trabalhoA (7)
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1. Ponto de Opera o 2 Ponto de Opera o 1 Ponto de Opera o 3 Curva da Bomba 1175 rpm dr Sistema V lv Semi Aberta A Sistema V lv Aberta Curva da Bomba 1000 rpm 0 i 1 i 0 4 0 9 1 4 1 9 2 4 2 9 3 4 3 9 4 4 4 9 5 4 Q m3 s Figura 1 Controle do ponto de opera o v lvula de controle x velocidade da bomba VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 Implementa o Atrav s de Inversores de Fregii ncia A figura 2 apresenta o esquema b sico da configura o de um sistema utilizando se um inversor de fregii ncia dedicado ao acionamento de bombas com o respectivo diagrama de interliga o el trica de for a e controle A figura mostra um sensor de press o na linha de recalque que tamb m poderia um sensor de vaz o ou mesmo um sensor de n vel de um reservat rio de montante que envia um sinal de controle para o inversor Este sinal representa o feedback para um controlador do tipo PID built in portanto sem precisar de um hardware extra como um PLC Assim por exemplo o sinal de 0 10 bar da linha de recalque corresponderia a um sinal por exemplo de 4 20 mA do sensor de press o O set point seria neste exemplo um valor de press o especificado pelo usu rio O controlador ao perceber um aumento de press o na rede reduz automaticamente a velocidade do motor para2. simplificada a evolu o dos custos Verifica se que se tem um retorno do capital investido de 9 nove meses demonstrando a grande potencialidade do investimento importante observar que neste c lculo n o foram considerados os custos de manuten o e das correias CONCLUS ES Foram apresentados os principais aspectos envolvidos para a an lise da implementa o de sistemas de bombeamento em velocidade vari vel abordando os princ pios te ricos b sicos e os aspectos tecnol gicos e econ micos Muitos erros podem ser cometidos caso este aspectos n o sejam analisados com a devida aten o Verifica se que embora o uso de inversores de frequ ncia sempre conduz economia de energia deve se analisar o retorno financeiro visando adotar e melhor solu o sob o ponto de vista econ mico Este fato bem demonstrado com o caso apresentado sobre a opera o de bombas em paralelo Para o caso de bombas operando em controle de n vel foi apresentado um caso que pode ser aplicado sistemas de abastecimento de gua em especial para sistemas com baixo volume de reserva o ou mesmos para sistemas de condom nios O retorno de capital investido considerado muito bom VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 120000 100000 Atual VLT 6000 80000 60000 Custo R 40000 20000 0 4 8
3. 12 16 20 24 Tempo m s Figura 14 Caso bomba com controle de n vel retorno de capital investido REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS ABRAHIM J NIOR O FONSECA A B 2005 Redu o do consumo de pot ncia em um sistema de bombeamento TCC Depto de Eng Mec nica UFPA CARLSON R 2000 The correct method of calculating energy savings to justify adjustable frequency drives on pumps IEEE Transaction on Industry Application vol 36 o 6 pp 1725 1733 CHAN D T W LI W 1998 Design and implementation of variable frequency regulatory system for water supply IEEE paper 0 7803 3547 3 7 16 DANFOSS 2006 Sensorless pump control for VLT600 HVAC FCM 300 Documento MG 10 T1 02 GOMES H P 2005 Efici ncia hidr ulica e energ tica em saneamento an lise econ mica de projetos Associa o Brasileira de Engenharia Sanit ria e Ambiental MIRCEVSKI S A KOSTIC Z A ANDONOV Z L 1998 Energy saving with pump s AC adjustable speed drives IEEE paper 0 7803 3879 0 TSUTIYA T M 2004 Abastecimento de gua Escola Polit cnica USP
4. 12 apresentam um registro t pico para um per odo de 3 h de funcionamento Desta observa o tem se de 8 a 9 partidas por hora um n mero alto que justifica as quebras ocorridos nos eixos das bombas devido ao problema de fadiga A fiura 12 apresenta o tempo m dio registrado para a opera o e parada da bomba A varia o para o tempo de paradas deve se s varia es no fluxo de massa do processo ocasionando varia es de gera o de rejeito ou seja menor fluxo de rejeito para alimenta o do tanque maior o tempo de parada da bomba VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 Opera o da Bomba de Rejeito OPERANDO Estado L gico PARADA 0 30 60 90 120 150 180 Tempo minuto Figura 11 Caso bomba com controle de n vel regime de opera o Tempo de Opera o e Operando amp Parada AA PAR A AEDES Tempo M dio Operando 4 4 min Tempo min N O gt q O N O Tempo M dio Parada 2 9 min 10 15 N mero de Partidas Figura 12 Caso bomba com controle de n vel regime de opera o m dio O tempo de opera o da bomba varia conforme as condi es de carga ou seja da quantidade de s lidos presentes na mistura l quido s lido o que modifica a perda de carga do sistema variando o ponto de opera o Para a simula o da bo
