La recuperación de energía como medida de la resiliencia en sistemas de distribución de agua con consumos dependientes de la presión

Abstract

[EN] In the analysis of water distribution systems (WDNs), different methodologies can be found for the determination of energy that is potentially recoverable (PRE); however, these are usually applied to distribution networks that do not consider losses in the network, and whose control is performed by configuring the installed devices and determining the potential energy recovery values considering certain service criteria. As for the analysis at each network node associated with pressure-dependent consumptions (PDC), there are still many unknowns, in particular the variability of the flow rate in the network as a function of the recoverable energy and how this can affect other nodes in the network, both in the distribution of the flow rate and in the pressure, said variability depending on the particularity of each distribution system. Recoverable energy (RE) in WDNs is one of the relevant aspects of water resources management, as these systems require a high level of energy to meet minimum service conditions. Many of these systems have points where the supply pressures are higher than the minimum required, implying an excess of energy supplied. This excess energy can be considered as potentially recoverable energy (PRE), however, in the case of PDC this potentially recoverable energy in each node can vary at the same time as the flow and pressure vary. This work presents the application of a methodology to analyse the possible amount of maximum PRE considering the topology and connectivity of the network nodes and lines in WDNs with PDC (flow and pressure varying by network configurations). The application of the method is carried out in different case studies to validate and obtain a resilience indicator for each of the networks analysed, allowing the maximum PRE to be estimated.

[ES] En el análisis de Sistemas de Distribución de Agua (SDA) pueden encontrarse distintas metodologías para la determinación de la Energía que es Potencialmente Recuperable (EPR); sin embargo, éstas suelen aplicarse a redes de distribución que no consideran pérdidas en la red, y cuyo control se realiza configurando los dispositivos instalados y determinando los valores potenciales de recuperación de energía considerando determinados criterios de servicio. En cuanto al análisis en cada nodo de la red asociado a los Consumos Dependientes de la Presión (CDP), existen todavía muchas incógnitas, en particular la variabilidad del caudal en la red en función de la energía recuperable y cómo ésta, puede afectar a otros nodos de la red, tanto en la distribución del caudal como en la presión, dicha variabilidad depende de la particularidad de cada SDA. La Energía Recuperable (ER) en los SDA es uno de los aspectos relevantes de la gestión de los recursos hídricos, ya que estos sistemas requieren una elevada energía para cumplir las condiciones mínimas de servicio. Muchos de estos sistemas tienen puntos en los que las presiones de suministro son superiores a las mínimas requeridas suponiendo un exceso de energía suministrada. Este exceso de energía puede considerarse como EPR, ahora bien, para el caso de CDP, dicha EPR en cada nodo puede variar al mismo tiempo varía el caudal y la presión. Este trabajo presenta la aplicación de una metodología para analizar la posible cantidad de EPR máxima considerando la topología y conectividad de los nodos y líneas de la red en los SDA con CDP (caudal y presión variable por configuraciones en la red). La aplicación del método se realiza en diferentes casos de estudio para validar y obtener un indicador de resiliencia para cada una de las redes analizadas, permitiendo estimar la EPR máxima.