são enumerados os resultados respeitantes ao consumo doméstico não faturado
autorizado. Os dados refletem os consumos numa base anual.
(Eq. 5.2)
(Eq. 5.3)
54
Tabela 5.4 - Plataforma de dados/ Consumos - Uso não-doméstico, não faturado, autorizado
Rega
Área Verde (𝐴𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒) (ha) 124,2717
Capitação (𝐶𝑎𝑝𝑟𝑒𝑔𝑎) (l/ha.dia) 19 x 103
Consumo anual (𝐶𝑟𝑒𝑔𝑎) (dm3) 0,4
Lavagem de arruamentos
Capitação (l/hab.dia) 3
Consumo anual (m3) 242.859
Outros consumos publicos (Bombeiros, etc.)
Consumo anual (dm3) 0,2
Em 2013, o fornecimento de água teve a distribuição representada na Figura 5.2.
Figura 5.2 - Distribuição do consumo de água no concelho de Almada, 2013
Os afluentes que são gerados do consumo de água podem ter vários caminhos: não são submetidos a
tratamento (sem serviço disponível e serviço disponível não efetivo); são encaminhados pelo sistema
de drenagem diretamente para o rio (sistema de drenagem disponível sem tratamento); são
encaminhados através do sistema de drenagem para a ETAR (serviço disponível efetivo) ou são
tratados em sistemas descentralizados (Soluções individuais de tratamento de águas residuais).
Na Tabela 5.5 é feita a sintetização de dados relativos à geração de afluentes por consumo doméstico.
55
Tabela 5.5 - Plataforma de dados/ ETAR – Afluentes domésticos
Nr.º fogos sem serviço disponível (-) 0
Serviço disponível não
efectivo
Nº de fogos (-) 8.049
Habitantes por fogo (hab) 5,75
População (hab) 46253
Coeficiente de afluência (-) 0,90
Capitação de AR (l/dia.hab) 133
Volume de água (dm3) 2,2 x 103
Sistema de drenagem
disponível sem tratamento
Nº de fogos (-) 600
Habitantes por fogo (hab) 2,40
População (hab) 1440
Coeficiente de afluência (-) 0,90
Capitação de AR (l/dia.hab) 133
Volume de água (dm3) 69
Soluções individuais de tratamento de
águas residuais
Tipo (-) Fossa séptica
Nº de fogos (-) 3.127
Habitantes por fogo (hab) 2,40
População (hab) 7505
Coeficiente de afluência (-) 0,90
Capitação de AR (l/dia.hab) 146
Volume de água (dm3) 0,4 x 103
Serviço disponível efectivo
Nº de fogos (-) 91.236
Habitantes por fogo (hab) 1,92
População (hab) 175354
Coeficiente de afluência (-) 0,90
Capitação de AR (l/dia.hab) 133
Volume de água (dm3) 8,5 x 103
Relativamente ao consumo não-doméstico, considerou-se que a geração de afluentes é o produto entre
o volume de água consumida e o coeficiente de afluência, que se assumiu ser igual a 0,90. Este valor
é usado pela entidade gestora.
No caso das soluções individuais de tratamento de água residuais a capitação considerada teve em
conta a média das capitações de água doméstica para população residente e para população flutuante.
5.2.2 Sistema de abastecimento de água
O sistema de abastecimento de água engloba todas as atividades de captação, transporte, tratamento
e controlo de qualidade, reserva e distribuição de água potável.
56
Na Tabela 5.6 são apresentados os fluxos de água, o número das fontes de captação, EEP/ ETA e
reservatórios de distribuição e as percentagens de perda de água por subsistema. As perdas de água
por subsistema resultam de estimativas de acordo com a experiência dos elementos da entidade. Todos
os valores foram fornecidos pela entidade gestora.
Tabela 5.6 - Plataforma de Dados/ Descrição do Sistema (DS) - Abastecimento e distribuição de
água
Fontes de água (11 e 12)
N.º de fontes de água subterrânea (-) 32
N.º de fontes de água superficial (-) -
Água captada (dm3) 16,3 x 103
Perdas - Adução primária (12) (%) 3%
12) Sistemas de tratamento e/ou elevação (13)
N.º EEP/ ETA (-) 4
Água elevada (m3) 16,0 x 103
Água importada (m3) 0
Perdas - EEP/ ETA (13) (%)
Adução (14)
Água importada (m3) 0,00
Perdas (14) (%) 5%
Reservatórios de Distribuição (15)
Água distribuída* (m3) 15,7 x 103
Capacidade de reserva de água tratada (dias) 2
Perdas - Reser. Distribuição (15) (%) 2%
Perdas distribuição (16) (%) 24%
Consumo (21 e 22)
Água consumida* (m3) 11,9 x 103
* Valores estimados
Os valores de água distribuída registados para o ano 2013 não se traduziam em valores reais. Os
dados apresentavam um valor superior do volume de água distribuída em relação à água elevada. Para
corrigir este valor, verificaram-se os consumos de água do ano anterior e considerou-se a mesma
relação entre água captada e água distribuída.
Os valores do consumo são parcialmente estimados, mais concretamente a parcela do consumo não-
doméstico. O consumo doméstico é obtido através da contagem que é feita pela entidade nas
habitações.
57
As percentagens de perda de água nos vários componentes do sistema de abastecimento e distribuição
de água foram definidos de acordo com a experiência e conhecimento da entidade.
Os demais valores (água captada, água elevada, etc.) foram obtidos através da medição de caudais
efetuados nos vários componentes.
Tendo em conta os dados gerais decorrentes da Tabela 5.6 é feita uma caracterização pormenorizada
relativamente aos fluxos de água, consumos de energia, custos de energia e a materiais de construção.
Na tabela seguinte é feito um resumo dos dados introduzidos, fazendo a ponte entre os subsistemas
criados no modelo de metabolismo e a plataforma de dados (Tabela 5.7).
Tabela 5.7 – Lista de dados relativos ao sistema de abastecimento e distribuição
Subsistema MM/ Plataforma
Dados
Fontes de Captação/ Volumes captados e
elevado (VC_VE)
Volumes captados e elevados (m3), alturas manométricas (m), energia de captação/ elevação (kWh) e custos associados (€).
Os dados são por furo e têm em conta o ano de instalação.
EEP/ ETA/ Volumes captados e elevado
(VC_VE)
Energia e custos associados aos serviços de apoio
Quantificação dos volumes de água encaminhados para o sistema adutor através de troços gravíticos ou elevados (m3)
Quantificação da energia (kWh e €) e dos custos dos volumes de água elevados
Adução/ Caracterização do sistema adutor (CAd)
Caraterização do sistema adutor por ano de instalação, diâmetro, comprimento, material e vida residual
Reservatórios de distribuição/ R_CD
Quantificação dos volumes de água encaminhados por troços gravíticos ou elevados (m3)
Quantificação da energia (kWh e €) e dos custos dos volumes de água elevados
Distribuição/ R_CD Caraterização do sistema de distribuição por ano de
instalação, diâmetro, comprimento, material e vida residual
As EEP localizam-se em Vale de Milhaços, Corroios, Quinta da Bomba e em Feijó. A central de Vale
de Milhaços abastece essencialmente as zonas oeste e centro do concelho, a central de Corroios
abastece a zona centro e Nordeste do concelho, a central da Quinta da Bomba abastece a zona Este
e por fim a central do Feijó a zona do Feijó.
O comprimento total da rede de abastecimento de água é de cerca de 875 km (79 km em alta e 796
km em baixa). Existem 26 reservatórios com uma capacidade de reserva média de cerca de 2 dias. Os
principais materiais constituintes do sistema de adução são o fibrocimento (70%) e o ferro fundido dúctil
(22%) e na rede de distribuição é o PVC (60%).
O tratamento da água bruta é feito de forma simples nos postos de cloragem instalados nas EEP
(Tabela 5.2.6).
58
Tabela 5.8 – Reagentes utilizados no tratamento de água para abastecimento para o ano 2013
Reagentes para tratamento
EEP Tipo Quantidade
(kg/ano)
Vale de Milhaços Cl 4474
Corroios Cl 2064
Quinta da Bomba Cl 730
Feijó Cl 741
5.2.3 Sistema de drenagem e tratamento de águas residuais
O sistema de drenagem de águas residuais corresponde ao conjunto de processos e infra-estruturas
responsáveis pela recolha, transporte, tratamento das águas residuais geradas pelos habitantes ou
outras entidades e posterior rejeição no meio recetor.
Parte da área do concelho encontra-se classificada como zona sensível, ao abrigo do Decreto-Lei nº.
198/2008, de 8 de Outubro. As zonas enquadradas no estuário do Tejo integram a lista de identificação
de zonas sensíveis na categoria de “Águas doces superficiais, estuários e lagoas costeiras”. É por isso
muito importante a existência de um sistema de drenagem de águas residuais eficiente e um tratamento
rigoroso destas para afluentes que atinjam estas zonas.
A área territorial de Almada é dividida em sete bacias de drenagem sendo estas a Bacia da Caparica,
a Bacia da Trafaria, a Bacia do Norte, a Bacia de Almada, a Bacia do Alfeite, a Bacia de Corroios e a
Bacia da Aroeira (Figura 5.3).
59
Figura 5.3 – Bacias de drenagem do concelho de Almada
Na Tabela 5.9 é feita uma caracterização da percentagem de afluentes afetos a cada tipo de rede
(unitária ou separativa). Uma vez que não existem dados acerca dos volumes pretendidos, é feita uma
estimativa com base no nível de infraestruturação das redes. Além disto, são colocados os valores
relativos a volumes de AR importada e do número de ETAR existentes.
Tabela 5.9 – Plataforma de Dados/ Dados gerais (DG) – Caracterização do sistema de
drenagem doméstica
Drenagem Doméstica (33 e 36)
Sistema Unitário para consumo Doméstico (%) 1%
Sistema Unitário para consumo não-doméstico (%) 0%
Água residual descarregada (para situações de sobreutilização da rede)
(m3) 0
Água residual importada para a rede (m3) 0
Água residual importada para os interceptores (m3) 0
Sistema Separativo para consumo Doméstico (%) 99%
60
Drenagem Doméstica (33 e 36)
Sistema Separativo para consumo não-doméstico (%) 100%
Água residual descarregada (para situações de sobreutilização da rede)
(dm3) 0,5 x 103
Água residual importada para a rede (dm3) 0
Água residual importada para os interceptores (dm3) 0
ETAR (39)
Número de Estações de tratamento (-) 4
À semelhança do que acontece no sistema de abastecimento e distribuição de água, é feita uma maior
pormenorização do sistema de drenagem e tratamento de água residual. Na Tabela 5.10 são listados
os dados utilizados para caracterizar os fluxos de água, consumos de energia, custos de energia e a
materiais de construção.
