Impacto de las variables estructurales en la eficientización hidroenergética del sistema de bombeo de agua
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.10553Palabras clave:
Planificación experimental; Eficiencia energetica; Sistema de bombeo de agua; Simulación computacional.Resumen
Evaluar la influencia de variables estructurales en el consumo y costo de electricidad del Sistema de Bombeo de Agua del Río Guamá ubicado en la ciudad de Belém do Pará, utilizando técnicas de planificación experimental de Plackett y Burman, simulaciones por computadora y análisis estadístico. Esta investigación se dividió en cuatro etapas. En el Paso 1 se realizó la caracterización del diseño y determinación de los límites (mínimo y máximo) de las variables altura geométrica, diámetro y longitud de las tuberías de descarga y volumen útil del reservorio elevado. Luego (Paso 2) se aplicó el diseño experimental de Plackett y Burman, con el propósito de definir el número de pruebas a simular. En el Paso 3, se realizaron simulaciones hidráulicas de diferentes rutinas operativas para determinar el consumo y costo de la electricidad en la SBA. En la última etapa se realizaron análisis estadísticos (Prueba de hipótesis y diagrama de Pareto), con un nivel de significancia del 95%. Con base en los resultados, las variables estructurales que más impactaron el consumo y costo de la electricidad en la SBA Río Guamá fueron el volumen útil diario requerido, seguido del diámetro de la tubería de descarga. A partir de la aplicación de la técnica de planificación experimental, el responsable de saneamiento podrá priorizar las acciones de eficiencia energética del sistema investigado.
Citas
Agência Nacional de Energia Elétrica. (2020). Tarifa branca. Recuperado de https://www.aneel.gov.br/tarifa-branca.
Azevedo Netto, J. M., Fernandez, M. F. (2015). Manual de Hidráulica (9a ed.) São Paulo: Edgard Blücher.
Brasil (2019). Ministério do Desenvolvimento Regional. Secretaria Nacional de Saneamento – SNS. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento - SNIS: 24º Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos – 2018. Recuperado de http://www.snis.gov.br/downlo ads/diagnosticos/ae/2018/Diagnostico_AE2018.pdf.
Brandt, M., Middletom, R., Wheale, G. Schulting, F. (2011). Energy efficiency in the water industry, a Global Research Project. Water Practice and Technology. 6(2).
Colombo, A. F. & Karney, B. W. (2002). Energy and costs of leaky pipes: Toward comprehensive Picture. Journal of Water Resources Planning and Management, 128 (6), 441-450.
Custódio, L. M. & Lopes, R. E. (2018). Analise de viabilidade da utilização de bomba funcionando como turbina operando à frequência variável como alternativa de geração de energia comparado com eletrificação rural no estado de Minas Gerais. Research, society and development, 7 (6). 1-12.
Equatorial Energia (2018). Valor de tarifas e serviços. Recuperado de https://pa.equatorialenergia.com.br/informacoes-gerais/valor-de-tarifas-e-servicos/#demais-classes.
Galdamez, E. C. & Carpinetti, L R. (2004). Aplicação de técnicas de planejamento e análise de experimentos no processo de injeção plástica. Gestão e produção, 11 (1). 121-134.
Gomes, H. P. (2019). Abastecimento de Água. João Pessoa: LENHS/UFPB.
Gomes, H. P. (2012). Sistema de Bombeamento: Eficiência Energética. João Pessoa: Editora Universitária/UFPB.
Haaland, P. D. Experimental Desingn in Biotechnology. (1989). Nova York: Marcel Dekker.
Lima, A. C., Guimarães Júnioe, S. C., Fietz, C. R., Camacho, J. R. (2009). Avaliação e análise da eficiência energética na irrigação em sistemas de pivô central. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 13 (4).
Montgomery, D. C., Runger, G. C., Hubele, N. F. (2004). Estatística Aplicada à Engenharia (2a ed.). Rio de Janeiro: LTC.
