O impacto da renda domiciliar sobre a demanda de água, de energia elétrica e a geração de resíduos sólidos em centros urbanos: uma modelagem a partir de cenários socioeconômicos conjunturais

The fast urbanization process was responsible for about 85% of Brazilian population move to towns and cities (IBGE, 2010) along the twentieth century. A direct cause of this process has been an increasing pressure on several Brazilian economical sectors for public services, mainly in utility companies associated with electricity and water supply, and with solid waste collection. Furthermore, from the year 2000, Brazil has experienced a growth in its Gross National Product (GNP), which has led to an income rise of many portions of its population. Besides,the current Brazilian socio-economical situation has motivated an increase in the consumption of several products at different scales.Importation and national production of many goods have grown to satisfy the increased Brazilian population demand. However, service companies responsible for water and electricity supply and public waste collection require significant investments in their infrastructures in order to attend satisfactorily to Brazilian population needs. The necessaryinvestments for expansion of utility companies demand appropriate studies and plans to support those expansion projects. It is well known that family consumption patterns are related to family income. Thisrelationship between family consumption and income can be represented by mathematical models capable of evaluating the impact of each product or service on family budget. Based on those models, this work deals with an evaluation about the impact of Brazilian familyincreasing income on the demands for water and electricity supply and solid waste collection services. The main goal of this evaluation is to develop a procedure capable of estimating the required investment in infrastructure to support the Brazilian economical growth, considering that the service quality of utility companies is kept at a minimum standard to avoid problems in the current net of public services. The methodology of this work can be employed to model the urban family consumption ofwater, electricity, and solid waste collection service using available data from the socio- economical situation of the population of two Brazilian cities Belo Horizonte and Porto Alegre. The results obtained by the models developed in this work show that is is possible to obtain areliable correlation between family income and the demands for water, electricity, and waste collection services. Using these models, feasible expansion projects for Brazilian utility companies can be developed, according to the population growth rate and distribution in function of its size, socio-economical status, or income. Also, these models are intended to subsidize the management and administration of utilitycompanies in search of improving their efficiency and efficacy. The analysis presented in this work shows clearly that family income is the variable that plays the most important role in the demand for services and products. The proposed methodology is validated by comparing theresults rendered by the models with available data from the cities of Belo Horizonte and Porto Alegre, respectively capitals of the states of Brazilian states of Minas Gerais and Rio Grande do Sul. This thesis aims to prove that it is possible planning and forecast the household demands forwater, electricity and solid waste generation in urban environments, based in socioeconomics variables. This tool can be used to establish strategies in order to expand or downsize distribution and collection networks according several estimated economics scenarios,ensuring the desired sustainable development and quality of living populations conditions.

0 processo de concentração urbana brasileiro foi responsável por fazer com que quase 85% da população do País resida em cidades (IBGE, 2010). Esse fenômeno de crescimento urbano provocou, ao longo do século XX, uma pressão bastante significativa em diversos setores daindústria nacional, em especial nos serviços de abastecimento de água, distribuição de energia elétrica e coleta urbana de residuos sólidos.Aliado a isso, a partir da década de 2000, com a estabilidade econômica, o País passou a apresentar um crescimento do Produto Intemo Bruto positivo que resultou em um aumento da renda em diversas parcelas da população. Essa nova distribuição socioeconômica gerou elevações da demanda por diversos produtos e setores que passaram a ser consumidos em diferentes escalas.0 crescimento da demanda pode ser suprido de diversas formas, passando pelo aumento de produção, importação de produtos, eñcientização do abastecimento ou racionalização do consumo. Entretanto, insumos como água, energia elétrica e serviços de coleta e tratamento de resíduos são fornecidos e prestados por empresas concessionárias e estas, para cumprirem suas missões, necessitam de expressivos investimentos em infraestrut1.u'a de suas redes dedistribuição. Para que tais investimentos sejam corretamente aplicados toma­Se necessário projetar o crescimento futuro de tais demandas.Sabe-se que as populações apresentam comportamentos de consumo que variam de acordo com suas rendas familiares e que tais comportamentos podem vir a ser representados por meiode modelos matemáticos que mostram os impactos nas demandas de cada tipo de insumo ou bem, em funções de variáveis explicativas. Assim, partindo desse conhecimento, formulouSe uma proposição que objetiva avaliar qual o impacto que o aumento da renda das populações exerce sobre as demandas domiciliares urbanas de água, energia elétrica e geração de resíduos sólidos. Objetiva-se com isso obter uma ferramenta que permita estimar os investimentos eminfraestrutura, a fim de acompanhar o desenvolvimento econômico, respeitandose as metas de universalização da cobertura dos serviços, sem que haja restrições ou colapsos provocados por insuficiências nas topologias das redes de distribuição. Desta forma, este trabalho apresenta tuna metodologia para modelar os Consumosdomiciliares de água, de energia elétrica e a geração de resíduos sólidos em centros urbanos brasileiros, utilizando-se como base as realidades Socioeconômicas encontradas em duas capitais brasileiras. Os modelos obtidos definem e comprovam correlações entre renda eConsumos de água, energia elétrica e geração de resrduos, além de mostrarem que é possível projetar futuras demandas, dentro das proporções indicadas por suas funções, segundo um cenário de distribuição populacional em termos de seu tamanho, suas classes socioeconômicas ou de rendimentos. As análises dos resultados obtidos pelos modelos evidenciaram que a principal variávelexplicativa é a renda, sendo que os demais fatores intervenientes representam baixo impacto e menor reflexo nas demandas domiciliares dos insumos em questão. Acredita-se que os modelos aqui apresentados possam ser utilizados como subsidio para queas concessionárias e distribuidoras gerenciem e dimensionem eficientemente suas redes de serviços de abastecimento, distribuição, coleta e tratamento. Nessa ótica, visando auferir a validação dos modelos, desenvolveram-se procedimentos comparativos entre os quantitativos calculados pela utilização dos modelos e os reais volumesencontrados em Belo Horizonte, capital de Minas Gerais, e Porto Alegre, capital do Rio Grande do Sul, ambos Estados pertencentes à República Federativa do Brasil. A presente tese tem como proposição geral a premissa de que é possível obter uma ferramenta de auxilio para análise, planejamento dos Consumos e projeção das demandas domiciliares de água, energia elétrica e geração de res1'duos sólidos em ambientes urbanos, a partir de variáveis conjunturais. Essa ferramenta pode ser utilizada como suporte na definição deestratégias de ampliação e dimensionamento das infraestruturas de distribuição e coleta urbana sob diversos cenários socioeconômicos projetados, garantindo-se assim o desenvolvimento econômico desejado e a melhoria das condições de vida da população deforma sustentável.