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Produzione energetica nelle reti di distribuzione idrica: quali margini per l’innovazione tecnologica?
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Optimal Location of Pump as Turbines (PATs) in Water Distribution Networks to Recover Energy and Reduce Leakage
No full textWater distribution networks are high energy and low efficiency systems, where water pressure is frequently reduced by dissipation valves to limit leakage. The dissipation produced by the valves can be converted to energy production to increase the efficiency and reduce the energy impact of networks. If valves are replaced by turbines or pumps as turbines (PATs), they can both reduce pressure and produce energy. This study focuses on the optimal location of PATs within a water distribution network in order to both produce energy and reduce leakage. A new optimization model is developed consisting of several linear and non-linear constraints and a newly proposed objective function, where the turbine installation costs as well as the energy production and the economic saving due to the reduction of leakage can be accounted all together. The case study shows that the application of the mathematical model to a synthetic network ensures better results, in terms of both energy production and water saving, in comparison to other procedures
SIMULAZIONI NUMERICHE SU PAT ALL’INTERNO DI UNA RETE ACQUEDOTTISTICA: RISPOSTA IN CONDIZIONI DI MOTO VARIO
No full textNelle reti di distribuzione idrica si osserva una progressiva trasformazione dei criteri di gestione per la necessità di rispondere a pressanti vincoli di risparmio idrico. Una delle strategie per il contenimento delle perdite idriche è rappresentata dalla riduzione programmata delle pressioni. Nell’ambito di questa nuova strategia, il controllo della rete è sempre più diffuso sulla distribuzione periferica, individuando punti di regolazione prossimi all’utenza nei quali la pressione di esercizio viene ricondotta ai valori ottimali, tramite l’inserimento di valvole dissipatrici a comando manuale o automatico (PRV). Un’alternativa all’impiego delle valvole dissipatrici è rappresentato dalle PAT, pompe utilizzate come turbine, in grado, se correttamente inserite, si trasformare l’energia idraulica dissipata in energia elettrica, mantenendo inalterate le possibilità di regolazione della rete. Nella presente nota, tramite esperimenti numerici e di laboratorio, viene affrontato il problema della verifica in moto vario di un sistema di condotte in cui sia inserita una PAT
Energy production in water distribution networks: a PAT design strategy
No full textPump operating as turbine (PAT) is an effective source of reducing the equipment cost in small hydropower plants. However, the manufacturers provide poor information on the PAT performance thus representing a limit for its wider
diffusion. Additional implementation difficulties arise under variable operating conditions, characteristic of water distribution networks (WDNs). WDNs allow to obtain
widespread and globally significant amount of produced energy by exploiting the head drop due to the network pressure control strategy for leak reductions. Thus a
design procedure is proposed that couples a parallel hydraulic circuit with an overall plant efficiency criteria for the market pump selection within aWDN. The proposed
design method allows to identify the performance curves of the PAT that maximizes the produced energy for an assigned flow and pressure-head distribution pattern.
Finally, computational fluid dynamics (CFD) is shown as a suitable alternative for performance curve assessment covering the limited number of experimental data
Moto in pressione di fluidi alla Herschel-Bulkley: primi rilievi sperimentali
No full textLe formule di resistenza per moti di fluidi Newtoniani in condotte in pressione sono ben note. Non altrettanto può dirsi per i fluidi non-Newtoniani a causa della complessità della legge reologica. Infatti, mentre per il moto laminare è possibile ottenere una formula di resistenza in forma chiusa, il problema si complica in condizioni di moto turbolento; ciò è dovuto in particolare anche alla difficoltà di individuare un parametro che - così come avviene col numero di Reynolds per i fluidi Newtoniani - possa da un lato definire il passaggio da moto laminare a moto turbolento e dall’altro consentire di esprimere in maniera del tutto generale il coefficiente di resistenza. Nel lavoro viene descritto l’apparato sperimentale realizzato per l’esecuzione di prove sul deflusso in pressione di fluidi costituiti da misture di acqua e sedimenti. Utilizzando i primi dati sperimentali è stato messo a punto un processo di ottimizzazione che appare consentire la determinazione dei parametri che caratterizzano il comportamento reologico del materiale utilizzato senza ricorrere a specifiche e complesse indagini viscosimetriche
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