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Investigação
Investigação do Departamento de Engenharia Mecânica
UA desenvolve software a pensar na eficiência energética em redes de distribuição de água
A investigadora Bernardete Coelho
Otimizar o controlo operacional das redes de abastecimento de água que representam atualmente uma grande parcela dos custos totais associados ao abastecimento de água em Portugal. Este é o grande objetivo de um grupo de investigadores do Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) da Universidade de Aveiro (UA) que, para o efeito, desenvolveu uma ferramenta computacional capaz de analisar detalhadamente todo o funcionamento de uma rede de distribuição de água. O novo software fornece novas opções de controlo, quer para estações de bombagem quer para válvulas existentes ao longo da rede, minimizando com isso os elevados custos energéticos e económicos associados.

O software integra um módulo de simulação hidráulica para análise e controlo de parâmetros operacionais das redes, um módulo de otimização responsável pela determinação dos parâmetros ótimos de controlo das bombas e válvulas existentes, bem como um módulo de previsão de consumos, permitindo assim a otimização integrada das redes em tempo real. A ferramenta desenvolvida pelo grupo de investigação GRIDS do DEM, dependendo do sistema de abastecimento de água e respetivas dimensões, permite obter 5 a 30 por cento de poupanças, tendo, contudo, ultrapassado esses valores em alguns dos testes efectuados.

“De acordo com o Relatório Anual dos Serviços de Águas e Resíduos em Portugal, em 2011, os gastos totais com a prestação de serviços de águas e resíduos por entidades gestoras de natureza não empresarial ascenderam a 788,2 milhões de euros, dos quais 42 por cento se referem ao serviço de abastecimento de água”, refere Bernardete Coelho, a investigadora que, a par com o professor Gil Andrade-Campos, responsável pelo projecto, coordenou o trabalho desenvolvido pelo grupo GRIDS do DEM.

Apesar dos custos associados ao controlo operacional não estarem quantificados neste mesmo relatório, estes estão ligados aos sistemas de bombagem pela utilização de equipamentos que implicam elevados consumos de energia no transporte da água, quer para estações de tratamento, quer para os reservatórios responsáveis pelo abastecimento das populações. “Dados os elevados consumos energéticos, o controlo eficiente de equipamentos que utilizam motores, como é o caso das bombas, é cada vez mais uma preocupação para a indústria, e não só a indústria da água”, aponta Bernardete Coelho.

Assim, o software do GRIDS permite ajustar o funcionamento das bombas para que este ocorra essencialmente em períodos de menor custo energético e afinar a velocidade das bombas às variações de consumo, reduzindo o consumo energético e consequentemente o custo associado.

Ferramenta para uso empresarial e educativo

“Apesar dos ajustes do funcionamento das estações de bombagem poder ser feito por um processo de tentativa-erro por parte dos operadores, o mesmo pode levar anos até se chegar a um funcionamento ótimo de todo o sistema, dependendo da complexidade e dimensão das redes”, explica a investigadora.

A grande vantagem do software desenvolvido pelo GRIDS é precisamente “a possibilidade de acelerar esse processo, permitindo obter opções de controlo otimizado [tempos de funcionamento e velocidades] para todas as bombas e válvulas numa questão de minutos ou horas, no caso de sistemas de dimensões muito elevadas”. Além disso, salienta Bernardete Coelho, “o mesmo permite a rápida adaptação do funcionamento de qualquer sistema após alterações inesperadas como sejam aumentos de consumo ou ruturas em tubagens, evitando assim custos desnecessários”.

O software desenvolvido pode ainda ser utilizado em tempo-real, recorrendo por exemplo a sistemas SCADA, o que permite respostas mais rápidas a possíveis alterações no sistema. E quando utilizado em modo offline, através do módulo de simulação, “é possível testar alterações na rede de abastecimento quer a nível estrutural, [por exemplo para alargamento da rede], quer a nível de controlo [por exemplo para adaptação a diferentes consumos] e prever o seu comportamento perante tais alterações, fornecendo não só os valores de consumo e custos energéticos atualizados como também valores de caudais, níveis e pressões em todos os pontos da rede simulada ou troço de rede”. O módulo de otimização poderá ainda fornecer opções de controlo otimizado para o sistema com as alterações previstas.

O resultado do trabalho desta equipa do GRIDS pode já ser utilizado por qualquer entidade que esteja ligada aos sistemas de abastecimento de água ou como laboratório de hidráulica, tendo neste caso uma vertente pedagógica e formativa. Desenvolvido no âmbito de um projeto QREN com a empresa Portuguesa Telesensor, actual responsável pela implementação em sistemas reais, esta ferramenta computacional foi recentemente apresentada com sucesso no mais importante congresso mundial da especialidade: o IAHR World Congress.

 

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