Tabela 5.10 – Lista de dados relativos ao sistema de drenagem e tratamento
Subsistema MM/ Plataforma
Dados
Sistemas descentralizados/
ETAR
População servida, coeficiente de afluência, capitação correspondente
Sistema Unitário/ Drenagem (CDr)
Caraterização do sistema de recolha e drenagem de AR por coletores unitários, por ano de instalação, diâmetro, comprimento, material e vida residual
Sist. Separativo (Doméstico) /
Drenagem (CDr)
Caraterização do sistema de recolha e drenagem de AR por coletores separativos, por ano de instalação, diâmetro,
comprimento, material e vida residual
Interceptor Unitário/
Drenagem (CDr)
Interceptor Separativo/
Drenagem (CDr)
Caraterização dos intercetores de AR, por ano de instalação, diâmetro, comprimento, material e vida residual
Quantificação dos volumes de água elevados (m3)
Quantificação da energia (kWh e €) e dos custos dos volumes de água elevados
ETAR/ ETAR
Quantificação dos volumes de AR recolhidos, importados, reutilizados na ETAR (m3)
Quantificação dos volumes de AR tratados (m3)
Quantificação da energia (kWh e €) e dos custos associados no tratamento
Quantificação do biogás produzido para produção de energia própria (kg CH4)
Quantificação dos reagentes utilizados na fase liquida e na fase sólida (kg)
Emissões GEE (Ver Tabela 5.2.9)
Tratamento de lamas/ ETAR
Quantificação de lamas produzidas e importadas
A rede de coletores que compõe o subsistema de drenagem é essencialmente separativa desde o início
e desenvolve-se por 72 km no sistema em alta e por 523 km no sistema em baixa (com uma constituição
61
maioritária em grés cerâmico e PVC), perfazendo um total de 595 km. Para complementar toda a rede
de drenagem existem tuneis e estações elevatórias.
Caracterização das ETAR
As ETAR existentes estão dimensionadas para atender à totalidade do efluente produzido no concelho
de Almada e parte do concelho do Seixal. Os principais reagentes utilizados são o cloreto férrico, a cal
hidratada e os polielectrólitos (fase líquida e fase sólida).
Na Tabela 5.11 é feita a caracterização geral das ETAR existentes no sistema de drenagem e
tratamento de AR. A população equivalente foi calculada com base na capitação média em águas
residuais de 120 l/hab.dia. de acordo com os dados fornecidos pela entidade.
Tabela 5.11 – Caracterização geral das ETAR
ETAR Subsistemas abrangentes
Sistema de tratamento População equivalente no ano de estudo Fase Líquida
Fase Sólida/ Fase gasosa
Mutela Bacias do Alfeite, do Norte e de Almada
Digestão aeróbia no tanque de
arejamento
Digestão anaeróbia
134.525
Desinfecção por UV Desidratação das
lamas em centrífugas
Portinho da Costa
Bacias da Caparica, do Norte e da Trafaria
Decantação primária avançada dos
sólidos em suspensão e
recirculação interna de lamas
Digestão anaeróbia
62.533 Desidratação das
lamas Biofiltros
Emissário submarino
Quinta da Bomba
Bacia de Corroios, da Aroeira e parte do
Alfeite e da Caparica
Decantação primária
Desidratação das lamas
123.099 Leitos percoladores
Decantação secundária
Valdeão
Afluentes do Hospital Garcia da Orta, parte
do Bairro do Matadouro, Pousada da Juventude,
Instituto Estradas de Portugal
Decantação primária
- 4.432
Lamas activadas (arejamento mecânico)
Decantação secundária
A ETAR da Quinta da Bomba serve também o concelho de Seixal, sendo a proporção de serviço de
55,1% para Almada e 44,9% para o Seixal. Esta instalação tem previstas intervenções cujo principal
objetivo é aumentar a eficácia do tratamento das lamas originando o cumprimento da legislação e para
a cogeração de energia através do biogás.
62
Relativamente às emissões diretas de GEE, existem dados disponíveis para as ETAR da Mutela e
Portinho da Costa sobre as emissões de metano. Estas são aproveitadas a 100% para produção de
energia através da combustão do biogás que se forma na digestão anaeróbica das lamas.
No entanto, é ainda necessária a contabilização das emissões de óxido nitroso para todas as
instalações e as emissões de metano para as ETAR da Quinta da Bomba e do Valdeão (Tabelas 5.12
e 5.13).
Tabela 5.12 – Emissões de óxido nitroso nos sistemas de tratamento
Mutela Portinho da
Costa Valdeão
Quinta da Bomba
SD
População (hab eq) 134525 62533 4432 123099 7505
P (kg proteína/ hab.ano) 46 46 46 46 46
F (kg N/ kg proteína) 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16
Nafluente (kg N/ ano) 990104 460243 32620 906009 55235
EFtratamento (kg N2O-N/ kg N) 0,00035 0,00035 0,00035 0,00035 0,00035
Nefluente (kg N/ ano) 530298 247163 34782 467288 39236
EFefluente (kg N2O-N/ kg N) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
N2O (kg N2O/ ano) 5650 2633 359 4990 412
Para o cálculo da quantidade de azoto no efluente, considerou-se de forma conservativa que a
concentração de N é a corresponde ao valor máximo admissível (90mg/l).
Tabela 5.13 – Estimativa das emissões de metano nas ETAR do Valdeão e Quinta da Bomba
Coeficientes
Valdeão Quinta da Bomba
Fase líquida
Fase sólida Fase líquida Fase sólida
População equivalente (hab) 4432 123099
Ddom (kg CBO5/hab.ano) 22,5 22,5
TOW (ton CBO5/ano) 100 2770
B0 (kg CH4/kg CBO5) 0,6 0,6
WS 63% - 63% -
MCF 0,1 0 0,1 0
EF (kg CH4/kg CBO5) 0,0378 - 0,0378 -
MR (kg CH4/ ano) 0 0
M (kg CH4/ ano) 3.769 104.696
63
Infiltrações/ Afluências indevidas
De acordo com a expressão definida em 4.2.7 Sistema de Drenagem (CDr) (Eq. 4.2.7.1), foram
calculados os volumes de infiltração nas redes de drenagem. Este cálculo é de extrema importância
por se refletir num acréscimo de volume que vai afluir à ETAR para ser tratado.
Os coeficientes descritos na secção 4.2.2 Dados de Base (DB) foram definidos de forma iterativa tendo
em conta o padrão mensal de consumo de água potável do ano de 2010 (o único ano com dados deste
tipo) e o volume mensal de água recolhido nas ETAR.
Para tal foram admitidas as seguintes hipóteses para o cálculo do volume de água residual gerado:
- O consumo de água potável que gera escoamento de AR para a rede de drenagem não possui a
parcela referente ao consumo público (Volume não faturado, autorizado) por se considerar que não
atinge a rede de drenagem;
- O padrão de consumo de água potável mantém-se constante para o ano de estudo;
- Apenas uma percentagem da água potável consumida é encaminhada para os sistemas de
tratamento, facto este materializado pelo coeficiente de afluência (𝑐𝑎𝑓𝑙𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎).
Na Figura 5.4 é possível verificar que a hipótese de considerar um coeficiente de afluência médio de
0,9 faz com que exista uma situação de excesso de AR gerado para os meses de Verão. Para a análise
dos volumes de infiltração, foi construída outra curva (AR gerado [ajustado]) que traduz volumes de
infiltração praticamente nulos para os meses de maior calor.
Desta análise, estimou-se um valor de 2 100 000 m3 para o volume infiltrado para os coletores. No
entanto, é necessário referir que o volume calculado não está unicamente afeto à parcela de infiltração.
Nos meses entre Fevereiro e Abril, os volumes recolhidos rondam entre 30% e 80% do volume de AR
gerado, o que sugere a existência de ligações indevidas na rede separativa doméstica.
Figura 5.4 – Comparação entre AR recolhida em ETAR e Consumo de água
64
Lacunas do conhecimento
Neste estudo não foram desenvolvidas as metodologias para a caracterização dos volumes de
drenagens pluviais por se considerar que existem deficiências no conhecimento sobre variáveis ou
dados considerados fundamentais, nomeadamente:
- Regime de precipitação do concelho;
- Caracterização geológica aprofundada para obter valores de escoamento e infiltração;
- Comportamento das bacias de drenagem e das redes de drenagem pluvial.
5.3 Análise da situação atual da entidade gestora
Quando os SMAS de Almada foram criados, as linhas estratégicas de atuação dos SMAS de Almada
eram o de garantir o abastecimento de água a toda a população residente no concelho e o progressivo
alargamento da drenagem de águas residuais como forma de assegurar a saúde pública e o controlo
da poluição ambiental. Nos meados dos anos 80, foram acrescentados objetivos relativamente à
sustentabilidade económica e organizacional da entidade.
Tendo sido concluídos, em grande parte, os esforços mencionados, o tipo de atividade dos SMAS de
Almada concentra-se atualmente no incremento da qualidade dos serviços que presta e no aumento
da eficiência no funcionamento dos sistemas físicos e na organização que os gere, tendo por base o
uso racional dos recursos naturais.
No presente subcapítulo é demonstrada a informação decorrente da aplicação dos indicadores
definidos para as dimensões ambiental e económica. Estes são agrupados por subsistema e por
sistema de água (AA) e por sistema de águas residuais (AR).
Como referido anteriormente, alguns dos indicadores utilizados foram calculados com base no Guia 19
da ERSAR. Estes são classificados de acordo com valores de referência admitidos pela entidade
reguladora. O sistema de avaliação possui três tipos de classificação: Qualidade do serviço satisfatória;
Qualidade do serviço média; Qualidade do serviço insatisfatória.
Os SMAS de Almada possuem uma total cobertura da população para os serviços de abastecimento e
saneamento (100%). No entanto, é necessário trabalhar no sentido de garantir o fornecimento de água
potável e a drenagem das águas residuais através da ligação das redes principais com os ramais das
habitações, para garantir uma plena adesão ao serviço (Tabela 5.14).
Tabela 5.14 – Indicadores que traduzem o nível de serviço da entidade gestora
Capitação (l/hab.dia) 154
(AA) Acessibilidade física do serviço 100,0%
(AA) Adesão ao serviço 93,3%
(AR) Acessibilidade física do serviço 100,0%
(AR) Adesão ao serviço 91,9%
65
(AR) Destino adequado de águas residuais recolhidas 99,4%
(AR) Produção própria de energia 24%
(AA) Água não faturada (sistema em alta) 7,5%
(AA) Água não faturada (sistema em baixa) 19,1 %
(SD) % população servida 3,38%
Os subcapítulos que se seguem refletem o resultado da análise que foi feita para os serviços de água
de Almada tendo por base a aplicação do modelo de metabolismo centrado no consumo.
5.3.1 Sistema de abastecimento (AA)
Na Figura 5.5 estão esquematizados os volumes de água que percorrem todos os processos
respeitantes ao sistema de abastecimento.
A relação entre consumo de energia em cada processo
e volume de água distribuído (fluxo Qout16 da Figura 5.5)
encontra-se esquematizada de seguida (Figura 5.6). A
captação é o processo com maiores necessidades
energéticas para extração de água de fontes
subterrâneas.
A parcela Tratamento/ EEP possui uma elevada quota-
parte no consumo de energia, representando
simultaneamente consumos elevados de energia
elétrica. Apesar de os dados disponíveis não permitirem
a desagregação entre Tratamento e EEP, no caso do
sistema dos SMAS sabe-se que o consumo de energia
desta parcela deve-se em grande parte à elevação
efetuada nas EEP.
Em 2013, os valores do consumo energético por volume de água distribuída e por subsistema
traduziram-se em 0,53 kWh/m3, 0,45kWh/m3 0,11kWh/m3 para a Captação, EEP e Reservatórios
elevados de distribuição.