5. do Encanamento s Bomba Rota o Vari vel Bomba Rota o Fixa Curva da Associa o Equivalente 04 Bombas Perfil de Similaridade e Bomba Isalada a 1175rpm Figura 9 Caso bombas em paralelo associa o com velocidades diferentes A figura 10 apresenta para o n vel de varia o de vaz o mostrada na figura 4 a pot ncia consumida com a opera o do sistema com todas as bombas operando em velocidade constante e com o sistema variando o n mero de bombas operando em velocidade vari vel Observa se que a partir de 3 bombas em velocidade vari vel o impacto na redu o de energia n o significante Assim para este caso bastariam duas bombas operando em velocidade vari vel para se obter uma economia de energia vi vel economicamente Mais detalhes podem ser encontrados em Chan e Li 1998 VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 Pot ncia X Vaz o 1200 00 800 00 N KW 400 00 0 00 3 65 3 70 3 75 3 80 3 85 3 90 3 95 4 00 4 05 4 10 4 15 4 20 4 25 4 30 4 35 4 40 l Q m s Pot em Fun da Varia o de 1 Bomba Pot em Fun o do Manuseio das V lvulas Pot em Fun da Varia o de 02 Bomba Pot em Fun da Varia o de 4 Bombas Pot em Fun da Varia o de 3 Bombas Figura 10 Caso bombas em paralelo
6. equipamentos eletromec nicos por procedimentos operacionais inadequados e por falhas na concep o de projetos Nesse sentido o uso de inversores de frequ ncia uma alternativa para a opera o das bombas em velocidade vari vel o que al m de possibilitar a redu o do consumo de energia el trica em elevat rias de gua facilita a adequa o do volume bombeado com o de gua demandado pela popula o O presente trabalho faz uma revis o nos princ pios b sicos para a compreens o e utiliza o de sistema de bombeamento em velocidade vari vel analisando os seus principais aspectos Como aplica o dois casos s o analisados e discutidos em detalhes PRINC PIOS B SICOS Abaixo s o apresentados os princ pios b sicos da opera o de bombas centr fugas em velocidade da redu o do consumo de energia em sistemas de bombeamento e das formas de implementa o utilizando inversores de fregii ncia Opera o de Bombas Centr fugas em Velocidade Vari vel A opera o de bombas em velocidade vari vel obedece ao princ pio da semelhan a onde uma bomba sempre hom loga a ela pr pria em velocidades de rota o distintas Neste caso as leis de similaridade que governam as rela es entre a velocidade N a vaz o Q a altura manom trica H e a pot ncia hidr ulica P podem ser expressas por VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de j
7. redu o do consumo de energia em fun o do n mero de bombas operando em velocidade vari vel An lise da Opera o de Bombas com Controle de N vel Um exemplo muito interessante sobre a eficientiza o de processo de sistemas de bombeamento o caso da opera o com controle de n vel Aqui apresentado um caso extremo encontrado em uma planta de beneficiamento de min rio por m com conceitos plenamente aplic veis rea de saneamento A constante partida e parada das bombas condux a problemas como altos picos de corrente devido partida direta dos motores el tricos alto custo de energia devido a n o adapta o da velocidade da bomba opera o alta tens o mec nica nos componentes mec nicos devido partida brusca dos motores e diminui o da vida til dos componentes mec nicos devido fadiga ocasionada pelo grande n mero de partida durante a opera o Os dados do motor el trico s o pot ncia 125 cv rota o 1780 rpm tens o 440 V A bomba opera atrav s de um controle on off comandada pelo sinal de um sensor de n vel do tanque de transfer ncia ajustado para partir a bomba em um n vel de 40 do volume total e para parar a bomba quando o n vel de 70 atingido A alimenta o de rejeito para o tanque cont nua Visando verificar o regime de opera o das bombas foram registrados atrav s do supervis rio da planta os intervalos de tempo de opera o e parada das bombas As figuras 11 e
