Blucher Engineering Proceedings

Outubro 2016, vol.3, num.2 - XIV Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Ambiental
Artigo - Open Access Idioma principal | Segundo principal

EFICIÊNCIA HIDROENERGÉTICA EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA: UMA DISCUSSÃO TEÓRICA

EFICIÊNCIA HIDROENERGÉTICA EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA: UMA DISCUSSÃO TEÓRICA

SANTOS, Layara de Paula Sousa; SOARES, Alexandre Kepler; SILVA, Sérgio Soares da

Artigo:

Grande parte do consumo de energia elétrica dos sistemas de abastecimento de água é proveniente do bombeamento, sendo que as companhias repassam esses gastos ao consumidor a fim de equilibrar as contas. Considerando-se a importância que a eletricidade representa para o saneamento e o quanto as companhias de abastecimento de água gastam com energia elétrica, verifica-se que a melhoria da eficiência beneficia todas as partes envolvidas. Dessa forma é necessário utilizar técnicas de otimização, como modelagem matemática e simuladores hidráulicos, a fim de aumentar a eficiência e reduzir perdas de água. A eficiência global de um sistema depende da capacidade de adequação às necessidades de bombeamento. Para isso, a opção pela solução ideal decorre de análises de funcionamento tanto para situações atuais quanto para situações futuras. Portanto, o projetista deve verificar se será viável ou não utilizar variadores de frequência, escolher diâmetro favorável das tubulações a fim de minimizar vazamentos, analisar o material mais apropriado das tubulações, dimensionar adequadamente os reservatórios e analisar se associação de bombas é favorável para o projeto. A presente pesquisa tem o objetivo de discutir sobre a identificação de fatores que afetam a eficiência hidroenergética no bombeamento, abordar as principais técnicas de otimização, destacar alguns modelos de otimização multiobjetivo e critérios utilizados para seleção adequada.

Grande parte do consumo de energia elétrica dos sistemas de abastecimento de água é proveniente do bombeamento, sendo que as companhias repassam esses gastos ao consumidor a fim de equilibrar as contas. Considerando-se a importância que a eletricidade representa para o saneamento e o quanto as companhias de abastecimento de água gastam com energia elétrica, verifica-se que a melhoria da eficiência beneficia todas as partes envolvidas. Dessa forma é necessário utilizar técnicas de otimização, como modelagem matemática e simuladores hidráulicos, a fim de aumentar a eficiência e reduzir perdas de água. A eficiência global de um sistema depende da capacidade de adequação às necessidades de bombeamento. Para isso, a opção pela solução ideal decorre de análises de funcionamento tanto para situações atuais quanto para situações futuras. Portanto, o projetista deve verificar se será viável ou não utilizar variadores de frequência, escolher diâmetro favorável das tubulações a fim de minimizar vazamentos, analisar o material mais apropriado das tubulações, dimensionar adequadamente os reservatórios e analisar se associação de bombas é favorável para o projeto. A presente pesquisa tem o objetivo de discutir sobre a identificação de fatores que afetam a eficiência hidroenergética no bombeamento, abordar as principais técnicas de otimização, destacar alguns modelos de otimização multiobjetivo e critérios utilizados para seleção adequada.

Download (PDF)

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/engpro-eneeamb2016-rh-015-4842