Figura 5.5 – Metabolismo do sistema de abastecimento (volumes de água em m3)
48%
42%
10%
Captação
Tratamento/ EEP
Reservatórios de Distr
Figura 5.6 – Consumo de energia elétrica nos subsistemas AA
Q0,12 Q0,14
0 0
Q12,13 Q13,14 Q14,15 Q15,16 Qout16
∑Qin01 ΔQ01 -16344374 ∑Qin12 16344374 ΔQ12 0 15873080 ∑Qin13 15873080 ΔQ13 0 15873080 ∑Qin14 15873080 ΔQ14 0 15117219 ∑Qin15 15117219 ΔQ15 0 14820803 ∑Qin16 14820803 ΔQ16 0 11984826
Q1,11 Q11,12
16344374 16344374
Q12,0 Q43,13 Q13,0 Q14,0 Q42,15 Q15,0 Q16,0
471294 0 0 755860,96 0 296416 2835977
∑Qin11 16344374 ΔQ11 0
Fonte de captação Adução de água bruta Estações Elevatórias Primárias Adução
11
Captação
Reservatórios Distribuição
01 12 13 14 15 16
66
As Figuras de 5.7 a 5.8 refletem a classificação e quantificação da eficiência energética das
infraestruturas existentes em cada um dos subsistemas referidos. A classificação foi feita com base
nos valores de referência para o indicador AA15ab.
Figura 5.7 - Eficiência energética dos furos de captação
Figura 5.8 - Eficiência energética na elevação de água a partir das EEP
Figura 5.9 - Eficiência energética nos reservatórios elevados de distribuição
Conhecendo a expressividade que o consumo de energia no processo de captação de água tem e
tendo em conta que a eficiência na elevação de água através dos furos de captação é mediana, é
67
preferível recomendar o estudo de intervenções no equipamento existente ou proceder a operações
para aumentar a eficácia dos equipamentos.
Na figura seguinte é possível ter uma ideia da quantidade de emissões de GEE por volume de água
distribuído nos vários processos que compõem o sistema de abastecimento de água. Estes valores
foram inferidos do consumo de energia elétrica de acordo com o fator de emissões de GEE para a
produção de energia elétrica presente em Anexo na tabela C.3.
Figura 5.10 – Emissões de GEE nos subsistemas AA
Da Figura 5.10 constata-se que no sistema AA as emissões são indiretas e existe uma forte relação
com a energia consumida em cada subsistema. Na captação as emissões indiretas de GEE possuem
o maior valor, em proporção com o que acontece com o consumo de energia necessário à sua
operação.
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0,070
0,080
Captação Tratamento/ EEP Reservatórios deDistr
kg C
O2-
eq
/m3
GEEindirecto
GEEdirecto
68
5.3.2 Sistema de saneamento (AR)
Nas Figuras 5.11 e 5.12 encontram-se esquematizados os volumes de água que percorrem todos os
processos respeitantes aos sistemas de drenagem e tratamento de água residuais.
Figura 5.11 - Metabolismo do sistema de drenagem de AR (volumes de água em m3)
Figura 5.12 - Metabolismo do sistema de tratamento de AR (volumes de água em m3)
Q39,0
0
∑Qin392 0 ΔQ392 0
Q391,392
0
Q0,39 Q391,0
2360844 ∑Qin391 0 ΔQ391 0 0
Q391,39
0 Q39,391
0
Q38,39 11856171 Q39,3
∑Qin39 14217014 ΔQ39 0 14215975
Q39,41
1039
ETAR
392
Colocação final de lamas
391
Tratamento de lamas
39
Q02,32
∑Qin2 ΔQ2 -47 092 073 47092073,17 Q0,33 Q0,34
0 0
Q32,3 12690278
Q32,33 705 015 Q33,3 0
∑Qin32 47092073,17 ΔQ32 13 245 587
Q21,33 84890 Q33,34
Q22,33 0 789905
Q4,33 0 ∑Qin33 789905 ΔQ33 0 ∑Qin34 789905 ΔQ34 0
Qout21 Q33,331
8488959 Q331,33 0
0 Q34,38
789905
∑Qin331 0 ΔQ331 0
Q35,03
705015
Qout22 Q32,35 705015,4274
2298320 Q38,39
Q32,4 Q4,35 0 ∑Qin35 705015 ΔQ35 0 11 856 171
19746177,2 Q35,351 Q351,41 ∑Qin38 12235217 ΔQ38 0
Q351,35 0 0
0 Q38,3
379 046
Q37,38
Qout31 ∑Qin351 0 ΔQ351 0 11445312
0 Q31,04 Q36,3 1271701
0
Q31,36 0
Q21,36 8404070 Q36,37
Q22,36 2298320 11445312
Q04,36 2014624 ∑Qin36 1E+07 ΔQ36 0 ∑Qin37 11445312 ΔQ37 0
Q0,36 Q0,37
0 0
∑Qin4 19746177,2 ΔQ4 17 731 554
38
Reservatório
04
Águas subterrâneas
351
Reservatório
36 37
Sist. Separ. (doméstico) Interceptor
34
Sist. Separ. (pluvial)
02
Precipitação
32
Bacia de influência
33
Sistema Unitário Interceptor
331
Reservatório
35
69
Os consumos de eletricidade por volume de água recolhido em ETAR, nos subsistemas de saneamento
traduziram-se em 0,35kWh/m3. A distribuição dos consumos energéticos é traduzida nas Figuras 5.13.
Figura 5.13 - Consumo de energia elétrica nos subsistemas AR
Na rede de drenagem, mais concretamente no sistema separativo doméstico, a eficiência das estações
elevatórias é insatisfatória na maioria dos casos. Apesar de os dados fornecidos terem que ser
utilizados com alguma reserva, a necessidade de intervir nas infraestruturas que elevam AR para as
ETAR é elevada (Figura 5.14). Alguns dos investimentos devem refletir um esforço na monitorização
das horas de funcionamento das bombas e dos caudais horários de cada bomba.
A média de consumo de energia de energia elétrica obtida por volume de AR recolhido em ETAR foi
de 0,07 kWh/m3.
Figura 5.14 - Eficiência energética nas estações elevatórias de águas domésticas
As emissões de GEE são altamente preponderantes nos sistemas de drenagem, mais concretamente
nas instalações de tratamento, devido à produção de subprodutos como o metano e o óxido de nitroso.
A influência destes gases, com alto potencial para o aquecimento global, é traduzido na Figura 5.15
através das emissões de GEE diretas. Uma vez que as emissões de metano decorrentes da digestão
de lamas na Mutela e no Portinho da Costa são totalmente recuperadas para produção de biogás e
50%50%
Fase líquida Fase Sólida
70
não existe digestão de lamas na Quinta da Bomba e no Valdeão, as emissões diretas no Tratamento
de lamas são nulas.
Figura 5.15 - Emissões de GEE nos subsistemas AR
As emissões de GEE nas ETAR têm uma grande parcela de emissões diretas (devido às emissões de
oxido nitroso na fase líquida). A representação na Figura 5.15 pode ter algum grau de incerteza
associado, mais concretamente na fase sólida, por não se disporem de dados relativos à emissão de
gases no tratamento de lamas.
5.4 Avaliação de cenários de evolução populacional
Da análise da situação atual da entidade gestora obtiveram-se os seguintes valores indicativos para
cada um dos processos. Na Tabela 5.15 são apresentados os valores que representam os volumes
de água per capita no sistema de abastecimento e os recursos/ emissões utilizados por volume de
água consumido.
Tabela 5.15 – Normalização de valores para o sistema de abastecimento
Captação (valores por volume captado)
Volume (m3/hab) 73,7
Electricidade consumida (kWh / m3) 0,39
Eficiência média (kWh /m3/100m) 0,46
GEEdirecto (kg CO2-eq /m3) 1,26 x 10-6
GEEindirecto (kg CO2-eq /m3) 0,06
Custos O&M (€ /m3) 0,147
Tratamento/ EEP (valores por
volume tratado)
Volume (m3/hab) 71,6
Electricidade consumida (kWh /m3) 0,34
Reagentes (kg /m3) 0,001
Eficiência média (kWh /m3 /100m) 0,43
GEEdirecto (kg CO2-eq /m3) 1,30 x 10-6
GEEindirecto (kg CO2-eq/m3) 0,05
Custos O&M (€ /m3) 0,20
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160
0,180
ETAR - Fase líquida ETAR - Fase sólida
kg C
O2-
eq
/m3
GEEindirecto
GEEdirecto
71
Reservatórios de Distribuição (valores por
volume distribuido)
Volume (m3/hab) 66,8
Electricidade consumida (kWh /m3) 0,08
Eficiência média (kWh /m3/100m) 0,69
GEEdirecto (kg CO2-eq /m3) 1,37 x 10-6
GEEindirecto (kg CO2-eq /m3) 0,01
Custos O&M (€ /m3) 0,11
Na tabela 5.16 são apresentados os valores que representam os volumes de água per capita no
sistema de saneamento e os recursos/ emissões utilizados por volume de água tratado.
