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: 2023
Outros Autores: ISHIHARA, Júnior Hiroyuki, VIANA, Ingrid Luna Baia, SOUSA, Juliana Melo de Sousa, SOUZA, Davi Edson Sales e, https://orcid.org/0009-0003-8338-3472, https://orcid.org/0000-0002-0081-7913, https://orcid.org/0000-0003-3314-9322, https://orcid.org/0000-0003-1265-7475, https://orcid.org/0000-0001-9632-5667
Tipo de documento: Artigo
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPA
Texto Completo: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16062
Resumo: As redes de distribuição de água (RDAs) necessitam de pressão adequada para entregar água aos usuários. Em alguns casos, a pressão é excessiva e geralmente é dissipada por válvulas redutoras de pressão (VRP), que acabam desperdiçando essa energia contida na rede. Devido à necessidade mundial de buscar tecnologias de geração de energia renovável, pesquisadores estudaram a possibilidade de substituir essas VRPs por bomba funcionando como turbinas (BFT). Trata-se de uma bomba centrífuga operando inversamente em substituição VRP. Como as RDAs operam sob condições variáveis de vazão e pressão, a predição de BFTs ainda encontra di ficuldades, o que prejudica seu controle efetivo da pressão quando substituem as VRPs. Esse trabalho analisa uma rede real com problemas na gestão das pressões. Localização distintas de VRPs para controlar a pressão da rede foram propostas em duas simulações hidráulicas. As VRPs foram substituídas por BFTs e foi avaliado qual configuração apresenta maior controle de pressão de abastecimento. A predição dessas máquinas foi realizada por um método conjunto que analisa toda a faixa de operação. Além disso, foram estimadas a quantidade de energia recuperada e as vantagens ambientais. Os resultados apontam o controle da pressão nas duas simu lações (S1 e S2). Em S1, a pressão no Nó mais crítico foi reduzida em 42,80% e a recuperação de energia foi de 52 kWh/dia. Em S2, a pressão foi reduzida em 45,21% e a recuperação de energia foi de 190,96 kWh/dia; além de controlar melhor a pressão, os resultados de recuperação de energia foram 267% superiores a S1. O método conjunto, proposto na pesquisa, simplificou o processo de seleção e predição de BFT, e foi possível concluir que essas máquinas devem ser instaladas em paralelo com as VRPs, considerando que, quando as BFTs não podem ajustar a pressão em algumas horas do dia, as válvulas ajustam.
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Trata-se de uma bomba centrífuga operando inversamente em substituição VRP. Como as RDAs operam sob condições variáveis de vazão e pressão, a predição de BFTs ainda encontra di ficuldades, o que prejudica seu controle efetivo da pressão quando substituem as VRPs. Esse trabalho analisa uma rede real com problemas na gestão das pressões. Localização distintas de VRPs para controlar a pressão da rede foram propostas em duas simulações hidráulicas. As VRPs foram substituídas por BFTs e foi avaliado qual configuração apresenta maior controle de pressão de abastecimento. A predição dessas máquinas foi realizada por um método conjunto que analisa toda a faixa de operação. Além disso, foram estimadas a quantidade de energia recuperada e as vantagens ambientais. Os resultados apontam o controle da pressão nas duas simu lações (S1 e S2). Em S1, a pressão no Nó mais crítico foi reduzida em 42,80% e a recuperação de energia foi de 52 kWh/dia. Em S2, a pressão foi reduzida em 45,21% e a recuperação de energia foi de 190,96 kWh/dia; além de controlar melhor a pressão, os resultados de recuperação de energia foram 267% superiores a S1. O método conjunto, proposto na pesquisa, simplificou o processo de seleção e predição de BFT, e foi possível concluir que essas máquinas devem ser instaladas em paralelo com as VRPs, considerando que, quando as BFTs não podem ajustar a pressão em algumas horas do dia, as válvulas ajustam.Water distribution networks (WDNs) need adequate pressure to deliver water to users. In some cases, the pressure is excessive and is usually dissipated by pressure reducing valves (PRVs), which end up wasting this energy contained in the network. Due to the worldwide need to seek renewable energy generation technologies, researchers have studied the possibility of replacing these PRVs with a pump running as turbines (PAT). It is a centrifugal pump operating inversely in substitution of PRVs. As WDNs operate under varying conditions of flow and pressure, the prediction of PATs still encounters difficulties, which impairs their effective control of pressure when replacing PRVs. This work analyzes a real network with pressure management problems. Different locations of PRVs to control network pressure were proposed in two hydraulic simulations. The PRVs were replaced by PATs and it was evaluated to see which was the best configuration for greater control of supply pressure. The prediction of these machines was performed by a joint method that analyzes the entire operating range. In addition, the amount of energy recovered and the environmental benefits were estimated. The results show the pressure control in the two simulations (S1 and S2), in S1, the pressure in the most critical node was reduced in 42.80% and the energy recovery was 52 kWh/day. In S2, the pressure was reduced in 45.21% and the energy recovery was 190.96 kWh/day; in addition to better controlling the pressure, the energy recovery results were 267% higher than S1. The joint method, proposed in the research, simplified the PAT selection and prediction process, and it was possible to conclude that these machines should be installed in parallel with the PRVs, considering that, when the PATs cannot adjust the pressure at some times of the day, the valves do.Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2023-11-16T13:01:29Z No. of bitstreams: 2 artigo_edicao_241_n_2147.pdf: 1458128 bytes, checksum: f94358d7780153835ed7d8d0d2bf607c (MD5) license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5)Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2023-11-16T13:04:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 artigo_edicao_241_n_2147.pdf: 1458128 bytes, checksum: f94358d7780153835ed7d8d0d2bf607c (MD5) license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5)Made available in DSpace on 2023-11-16T13:04:27Z (GMT). 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