Modelo de programação linear para apoio a decisão na distribuição de água de sistemas integrados de abastecimento

Abstract

O presente estudo propõe uma plataforma capaz de determinar a quantidade ótima de água distribuída a cada município pelos sistemas integrados de abastecimento de água de forma a garantir a minimização dos custos de energia elétrica e de tratamento, esse último considerado no modelo como despesas com produtos químicos. A partir do modelo é possível calcular os custos reduzidos e os custos de oportunidade dos sistemas integrados, bem como o valor de uso da qualidade da água. O problema de otimização apresentado utiliza a técnica de programação linear e tem como restrições a capacidade máxima de oferta de água de cada sistema integrado, a rede adutora instalada e o volume mínimo de água a ser distribuído para cada município. Dados da Região Metropolitana do Recife permitiram a validação e calibração do modelo. Os resultados do modelo mostraram que a otimização leva a uma redução de 4,82% dos custos, em especial a partir de um aumento de 20,73% no volume produzido pelo sistema Pirapama, o mais novo e maior sistema de abastecimento do estado de Pernambuco, a paralisação em alguns meses do ano dos menores sistemas integrados da região, que também têm o m3 de água tratada mais caro da região. Ao mesmo tempo impõe uma redução de 15,38% nas atividades do sistema Tapacurá, que sofre com problemas de eutrofização na barragem de mesmo nome, seu principal manancial. Através do custo reduzido é possível saber em quanto os custos dos sistemas que não operam na solução ótima precisam ser reduzidos para que os mesmos passem a ser considerados como opção no uso para captação, tratamento e distribuição de água. Desta forma, pode-se assim identificar o custo de oportunidade de cada um desses sistemas. Um dos cenários estudados considerou o custo de oportunidade do sistema Tapacurá e os resultados mostraram uma redução anual no valor da função-objetivo de 6,98% (R$ 3.138.175,76) em relação à solução ótima no cenário 1 (condições atuais) e de 11,47% (R$ 5.414.987,10) se comparado com o realizado pela COMPESA em 2013. Esses resultados mostram a economia que a empresa de abastecimento teria durante um ano caso investisse no sistema Tapacurá na busca pela redução de seus custos de energia e de tratamento, através da instalação de bombas mais eficientes ou políticas de melhoria da qualidade da água da bacia Tapacurá, por exemplo. A partir da análise de cenários que consideram diferentes condições de qualidade da água dos principais reservatórios de captação de água para os sistemas integrados da região, Pirapama e Tapacurá, o estudo calcula o valor de uso direto da qualidade da água para a empresa responsável pelo abastecimento urbano na região, apresentando uma proposta de valoração da qualidade da água baseada no método dos custos evitados.