Tabela 5.16 - Normalização de valores para o sistema de saneamento
ETAR - Fase líquida
Volume (m3 afluente/hab) 53,5
Electricidade consumida (kWh /m3) 0,17
Reagentes (kg /m3) 0,01
Eficiência média (kWh /m3 /100m) -
GEEdirecto (kg CO2-eq /m3) 0,14
GEEindirecto (kg CO2-eq/m3) 0,02
Custos O&M (€ /m3) 0,20
Produção própria de energia (%) 24
ETAR - Fase sólida
Volume originado (kg /hab) 0,05
Electricidade consumida (kWh /m3) 0,17
Reagentes (kg /m3) 3,98E-3
Eficiência média (kWh /m3 /100m) -
GEEdirecto (kg CO2-eq /m3) 3,49E-06
GEEindirecto (kg CO2-eq/m3) 0,028
Custos O&M (€ /m3) 0,13
Na Figura 5.16 é possível visualizar os fluxos que representam os volumes de água em todo o ciclo
urbano de água. A capitação que resulta da relação entre o volume total consumido e o número de
habitantes é de 148 l/hab.di
72
Figura 5.16 – Situação atual – Volumes
∑Qin02 ∆Q02 Q02,32 Q0,33 Q0,34 Q0,39 Q391,0 Q39,0
Q0,12 Q0,14 0 -47 092 073 47 092 073 0 0 2 360 844 0 0
0 0 Q32,3
Q22,0 Q21,0 12 690 278 Q33,3
254 330 507 257 0
∑Qin32 ∆Q32 Q32,33
47 092 073 13 245 587 705 015 ∑Qin392 ∆Q392
Q21,33 0 0
Q16,21 84 890 Q391,392
9 432 177 ∑Qin21 ∆Q21 Q21,36 Q33,34 Q34,38 0
9 432 177 0 8 404 070 ∑Qin33 ∆Q33 789 905 ∑Qin34 ∆Q34 789 905
Q12,13 Q13,14 Q14,15 Q15,16 Q04,33 789 905 0 789 905 0
∑Qin01 ∆Q01 ∑Qin12 ∆Q12 15 873 080 ∑Qin13 ∆Q13 15 873 080 ∑Qin14 ∆Q14 15 117 219 ∑Qin15 ∆Q15 14 820 803 ∑Qin16 ∆Q16 0 Q331,33 Q33,331 ∑Qin391 ∆Q391
2E+07 -16344374 16 344 374 0 15 873 080 0 15 873 080 0 15 117 219 0 14 820 803 0 0 0 0 0
Q01,11 Q11,12 Q22,33 Q391,39 Q39,391
16344374 16 344 374 Q16,22 0 0 0
2 552 649 Q22,36
∑Qin22 ∆Q22 2 298 320 ∑Qin331 ∆Q331 Q38,39 Q39,03
∑Qin11 ∆Q11 2 552 649 0 0 0 ∑Qin38 ∆Q38 11 856 171 ∑Qin39 ∆Q39 14 215 975 ∑Qin03 ∆Q03
16 344 374 0 12 235 217 0 14 217 014 0 29 262 016
Q12,0 Q43,13 Q13,0 Q14,0 Q42,15 Q15,0 Q16,0 Q31,22 Q22,31 Q21,31 Q38,03
471 294 0 0 755 861 0 296 416 2 835 977 0 0 435 961 Q31,3 379 046
Q31,21
0
Qin Qout Q31,36 Q32,35
Q41,22 ∑Qin31 ∆Q31 0 705 015 Q35,03
1 039 435 961 0 Q31,04 Q04,35 ∑Qin35 ∆Q35 705 015
0 0 705 015 0
Q351,35 Q35,351
0 0
∑Qin ∆Q
∑Qin351 ∆Q351
Q351,41 0 0 0
Q39,41 1 039 Q36,03 1 271 701
Q42,43 Q41,42 Q3,41 0
∑Qin43 ∆Q43 0 ∑Qin42 ∆Q42 0 ∑Qin41 ∆Q41 Q37,38
0 0 0 0 1 039 0 Q32,04 Q36,37 11 445 312 Q37,3
Q43,0 Q42,0 19 746 177 ∑Qin36 ∆Q36 11 445 312 ∑Qin37 ∆Q37
0 0 Q41,0 Q04,36 12 717 013 0 11 445 312 0
0 2 014 624
Q0,36 Q0,37
0 0
∑Qin04 ∆Q04
19 746 177 17 731 554
02
Precipitação
32
Bacia de influência 392
33 34
Sistema Unitário Interceptor/ Emissário
Colocação final de lamas
391
Fonte de captação Adução de água bruta Tratamento de água/ EEP Adução Reservatórios Distribuição Tratamento de lamas
01 12 13 14 15 16
33122
Reservatório11 Uso não Doméstico
Balanço do processo
351
39 03
Captação Reser vatório ETAR Meio receptor
38
N.º do processo
Definição do Processo
Sist. Separ. (doméstico) Interceptor/ Emissário
35
31
Sist. Separ. (pluvial)
Sistemas descentralizados
Reservatório
36 37
21
04
Águas subterrâneas
43 42 41
Reservatório Adução Tratamento
Uso Doméstico
73
Tendo em conta o estudo mencionado no Plano Estratégico de Abastecimento de Água do concelho
de Almada (PEA, 2013), as projeções de evolução populacional para um horizonte até 2031 revelam
os seguintes valores para três possíveis cenários (Tabela 5.17):
Tabela 5.17 – Estimativa da evolução populacional de acordo com três cenários possíveis (de Plano Estratégico de Abastecimento de Água no concelho de Almada (2013)
Situaçã
o actual
Cenário menos
exigente Cenário base
Cenário
expansionista
2011 2021 2031 2021 2031 2021 2031
População Residente
172253 169877 166270 174273 170679 179261 189255
População Flutuante
49536 49536 49536 49536 49536 49536 49536
Os cenários obtidos foram desenvolvidos tendo em conta diversos estudos, entre os quais as projeções
de evolução populacional 2000-2050 para as NUT III do território nacional (INE, 2005), as projeções de
evolução populacional para o concelho de Almada, de acordo com o Centro de Sistemas Urbanos e
Regionais (CESUR) e a previsão dos SMAS de Almada no âmbito do Documento de Enquadramento
Estratégico (DEE) de 2009.
No cenário menos exigente, os critérios adotados resultam em estimativas da população de Almada
baixas comparativamente aos restantes cenários. O cenário base é o que melhor se ajusta aos
resultados dos Censos de 2011. O cenário expansionista trata-se de uma abordagem mais conservativa
resultando num crescimento da população positivo, ao contrário dos restantes cenários.
A população flutuante foi considerada constante por não se dispor de nenhuma indicação sobre este
assunto.
Partindo do cenário de evolução populacional, foram aplicados os novos inputs que traduzem uma
alteração dos consumos. A título de exemplo é apresentada a representação dos volumes para uma
alteração da população residente para o cenário expansionista para o ano 2031 (Figura 5.17).
Da situação atual para o cenário expansionista de 2031 ocorreu um aumento da população de 7%.
Mantendo todas as variáveis constantes, este aumento representa um decréscimo da capitação em
0,3%, representando um valor de 147,5 l/hab.dia. De acordo com o modelo, os restantes parâmetros
acompanham o aumento em 7%, tal como a eletricidade consumida, as emissões de GEE, a utilização
de reagentes, etc.
No entanto, se as perdas na rede de distribuição diminuírem para 10%, ocorrerá um decréscimo de 5%
nos parâmetros como a eletricidade consumida, as emissões de GEE (Figura 5,18).
74
Fi gura 5.17 – Cenário de evolução populacional expansionista Ano 2031 – Volumes
∑Qi0n2 ∆Q02 Q02,32 Q0,33 Q0,34 Q0,39 Q391,0 Q39,0
Q0,12 Q0,14 0 -47 092 073 47 092 073 0 0 2 360 844 0 0
0 0 Q32,3
Q22,0 Q21,0 12 690 278 Q33,3
256 125 628 904 0
∑Qin32 ∆Q32 Q32,33
47 092 073 13 245 587 705 015 ∑Qin392 ∆Q392
Q21,33 0 0
Q16,21 92 568 Q391,392
10 285 351 ∑Qin21 ∆Q21 Q21,36 Q33,34 Q34,38 0
10 285 351 0 9 164 248 ∑Qin33 ∆Q33 797 584 ∑Qin34 ∆Q34 797 584
Q12,13 Q13,14 Q14,15 Q15,16 Q04,33 797 584 0 797 584 0
∑Qin01 ∆Q01 ∑Qin12 ∆Q12 17 027 620 ∑Qin13 ∆Q13 17 027 620 ∑Qin14 ∆Q14 16 216 781 ∑Qin15 ∆Q15 15 898 805 ∑Qin16 ∆Q16 0 Q331,33 Q33,331 ∑Qin391 ∆Q391
2E+07 -17533194 17 533 194 0 17 027 620 0 17 027 620 0 16 216 781 0 15 898 805 0 0 0 0 0
Q01,11 Q11,12 Q22,33 Q391,39 Q39,391
17533194 17 533 194 Q16,22 0 0 0
2 571 200 Q22,36
∑Qin22 ∆Q22 2 315 075 ∑Qin331 ∆Q331 Q38,39 Q39,03
∑Qin11 ∆Q11 2 571 200 0 0 0 ∑Qin38 ∆Q38 12 765 046 ∑Qin39 ∆Q39 15 124 784 ∑Qin03 ∆Q03
17 533 194 0 12 942 135 0 15 125 890 0 30 046 561
Q12,0 Q43,13 Q13,0 Q14,0 Q42,15 Q15,0 Q16,0 Q31,22 Q22,31 Q21,31 Q38,03
505 574 0 0 810 839 0 317 976 3 042 254 0 0 399 631 Q31,3 177 089
Q31,21
0
Qin Qout Q31,36 Q32,35
Q41,22 ∑Qin31 ∆Q31 0 705 015 Q35,03
1 106 399 631 0 Q31,04 Q04,35 ∑Qin35 ∆Q35 705 015
0 0 705 015 0
Q351,35 Q35,351
0 0
∑Qin ∆Q
∑Qin351 ∆Q351
Q351,41 0 0 0
Q39,41 1 106 Q36,03 1 349 395
Q42,43 Q41,42 Q3,41 0
∑Qin43 ∆Q43 0 ∑Qin42 ∆Q42 0 ∑Qin41 ∆Q41 Q37,38
0 0 0 0 1 106 0 Q32,04 Q36,37 12 144 552 Q37,03
Q43,0 Q42,0 19 746 177 ∑Qin36 ∆Q36 12 144 552 ∑Qin37 ∆Q37
0 0 Q41,0 Q04,36 13 493 946 0 12 144 552 0
0 2 014 624
Q0,36 Q0,37
0 0
∑Qin04 ∆Q04
19 746 177 17 731 554
02
Precipitação
32
Bacia de influência 392
33 34
Sistema Unitário Interceptor/ Emissário
Colocação final de lamas
391
Fonte de captação Adução de água bruta Tratamento de água/ EEP Adução Reservatórios Distribuição Tratamento de lamas
01 12 13 14 15 16
33122
Reservatório11 Uso não Doméstico
Balanço do processo
351
39 03
Captação Reser vatório ETAR Meio receptor
38
N.º do processo
Definição do Processo
Sist. Separ. (doméstico) Interceptor/ Emissário
35
31
Sist. Separ. (pluvial)
Sistemas descentralizados
Reservatório
36 37
21
04
Águas subterrâneas
43 42 41
Reservatório Adução Tratamento
Uso Doméstico
75
De acordo com o exposto até aqui, a apreciação global do modelo é de que uma vez estabelecidas as relações entre componentes dos vários sistemas que
compõem o ciclo urbano da água, é possível jogar com algumas variáveis e perceber como se comporta o sistema tendo sempre como base uma visão total
deste. Isto requer um grande esforço de dados e de processos matemáticos para conseguir repercutir num modelo único toda a complexidade do ciclo urbano
de água de uma cidade ou região. Para além disso, sentiu-se a necessidade de englobar outros modelos, como o uso dos solos, modelação hidrológica, etc.
No âmbito deste trabalho, tudo o que pedia uma integração com modelos mais sofisticados não foi feita. A título de exemplo, para resolver a questão do uso
dos solos, recorreu-se a dados do PDM de Almada.
Para o presente caso de estudo optou-se por centrar a modelação no consumo de água por se considerar que este é um factor significativo no ciclo urbano de
água. De acordo com a análise feita, alterações no consumo (por questões de evolução populacional) provocam alterações significativas na operação a
montante e a jusante.
