Metodología basada en el desarrollo de estrategias de regulación para la mejora de indicadores de sostenibilidad a través de la instalación de microgeneración eléctrica en sistemas de distribución presurizados

Zusammenfassung

El agua y la energía son unos de los recursos más importantes para el desarrollo de la sociedad. El nexo entre el agua y la energía es de gran interés por su importancia dentro de los objetivos de desarrollo sostenible. Como respuesta a la búsqueda de la sostenibilidad y la mejora de la calidad de vida, se desarrollan nuevas tecnologías que permiten la recuperación de energía mediante el potencial hidráulico que existe en las redes de distribución de agua urbana o de riego. El exceso de presión, envejecimiento de las tuberías y otros factores externos, incrementan los niveles de fugas, afectando al rendimiento volumétrico en las redes de distribución de agua potable. Esta pérdida del recurso agua es sinónimo de pérdidas económicas, debido a que el caudal a inyectar para lograr satisfacer la demanda hídrica será mayor para compensar el volumen perdido por fugas. Las fugas suponen una pérdida de energía en la red, lo que obligará a incrementar la presión en las estaciones de bombeo para cumplir las presiones mínimas requeridas en las tomas, el aumento de la potencia en estos equipos generará mayores costes energéticos. La creación de energía renovable remplaza la producción de energía no renovable permitiendo la reducción de gases de efecto invernadero. La presente tesis tiene como objetivo principal desarrollar estrategias hidráulicas para mejorar la recuperación de energía en los sistemas de distribución de agua considerando la influencia de las fugas en el sistema, mediante la optimización de la ubicación y selección de bombas funcionando como turbinas (PATs). El cumplimiento del objetivo de esta tesis requirió de la elaboración de cuatro artículos publicados, que permitieron (i) la contextualización sobre las fugas, demostrar los métodos de cálculo existentes para la estimación de las fugas en las redes de distribución y su influencia en el rendimiento volumétrico de los sistemas. En este punto se analizó 45 redes de distribución de agua con fugas y 17 redes donde se habían instalado PATs, lo que permitió definir diferentes indicadores claves de rendimiento (KPIs) y caracterizar el estado de las redes; (ii) la propuesta de de diferentes expresiones de regresión que permitan definir las tres curvas operaciones cuando las PATs operan bajo la estrategia de velocidad de rotación variable, estas son: curva de altura de mejor eficiencia (BEH), curva de mejor altura de potencia (BPH) y curva de mejor flujo de potencia (BPF); (iii) la propuesta de una metodología que permita definir la ubicación y la selección del sistema de recuperación de energía, a través de un procedimiento de simulación de doble recocido en una red de riego; y (iii) la aplicación y mejora de la metodología en una red de abastecimiento de agua urbana.