8. um sistema em velocidade vari vel importante para a an lise de viabilidade econ mica O c lculo relizado com o aux lio das leis similaridade ou afinidade Para ilustrar este c lculo a figura 3 apresenta um sistema operando em uma rota o N1 demandando 260 m h de vaz o e precisar mudar para 160 m h As curvas caracter sticas do sistema de bombeamento a curva de afinidade e o ponto de acoplamento inicial entre o sistema e a bomba est o destacados Nestas condi es a quest o qual dever ser a nova rota o da bomba Sistema em rota o vari vel 80 H mca 70 Condi o Inicial n Ponto hom logo ao ponto de Opera o requerido 60 s amp 50 Condi o Final ou Ponto de Opera o requerido 40 Ponto de 30 Opera o Atual 20 A Ed h S ame em N1 104 istema bomba em N2 J Curva de afinidade O em r r 7 7 r 7 r 0 40 80 120 160 200 240 280 320 Q m 3 h Figura 3 Representa o do sistema de bombeamento em rota es diferentes Um modo de se determinar a solu o deste problema encontrar os pontos hom logos ou pontos de mesmo rendimento s condi es finais ou ponto de projeto requerido O problema pode para efeito did tico se dividido nos seguintes passos 1 escrever a equa o da bomba na forma polinomial H a bQ c 4 sendo Q a vaz o Os coeficientes a b e c podem ser obtidos usando um
9. 2 2 Hs a bQ cQ N N N 9 Observa se que nesta equa o apenas Nz desconhecido pois Heq dado pela equa o 5 conforme observado no item 3 Portanto 2 2 H H a Eao S arbon Ze voga 2 Qi N N N 10 Rearranjando a equa o 10 resulta bQ H H Aa de ale os H 0 1 1 at 1 A equa o 10 uma equa o do 2 grau em N com coeficientes VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 ries a OS sa Ni 12 b b Q req Ni 13 H H c amp lc o 2 OH de 14 Uma vez determinado N atrav s da resolu o da equa o 11 pode se expressar a curva da bomba na rota o N3 usando as seguintes equa es N 0 2 15 Ou 0 15 1 2 Nz Hy H 16 No 1 Onde Q H s o pontos da curva do fabricante na rota o Ni AN LISE DE CASOS ESPECIAIS An lise da Opera o de Bombas em Paralelo Uma configura o bastante comum em sistemas de abastecimento a opera o em paralelo Para este caso quando se tem as condi es hidr ulicas que viabilizam a opera o em velocidade vari vel necess ria uma an lise t cnico econ mica para se verificar qual o n mero timo de inversores de frequ ncia para o acionamento das bombas Para ilustrar este caso considera se um sistema composto por 4 conjuntos motor bomba operando em paralelo com as seguintes caracte
10. VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 ASPECTOS IMPORTANTES NA UT ILIZA O DE BOMBAS CENTR FUGAS EM VELOCIDADE VARIAVEL PARA A REDU O DO CONSUMO DE ENERGIA Andr L Amarante Mesquita L zaro J S da Silva Ot vio Abrahim J nior Jos Almir R Pereira Aldo Cezar P Silva Resumo Com a crescente necessidade de se aperfei oar a opera o dos sistemas de abastecimento de gua visando entre outros a redu o do consumo de energia tem conduzido implanta o de sistemas de bombeamento em velocidade vari vel que permite uma solu o eficaz para este problema O presente trabalho apresenta uma an lise sobre diversos aspectos importantes sobre a aplica o de sistemas em velocidade vari vel abordando tanto os princ pios fundamentais quanto os aspectos tecnol gicos quanto quest o de viabilidade econ mica Como exemplos de aplica o dos conceitos s o apresentados dois casos de estudo um tratando da opera o de bombas associadas em paralelo e outros de bomba operando com controle de n vel Abstract With the growing need to improve the water distribution systems aiming energy saving has conducted to use of variable speed pumping systems that allows a good solution for this problem This work presents an analysis on several important aspects of the variable speed pumping systems application discussing the bas