∑Qi0n2 ∆Q02 Q02,32 Q0,33 Q0,34 Q0,39 Q391,0 Q39,0
Q0,12 Q0,14 0 -47 092 073 47 092 073 0 0 2 360 844 0 0
0 0 Q32,3
Q22,0 Q21,0 12 690 278 Q33,3
256 125 628 904 0
∑Qin32 ∆Q32 Q32,33
47 092 073 13 245 587 705 015 ∑Qin392 ∆Q392
Q21,33 0 0
Q16,21 92 568 Q391,392
10 285 351 ∑Qin21 ∆Q21 Q21,36 Q33,34 Q34,38 0
10 285 351 0 9 164 248 ∑Qin33 ∆Q33 797 584 ∑Qin34 ∆Q34 797 584
Q12,13 Q13,14 Q14,15 Q15,16 Q04,33 797 584 0 797 584 0
∑Qin01 ∆Q01 ∑Qin12 ∆Q12 15 146 303 ∑Qin13 ∆Q13 15 146 303 ∑Qin14 ∆Q14 14 425 050 ∑Qin15 ∆Q15 14 142 206 ∑Qin16 ∆Q16 0 Q331,33 Q33,331 ∑Qin391 ∆Q391
2E+07 -15596018 15 596 018 0 15 146 303 0 15 146 303 0 14 425 050 0 14 142 206 0 0 0 0 0
Q01,11 Q11,12 Q22,33 Q391,39 Q39,391
15596018 15 596 018 Q16,22 0 0 0
2 571 200 Q22,36
∑Qin22 ∆Q22 2 315 075 ∑Qin331 ∆Q331 Q38,39 Q39,03
∑Qin11 ∆Q11 2 571 200 0 0 0 ∑Qin38 ∆Q38 12 765 046 ∑Qin39 ∆Q39 15 124 784 ∑Qin03 ∆Q03
15 596 018 0 12 942 135 0 15 125 890 0 30 046 561
Q12,0 Q43,13 Q13,0 Q14,0 Q42,15 Q15,0 Q16,0 Q31,22 Q22,31 Q21,31 Q38,03
449 715 0 0 721 253 0 282 844 1 285 655 0 0 399 631 Q31,3 177 089
Q31,21
0
Qin Qout Q31,36 Q32,35
Q41,22 ∑Qin31 ∆Q31 0 705 015 Q35,03
1 106 399 631 0 Q31,04 Q04,35 ∑Qin35 ∆Q35 705 015
0 0 705 015 0
Q351,35 Q35,351
0 0
∑Qin ∆Q
∑Qin351 ∆Q351
Q351,41 0 0 0
Q39,41 1 106 Q36,03 1 349 395
Q42,43 Q41,42 Q3,41 0
∑Qin43 ∆Q43 0 ∑Qin42 ∆Q42 0 ∑Qin41 ∆Q41 Q37,38
0 0 0 0 1 106 0 Q32,04 Q36,37 12 144 552 Q37,03
Q43,0 Q42,0 19 746 177 ∑Qin36 ∆Q36 12 144 552 ∑Qin37 ∆Q37
0 0 Q41,0 Q04,36 13 493 946 0 12 144 552 0
0 2 014 624
Q0,36 Q0,37
0 0
∑Qin04 ∆Q04
19 746 177 17 731 554
02
Precipitação
32
Bacia de influência 392
33 34
Sistema Unitário Interceptor/ Emissário
Colocação final de lamas
391
Fonte de captação Adução de água bruta Tratamento de água/ EEP Adução Reservatórios Distribuição Tratamento de lamas
01 12 13 14 15 16
33122
Reservatório11 Uso não Doméstico
Balanço do processo
351
39 03
Captação Reser vatório ETAR Meio receptor
38
N.º do processo
Definição do Processo
Sist. Separ. (doméstico) Interceptor/ Emissário
35
31
Sist. Separ. (pluvial)
Sistemas descentralizados
Reservatório
36 37
21
04
Águas subterrâneas
43 42 41
Reservatório Adução Tratamento
Uso Doméstico
Figura 5.18 - Cenário de evolução populacional expansionista Ano 2031 com diminuição das perdas – Volumes
76
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHO FUTURO
Com o desenvolvimento do presente trabalho é evidente que à medida que as cidades evoluem, as
entidades responsáveis pela gestão dos serviços da água são confrontadas com desafios cada vez
mais complexos e multifacetados. A dicotomia entre o aumento das expectativas sociais e a diminuição/
degradação das reservas hídricas naturais, aliada às consequências que advêm das alterações
climáticas conduz a um repensamento na gestão do ciclo urbano de água.
A gestão tradicional, baseada em sistemas centralizados, levanta grandes desafios na gestão da
conservação das infraestruturas e é limitativa na obtenção de resultados sustentáveis a longo prazo. O
conceito de metabolismo urbano aplicado ao ciclo urbano de água é um dos meios para modificar o
paradigma atual, verificado na maioria dos serviços da água. O estudo estruturado e sistematizado dos
volumes de água, consumos de energia, emissões de GEE e quaisquer outros parâmetros
considerados relevantes, proporciona uma visão ampla e integrada do funcionamento dos sistemas. A
combinação da implementação deste conceito com indicadores de desempenho e de sustentabilidade
conduz à escolha de soluções mais adequadas de acordo com os objetivos pretendidos, tendo em
conta o contexto socioeconómico da região.
Um dos desafios à implementação de um modelo de metabolismo é se e como podem as características
sistémicas serem transpostas ao nível de uma cidade/ região tendo como base um número limitado de
dados e qual a melhor descrição e modelação das suas relações.
A metodologia desenvolvida permitiu compreender quais os tipos de dados necessários para, por um
lado caracterizar a situação atual dos serviços da água e por outro promover uma base de informação
integrada que permite uma monitorização do progresso para um desenvolvimento urbano mais
sustentável. Desta forma, as ferramentas de apoio à decisão no processo de desenvolvimento de
sistemas de água para direções mais sustentáveis devem seguir uma estrutura definida e a sua
construção requere a experiência dos intervenientes para guiar todo o processo.
Relativamente ao caso de estudo analisado no capítulo 5:
- Os SMAS de Almada possuem um nível de serviço praticamente pleno, estando no entanto na ordem
do dia as questões de eficiência na gestão dos recursos utilizados e de um planeamento para uma
correta gestão das infraestruturas;
- A escassez de dados não permitiu um completo estudo do ciclo urbano. A avaliação de cenários que
traduzem as diferenças de disponibilidades de água e proteção dos recursos hídricos poderia ser feita
através da integração de um modelo de uso do solo recorrendo a sistemas de informação geográfica;
- A avaliação de cenários que traduzem a utilização de tecnologias de reutilização de água pluvial
poderia ser feita através da integração de modelos que avaliam as condições climáticas bem como um
estudo aprofundado da componente pluvial, que não foi tida em conta neste estudo;
77
- Os volumes de infiltração nos coletores devem ser encarados com alguma reserva uma vez que foram
obtidos com base nos volumes de água consumida e recolhida, não tendo em conta parâmetros
relativos à condição de humidade do solo. Para além disto, o facto de o modelo genérico utilizado não
ter em conta as ligações indevidas nos sistemas separativos domésticos (não existe um fluxo que ligue
o processo 32 - Bacia de influência com o processo 36 - Sistema Separativo Doméstico), é possível
que a quantificação do volume de infiltração com base no volume de água recolhida nas ETAR tenha
em conta não apenas a parcela da infiltração mas também os volumes de água pluvial por ligações
indevidas;
- É imperativo um maior cuidado na obtenção de dados em todos os processos realizados. Os SMAS
de Almada têm trabalhado nesse sentido, através da implementação de uma central de telegestão para
o sistema de abastecimento que promove a medição dos níveis dos furos de captação e reservatórios,
analisam a qualidade da água em todas as saídas para a rede de distribuição, utilizam medidores de
caudal que permitem detetar roturas na rede de distribuição.
A aplicação do modelo de metabolismo aplicado ao caso de estudo revelou ser uma ferramenta
importante na análise do funcionamento dos sistemas de abastecimento e drenagem, nomeadamente
no que diz respeito à avaliação e comparação do desempenho dos mesmos em questões como a
emissão de GEE e consumos de energia.
Existem alguns pontos fracos que podem ser melhorados. A desagregação do consumo de água foi
feita em consumo doméstico e não-doméstico. Apesar de na plataforma de dados se ter pensado na
inserção de dados por população residente e flutuante para o consumo doméstico e por consumo não-
doméstico (faturado e não faturado autorizado), os dados disponíveis não garantem uma completa
fiabilidade das parcelas consideradas isoladamente. A separação do consumo por sectores – industrial,
doméstico, agrícola, terciário – permitiria o estabelecimento do contributo destes para a recuperação
dos custos dos serviços de abastecimento de água.
A complexidade do ciclo urbano da água faz com que a aplicação do modelo de metabolismo seja
eficiente se integrada com outros modelos como modelos de uso dos solos, modelos hidrológicos,
modelos de infiltração e exfiltração nos coletores, modelos numéricos de águas subterrâneas, modelos
que descrevam a emissão de GEE nos componentes das ETAR, etc. No entanto, surge o problema de
obter uma abordagem sistémica com uma necessidade de aquisição de dados incomportável. A
aplicação do modelo de metabolismo deve resultar de um equilíbrio entre escala de estudo, nível de
detalhe do sistema e volume de dados disponível.
Tendo isto em conta, as entidades gestoras devem promover uma gestão centralizada dos dados,
nomeadamente de volumes de água/água residual/ pluvial captados, elevados e tratados,
infraestruturação, reagentes, actividades de operação e manutenção e custos associados.
A capacidade regenerativa do ambiente não é avaliada por não ter sido possível estabelecer a ligação
entre o que é consumido e a capacidade de renovação do local de extração bem como a ligação entre
a transformação do consumo em resíduos e emissões e a capacidade de absorção do meio receptor.
78
Uma vez que estas capacidades dependem dos acontecimentos passados, seria interessante
desenvolver um histórico de resiliência do local.
Em forma de conclusão, a modelação dos aspetos sociais e de governança tornaria a aplicação de um
modelo de metabolismo ao ciclo urbano da água mais completa. A titulo de exemplo, efetuar estudos
que analisem a correlação entre os hábitos de uma população tendo em conta o nível de
desenvolvimento e o nível de consumo de água.
Com a integração destes fatores, todas as dimensões para um conceito de desenvolvimento
sustentável seriam consideradas, refletindo um verdadeiro sentido de transdisciplinaridade.
79
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Agência Portuguesa do Ambiente (APA) (2013a). Portuguese National Inventory Report on Greenhouse Gases, 1990 – 2011. Lisboa, página 8-3
Agência Portuguesa do Ambiente (APA) (2013b). Portuguese National Inventory Report on Greenhouse Gases, 1990 – 2011. Lisboa, página 8-15 a 8-22
Agência Portuguesa do Ambiente (APA) (2014a). www.apambiente.pt/?ref=16&subref=7&sub2ref=9&sub3ref=834#pgbh-tabela (acedido a 10 de Outubro de 2014)
Agência Portuguesa do Ambiente (APA) (2014b). http://www.apambiente.pt/_zdata/planos/PGRH4/RB%5Cparte%203%5Crh4_p3_s1_a_s5_rt_final.pdf (acedido a 17-10-2014)
AWARE-P (AWARE) (2015) http://www.aware-p.org/np4/presentation/ (acedido a 15 de Março de 2015)
Blackwood, D., Ashley, R., Smith, H., Jowitt, P., Davies, J., Butler, D. (2003). Sustainable decision making for the UK water industry. Proceedings of the ICE - Engineering Sustainability, 156(1), 41–49. doi:10.1680/ensu.2003.156.1.41
Brattebø, H., Sægrov, S., Venkatesh, G. (2012). Draft report: MS Excel metabolism model (TRUST)
Brattebø, H. (2011). TRUST - Approaches on the use of the UWCS metabolism model.
Brown, R., Keath, N., Wong, T. (2008). Transitioning to water sensitive cities: historical, current and future transition states. In 11th International Conference on Urban Drainage (Vol. 10).
Chanan, A., Kandasamy, J., Vigneswaran, S., Sharma, D. (2009). A gradualist approach to address Australia’s urban water challenge. Desalination, 249(3), 1012–1016. doi:10.1016/j.desal.2009.09.012
Chartered Institute of Wastes Management, 2002. A Resource Flow and Ecological Footprint Analysis of Greater London. Best Foot Forward, London.
