Resumo
O desenvolvimento de novas tecnologias com o propósito de gerir melhor a operação de sistemas de abastecimento, visando a redução do desperdício de água e energia, representa uma realidade nos principais centros de pesquisa, em virtude da preservação dos recursos naturais e da sobrecarga da matriz energética em todo o mundo. Este trabalho apresenta o projeto e a implementação de um sistema de controle direto via Redes Neurais Artificiais, com arquitetura recorrente, para automatizar uma bancada experimental que simula um sistema de abastecimento com bombeamento direto na rede de distribuição. A bancada é instrumentalizada com medidores de vazão e pressão dispostos em pontos estratégicos. O sistema de impulsão é composto por um conjunto motor bomba e um booster, e são operados para atender duas zonas de consumo com topografias diferenciadas. Com o intuito de encenar a variação horária de consumo de um sistema real, uma curva de demanda é simulada a partir da alteração do ângulo de fechamento das válvulas proporcionais, localizadas próxima a extremidade no ramal de descarga de cada zona. O propósito deste trabalho foi controlar a pressão em uma das regiões abastecidas (Zona Baixa), e assim, avaliar a eficiência do controlador projetado mediante testes experimentais utilizando três cenários de operação distintos.
Introdução
A operação de bombas e boosters geram um gasto energético elevado, fazendo com que os setores responsáveis pelo abastecimento de água gastem uma média de 2% a 3% de toda energia elétrica consumida no mundo. (JAMES et al, 2002). No Brasil, esse consumo é de aproximadamente 12 milhões de MWh/ano, o que representa uma parcela de 2,26% do consumo total do país. (SNIS, 2014). Desta parcela, cerca de 90% da energia é consumida por motores e bombas. (GONÇALVES, 2009).
Os fatores que mais contribuem para o aumento do consumo energético dos sistemas de impulsão são: equipamentos sobre dimensionados e obsoletos, o mal dimensionamento das tubulações dos sistemas de distribuição de água, os casos onde a região de consumo se encontra muito distante da estação elevatória e, quando o setor de consumo está localizado numa zona com topografia elevada.
Neste contexto, onde as regiões de consumo se encontram localizadas em zonas com diferentes níveis topográficos, se faz necessário um acréscimo na altura manométrica no sistema de impulsão, para conseguir atender toda zona de abastecimento com a pressão requerida. Nestas situações o custo energético se torna mais elevado. Com esta configuração, a Zona Baixa apresentaria excesso de pressão, que ocasiona rompimentos na rede de distribuição e aumento do volume das perdas reais. Por isso, torna-se comum a instalação de válvulas redutoras de pressão (VRPs) na entrada das zonas com pressões excessivas, no intuito de melhorar os serviços de abastecimento. Além dessa alternativa, pode-se instalar boosters, para atender as zonas mais remotas ou com baixas pressões e dessa forma, diminuir a altura manométrica de bombeamento na origem. Neste último caso, esse sistema de impulsão é caracterizado pela utilização de um conjunto moto-bomba (CMB), um booster (BST) e VRP’s, conforme pode ser observado na figura 1.
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Autores: Laís Régis Salvino; Kamilla Henrique Mendonça; Emânuel Guerra de Barros Filho; Saulo de Tarso Marques Bezerra e Heber Pimentel Gomes.