11. a solu o num rica atrav s do m todo dos m nimos quadrados onde os dados de entrada s o justamente os pares Qg Hp retirados da curva do fabricante da bomba Em planilha eletr nicas h uma forma muito r pida de se conseguir esses coeficientes atrav s da fun o do tipo adicionar linha de tend ncia marcando a op o do tipo mostrar equa o no gr fico VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 2 modelar o sistema da seguinte forma H d eQ 5 sendo d e e coeficientes que podem ser determinados com base nas informa es das condi es de opera o do sistema O valor do coeficiente d corresponde ao desn vel geom trico entre os pontos de suc o e recalque Ho e o valor de E pode ser obtido verificando se o ponto atual de acoplamento entre as curvas do sistema e a curva da bomba Assim a equa o 5 pode ser expressa como Oi 6 3 a energia espec fica demandada pelo sistema na vaz o requerida calculada diretamente pela equa o 5 Os pontos de mesmo rendimento tamb m denominados de pontos hom logos Qh Hh e Qreq Hreq onde o primeiro ainda desconhecido se relacionam pelas equa es 1 e 2 ou seja N Q Q req RE 2 7 8 4 o ponto Qh Hn est sobre a curva da bomba e portanto a equa o 4 pode ser usada Levando se em considera o 7 e 8 resulta
12. el de processo o sinal do n vel do tanque Assim o sinal de 0 10 bar da figura seria o sinal de n vel m nimo n vel m ximo do tanque correspondendo a um sinal por exemplo de 4 20 mA do sensor de n vel O set point seria o n vel m dio do tanque Neste sistema de controle o inversor ajusta automaticamente a velocidade de rota o da bomba para manter o n vel constante No caso de interrup o da alimenta o de rejeito para o tanque o inversor com sua fun o especial modo latente se ajusta em uma velocidade m nima para n o bombear rejeito sem entretanto desligar a bomba evitando uma situa o de partida Quando a alimenta o de rejeito reiniciar o inversor com sua fun o especial modo despertar aciona a bomba com uma rampa de acelera o adequada para a condi o de opera o normal do sistema O sistema permite ainda intertravamentos e o acionamento de alarmes A figura 13 mostra a evolu o da rota o da bomba para 3 h de opera o a importante notar que a pot ncia absorvida refere se a pot ncia hidr ulica Falta ainda considerar os rendimentos da transmiss o mec nica e do motor el trico Observa se que pelo n vel de toque necess rio em fun o da rota o pode se eliminar as correias e ainda utilizar um motor de pot ncia inferior Entretanto deve se guardar uma reserva de pot ncia para eventuais emerg ncias em se tenha necessidade de se obter vaz es extremas Nesta an lise ser considerada uma va
13. ic principles as well the technological aspects as the economical viability question As demonstration of these concepts two cases were presented one about the parallel pumping system operation and other on level control mode pump operation Palavras Chave bomba centr fuga velocidade vari vel inversor de freq ncia Universidade Federal do Par GTDEM Grupo de Turbom quinas Depto de Eng Mec nica Centro Tecnol gico Bel m PA CEP 66 075 900 Fone 0xx91 32017960 Fax 0xx91 32017325 E mail andream Qufpa br lazarojs ufpa br Universidade Federal do Par GPHS Grupo de Pesquisa em Hidr ulica e Saneamento Depto de Hidr ulica e Saneamento Centro Tecnol gico Bel m PA CEP 66 075 900 Fone 0xx91 32017960 Fax 0xx91 32017325 E mail rpereira Qufpa br Solve Engenharia Coordena o de Tecnologia e Servi os Bel m PA CEP 66 110 010 Fone 0xx91 32573301 Fax 0xx91 325760225 E mail aldo cezar O solveengenharia com br VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 INTRODU O O crescimento acelerado da popula o e a expans o do setor industrial v m demandando gua em quantidades maiores e com qualidade em padr es bastante restritivos A gua dispon vel na natureza n o atende essas exig ncias o que obriga as empresas de saneamento a encontrarem alternativas t cnicas que sejam vi veis econo
14. igura 6 5 00 4 50 4 00 3 50 T 3 00 Z 250 O 2 00 1 50 1 00 0 50 0 00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Hora Figura 4 Caso bombas em paralelo varia o semanal de vaz o 40 1xB 1175 rpm 30 23 4XB 1175 rpm E2 V Semi Aberta I 15 V Aberta 10 1xB 1000 rpm 0 4 1 4 24 34 44 54 Q m3 s Figura 5 Caso bombas em paralelo condi es extremas de vaz o A figura 7 mostra a evolu o do valor de rota o das bombas correspondente varia o de vaz o Este valor de rota o foi obtido atrav s da metodologia apresentado anteriormente A figura 8 apresenta a varia o semanal da pot ncia em velocidade fixa e vari vel indicando os valores de economia de energia obtidos tanto com somente o c lculo da varia o de velocidade corresponde s condi es hidr ulicas quanto com a economia adicional m xima obtida pela adequa o do fator de pot ncia e de carga do motor el trico devido a o do inversor de fregii ncia nos quatro motores Para a configura o final do sistema tem se que realizar tamb m um estudo de viabilidade econ mica apresentando se os indicadores financeiros Entretanto outro aspecto importante a verifica o da necessidade de se operar com todas as bombas em velocidade vari vel j que se VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua J
