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¿La regulación hidráulica-eléctrica ayuda a mejorar la recuperación energética?


09/06/2021

Abastecimiento
¿La regulación hidráulica-eléctrica ayuda a mejorar la recuperación energética?

 

  • Artículo de opinión de Melvin Alfonso García Espinal, estudiante becado por la Cátedra Aguas de Valencia
 
El constante crecimiento de la población ha sido responsable del aumento en el consumo energético, suplido principalmente por fuentes no renovables. De igual forma, esto se encuentra directamente relacionado con un constante incremento en la demanda de agua.
 
Conociendo el nexo agua-energía es posible entender la relación que tienen estos dos factores tan importantes para el desarrollo de la sociedad. Se puede destacar que dentro de los mayores consumidores de energía se encuentra el sector agua, donde los procesos de transporte y tratamiento de aguas son de los más demandantes.
 
“El ahorro de agua y energía son objetivos principales para todo abastecimiento, razones por las que es necesario buscar alternativas para reducir la huella de carbono”
 
Por lo tanto, el ahorro de agua y energía son objetivos principales para todo abastecimiento, razones por las que es necesario buscar alternativas para reducir la huella de carbono y ser más sostenibles.
 
En nuestro caso de estudio, al tratarse de una red de distribución de agua potable se analiza un sistema de operación variable, es decir, que la demanda y las necesidades de la población no son constantes a lo largo del tiempo. Por ello, se presentarán escenarios en los que se tenga excesos de presiones que deben ser ajustadas a las requeridas, para brindar el nivel de servicio óptimo a la población.
 
Concretamente, la solución más utilizada consiste en la instalación de válvulas reductoras de presión (VRP) en aquellos puntos de la red en los que se produzcan dichos excesos (generalmente por razones topográficas tienden a ser puntos bajos de la red). Estos dispositivos traen consigo una serie de ventajas como el control de presiones aguas abajo, así como reducción de fugas y el agua necesaria a bombear. Del mismo modo, mejoran tanto la eficiencia hidráulica como energética en la red. Todo esto provoca que sea necesario disipar toda la energía que se acumula aguas arriba, para poder cumplir con las consignas de presión requeridas.
 
“A lo largo de los últimos años se han realizado investigaciones en sistemas de recuperación de la energía disipada por las válvulas a pequeña escala, destacándose el uso de las bombas operando como turbinas (PATs por sus siglas en inglés)”
 

¿Es posible recuperar la energía disipada por las válvulas?

 
Sí, a lo largo de los últimos años se han realizado investigaciones en sistemas de recuperación a pequeña escala, destacándose el uso de las bombas operando como turbinas (PATs por sus siglas en inglés), de manera que es posible aprovechar el salto hidráulico y además, suponen una inversión inicial mucho menor que una turbina convencional.
 
El uso de un sistema de PATs trabajando a su velocidad de giro nominal y acompañado con válvulas reductoras de presión para disipar los excesos de presiones que no se puedan recuperar, consiste en una regulación hidráulica (RH).  Por su parte, la regulación eléctrica (RE) basa su actuación en operar la máquina a velocidad de giro variable, con lo que se logra poder modificar la curva motriz de las máquinas y adaptarla a los caudales y alturas disponibles.
 

¿Tendría resultados positivos realizar una regulación hidráulica-eléctrica?

 
La Universitat Politècnica de València junto al grupo empresarial Global Omnium, a partir del programa de la Cátedra Aguas de Valencia, decidieron afrontar esta hipótesis mediante el desarrollo de una metodología y aplicación a un caso de estudio, para evaluar el potencial de este tipo de regulación combinada.
 
“En el estudio que estamos desarrollando estamos analizando una aducción y así, obtener las estrategias de regulación necesarias para maximizar la energía recuperada en el sistema”
 
Para ello, se desarrolla una herramienta para el análisis de la regulación de redes de distribución de agua con sistemas de recuperación energética instalados.
 
En la presente investigación se pretende analizar una aducción, que supone unas condiciones de presión que podrían permitir la instalación de sistemas de recuperación energética, y así poder obtener las estrategias de regulación necesarias para maximizar la energía recuperada en el sistema.
 
El sistema de recuperación energético está conformado por el conjunto de PATs instaladas, en las que el variador de frecuencia modifica la curva motriz de los equipos y las válvulas instaladas en serie y paralelo, se encargan de disipar la energía que no pueda ser recuperada por las máquinas.
 
Las estrategias de regulación están conformada por dos aspectos:
 
  •  Hidráulicos: en los que se tienen el grado de apertura de las válvulas reductoras de presión.
     
  • Eléctricos: en el que se encuentran las consignas del variador de frecuencia para la máquinas en cada instante.

De hecho, en el punto de análisis se cuentan con lecturas de una válvula reductora de presión instalada, datos que sirven como base para una correcta selección de las máquinas a instalar y luego proceder con el desarrollo de la metodología, para obtener soluciones de mejora y evaluar el impacto que trae consigo la implementación es esta regulación.
 
“Consideramos que la regulación hidráulica-eléctrica es una apuesta por la eficiencia y sostenibilidad”
 

Conclusiones

 
Por todo ello, consideramos que la regulación hidráulica-eléctrica es una apuesta por la eficiencia y sostenibilidad: es posible adaptar los equipos seleccionados a diferentes escenarios de operación variando sus curvas motrices y además, se tiene en cuenta la versatilidad de las válvulas reductoras de presión ante cualquier exceso que no pueda ser recuperado.
 
En definitiva, nos encontramos ante un ámbito de investigación de mucho interés para el desarrollo sostenible, ya que demuestra que es posible incrementar la energía recuperada en una red de distribución de agua y al mismo tiempo, mejorar su eficiencia hidráulica y energética regulando los recursos hídricos de una manera adecuada.
 

Fuente www.upv.es/contenidos/CATAGUAS


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