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¿Y por qué no generamos energía en vez de disiparla en el ciclo del agua?


25/06/2020

Formación
¿Y por qué no generamos energía en vez de disiparla en el ciclo del agua?

 

  • Artículo realizado por Luis Enrique Camilo, estudiante de la Cátedra Aguas de Valencia
 
Dos de los recursos más importantes para el desarrollo de la vida humana son: el agua y la energía. Lamentablemente, a largo de la historia, estos recursos no siempre han sido gestionados de la mejor manera posible y los hemos utilizado pensando que eran infinitos.
 
Sin embargo, nada más lejos de esta creencia el agua es un recurso finito y no renovable, mientras que la energía, depende de los recursos naturales que la producen que a su vez, generalmente se basan en materia prima finita y no renovable.
 
De hecho, siempre han sido considerados como factores primordiales para la sociedad, aumentando su importancia significativamente en los últimos años.
 
Y es que estos dos elementos siempre se han caracterizado por dependencia mutua, pues una de las actividades que más energía requiere en una urbe es el ciclo de consumo de agua.
 
“El desarrollo sostenible no pretende otra cosa que, cubrir las necesidades de la generación actual sin comprometer el futuro”
 
De hecho, el suministro de agua es uno de los servicios que se ofrece a la población con carácter obligatorio, por lo que no podemos gestionar una red de distribución sin pensar en un uso sostenible de la misma.
 
Por ello, es necesario tomar conciencia como ciudadano y saber que nuestras acciones presentes tendrán consecuencias en el futuro. De ahí, que un término de vigente actualidad como desarrollo sostenible no pretende otra cosa que, cubrir las necesidades de la generación actual sin comprometer el futuro.
 
Desde el año 1960 al 2012, hemos asistido a nivel mundial a un crecimiento global del producto interno bruto (PIB) de un 3.5% anual, que ha mermado los recursos naturales del planeta.
 
Estos resultados han tenido un coste medioambiental significativo y las previsiones apuntan que continuaremos con la misma tendencia de urbanización, migración e industrialización, a lo que habrá que sumar que en 2030, el mundo se enfrentará en un déficit mundial de agua del 40% para atender dichas necesidades.
 

¿Qué puede aportar el sector del agua?

 
Ante este contexto nos preguntamos: ¿qué se puede hacer desde el sector del agua para hacer más eficientes sus redes de distribución?; ¿se puede mejorar la eficiencia tanto a nivel hídrico como energético, a la vez que se controlan caudales y presiones para dar una buena calidad de suministro?
 
“La práctica más común para afrontar los aspectos de regulación es instalar válvulas reductoras de presión en puntos de la red en los que se tiene un exceso de presión y disipar dicha abundancia”
 
La práctica más común para afrontar los aspectos de regulación es instalar válvulas reductoras de presión en puntos de la red en los que se tiene un exceso de presión (o de energía, si se quiere ver así) y disipar dicha abundancia, con el fin de mantener una presión reducida aguas abajo y, por ende, disminuir las fugas de la red. Al tener menor cantidad de fugas se mejora la eficiencia hídrica de la red, y con menor agua para bombear se reduce la cantidad de energía necesaria para el funcionamiento de la red, por lo que se mejora la eficiencia energética de la red.
 
 
Red de distribución de agua potable
 

Pero ¿qué ocurre con la energía disipada por las válvulas?

 
La Universitat Politècnica de València junto a la empresa Global Omnium, a partir del programa de la Cátedra Aguas de Valencia-Global Omnium, decidieron afrontar esta inquietud ahondando sobre cómo mejorar la sostenibilidad del sistema de distribución en alta de abastecimiento de la ciudad de Valencia y su Área Metropolitana, a través de un sistema de recuperación energética mediante el uso de bombas trabajando como turbinas (PATs o BUTUs, por sus siglas en español).
 
Al escuchar recuperación energética, lo normal es pensar en estructuras grandes como presas, y en máquinas hidráulicas convencionales como las turbinas. No obstante, estas instalaciones son comunes en grandes y pequeñas centrales hidroeléctricas.
 
Sin embargo, la presente investigación pretende analizar la red de distribución de agua potable que abastece al área metropolitana de Valencia, donde por caudal y altura la instalación se clasificaría como una micro o pico central hidroeléctrica. De hecho, para estas condiciones las turbinas convencionales resultan ser muy costosas, por lo que se recurre al uso de PATs.
 
“Las PATs tienen beneficios significativos en criterios de disponibilidad, facilidad de construcción y a nivel económico, ya que pueden llegar a ser de 5 a 15 veces más baratas que un sistema con turbinas convencionales”
 
Las PATs consisten en bombas de agua estándar utilizadas como turbinas, al invertir la dirección del flujo que atraviesa la máquina.
 
En general, el comportamiento de las PATs es similar al de las turbinas convencionales, con la diferencia de que el diseño de la máquina no está pensado para trabajar en el sentido contrario, por lo tanto, estas máquinas presentan una eficiencia menor que las turbinas tradicionales. Sin embargo, tienen beneficios significativos en criterios de disponibilidad, facilidad de construcción y a nivel económico, ya que pueden llegar a ser de 5 a 15 veces más baratas que un sistema con turbinas convencionales.
 
 
Gráfica de recuperación de energía de un sistema con PATs y otro tradicional
 
 
Actualmente, la red está utilizando válvulas reductoras de presión para gestionar la presión, tratando de mantenerla lo más estable posible y así ofrecer un excelente servicio para sus clientes. Este es el punto de partida de este trabajo, analizar la cantidad de energía teóricamente recuperable en los distintos puntos de la red seleccionados en la investigación.
 
Teniendo en cuenta la cantidad de energía disponible en cada caso, se procede al análisis de las características requeridas por el sistema, para posteriormente elegir una bomba que se adecúe a las necesidades y trabaje como turbina en el sistema, siempre teniendo como prioridad mantener la calidad del servicio actual.
 
“Los resultados fueron muy favorables desde el punto de vista medioambiental: más de un 60% de la energía que es disipada por las válvulas puede pasar a ser recuperada por las PATs, resultando en una reducción de la factura eléctrica más del 35%”.
 
Además, se contempló el diseño completo para uno de los puntos de estudio con el objetivo de tener una idea del impacto que podría tener la instalación de estas máquinas. De hecho, los resultados fueron muy favorables desde el punto de vista medioambiental: más de un 60% de la energía que es disipada por las válvulas puede pasar a ser recuperada por las PATs, resultando en una reducción de la factura eléctrica más del 35%.
 
Esto es una prueba de que, si se puede, podemos buscar alternativas para mejorar la eficiencia energética de nuestras redes de distribución de agua. Existen muchas posibilidades de avanzar hacia el desarrollo sostenible por lo que es un alivio saber que existe interés en encontrar la forma de aprovechar al máximo el potencial de recuperación de las redes.
 

Fuente www.upv.es/contenidos/CATAGUAS


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Comentarios Publicar comentario
06/07/2020
Carlos Macias escribió:
Excelente aporte Luis Enrique! Éxitos!

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