José Nilton de Abreu Costa, Marco Aurélio Holanda de Castro, Luís Henrique Magalhães Costa, João Marcelo Costa Barbosa
RESUMO
A operação de sistemas de abastecimento de água necessita frequentemente do funcionamento de bombas hidráulicas, que permitem a condução da água até o consumidor final. Bombear fluidos com máximo rendimento é um requisito fundamental em diversas áreas que utilizam bombas hidráulicas, pois diminuem os gastos com energia elétrica. Diante disso, motivou-se a realização deste trabalho, que objetiva fornecer condições de operacionalidade a sistemas de abastecimento de forma racional, com ênfase na otimização do custo energético, pela criação de um modelo computacional que atua de maneira acoplada ao simulador hidráulico EPANET. A ferramenta desenvolvida fundamenta-se na técnica meta-heurística Particle Swarm Optimization (PSO), tendo como variável de decisão a velocidade de rotação das bombas. Este método tem como objetivo a busca de estratégias operacionais com custo energético reduzido, recorrendo à avaliação do desempenho hidráulico de tais estratégias através do EPANET. Os resultados obtidos evidenciam a eficácia do PSO, tanto pelo encontro de melhores estratégias operacionais como pela redução do tempo computacional necessário para tal realização. Finalmente, realça-se que o desenvolvimento dessa metodologia contribui para o uso de modelos de otimização na operação de sistemas de abastecimento de água em tempo real.
Palavras-chave: abastecimento de água, sistemas de bombeamento, inversor de frequência, bombas de rotação variável, otimização energética
Use of variable speed pumps as an energy efficiency improvement tool
ABSTRACT
The operation of water supply systems often requires the operation of hydraulic pumps, which allow the conveyance of water to the final consumer. Pumping fluids at the best efficiency is a fundamental requirement in many areas using hydraulic pumps, as they reduce energy costs. Therefore, the objective of this work is to provide operational conditions to supply systems in a rational way, with emphasis on the optimization of energy cost, by the creation of a computational model that works in a way coupled with the EPANET hydraulic simulator. The tool developed is based on the meta-heuristic technique Particle Swarm Optimization (PSO), having as a decision variable the rotational speed of the pumps. This method carries out the search for operational strategies with reduced energy cost, while the evaluation of the hydraulic performance of such strategies is carried out in EPANET. Obtained results show the effectiveness of the PSO, both by the encounter of better operational strategies and by the reduction of the necessary computational time. Finally, the development of this methodology contributes to the use of optimization models in the operation of water supply systems in real time.
Keywords: water supply, pumping systems, frequency inverter, variable speed pumps, energy optimization