Moreira, F. N. C., Ferreira, J. F. H. e Pereira, J. A. R. (2020). Normas Brasileiras e a recomendação de eficiência energética para a elaboração do projeto de estação elevatória de esgoto sanitário. Research, society and development, 9 (8). 1-18.
Moreira, F. N. C., Rego, A. G., Pereira, J. A. R. (2019). Avaliação da Importância do Volume Útil de Reservatório Elevado para a Distribuição de Água para Área Urbana. Revista Aidis de Ingeniería y Ciencias Ambientales, 12 (3). 536-551.
Moreira, F. N. C. (2018). Dimensionamento do volume útil de reservação de água considerando o consumo de energia elétrica no horário de ponta do setor elétrico. Dissertação, Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, Brasil.
Nascimento, D. L. G., Silva, A. B., Santos, A. C. P. A., Ferreira, J. F. H., Pereira, J. A. R. (2019). Impacto da Concepção no Consumo de Energia Elétrica do Sistema de Bombeamento e Adução de Água Bruta do Rio Guamá – Belém. XVI Seminário Ibero-Americano sobre Sistemas de Abastecimento e Drenagem - SEREA.
Paglarini, C. S., Furtado, G. F., Biachi, J. P., Vidal, V. A. S., Martini, S., Forte, M. B. S., Cunha, R. L., Pollonio, M. A. R. 2018. Functinal Emulsion Gels With Potential Application in Meat Products. Journal of Food Engineering, 222. 29-37.
Pereira, J. A. R. e Condurú, M. T. (2014). Abastecimento de água: informação para eficiência hidroenergética. João Pessoa – Brasil: Editora Universitária – UFPB.
Plackett, R. L. & Burman, J. P. (1946). The Desing of Optimum Multifactorial Experiments. Biometrika, 33 (4), 305-325.
Plano Diretor do Sistema de Abastecimento de Água da Região Metropolitana de Belém (2006). Universidade Federal do Pará. Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento (v. 2, p. 285).
Plano Municipal de Saneamento Básico (Água e Esgoto) (2014). Prefeitura Municipal de Belém. Recuperado de http://www.belem.pa.gov.br/arbel/wp-content/uploads/2014/09/PMSB-Bel%C3%A9m-PA_Volume-I2.pdf.
Qiang, X., et al (2015). Improving water and energy metabolism efficiency in urban water supply system through pressure stabilization by optimal operation on water tanks. Ecological Informatics. Journal homepage: www.elsevier.com/locate/ecol inf. 111-116.
Rodrigues, M. I. & Iemma, A. F. (2014). Planejamento de Experimentos e otimização de processos (3a ed.), Campinas, SP: Casa do Espirito Amigo Fraternidade Fé e Amor.
Santos, A. F., Luz, E., Freitas, S., Grell, G., Velho, H. de C., Gan, M. (2010). Analise de sensibilidade das simulações de precipitação convectiva do modelo brams as melhorias na parametrização de cumulus. In: XVI Congresso Brasileiro de Meteorologia.
Tarquim, A. J., Dowdy, J. (1989). Optimal Pump Operation in Water distribution. Journal of Hydraulic Engineering. New York, NY, USA: Asce, 115 (2), 158-168.
Ye Wanga; Puiga, V., Cebrano, G. (2017). Non-linear economic model predictive control of water distribution networks. Journal of Process Control. Journal home page: www.elsevier.com/locate/jprocont. 23–34.
Wenyan, W., et al (2012). Incorporation of Variable-Speed Pumping in Multiobjective Genetic Algorithm Optimization of the Design of Water Transmission Systems. Sociedade Americana de Engenheiros Civis. Journal of Water Resources Planning and Management. 543-552.
Wu, P., Lai, Z., Wu, D., Wang, L. (2014). Optimization research of parallel pump system for improving energy efficiency. Journal of Water Resources Planning and Management, 141 (8).
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2020 Alcione Batista da Silva; José Almir Rodrigues Pereira; Aline Christian Pimental Almeida
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.
