Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbina
As redes de distribuição de água (WDN) são consideradas fonte renovável potencial, apresentando energia de pressão mais que suficiente para entregar água aos usuários. Para controlar a pressão excessiva, comumente as WDN são divididas em áreas de medição distrital (DMA), com válvulas redutoras de pr...
| Main Authors: | , , , , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
2023-07-01
|
| Series: | Revista Brasileira de Ciências Ambientais |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/1551 |
| _version_ | 1827860279525900288 |
|---|---|
| author | Ingrid Luna Baia Viana Jamile Caroline Moreira Batista João Henrique Macedo Sá Rodolfo Vitorino Correia Ramalho Raynner Menezes Lopes Davi Edson Sales e Souza André Luiz Amarante Mesquita |
| author_facet | Ingrid Luna Baia Viana Jamile Caroline Moreira Batista João Henrique Macedo Sá Rodolfo Vitorino Correia Ramalho Raynner Menezes Lopes Davi Edson Sales e Souza André Luiz Amarante Mesquita |
| author_sort | Ingrid Luna Baia Viana |
| collection | DOAJ |
| description | As redes de distribuição de água (WDN) são consideradas fonte renovável potencial, apresentando energia de pressão mais que suficiente para entregar água aos usuários. Para controlar a pressão excessiva, comumente as WDN são divididas em áreas de medição distrital (DMA), com válvulas redutoras de pressão (PRV). A energia desperdiçada pelas PRV pode ser recuperada por bombas como turbinas (PAT). Entretanto, a seleção da bomba adequada ainda é um desafio, pois devem-se considerar as mudanças diárias de pressão e vazão dos consumidores (off-design). Neste artigo, uma combinação de modelos foi validada e aplicada para selecionar a bomba adequada para operar em uma WDN real. A substituição de duas PRV por PAT de uma rede real previamente dividida em duas DMA, operando em velocidade constante, foi investigada. As análises econômica e ambiental também foram efetuadas. A PAT1 foi tecnicamente melhor que PAT2, que apresentou pressão de saída negativa, prejudicando a pressão na DMA2. As melhores eficiências só ocorrem nas vazões no melhor ponto de eficiência da bomba ou próximo a ele, reproduzindo o controle da pressão como se fossem as próprias válvulas. A melhor bomba recuperou 4.331 kWh/ano, o equivalente à redução de 1.732.400 gCO2/ano, atendendo duas casas categorizadas como baixa renda. A utilização de PAT mostrou-se uma alternativa viável, com período de retorno de 2,1 anos, uma vez que é capaz de recuperar a energia renovável. Contudo, para o controle efetivo da pressão em WDN, devem-se buscar outras estratégias de operação, como a operação em velocidade variável. |
| first_indexed | 2024-03-12T13:21:57Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-ff7b98a508324296ae33c8aa6c5f605f |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 1808-4524 2176-9478 |
| language | English |
| last_indexed | 2024-03-12T13:21:57Z |
| publishDate | 2023-07-01 |
| publisher | Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental |
| record_format | Article |
| series | Revista Brasileira de Ciências Ambientais |
| spelling | doaj.art-ff7b98a508324296ae33c8aa6c5f605f2023-08-25T22:44:25ZengAssociação Brasileira de Engenharia Sanitária e AmbientalRevista Brasileira de Ciências Ambientais1808-45242176-94782023-07-0158110311310.5327/Z2176-947815511198Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbinaIngrid Luna Baia Viana0https://orcid.org/0000-0003-3314-9322Jamile Caroline Moreira Batista1https://orcid.org/0000-0002-0843-0537João Henrique Macedo Sá2https://orcid.org/0000-0001-8262-7226Rodolfo Vitorino Correia Ramalho3https://orcid.org/0000-0002-4420-7922Raynner Menezes Lopes4https://orcid.org/0000-0001-8346-1280Davi Edson Sales e Souza5https://orcid.org/0000-0001-9632-5667André Luiz Amarante Mesquita6https://orcid.org/0000-0001-5559-5580Universidade Federal do Pará (UFPA) - BrasilUniversidade Federal do Pará (UFPA) - BrasilUniversidade Federal de Santa Catarina (UFSC) - BrasilUniversidade Federal do Pará (UFPA) - BrasilUniversidade Federal do Pará (UFPA) - BrasilUniversidade Federal do Pará (UFPA) - BrasilUniversidade Federal do Pará (UFPA) - BrasilAs redes de distribuição de água (WDN) são consideradas fonte renovável potencial, apresentando energia de pressão mais que suficiente para entregar água aos usuários. Para controlar a pressão excessiva, comumente as WDN são divididas em áreas de medição distrital (DMA), com válvulas redutoras de pressão (PRV). A energia desperdiçada pelas PRV pode ser recuperada por bombas como turbinas (PAT). Entretanto, a seleção da bomba adequada ainda é um desafio, pois devem-se considerar as mudanças diárias de pressão e vazão dos consumidores (off-design). Neste artigo, uma combinação de modelos foi validada e aplicada para selecionar a bomba adequada para operar em uma WDN real. A substituição de duas PRV por PAT de uma rede real previamente dividida em duas DMA, operando em velocidade constante, foi investigada. As análises econômica e ambiental também foram efetuadas. A PAT1 foi tecnicamente melhor que PAT2, que apresentou pressão de saída negativa, prejudicando a pressão na DMA2. As melhores eficiências só ocorrem nas vazões no melhor ponto de eficiência da bomba ou próximo a ele, reproduzindo o controle da pressão como se fossem as próprias válvulas. A melhor bomba recuperou 4.331 kWh/ano, o equivalente à redução de 1.732.400 gCO2/ano, atendendo duas casas categorizadas como baixa renda. A utilização de PAT mostrou-se uma alternativa viável, com período de retorno de 2,1 anos, uma vez que é capaz de recuperar a energia renovável. Contudo, para o controle efetivo da pressão em WDN, devem-se buscar outras estratégias de operação, como a operação em velocidade variável.https://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/1551setorização de wdn; operação pat fora de projeto; controle da pressão; recuperação de energia; sustentabilidade |
| spellingShingle | Ingrid Luna Baia Viana Jamile Caroline Moreira Batista João Henrique Macedo Sá Rodolfo Vitorino Correia Ramalho Raynner Menezes Lopes Davi Edson Sales e Souza André Luiz Amarante Mesquita Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbina Revista Brasileira de Ciências Ambientais setorização de wdn; operação pat fora de projeto; controle da pressão; recuperação de energia; sustentabilidade |
| title | Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbina |
| title_full | Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbina |
| title_fullStr | Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbina |
| title_full_unstemmed | Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbina |
| title_short | Regulação da pressão e recuperação de energia em redes de distribuição de água utilizando bombas que funcionam como turbina |
| title_sort | regulacao da pressao e recuperacao de energia em redes de distribuicao de agua utilizando bombas que funcionam como turbina |
| topic | setorização de wdn; operação pat fora de projeto; controle da pressão; recuperação de energia; sustentabilidade |
| url | https://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/1551 |
| work_keys_str_mv | AT ingridlunabaiaviana regulacaodapressaoerecuperacaodeenergiaemredesdedistribuicaodeaguautilizandobombasquefuncionamcomoturbina AT jamilecarolinemoreirabatista regulacaodapressaoerecuperacaodeenergiaemredesdedistribuicaodeaguautilizandobombasquefuncionamcomoturbina AT joaohenriquemacedosa regulacaodapressaoerecuperacaodeenergiaemredesdedistribuicaodeaguautilizandobombasquefuncionamcomoturbina AT rodolfovitorinocorreiaramalho regulacaodapressaoerecuperacaodeenergiaemredesdedistribuicaodeaguautilizandobombasquefuncionamcomoturbina AT raynnermenezeslopes regulacaodapressaoerecuperacaodeenergiaemredesdedistribuicaodeaguautilizandobombasquefuncionamcomoturbina AT daviedsonsalesesouza regulacaodapressaoerecuperacaodeenergiaemredesdedistribuicaodeaguautilizandobombasquefuncionamcomoturbina AT andreluizamarantemesquita regulacaodapressaoerecuperacaodeenergiaemredesdedistribuicaodeaguautilizandobombasquefuncionamcomoturbina |