Artigo

Regulação da pressão em uma rede de distribuição de água usando bombas como turbinas em velocidades variáveis com aproveitamento energético

Pumps as Turbines (BFTs) can be considered a technical and economical solution to control pressures in Water Distribution Networks (WDNs) as a replacement for Pressure Reducing Valves (PRVs). Their use requires an accurate understanding of the operation under various hydraulic conditions in an RDA (...

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Autor principal: SOUSA, Juliana Melo de
Outros Autores: CASTRO, Denize Mendes de
Grau: Artigo
Publicado em: 2023
Assuntos:
RDA
BFT
Setorização
Operação fora de projeto
Vazamentos
WDN
PAT
Sectorization
Off-design operation
Leaks
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::TECNICAS DE ABASTECIMENTO DA AGUA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA::HIDRAULICA
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spelling oai:https:--bdm.ufpa.br:8443:prefix-51362025-01-27T17:32:21Z Regulação da pressão em uma rede de distribuição de água usando bombas como turbinas em velocidades variáveis com aproveitamento energético Regulação de pressão em uma rede de distribuição de água usando bombas como turbinas em velocidades variáveis para recuperação de energia SOUSA, Juliana Melo de CASTRO, Denize Mendes de SOUZA, Davi Edson Sales e http://lattes.cnpq.br/6130270007673176 LOPES, Raynner Menezes http://lattes.cnpq.br/2141159049840983 https://orcid.org/0000-0001-9632-5667 https://orcid.org/0000-0001-8346-1280 RDA BFT Setorização Operação fora de projeto Vazamentos WDN PAT Sectorization Off-design operation Leaks CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::TECNICAS DE ABASTECIMENTO DA AGUA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA::HIDRAULICA Pumps as Turbines (BFTs) can be considered a technical and economical solution to control pressures in Water Distribution Networks (WDNs) as a replacement for Pressure Reducing Valves (PRVs). Their use requires an accurate understanding of the operation under various hydraulic conditions in an RDA (off-design). Otherwise, machine efficiency is reduced, making it impossible to regulate pressure and recover little energy. This study presents a methodology that details pressure regulation in a municipal network using BFTs. The evaluation of pressures in the RDA is done for three scenarios (C1 - PRVs operating 24h; C2 - PAT operating 18h and PRV operating 6h; and C3 - PATs operating 24h). Pump selection and off-design operation is performed using two models from the literature. The machines are simulated at varying speeds to replace the valves. The leakage reduction in the three scenarios is estimated. In all scenarios, there was effective pressure control; in C2 and C3, the PATs regulate the WDN pressure as if it were a PRV and according to current Brazilian legislation. In C2, the best efficiencies (0.674 to 0.675) and power (4.27 kW) occur when flow rates are high and speeds are low (2,500 rpm at 11am and 3,000 rpm at 6pm). The C3 behaved similarly, producing an average power output of 3.70 kW. Thus, the outlet pressure of the pump and throughout the network are regulated, reducing a significant amount of leakage. With this, in C2 the BFT recovers 28,038.00 kWh/year and in C3 32,392.00 kWh/year. Therefore, C3 presented the best results, first from the hydraulic point of view, then from the energy point of view. Bombas Funcionando como Turbinas (BFTs) podem ser consideradas uma solução técnica e econômica para controlar as pressões nas Redes de Distribuição de Água (RDAs) em substituição às Válvulas Redutoras de Pressão (VRPs). Seu uso requer uma compreensão precisa da operação sob várias condições hidráulicas em uma RDA (off-design). Caso contrário, a eficiência da máquina é reduzida, impossibilitando a regulação da pressão e recuperando pouca energia. Este estudo apresenta uma metodologia que detalha a regulação de pressão em uma rede municipal com o emprego de BFTs. A avaliação das pressões na RDA é feita para três cenários (C1 – VRPs operando 24h; C2 – BFT operando 18h e VRP operando 6h; e C3 – BFTs operando 24h). A seleção e a operação off-design da bomba é realizada a partir da utilização de dois modelos da literatura. As máquinas são simuladas em velocidades variáveis para substituir as válvulas. A redução de vazamentos nos três cenários é estimada. Em todos os cenários, houve o controle efetivo da pressão; em C2 e C3, as BFTs regulam a pressão da RDA como se fosse uma VRP e segundo a legislação Brasileira vigente. No C2, as melhores eficiências (0,674 a 0,675) e potência (4,27 kW) ocorrem quando as vazões são altas e as velocidades são reduzidas (2.500 rpm às 11h e 3.000 rpm às 18h). O C3 se comportou da mesma maneira, produzindo uma potência média de 3,70 kW. Assim, a pressão de saída da bomba e em toda a rede são reguladas, reduzindo quantidade significativa de vazamentos. Com isso, no C2 a BFT recupera 28.038,00 kWh/ano e no C3 32.392,00 kWh/ano. Portanto, o C3 apresentou os melhores resultados, primeiro do ponto de vista hidráulico, em seguida, do energético. 2023-01-25T18:42:41Z 2023-01-25T18:42:41Z 2022-12-16 Trabalho de Curso - Graduação - Artigo SOUZA, Juliana Melo de; CASTRO, Denize Mendes de. Regulação da pressão em uma rede de distribuição de água usando bombas como turbinas em velocidades variáveis com aproveitamento energético. Orientador: Davi Edson Sales e Souza; Coorientador: Raynner Menezes Lopes. 2022. 27 f. Trabalho de Curso (Bacharelado em Engenharia Sanitária e Ambiental) – Faculdade de Engenharia Sanitária e Ambiental, Campus Universitário de Tucuruí, Universidade Federal do Pará, Tucuruí, 2022. Disponível em: https://bdm.ufpa.br:8443/jspui/handle/prefix/5136. Acesso em:. https://bdm.ufpa.br:8443/jspui/handle/prefix/5136 Acesso Aberto Disponível na Internet via Sagitta
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