Utilização de Bombas como Turbinas em Sistemas de Abastecimento de Água

Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil na especialidade de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.O tema da eficiência energética e das fontes de energia renovável tem sido, nos últimos anos, alvo de grande debate, sendo encarado como uma das principais vias para o cumprimento das políticas e obrigações energéticas entretanto estipuladas. No caso particular dos sistemas de abastecimento de água, os esforços para a sustentabilidade nos últimos anos têm sido feitos no sentido de reduzir as perdas de água e a energia consumida pelos equipamentos de bombagem. Surge entretanto, neste campo, uma mudança de paradigma em que há a perceção da possibilidade não só da redução do consumo de energia, mas também da sua geração. Atualmente, a pressão em excesso nalguns pontos destes sistemas é reduzida através da instalação e regulação de válvulas que induzam uma perda de carga desejada. O know-how adquirido em pequenos aproveitamentos hidroelétricos e sistemas de abastecimento de água veio estabelecer a possibilidade de instalação de microturbinas para geração de energia que, de outra forma, seria dissipada. Pretende-se com esta dissertação propor um método de análise da viabilidade técnica e económica da substituição de válvulas redutoras de pressão (VRP) por bombas funcionando como turbinas (BFT). Serão utilizados dois modelos computacionais, um para a simulação do sistema de abastecimento e outro para otimização da potência instalada da bomba funcionando como turbina. O caso de estudo, realizado em colaboração com as Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, irá avaliar a viabilidade da substituição das atuais válvulas redutoras de pressão (VRP) por bombas funcionando como turbinas (BFT) no sistema em “alta” do Alto do Rabagão.The energetic efficiency and renewable energy resources subject have been, in the last years, an important object of discussion, being considered as one of the main ways to achieve the stipulated goals of the energetic policies. In the particular case of water supply systems, efforts for sustainability have been made in recent years in order to reduce water losses and energy consumption by pumping equipment. Meanwhile, in this field, a paradigm shift arises, where there is the perception not only of the energy consumption reduction, but also of its generation. Currently, the excessive pressure in some points of these systems is reduced by valves installation and regulation that generates a desired head loss. The know-how acquired in small hydropower plants and water supply systems makes it possible nowadays to install micro turbines in water supply systems to generate energy, which, otherwise, would be dissipated. The purpose of this document is to propose an economic and technical viability analysis method for the substitution of the current pressure reducing valves (PRV) by pumps operating as turbines (PAT). Two computational models will be used, one for the water supply system simulation and another for the PAT installed capacity optimization. The case study, elaborated in collaboration with Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, will evaluate the feasibility of the substitution of the actual pressure reducing valves (PRV) by pumps operating as turbines (PAT) in the Alto do Rabagão gravity adduction system