Camara Municipal de Almada (CMA) (2008). Relatório de Avaliação da Execução do Plano Director Municipal e de Identificação dos Principais Factores de Evolução do Município de Almada. Câmara Municipal de Almada.
Climate Emergency Institute (CEI) (2014). Climate Change Knowledge http://www.climate-change-knowledge.org/ghgs_greenhouse_effect.html (acedido a 18de Outubro de 2014).
Codoban, N., Kennedy, C. (2008). Metabolism of Neighborhoods.
Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (CMMAD) (1991). Nosso futuro comum. 2.ed. Tradução de Our common future. 1.ed. 1988. Rio de Janeiro: Editora Fundação Getúlio Vargas.
Covas, D.; Ramos, H. (1999). Practical Methods for Leakage Control, Detection and Location in Pressurised Systems.13th International Conference on Pipeline Protection, pp. 135-149. Scotland, Edinburg.
Decreto-Lei n.º 194/2009.Diário da República - 1.ª série — N.º 161 — 20 de Agosto de 2009 Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional.
80
Decreto-Lei n.º 372/93. Diário da República – 1ª Serie-A - N.º 254 - 29 de Outubro de 1993. Ministério do Ambiente e Recursos Naturais.
Decreto-Lei n.º 379/93. Diário da República – 1ª Serie-A - N.º 259 - 5 de Novembro de 1993. Ministério do Ambiente e Recursos Naturais.
Decreto-Lei n.º 97/2008. Diário da República – 1ª Serie - N.º 111 - 11 de Junho de 2008. Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional.
Decreto-Lei nº.103/2003. Diário da República – 1ª Serie-A - N.º 119 - 23 de Maio de 2003. Ministério.Ministério das Cidades, Ordenamento do Território e Ambiente.
Decreto-Regulamentar nº.23/95, Artigo 126º . Diário da República – 1ª Serie-B - N.º 194 - 23 de Agosto de 1995. Ministério das Obras Públicas Transportes e Comunicações.
Directiva 2000/60/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 23 de Outubro de 2000
Duvigneaud, P., Denayeyer-De Smet, S. (1977). L’Ecosystéme Urbs, in L’Ecosystéme Urbain Bruxellois, in
Productivité en Belgique. Traveaux de la Section Belge du Programme Biologique International, Bruxelles, pp. 581e597.
Dyllick, T., & Hockerts, K. (2002). Beyond the business case for corporate sustainability. Business Strategy and the Environment, 11(2), 130–141. doi:10.1002/bse.323
Ecoinvent Centre – Swiss Centre for Life Cycle Inventories (Ecoinvent) (2013). http://www.ecoinvent.ch/ (acedido a 30 de Maio de 2013)
Empresa Portuguesa de Águas Livres (EPAL) (2013). http://www.ecoinvent.ch/ (acedido a 05 de Agosto de 2013)
Energias de Portugal – Serviço Universal (EDP) (2014). Evolução das emissões específicas. http://www.edpsu.pt/pt/origemdaenergia/Pages/OrigensdaEnergia.aspx (acedido a 12 de
Janeiro de 2014)
Entidade Reguladora dos Serviços de Água e Resíduos (ERSAR) (2010). Guia 16 - Gestão patrimonial de infra-estruturas de abastecimento de água - Uma abordagem centrada na reabilitação, ERSAR, Lisboa.
Entidade Reguladora dos Serviços de Água e Resíduos (ERSAR) (2013). http://www.ersar.pt/website/ViewContent.aspx?Section=MenuPrincipal&SubFolderPath=&FolderPath=%5CRoot%5CContents%5CSitio%5CRASARP&FinalPath=RASARP (acedido a 13 Outubro de 2013)
Entidade Reguladora dos Serviços de Água e Resíduos (ERSAR) (2014). Guia 19 - Guia de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos prestados aos utilizadores - 2.ª geração do sistema de avaliação 2.ª edição revista e atualizada, ERSAR, Lisboa.
Foxon, T. J., Mcilkenny, G., Gilmour, D., Oltean-Dumbrava, C., Souter, N., Ashley, R., Moir, J. (2002). Sustainability Criteria for Decision Support in the UK Water Industry. Journal of Environmental Planning and Management, 45(2), 285–301. doi:10.1080/09640560220116341
Girardet, H., Mendonça, M., World Future Council. (2009). A renewable world: energy, ecology, equality : a report for the World Future Council. Totnes, Devon: Green Books.
Heijungs, R., Voet, E. (2008). Books: Practical Handbook of Material Flow Analysis. Journal of Industrial Ecology, 10(1-2), 293–294. doi:10.1162/108819806775545385
Hein A., Neskovic M., Hochstrat R., Smith H. (2012), Roadmap guideline: A manual to organise transition planning in Urban Water Cycle Systems, Deliverable 13.1.
81
Hellström, D., Jeppsson, U., & Kärrman, E. (2000). A framework for systems analysis of sustainable urban water management. Environmental Impact Assessment Review, 20(3), 311–321. doi:10.1016/S0195-9255(00)00043-3
Iniciativa Nacional para a Gestão Patrimonial de Infraestruturas (iGPI) (2014). http://igpi.aware-p.org/np4/home (acedido a 29 de Agosto de 2014)
Instituto Nacional de Estatística (INE) (2005). Projeções da população residente, NUT III, 2000 – 2050
Instituto Nacional de Estatística (INE) (2013). Censos 2011. Resultados definitivos: Portugal. 1.01 - POPULAÇÃO RESIDENTE, POPULAÇÃO PRESENTE, FAMÍLIAS, NÚCLEOS FAMILIARES, ALOJAMENTOS E EDIFÍCIOS
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 5 – Waste.
ISO 14040 (2006) Environmental management - Life cycle assessment - Principles and Framework. ISO
ISO 24512 (2007) Activities relating to drinking water and wastewater services - Guidelines for the management of drinking water utilities and for the assessment of drinking water services. ISO
Jefferies, C., Duffy, A., University of Abertay Dundee. (2011). The SWITCH transition manual: managing water for the city of the future. Dundee: University of Abertay.
Kampschreur, M. J., Temmink, H., Kleerebezem, R., Jetten, M. S. M., & van Loosdrecht, M. C. M. (2009). Nitrous oxide emission during wastewater treatment. Water Research, 43(17), 4093–4103. doi:10.1016/j.watres.2009.03.001
Kennedy, C., Cuddihy, J., & Engel-Yan, J. (2007). The Changing Metabolism of Cities.
Kennedy, C., Pincetl, S., & Bunje, P. (2011). The study of urban metabolism and its applications to urban planning and design. Environmental Pollution, 159(8-9), 1965–1973. doi:10.1016/j.envpol.2010.10.022
Kimochi, Y., Inamori, Y., Mizuochi, M., Xu, K.-Q., & Matsumura, M. (1998). Nitrogen removal and N2O emission in a full-scale domestic wastewater treatment plant with intermittent aeration. Journal of Fermentation and Bioengineering, 86(2), 202–206. doi:10.1016/S0922-338X(98)80114-1
Laniak, G. F., Olchin, G., Goodall, J., Voinov, A., Hill, M., Glynn, P., Hughes, A. (2013). Integrated environmental modeling: A vision and roadmap for the future. Thematic Issue on the Future of Integrated Modeling Science and Technology, 39(0), 3–23. doi:10.1016/j.envsoft.2012.09.006
Last, E., (2010). City Water Balance: A new scoping tool for integrated urban water management options, Thesis for the degree of Doctor of Philosophy. School of Geography, Earth and Environmental Sciences. The University of Birmingham, Birmingham UK.
Lundin, M., Molander, S., & Morrison, G. (1999). A set of indicators for the assessment of temporal variations in the sustainability of sanitary systems. Water Science and Technology, 39(5), 235–242. doi:10.1016/S0273-1223(99)00107-9
Makropoulos, C. K., Natsis, K., Liu, S., Mittas, K., Butler, D. (2008). Decision support for sustainable option selection in integrated urban water management. Environmental Modelling & Software, 23(12), 1448–1460. doi:10.1016/j.envsoft.2008.04.010
Makropoulos, C., Rozos, E., Bruaset, S., Frijns, J., van der Zouwen, M., (2012). Best practices for Sustainable Urban Water Cycle Systems - An overview of and enabling and constraining factors for a transition to sustainable UWCSs
82
Marteleira, R., Pinto, G., & Niza, S. (2014). Regional water flows – Assessing opportunities for sustainable management. Resources, Conservation and Recycling, 82(0), 63–74. doi:10.1016/j.resconrec.2013.10.016
Matos, R., Cardoso, A., Duarte, P., Ashley, R., Molinari, A., Schulz, A. (2003) . Performance indicators for wastewater services – towards a manual of best practice. Water Science and Technology: Water Supply Vol 3 No 1–2 pp 365–371 © IWA Publishing 2003 365
Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional (MAOTDR), (2007). Plano Estratégico de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais, MAOTDR, Lisboa.
Minx, J., Creutzig, F., Medinger, V., Ziegler, T., Owen, A., & Baiocchi, G. (2010). Developing a pragmatic approach to assess urban metabolism in Europe. Stockholm Environment Institute & Technische Universität Berlin.
Mitchell, V. G. (2006). Applying Integrated Urban Water Management Concepts: A Review of Australian Experience. Environmental Management, 37(5), 589–605. doi:10.1007/s00267-004-0252-1
Mitchell, V. G., Cleugh, H. A., Grimmond, C. S. B., & Xu, J. (2008). Linking urban water balance and energy balance models to analyse urban design options. Hydrological Processes, 22(16), 2891–2900. doi:10.1002/hyp.6868
Mitchell, V. G., Mein, R. G., & McMahon, T. A. (2001). Modelling the urban water cycle. Environmental Modelling & Software, 16(7), 615–629. doi:10.1016/S1364-8152(01)00029-9
Newcombe, K., Kalma, J., Aston, A. (1978). The metabolism of a city: the case of Hong Kong. Ambio 7,
3e15.
Newman, P.W.G. (1999). Sustainability and cities: extending the metabolism model. Landscape and
Urban Planning 44, 219e226.
Niza, S., Rosado, L., Ferrão, P. (2009). Urban metabolism: methodological advances in urban material
flow accounting based on the Lisbon case. Journal of Industrial Ecology 13 (3), 384e405.
Organização das Nações Unidas (ONU) (2014). http://www.un.org/apps/news/story.asp?NewsID=35456#.VEOHtiLF-GV (acedido a 11/03/2014)
Pizzol, M., Scotti, M., & Thomsen, M. (2013). Network Analysis as a tool for assessing environmental sustainability: Applying the ecosystem perspective to a Danish Water Management System. Journal of Environmental Management, 118(0), 21–31. doi:10.1016/j.jenvman.2012.12.042
PLAN tool (PLAN) (2015) http://baseform.com/np4/planTool.html (acedido a 15 de Março de 2015)
Plano Estratégico de Abastecimento de Água e de Saneamento de Águas Residuais - 2007-2013
(PEAASAR II) (2007). páginas 37 a 39
Plano Estratégico de Abastecimento de Água Do Concelho De Almada, (PEA) (2013)
Plano Estratégico Nacional para os Sistemas de Abastecimento de Água e de Águas Residuais até
2020 (PENSAAR 2020) (2015). http://apesb.org/pt/noticias.php (acedido a 09/10/2015)
Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água (PNUEA) (2013).
http://www.apambiente.pt/index.php?ref=16&subref=7&sub2ref=9&sub3ref=860 (acedido a 14
de Outubro de 2013)
PREPARED Enabling Change (PREPARED) (2014). http://www.prepared-fp7.eu/ (acedido a 29 de Agosto de 2014)
83
Ralph, P. (2011). SWITCH Training Kit, Module 1 - Integrated Urban Water Management in the City of the Future.