Referências bibliográficas
  • [1] BARÁN, B.; VONLÜCKEN, C.; SOTELO, A. Multi-objective pump scheduling optimisation using evolutionary strategies. Advances in Engineering Software, v. 36, p. 39-47, 2005.
  • [2] CARRIJO, I; REIS, L.F.R; WALTERS, G.A; SAVIC. D. Operational optimization of WDS based on multiobjective genetic algorithms and operational extraction rules using data mining. Critical Transitions in Water and Environmental Resources Management, Salt Lake city, US, 2004.
  • [3] COUTINHO, R.S. Simulação computacional de bombas com velocidade de rotação variável no EPANET. Goiânia, 91 p., 2015. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Goiás.
  • [4] DUTRA, J.B.A. Eficiência energética no controle de vazão em sistemas de bombeamento de água: uso de válvula e controle de velocidade. Paraíba do Sul, 2005. Disponível em <http://docplayer.com.br/10534820-Eficiencia-energetica-no-controle-da-vazao-em-sistemas-de-bombeamento-de-agua-uso-de-vavula-e-controle-de-velocidade.html> Acesso em: 07 de abril de 2016.
  • [5] EPA (Environmental Protection Agency). Ensuring a sustainable future: An energy management guidebook for wastewater and water utilities. 2008.
  • [6] FONTANA, N.; GIUGNI, M.; PORTOLANO, D. Losses reduction and energy production in water-distribution networks. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 138, n. 3, p. 237-244, 2012.
  • [7] FU, G.; KAPELAN, Z. Embedding Neural Networks in Multi Objective Genetic Algorithms for Water Distribution System Design. Water Distribution Systems Analysis, p. 888-898, 2010.
  • [8] GARCIA, E.H.; LIMA, G.S.; GHISLENI, G.; DARONCO, G.C.; DALMAS, R.R.O. Sistema de abastecimento de água. Estudo de caso: Redentora – RS. In: II Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Civil, Florianópolis/ Santa Catarina, 2013.
  • [9] GIL, A.C. Como elaborar projetos de pesquisa. 5. ed. São Paulo: Atlas, 2010. 184 p.
  • [10] GOMES, H.P. Sistemas de Abastecimento de Água: dimensionamento econômico e operação de redes elevatórias. 2. Ed., João Pessoa: Editora Universitária –UFPB, 2004.
  • [11] KAPELAN, Z.S.; SAVIC, D.A.; WALTERS, G.A. Multiobjective sampling design for water distribution model calibration. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 129, n. 6, p. 466-479, 2003.
  • [12] KUREK, W; OSTFELD, A. Multiobjective water distribution systems control of pumping cost, water quality, and storage-reliability constraints. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 140, n. 2, p. 184-193, 2014.
  • [13] LEITE, P., FERREIRA, F., TENTÚGAL-VALENTE, L., VIVAS, E., (2012), Os variadores de velocidade como instrumentos de optimização energética em estações elevatórias de águas residuais. Vantagens e limitações da sua aplicação. Anais do 11º Congresso da Água, APRH, Porto, 2012.
  • [14] LENZI, C; BRAGALLI,C; BOLOGNESI, A; ARTINA, S. From energy balance to energy efficiency indicators including water losses. Water Science and Technology: Water Supply, v. 13, n. 4, p. 889-895, 2013.
  • [15] LINGIREDDY, S.; WOOD, D.J. Improved operation of water distribution systems using variable-speed pumps. Journal of Energy Engineering, v. 124, n. 3, p. 90-103, 1998.
  • [16] MACHADO, F.W. Modelagem chuva-vazão utilizando redes neurais artificiais. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2005.
  • [17] MAHAR, P.S.; SINGH, R.P. Optimal design of pumping mains considering pump characteristics. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, v. 5, n. 1, 04013010, 2013.
  • [18] MARCHI, A.; SIMPSON, A.R. Correction of the EPANET inaccuracy in computing the efficiency of variable speed pumps. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 139, n. 4, p. 456-459, 2013.
  • [19] MARCHI, A.; SIMPSON, A.R.; LAMBERT, M.F. Optimization of Pump Operation Using Rule-Based Controls in EPANET2: New ETTAR Toolkit and Correction of Energy Computation. Journal of Water Resources Planning and Management, 04016012, 2016.
  • [20] MONACHESI, M.G.; MONTEIRO, M.A.G.; ROCHA, C.R. Eficiência Energética de Bombas: Manual Prático, 2014. Disponível em: < http://arquivos.portaldaindustria.com.br/app/conteudo_18/2014/04/22/6281/ManualBombeamento.pdf> Acesso em: 07 de abril de 2016.
  • [21] ODAN, F.; REIS, L.F.R.; KAPELAN, Z. Real-Time Multiobjective Optimization of Operation of Water Supply Systems. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 141, n. 9, 1943-5452.0000515, 2015.
  • [22] PRASAD, T.D.; PARK, N.S. Multiobjective genetic algorithms for design of water distribution networks. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 130, n. 1, p. 73-82, 2004.
  • [23] RABADIA, C. Energy performance Assesment of pumps and compressed air system in Fluid Catalytic Cracking Unit of an Oil Refinary. International Journal of Engineering Research, 2015.
  • [24] RAHMANI, F.; BEHZADIAN, K; ARDESHIR, A. Rehabilitation of a Water Distribution System Using Sequential Multiobjective Optimization Models. Journal of Water Resources Planning and Management, C4015003, 2015.
  • [25] ROSSMAN, L. EPANET 2 users manual. U. S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio, 2000.
  • [26] SAVIC, D. A.; WALTERS, G. A.; SCHWAB, M. Multiobjective genetic algorithms for pump scheduling in water supply. In: Evolutionary Computing. Springer Berlin Heidelberg, p. 227-235, 1996.
  • [27] SIMPSON, A.R.; MARCHI, A. Evaluating the approximation of the affinity laws and improving the efficiency estimate for variable speed pumps. Journal of Hydraulic Engineering, v. 139, n. 12, p. 1314-1317, 2013.
  • [28] SOUSA, A.S. Otimização hidroenergética da operação de sistemas de distribuição de água. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de Goiás. Goiânia, Goiás, 2013.
  • [29] TSUTIYA, M.T. Abastecimento de Água. 3 ed. São Paulo: EPUSP, 2006. 643 p.
  • [30] WU, P.; LAI, Z.; WU, D.; WANG, L. Optimization research of parallel pump system for improving energy efficiency. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 141, n. 8, p. 04014094, 2014.
  • [31] WU, W.; SIMPSON, A.R.; MAIER, H.R.; MARCHI, A. Incorporation of variable-speed pumping in multiobjective genetic algorithm optimization of the design of water transmission systems. Journal of Water Resources Planning and Management, v. 138, n. 5, p. 543-552, 2011.
Como citar:

SANTOS, Layara de Paula Sousa; SOARES, Alexandre Kepler; SILVA, Sérgio Soares da; "EFICIÊNCIA HIDROENERGÉTICA EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA: UMA DISCUSSÃO TEÓRICA", p-383-392. In: Anais do XIV Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Ambiental [= Blucher Engineering Proceedings v.3 n.2]. São Paulo: Blucher, 2016.
ISSN 23577592, DOI 10.5151/engpro-eneeamb2016-rh-015-4842

últimos 30 dias

209
downloads

565
visualizações

788
indexações