15. manter o valor desejado de press o Nos inversores modernos a programa o do controlado PID rapidamente realizada bastando se ajustar poucos par metros via IHM do inversor Injetor Sensor de Press o Rede El trica Sensor de To Press o Bomb o B E Motor PR Inversor Figura 2 Esquema do sistema de controle para uma bomba acionada por um inversor importante observar durante a sele o de um inversor de freqii ncia para acionamento espec fico de bombas centr fugas se o mesmo permite a opera o com cargas chamadas de quadr ticas torque variando com o quadrado da rota o e se esta opera o autom tica e otimizada possibilitando uma redu o ainda maior de energia Outra caracter stica importante a possibilidade do inversor parar a bomba sem desligar o motor el trico quando se atinge um valor m nimo do sinal de feedback Este sinal ao atingir um n vel pr estabelecido para opera o coloca a bomba novamente em regime de velocidade vari vel Tamb m com conhecimento da curva da bomba existem inversores que possibilitam a opera o do tipo sensorless ou seja pode operar atrav s de controle PID sem necessidade de um sensor de press o por exemplo Danfoss 2006 VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 DETERMINA O DA VELOCIDADE DE OPERA O A determina o da velocidade de opera o em
16. mba em regime de velocidade vari vel necess ria a obten o de express es matem ticas para as curvas H x Q em x Q para a velocidade nominal da bomba As curvas para outras velocidades s o obtidas atrav s das leis de afinidade Para o c lculo da vaz o de alimenta o do tanque de transfer ncia inicialmente estimou se o volume til do tanque de transfer ncia VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 aplicando se a lei da conserva o da massa para as condi es de bomba parada e bomba operando Para a bomba parada tem se Qin V m Top 17 onde Qin a vaz o de alimenta o do tanque de transfer ncia V o volume til do tanque de transfer ncia e Tep o tempo m dio da bomba parada Para a bomba operando tem se V til Qout Qin Too 18 onde Qou a vaz o volum trica de sa da de rejeitos do tanque de transfer ncia e Tbo o tempo m dio da bomba operando Substituindo 177 em 18 pode expressar V como V ir Qoue Too Too Top 1 19 Com os dados do problema obt m se Vai 12 24 m e Qha 253 1 mh 20 Assim em m dia esta seria a vaz o que a bomba de rejeito deveria ter para manter o n vel do tanque estabilizado sem necessitar das partidas intermitentes Para se evitar as repetitivas partidas da bomba um sistema de controle PID pode ser implementado utilizando se como vari v
17. micamente para o abastecimento de gua de reas urbanas Como as reservas de gua s o distantes dos pontos de consumo e existe a necessidade de eleva o da gua entre diferentes cotas das unidades de tratamento e reserva o nos sistemas de abastecimento de gua s o utilizados equipamentos eletromec nicos como os conjuntos motor e bomba para recalque de gua bruta de gua de lavagem dos filtros de gua tratada etc Apesar da permanente utiliza o desses equipamentos garantir a confiabilidade do abastecimento de gua o grande consumo de energia el trica dificulta a manuten o do equil brio financeiro j que essa a segunda maior despesa das empresas de saneamento perdendo apenas para a despesa com pessoal Segundo Tsutiya 2004 o consumo de energia el trica em sistema de abastecimento de gua da ordem de 0 6 kWh por m de gua produzida ocorrendo 90 dessa despesa nos motores el tricos utilizados nas esta es elevat rias de gua Essa situa o tem motivado os gestores a implementarem programas de efici ncia hidr ulica e energ tica em sistemas de saneamento o que al m de melhorar a rotina de opera o e manuten o reduz o repasse dos custos com energia el trica na tarifa encaminhada aos usu rios Gomes 2005 comenta que deve ser procurado o uso eficiente de energia el trica nos sistemas elevat rios enfatizando que as perdas de energia ocorrem principalmente por conta da baixa efici ncia dos
