Artigos Científicos - CAMTUC

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Acesso aberto (Open Access)
Análise do aproveitamento energético em redes de distribuição de água com a utilização de bombas como turbina (BFT)
(Companhia de Saneamento Básico de São Paulo, 2023-09) SILVA, Victor Renan Barbosa da; ISHIHARA, Júnior Hiroyuki; VIANA, Ingrid Luna Baia; SOUSA, Juliana Melo de Sousa; SOUZA, Davi Edson Sales e
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.
Acesso aberto (Open Access)
Pressure regulation and energy recovery in water distribution networks using pumps as turbines
(Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, 2023-03) VIANA, Ingrid Luna Baia; BATISTA, Jamile Caroline Moreira; SÁ, João Henrique Macedo; RAMALHO, Rodolfo Vitorino Correia; LOPES, Raynner Menezes; SOUZA, Davi Edson Sales e; MESQUITA, André Luiz Amarante
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.

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