Análise do aproveitamento energético em redes de distribuição de água com a utilização de bombas como turbina (BFT)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SILVA, Victor Renan Barbosa da
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPA
Texto Completo: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16299
Resumo: As mudanças climáticas têm intensificado as pesquisas relacionadas à produção de energias renováveis em todo o mundo. Neste sentido, o presente estudo dispõe-se a contribuir com a análise do uso de Bombas Funcionando como Turbina (BFT) em substituição às Válvulas Redutoras de Pressão (VRP), visando tanto o controle da pressão em redes de distribuição de água, assim como, consequentemente, o seu aproveito para geração energética. A BFT instalada deve ser capaz de operar sob diferentes vazões devido a flutuações na taxa de consumo de água, o que dificulta a seleção da bomba adequada, para tanto, o processo de seleção de BFTs para substituição de VRPs foi otimizado combinando dois métodos de seleção e predição de BFT, Williams (1995) o primeiro método, foi utilizado para selecionar a BFT adequada de acordo com dados de altura e vazão disponíveis na rede, em seguida, o método de Rossi et al. (2019) foi usado para avaliar as curvas características da bomba como turbina, com atenção particular às condições operacionais fora de projeto. Duas Simulações foram realizadas para o processo de otimização, considerando a BFT com velocidade constante, aplicada a uma rede real que foi dividida em 3 áreas de medições distritais (AMD). Na primeira simulação uma BFT foi acrescentada a rede para substituir uma VRP localizada na (AMD 3), na segunda simulação duas BFTs foram acrescentadas a mesma (AMD 3) em substituição a VRPs. Os resultados mostram, na simulação 2, que o controle de pressão foi melhor, além da recuperação de energia elétrica que foi 190,96 kWh/dia ou 69,70 MWh/ano, correspondendo a uma redução de 41,74 toneladas CO2 não emitidos. Dessa forma, a recuperação de energia foi 267% maior em comparação a simulação 1. Além disso, o controle da pressão também apresentou resultados satisfatórios, ficando dentro dos padrões estabelecidos. Portanto, a combinação dos métodos de Williams (1995) e Rossi et al. (2019), simplificou o trabalho de seleção e predição de BFT com resultados significativos e foi possível concluir que as BFTs funcionando nas horas de maior consumo podem ajustar a pressão padrão necessária e, no restante, as VRPs podem regular a pressão. Neste caso, além de controlar a pressão continuamente, energia renovável significativa pode ser recuperada da RDA
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Neste sentido, o presente estudo dispõe-se a contribuir com a análise do uso de Bombas Funcionando como Turbina (BFT) em substituição às Válvulas Redutoras de Pressão (VRP), visando tanto o controle da pressão em redes de distribuição de água, assim como, consequentemente, o seu aproveito para geração energética. A BFT instalada deve ser capaz de operar sob diferentes vazões devido a flutuações na taxa de consumo de água, o que dificulta a seleção da bomba adequada, para tanto, o processo de seleção de BFTs para substituição de VRPs foi otimizado combinando dois métodos de seleção e predição de BFT, Williams (1995) o primeiro método, foi utilizado para selecionar a BFT adequada de acordo com dados de altura e vazão disponíveis na rede, em seguida, o método de Rossi et al. (2019) foi usado para avaliar as curvas características da bomba como turbina, com atenção particular às condições operacionais fora de projeto. Duas Simulações foram realizadas para o processo de otimização, considerando a BFT com velocidade constante, aplicada a uma rede real que foi dividida em 3 áreas de medições distritais (AMD). Na primeira simulação uma BFT foi acrescentada a rede para substituir uma VRP localizada na (AMD 3), na segunda simulação duas BFTs foram acrescentadas a mesma (AMD 3) em substituição a VRPs. Os resultados mostram, na simulação 2, que o controle de pressão foi melhor, além da recuperação de energia elétrica que foi 190,96 kWh/dia ou 69,70 MWh/ano, correspondendo a uma redução de 41,74 toneladas CO2 não emitidos. Dessa forma, a recuperação de energia foi 267% maior em comparação a simulação 1. Além disso, o controle da pressão também apresentou resultados satisfatórios, ficando dentro dos padrões estabelecidos. Portanto, a combinação dos métodos de Williams (1995) e Rossi et al. (2019), simplificou o trabalho de seleção e predição de BFT com resultados significativos e foi possível concluir que as BFTs funcionando nas horas de maior consumo podem ajustar a pressão padrão necessária e, no restante, as VRPs podem regular a pressão. Neste caso, além de controlar a pressão continuamente, energia renovável significativa pode ser recuperada da RDAClimate change has intensified research related to the production of renewable energies around the world. In this sense, the present study intends to contribute to the analysis of the use of Pumps Functioning as Turbine (PAT) to replace Pressure Reducing Valves (PRV), aiming both at the control of pressure in water distribution networks, as well as , consequently, its use for energy generation. The installed PAT must be able to operate under different flow rates due to fluctuations in the water consumption rate, which makes it difficult to select the appropriate pump, therefore, the selection process of PATs to replace PRVs was optimized by combining two selection methods and PAT prediction, Williams (1995) the first method was used to select the appropriate PAT according to height and flow data available in the network, then the method of Rossi et al. (2019) was used to evaluate the characteristic curves of the pump as a turbine, with particular attention to out-of-design operating conditions. Two simulations were performed for the optimization process, considering the PAT with constant speed, applied to a real network that was divided into 3 district measurement areas (DMA). In the first simulation a PAT was added to the network to replace a PRV located at (DMA 3), in the second simulation two PATs were added to the network (DMA 3) to replace the PRVs. The results show, in simulation 2, that the pressure control was better, in addition to the recovery of electrical energy, which was 190.96 kWh/day or 69.70 MWh/year, corresponding to a reduction of 41.74 tons of CO2 not emitted. Thus, the energy recovery was 267% higher compared to simulation 1. In addition, the pressure control also presented satisfactory results, staying within the established standards. Therefore, the combination of Williams' (1995) and Rossi et al. (2019), simplified the work of BFT selection and prediction with significant results and it was possible to conclude that BFTs working at peak consumption hours can adjust the required standard pressure and, in the rest, PRVs can regulate the pressure. In this case, in addition to controlling the pressure continuously, significant renewable energy can be recovered from the WDNSubmitted by Arlindo Araujo Junior (arlindojunior@ufpa.br) on 2024-05-16T15:20:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_AnaliseAproveitamentoEnergetico.pdf: 1457939 bytes, checksum: d19a92924caaf2dd894e861775b3856c (MD5) license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5)Approved for entry into archive by Mayara Menezes (mayara@ufpa.br) on 2024-05-23T17:20:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_AnaliseAproveitamentoEnergetico.pdf: 1457939 bytes, checksum: d19a92924caaf2dd894e861775b3856c (MD5) license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5)Made available in DSpace on 2024-05-23T17:20:47Z (GMT). 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