Propuesta metodológica de mejora de la sostenibilidad en un sistema de distribución en alta de abastecimiento a través de sistemas de recuperación energética

Abstract

[ES] En el presente TFM, se desarrollará un análisis de la situación actual de distintos puntos del sistema de distribución en alta de abastecimiento un área metropolitana. A partir de este análisis inicial, se estimará la energía teórica recuperable en el sistema, diseñando un sistema de recuperación de energía utilizando maquinas hidráulicas que se ajusten a las necesidades de cada uno de los casos estudiados. Definidas las maquinas hidráulicas, se planea desarrollar indicadores de sostenibilidad que permitan comparar el estado actual de dichos puntos, con el funcionamiento estimado tras introducir las mejoras.

El objetivo general que se busca cumplir es: Diseñar un sistema de recuperación de energía, para los puntos de análisis seleccionados, que permita aprovechar la mayor cantidad de energía, que, en el modelo actual, está siendo disipada por las válvulas reductoras de presión, garantizando las condiciones de presión y caudal.

Los objetivos específicos del trabajo son: 1. Definir la clasificación de maquinas a utilizar, en función del rango comercial y del mercado de bombas existentes. 2. Desarrollar el balance energético potencialmente recuperable de la red de abastecimiento en los puntos de estudios elegidos. 3. Proponer indicadores de sostenibilidad que permitan la comparación al analizar la recuperación energética mediante bombas trabajando como turbinas. 4. Definir los parámetros hidráulicos (Q, H y eficiencia) de las maquinas con viabilidad técnica de operación dentro de los saltos analizados. 5. Seleccionar y desarrollar el diseño hidráulico de un caso de estudio en abastecimiento real.

[EN] In the following study, an analysis of the current situation of different points of the high-pressure water distribution system in the city of Valencia is presented. From this initial analysis, we will have an idea of the theoretical amount of recoverable energy in the system, with this information one will try to design an energy recovery system using hydraulic machines that adjust to the needs of each of the cases studied. Once the hydraulic machines have been defined, it is planned to develop sustainability indicators that allow comparing the current state of mentioned points, with the estimated operation after making the proposed changes. For this to happened, it is necessary to have determined the operating point for the different situations that may arise in the cases analyzed. Finally, a case study will be selected, in order to carry out an analysis with a more practical design. What is sought is to design a strategy so that the energy recovery does not interfere with the good service that has been carried out so far at the network's consumption points. The general objective that is sought to be accomplished is: Design an energy recovery system, for the selected analysis points, that allows taking advantage of the greatest amount of energy, which, in the current model, is being wasted by being dissipated by the pressure reducing valves. Furthermore, making sure that the installation of hydraulic machines does not harm the service, both in demand flow and in delivery pressure. The specific objectives of the work are: 1. Define the classification of machines to be used, depending on the commercial range and market of existing pumps. 2. Develop the potentially recoverable energy balance of the supply network at the chosen study points. 3. Propose sustainability indicators that allow comparison when analyzing energy recovery through pumps working as turbines. 4. Set a hydraulic definition (Q, H, and efficiency) of the machines with technical feasibility of operation within the breaks analyzed. 5. Select and develop the hydraulic design of a case study in real supply.

[CA] El següent treball, consisteix en una anàlisi de la situació actual de diferents punts del sistema de distribució en alta de proveïment de la ciutat de València. A partir d'aquesta anàlisi inicial, es tindrà una idea de la quantitat teòrica d'energia recuperable en el sistema, amb aquesta informació es dissenyarà un sistema de recuperació d'energia utilitzant màquines hidràuliques que s'ajusten a les necessitats de cadascun dels casos estudiats. Definides les màquines hidràuliques, es desenvoluparan indicadors de sostenibilitat que permeten comparar l'estat actual d'aquests punts, amb el funcionament estimat després de fer els canvis proposats. Per a això és necessari tindre determinat el punt de funcionament per a les diferents situacions que puguen presentar-se en els casos analitzats. Finalment, se seleccionarà un cas d'estudi en proveïment real, amb la finalitat de poder realitzar una anàlisi i un disseny més pràctic. El que es busca és dissenyar una estratègia perquè la recuperació d'energia no interferisca en el bon servei que es porta fins ara en els punts de consum de la xarxa. L'objectiu general d'aquest projecte és: Dissenyar un sistema de recuperació d'energia, per als punts d'anàlisis seleccionades, que permeta aprofitar la major quantitat d'energia, que, en el model actual, està sent malgastada en ser dissipada per les vàlvules reductores de pressió. De la mateixa manera, s'ha de procurar que la instal·lació de les màquines hidràuliques no perjudique el servei, tant en cabal demandat com en la pressió al lliurament. Els objectius específics del treball són: 1. Definir la classificació de màquines a utilitzar, en funció del rang comercial i del mercat de bombes existents. 2. Desenvolupar el balanç energètic potencialment recuperable de la xarxa de proveïment en els punts d'estudis triats. 3. Proposar indicadors de sostenibilitat que permeten la comparació en analitzar la recuperació energètica mitjançant bombes treballant com a turbines. 4. Donar la definició hidràulica (Q, H i eficiència) de les màquines amb viabilitat tècnica d'operació dins dels salts analitzats. 5. Seleccionar i desenvolupar el disseny hidràulic d'un cas d'estudi en proveïment real.