Relatório Anual dos Serviços de Águas e Resíduos em Portugal (RASARP) (2010a).Sumário Executivo
Relatório Anual dos Serviços de Águas e Resíduos em Portugal (RASARP) (2010b). Volume 1
Relatório Anual dos Serviços de Águas e Resíduos em Portugal (RASARP) (2012). Volume 1, Capitulo 2
Rosa A. (1998). Estimativa das Necessidades Hídricas das Plantas de Jardim.
Rozos, E., Baki, S., Bouziotas, D., & Makropoulos, C. (2011). Exploring the link between urban development and water demand: The impact of water-aware technologies and options.
Rozos, E., & Makropoulos, C. (2013). Source to tap urban water cycle modelling. Environmental Modelling & Software, 41(0), 139–150. doi:10.1016/j.envsoft.2012.11.015
Sá B. (2011). Avaliação do consumo de energia e de emissão de gases efeito estufa nos serviços de água em Portugal. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente. Instituto Superior Técnico – Universidade de Lisboa, Lisboa.
Serviços Municipalizados De Água E Saneamento De Almada (SMAS) (2015) http://www.smasalmada.pt/web/portal/missao-visao-e-valores (acedido a 10 Agosto de 2015 )
Simeão A. (2014). Análise Comparativa do Desempenho de Estações de Tratamento de Águas Residuais Para Pequenos Aglomerados. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente. Instituto Superior Técnico – Universidade de Lisboa, Lisboa. 40-42
Steinberger, J., Schaffartzik, A., Heinz, M., Gaube, V., Remesch, A., Weisz, H., Pichler, P., January 2011, Urban Metabolic profiles, data availability and requirements and conceptual urban metabolism model, SUME-Working Paper 2.1 (short Version)
Sun Earth Tools (SunEarth Tools) (2014). Emissões de CO2 http://www.sunearthtools.com/pt/tools/CO2-emissions-calculator.php (acedido a 12 de Janeiro de 2014)
SWITCH - Managing Water for the City of the Future (SWITCH) (2014). http://www.switchurbanwater.eu/index.php (acedido a 29 de Agosto de 2014)
The International Water Association (IWA) (2014). http://www.iwahq.org/3p/programmes/cities-of-the-future.html (acedido a 29 de Agosto de 2014)
Thi Hoang Duong, T., Adin, A., Jackman, D., van der Steen, P., & Vairavamoorthy, K. (2011). Urban water management strategies based on a total urban water cycle model and energy aspects – Case study for Tel Aviv. Urban Water Journal, 8(2), 103–118. doi:10.1080/1573062X.2010.546861
Transitions to the Urban Water Services of Tomorrow (TRUST) (2012a). TRUST Magazine 1 https://www.trust-i.net/downloads/index.php?iddesc=7 (acedido a 5 de Maio de 2013)
Transitions to the Urban Water Services of Tomorrow (TRUST) (2012b). Draft Report: MS Excel metabolism model, 2012.
Transitions to the Urban Water Services of Tomorrow (TRUST) (2013) https://self-assessment.trust-i.net/ (acedido a 2 de Fevereiro de 2013)
Transitions to the Urban Water Services of Tomorrow (TRUST) (2014) http://fsrt-trust.ing.unibo.it/fsrt/ (acedido a 4 de Setembro de 2014)
United Nations Environment Programme (UNEP) (2015) http://www.unep.org/maweb/en/History.aspx (acedido a 15 de Março de 2015)
84
Water Sensitive Urban Design Program (WSUD) (2014). http://www.wsud.org/ (acedido a 29 de Agosto de 2014)
Wolman, A. (1965). THE METABOLISM OF CITIES. Scientific American, 213, 179–190.
Zhang, Y., Yang, Z., & Fath, B. D. (2010). Ecological network analysis of an urban water metabolic system: Model development, and a case study for Beijing. Science of The Total Environment, 408(20), 4702–4711. doi:10.1016/j.scitotenv.2010.06.019
85
ANEXOS
A. Representação gráfica da definição genérica do ciclo urbano da água
Figura A.1 - Definição genérica do ciclo urbano da água – Versão original
Figura A.2 - Definição genérica do ciclo urbano da água – Versão adaptada
B. Equações
B.1 – Descrição das variáveis e correspondência com os índices em coluna da matriz C
B.2 - Equações de Balanço de massa
C. Dados de Base utilizados no caso de estudo (Capítulo 5)
Figura C.0.1 – Relação entre rácio Vida residual/Vida útil e kconservação
Tabela C.1 - Materiais e reagentes – Consumos energéticos e emissões GEE no processo de
produção
Tabela C.2 - Potencial de aquecimento global das principais emissões no ciclo urbano de
água
Tabela C.3 - Energia – Emissões de GEE na produção de energia eléctrica/ utilização dos
combustíveis fósseis
Tabela C.4 - Material - Vida útil/ Infiltração (ktempo vida útil e kmaterial)
Tabela C.5 - Material – Estado de conservação (kconservação)
Tabela C.6 – Material – Infiltração de acordo com a bacia de drenagem (kNF)
Tabela C.7 - ETAR – Emissões de metano (CH4)
86
A. REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA DEFINIÇÃO GENÉRICA DO CICLO URBANO DA ÁGUA
Figura A.1 - Definição genérica do ciclo urbano da água – Versão original
Processos relativos aos subsistemas naturais (1-4)
Processos relativos aos subsistemas do abastecimento de água potável (11-16)
Processos relativos ao consumo de água (21-22)
Processos relativos aos subsistemas de drenagem e tratamento de águas residuais e pluviais (31-39), (331), (351), (391-392)
Processos relativos aos subsistemas de recuperação cíclica de água (41-43)
87
Processos relativos aos subsistemas naturais (1-4)
Processos relativos aos subsistemas do abastecimento de água potável (11-16)
Processos relativos ao consumo de água (21-22)
Processos relativos aos subsistemas de drenagem e tratamento de águas residuais e pluviais (31-39), (331), (351), (391-392)
Processos relativos aos subsistemas de recuperação cíclica de água (41-43)
