Artigo

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

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...

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Autor principal: SILVA, Victor Renan Barbosa da
Outros Autores: ISHIHARA, Júnior Hiroyuki, VIANA, Ingrid Luna Baia, SOUSA, Juliana Melo de Sousa, SOUZA, Davi Edson Sales e
Grau: Artigo
Idioma: por
Publicado em: Companhia de Saneamento Básico de São Paulo 2023
Assuntos:
Rede de distribuição de água
Predição de bomba como turbina
Controle da pressão
Recuperação de energia
Water distribution network
Pump prediction as a turbine
Pressure control
Energy recovery
Acesso em linha: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16062
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spelling ir-2011-160622023-11-23T17:57:20Z Análise do aproveitamento energético em redes de distribuição de água com a utilização de bombas como turbina (BFT) Analysis of energy use in water distribution networks with the use of pumps as turbine (PAT) SILVA, Victor Renan Barbosa da ISHIHARA, Júnior Hiroyuki VIANA, Ingrid Luna Baia SOUSA, Juliana Melo de Sousa SOUZA, Davi Edson Sales e Rede de distribuição de água Predição de bomba como turbina Controle da pressão Recuperação de energia Water distribution network Pump prediction as a turbine Pressure control Energy recovery 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. 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. UFPA - Universidade Federal do Pará 2023-11-16T13:04:27Z 2023-11-16T13:04:27Z 2023-09 Artigo de Periódico SILVA, Victor Renan Barbosa da et al. Análise do aproveitamento energético em redes de distribuição de água com a utilização de bombas como turbina (BFT). Revista DAE, online, v. 71, n. 241, p. 65-77, jul./set. 2023. DOI: https://doi.org/10.36659/dae.2023.039. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16062. Acesso em:. 2675-4959 https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16062 10.36659/dae.2023.039 por Revista DAE Acesso Aberto https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ application/pdf Companhia de Saneamento Básico de São Paulo Brasil SABESP http://revistadae.com.br/site/artigo/2147-Analise-do-aproveitamento-energetico-em-redes-de-distribuicao-de-agua-com-a-utilizacao-de-bombas-como-turbina-BFT
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