Figura A.2 - Definição genérica do ciclo urbano da água – Versão adaptada
88
B. EQUAÇÕES B.1 – Descrição das variáveis e correspondência com os índices em coluna da matriz C
1 Q0,12 Importaçãp de água bruta
2 Q0,14 Importação de água tratada
3 Q0,33 Água importada para sistema unitário
4 Q0,34 Água importada para interceptor do sistema unitário
5 Q0,36 Água importada para sistema separativo (doméstico)
6 Q0,37 Água importada para interceptor do sistema separativo (doméstico)
7 Q0,39 Importação de água residual para ETAR
8 Q01,11 Água captada
9 Q11,12 Água captada para o sistema de adução "primário"
10 Q12,0 Perdas de água no sistema de adução "primário"
11 Q12,13 Água para tratamento
12 Q13,0 Perdas de água no tratamento
13 Q13,14 Água tratada para o sistema de adução "secundário"
14 Q14,0 Perdas de água no sistema de adução "secundário"
15 Q14,15 Água para os reservatórios de distribuição
16 Q15,0 Perdas nos reservatórios de distribuição
17 Q15,16 Água para o sistema de distribuição
18 Q16,0 Perdas no sistema de distribuição
19 Q16,21 Distribuição para consumo Doméstico
20 Q16,22 Distribuição para consumo não Doméstico
21 Q02,32 Precipitação para a bacia de influência
22 Q21,0 Água que sai do sistema por transpiração, etc.
23 Q21,31 Efluente proveniente do consumo doméstico para tratamento em sistemas descentralizados
24 Q21,33 Efluente do consumo de água de uso doméstico para sistema unitário
25 Q21,36 Efluente do consumo de água de uso doméstico para sistema separativo (doméstico)
26 Q22,0 Água que sai do sistema por evaporação, etc.
27 Q22,31 Efluente proveniente do consumo não doméstico para tratamento em sistemas descentralizados
28 Q22,33 Efluente do consumo de água de uso não doméstico para sistema unitário
29 Q22,36 Efluente do consumo de água de uso não doméstico para sistema separativo (doméstico)
30 Q03,41 Água proveniente do meio receptor para o sistema de recuperação
31 Q31,21 Água tratada em sistemas descentralizadas utilizada para fins domésticos / água proveniente de furos não incluidos
31 no sistema geral de abastecimento (Aroeira)
32 Q31,22 Água tratada em sistemas descentralizadas utilizada para fins não domésticos
33 Q31,36 Efluente proveniente dos sistemas descentralizados que é descarregado para o sistema separativo
34 Q31,04 Efluente proveniente dos sistemas descentralizados que se infiltra
35 Q32,03 Escoamento de água que alcança o meio receptor
36 Q32,33 Drenagem para o sistema unitário do escoamento resultante da precipitação na bacia de influência
37 Q32,35 Drenagem para o sistema separativo (pluvial) do escoamento resultante da precipitação na bacia de influência
38 Q32,04 Infiltração de água precipitada
39 Q33,03 Águas residuais que alcança o meio receptor em alturas de grande carga do sistema unitário
40 Q33,331 Águas residuais no sistema unitário para bacia de detenção
41 Q33,34 Águas residuais no sistema unitário para interceptor
42 Q331,33 Retorno de águas residuais para sistema unitário
43 Q34,38 Águas residuais para tratamento
44 Q35,03 Águas residuais que alcança o meio receptor em alturas de grande carga do sistema separativo (pluvial)
45 Q35,351 Águas residuais no sistema separativo (pluvial) para bacia de detenção
46 Q351,35 Retorno de águas residuais para sistema separativo (pluvial)
47 Q351,41 Água pluvial para sistema de recuperação
48 Q36,03 Águas residuais que alcança o meio receptor em alturas de grande carga do sistema separativo (doméstico)
49 Q36,37 Águas residuais no sistema separativo (doméstico) para interceptor
50 Q37,38 Águas residuais para tratamento
51 Q38,03 Água que atinge o meio receptor através de By-pass na ETAR, para grandes cargas de efluente
52 Q38,39 Água residual para tratamento
53 Q39,0 Exportação de lamas não tratadas
54 Q39,03 Águas residuais tratadas para meio receptor
55 Q39,391 Tratamento de lamas
56 Q39,41 Água residual da ETAR utilizada no sistema de recuperação
57 Q391,0 Exportação de lamas tratadas
58 Q391,39 Retorno da água resultante do tratamento de lamas
59 Q391,392 Colocação final de lamas tratadas
60 Q04,33 Infiltração de águas subterrâneas no sistema unitário
61 Q04,35 Infiltração de águas subterrâneas no sistema separativo (pluvial)
62 Q04,36 Infiltração de águas subterrâneas no sistema separativo (doméstico)
63 Q41,0 Perdas e exportação de água do sistema de recuperação
64 Q41,22 Água tratada reutilizada para uso não doméstico
65 Q41,42 Água reutilizada para transporte
66 Q42,0 Perdas e exportação no transporte de água do sistema de recuperação
67 Q42,15 Água transportada no sistema de recuperação de água para os reservatórios de distribuição da rede principal
89
B.2 - Equações de Balanço de massa
68 Q42,43 Transporte de água reutilizada para reservatório
69 Q43,0 Perda e exportação de água reutilizada em reservatório
70 Q43,13 Água armazenada no sistema de recuperação de água para tratamento no sistema principal
71 ΔQ01 Acumulação média de água na fonte hidrica de captação
72 ΔQ02 Acumulação média de água das chuvas
73 ΔQ03 Acumulação média de água no meio receptor
74 ΔQ04 Acumulação média nas reservas de água subterrânea
75 ΔQ11 Acumulação média de água na captação
76 ΔQ12 Acumulação média de água no sistema de adução para água captada
77 ΔQ13 Acumulação média de água nas EEP
78 ΔQ14 Acumulação média de água no sistema de adução para água tratada
79 ΔQ15 Acumulação média de água nos reservatórios de distribuição
80 ΔQ16 Acumulação média de água no sistema de distribuição
81 ΔQ21 Acumulação média de água ao nivel das habitaçoes
82 ΔQ22 Acumulação média de água ao nivel do uso não doméstico
83 ΔQ31 Acumulação média de água nos sistemas descentralizados
84 ΔQ32 Acumulação média na bacia de influência
85 ΔQ33 Acumulação média de água no sistema unitário
86 ΔQ331 Acumulação média de água nas bacias de retenção alimentadas pelo sistema unitário
87 ΔQ34 Acumulação média de água no interceptor do sistema unitário
88 ΔQ35 Acumulação média de água no sistema separativo (pluvial)
89 ΔQ351 Acumulação média de água nas bacias de retenção alimentadas pelo sistema separativo (pluvial)
90 ΔQ36 Acumulação média de água no sistema separativo (doméstico)
91 ΔQ37 Acumulação média de água no interceptor do sistema separativo (doméstico)
92 ΔQ38 Acumulação média de água nos reservatórios para ETAR
93 ΔQ39 Acumulação média de água em ETAR
94 ΔQ391 Acumulação média de água no tratamento de lamas
95 ΔQ392 Acumulação média de água nas lamas em destino final
96 ΔQ41 Acumulação média de água recuperada
97 ΔQ42 Acumulação média no transporte de água recuperada
98 ΔQ43 Acumulação média de água em reservatório do sistema de recuperação
71 -Q01,11-ΔQ01=0
72 -Q02,32-ΔQ02=0
73 Q01,11-Q11,12-ΔQ11=0
74 Q31,04+Q32,04-Q04,33-Q04,35-Q04,36-ΔQ04=0
75 Q32,03+Q33,03+Q35,03+Q36,03+Q38,03+Q39,03-Q03,41-ΔQ03=0
76 Q0,12+Q11,12-Q12,0-Q12,13-∆Q12 = 0
77 Q12,13+Q43,13-Q13,0-Q13,14-∆Q13 = 0
78 Q0,14+Q13,14-Q14,0-Q14,15-∆Q14 = 0
79 Q14,15+Q42,15-Q15,0-Q15,16-∆Q15 = 0
80 Q15,16-Q16,0-Q16,21-Q16,22-∆Q16 = 0
81 Q16,21+Q31,21-Q21,0-Q21,31 -ΔQ21=0
82 Q16,22+Q31,22-Q22,0+Q39,41-Q22,31 -ΔQ22=0
83 Q21,31+Q22,31-Q31,21-Q31,22 -ΔQ31=0
84 Q2,32-Q32,4-Q32,3-Q32,33-Q32,35-ΔQ32=0
85 Q0,33+Q4,33+Q21,33+Q22,33+Q32,33+Q331,33-Q33,3-Q33,34-Q33,331-ΔQ33=0
86 Q0,34+Q33,34-Q34,38-ΔQ34=0
87 Q04,35+Q32,35+Q351,35-Q35,3-Q35,351-ΔQ35=0
88 Q0,36+Q4,36+Q21,26+Q22,36+Q31,36-Q36,3-Q36,37-ΔQ36=0
89 Q0,37+Q36,37-Q37,38-ΔQ37=0
90 Q34,38+Q37,38-Q38,39-Q38,3-ΔQ38=0
91 Q0,39+Q38,39+Q391,39-Q39,0-Q39,03-Q39,41-Q39,391-ΔQ39=0
92 Q33,331-Q331,33-ΔQ331=0
93 Q35,351-Q351,35-Q351,41-ΔQ351=0
94 Q39,391-Q391,0-Q391,39-Q391,392-ΔQ391=0
95 Q391,392-ΔQ392=0
96 Q03,41+Q39,41+Q351,41-Q41,0-Q41,22-Q41,42-ΔQ41=0
97 Q41,42-Q42,0-Q42,15-Q42,43-ΔQ42=0
98 Q42,43-Q43,0-Q43,13-ΔQ43=0
90
C. DADOS DE BASE UTILIZADOS NO CASO DE ESTUDO (CAPÍTULO 5)
Tabela C.1 - Materiais e reagentes – Consumos energéticos e emissões GEE no processo de produção
Tipo Designação Códig
o Propósito/
Subsistema
Produção
Energia (kWh/ kg reagente)
GEE (kg CO2-eq./ kg
reagente)
Reagente Cloro Cl EEP 1,00 1,05
Reagente Cloreto férrico (solução a 40%) CF ETAR 1,39 0,26
Reagente Cal hidratada CH ETAR 1,00 0,76
Reagente Polielectrólito fase líquida
(aniónico) PEA ETAR 1,00 1,00
Reagente Polielectrólito fase sólida
(catiónico) PEC ETAR 1,00 1,00
Material Fibrocimento FC Tubagens 0,10 0,13
Material Betão Simples BS Tubagens 0,10 0,13
Material Betão Armado BA Tubagens 0,10 0,13
Material Ferro dúctil FFD Tubagens 10,56 3,40
Material Resina epóxi R Reabilitação
tubagens 6,39 6,70
Material Ferro fundido cinzento FF Tubagens 6,94 3,34
Material Aço leve A Tubagens 26,67 6,50
Material Polietileno PEAD Tubagens 0,90 2,34
Material Polipropileno PP Tubagens 0,73 2,34
Material Polipropileno corrugado PPc Tubagens 0,73 2,34
Material Poliuretano PU Tubagens 0,49 4,30
Material Polivinil cloreto PVC Tubagens 0,90 2,36
Material Polivinil cloreto corrugado PVCc Tubagens 0,90 2,36
Material Ferro Galvanizado FG Tubagens 10,56 3,40
Material Grés cerâmico GC Tubagens 0,10 0,13
Material Poliéster reforçado a fibra de
vidro PRFV Tubagens 0,10 0,13
Material Alvenaria de pedra AlvP Tubagens 0,10 0,13
Tabela C.2 - Potencial de aquecimento global das principais emissões no ciclo urbano de água
Emissão para ar/água GEE
(kg CO2-eq./ kg)
Dióxido de carbono (CO2) 1
Metano (CH4) 24
Óxido nitroso (N2O) 310
Tabela C.3 - Energia – Emissões de GEE na produção de energia elétrica/ utilização dos combustíveis fósseis
Tipo GEE
Comentários Valor Unidade
Eletricidade da rede† 141,58 gCO2-eq/KWh produzido Produção
† Dados referentes ao ano de 2013
91
Gasóleo 2,6256 gCO2-eq/l Utilização
Gasolina 2,3035 gCO2-eq/l Utilização
Tabela C.4 - Material - Vida útil/ Infiltração (ktempo vida útil e kmaterial)
Vida útilbase (anos) 50
Material Código Vida útil (anos) Ktempo vida útil‡ Kmaterial
Fibrocimento FC 45 0,90 1,00
Betão Simples BS 50 1,00 1,00
Betão Armado BA 50 1,00 1,00
Ferro dúctil FFD 50 1,00 0,60
Resina epóxi R 50 1,00 0,60
Ferro fundido cinzento FF 60 1,20 0,60
Aço leve A 60 1,20 0,60
Polietileno PEAD 48 0,96 0,70
Polipropileno PP 50 1,00 0,70
Polipropileno corrugado PPc 50 1,00 0,70
Poliuretano PU 50 1,00 0,70
Polivinil cloreto PVC 48 0,96 0,70
Polivinil cloreto corrugado PVCc 48 0,96 0,70
Ferro Galvanizado FG 50 1,00 0,60
Grés cerâmico GC 40 0,80 1,00
Poliéster reforçado a fibra de vidro PRFV 50 1,00 0,60
Alvenaria de pedra AlvP 50 1,00 1,00
Tabela C.5 - Material – Estado de
conservação (kconservação)
Vida residual/Vida útil (%)
kconservação
-0,70 -0,05 1,00
-0,05 0,00 0,95
0,00 0,10 0,90
0,10 0,20 0,80
0,20 0,30 0,70
0,30 0,40 0,50
0,40 0,50 0,30
0,50 0,60 0,19
0,60 0,70 0,17
0,70 0,80 0,15
0,80 0,90 0,12
0,90 1,00 0,10
Figura C.1 – Relação entre rácio Vida residual/Vida útil e
kconservação
‡ Valores com base na experiência da entidade gestora SMAS de Almada
92
Tabela C.6 – Material – Infiltração de acordo com a bacia de drenagem (kNF)
Freguesia/ Subsistema
KNF
Bacia Almada 0,03
Bacia Aroeira 0,90
Bacia Caparica 1,00
Bacia Corroios 0,50
Bacia Norte 0,90
Bacia Trafaria 0,90
Tabela C.7 - ETAR – Emissões de metano (CH4)
Código Sistemas de tratamento de águas residuais
MCF WS
Fase líquida
Fase sólida
Fase líquida
Fase sólida
Tratamento secundário e terciário
1 3.4.1- Biodiscos com digestão anaeróbia de lamas 0,17 0,8 63% 37%
2 3.4.2- Biodiscos sem digestão anaeróbia de lamas 0,10 0,0 63% -
3 3.4.3- Lamas activadas com digestão anaeróbia de
lamas 0,17 0,8 63% 37%
4 3.4.4- Lamas activadas sem digestão anaeróbia de
lamas 0,10 0,0 63% -
5 3.4.5- Lagonagem (com lagoa anaeróbia) 0,20 0,0 100% -
6 3.4.6- Lagonagem (sem lagoa anaeróbia) 0,00 0,0 63% -
7 3.4.7- Leitos percoladores com digestão anaeróbia de
lamas 0,17 0,8 63% 37%
8 3.4.8- Leitos percoladores sem digestão anaeróbia de
lamas 0,10 0,0 63% -
9 3.4.9- Tanque Imhoff 0,80 0,0 100% -
10 3.4.10- Valas de oxidação com digestão anaeróbia de
lamas 0,00 0,0 63% -
11 3.4.11- Valas de oxidação sem digestão anaeróbia de
lamas 0,20 0,0 63% 37%
12 3.4.12- Outros tratamentos com digestão anaeróbia de
lamas 0,17 0,8 63% 37%
13 3.4.13- Outros tratamentos sem digestão anaeróbia de
lamas 0,00 0,0 63% -
14 3.4.14- Com tratamento não especificado 0,20 0,0 100% -