18. o o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 pode atingir o ponto de opera o desejado mantendo se bombas em velocidade constante como ilustra a figura 9 Abrahim J nior e Fonseca 2005 300 200 1xB 1175 rpm 150 1 xB 1000 rpm P kW 100 50 0 4 0 6 0 8 1 1 2 Q m3 s Figura 6 Caso bombas em paralelo varia o da pot ncia da bomba 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 00 20 00 40 00 60 00 80 00 100 00 120 00 140 00 160 00 Hora N rpm Figura 7 Caso bombas em paralelo varia o da rota o da bomba VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 1200 9 673 252 kWh ano 1000 4 i R 800 Pa i Ne 7 532 513 kWh ano Vel Fixa a Economia de 2 140 739 kWh ano 22 1 Ye Vari vel 400 Economia de 3 647 241 kWh ano F C amp F P 37 7 200 0 0 00 20 00 40 00 60 00 80 00 100 00 120 00 140 00 160 00 180 00 Hora Figura 8 Caso bombas em paralelo economia de energia com as 4 bombas em paralelo Associa o das Bombvas Centr fugas Ra Vaz o m3 s Altura m c a Curva
19. r sticas motor 400 HP 1 175 rpm bomba vertical vaz o nominal de 3 350 m3 h altura manom trica de 26 mca Para este sistema foi realizado uma s rie de medidas de vaz o envolvendo A figura 4 apresenta essas medidas que representam a varia o semanal de vaz o do sistema Atrav s destas curvas de varia o de vaz o observa se uma redu o de gua bombeada referente ao per odo de 22 a 6 h que corresponde ao quadro t pico esperado para a redu o do consumo de gua Esta varia o oferece uma condi o apropriada para a implanta o de um sistema em velocidade vari vel visando adequar a rota o das bombas em fun o da carga e reduzindo consequentemente o consumo de energia A figura 5 mostra as curvas do sistema para as condi es m xima e m nima de vaz o correspondendo s condi es extremas de posicionamento da v lvula de controle Nesta figura s o mostradas as curvas de uma nica bomba e a sua associa o com 4 bombas em paralelo para duas condi es rota o a rota o nominal da bomba 1175 rpm e a rota o para a opera o de condi o de vaz o m nima correspondente a solu o em velocidade vari vel obtendo se um valor de 1000 rpm VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 A redu o do consumo de pot ncia para uma bomba correspondendo a esta diminui o no valor da rota o apresentada na f
20. unho de 2006 Q N Q N 1 H NY P NY onde os subscritos 1 e 2 referem se s condi es inicial e final Entretanto para a determina o do ponto de opera o deve se empregar essas leis sempre em conjunto com da curva do sistema evolu o da perda de carga da tubula o e componentes com a vaz o A n o considera o da curva do sistema conduz a valores incorretos da velocidade Carlson 2000 Mircevski et al 1998 como ser mostrado a seguir Redu o do Consumo de Energia em Sistemas de Bombeamento em Velocidade Vari vel A figura 1 ilustra um exemplo de como se obt m a redu o do consumo de energia em um sistema em velocidade vari vel Nesta figura o ponto de opera o 1 representa a condi o do sistema operando com a v lvula de controle totalmente aberta estando a bomba em sua velocidade nominal Na necessidade de uma redu o de vaz o a v lvula de controle fechada parcialmente at se atingir o ponto desejado no caso o ponto de opera o 2 Este mesmo valor de vaz o pode ser obtido atrav s da redu o da velocidade da bomba mantendo se a v lvula de controle totalmente aberta atingindo se o ponto de opera o 3 Esta diminui o de velocidade implica em uma redu o de pot ncia hidr ulica conforme equa o 3 importante ressaltar que a altura manom trica tamb m ser reduzida entretanto as condi es hidr ulicas para se atingir a vaz o desejada ser o sempre satisfeitas 40
21. z o extrema igual a Qmax 750 m h Para esta vaz o m xima e para a rota o nominal de 900 rpm da bomba tem se uma pot ncia hidr ulica absorvida de aproximadamente 65 kW Pode se ent o selecionar um motor de alto rendimento de 100 cv importante observar que com a implementa o do sistema de controle a vaz o m dia ser de aproximadamente 250 m h sendo portanto a vaz o m xima considerada um valor de alt ssimo fator de seguran a Entretanto por n o se conhecer detalhadamente o processo e suas poss veis varia es este valor ser mantido VI SEREA Semin rio Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de gua Jo o Pessoa Brasil 5 a 7 de junho de 2006 E Q i e o O E e am 90 120 Tempo min Figura 13 Caso bomba com controle de n vel varia o da rota o A configura o final para o acionamento da bomba de rejeito ser a utiliza o de um motor de alto rendimento de 100 cv com um inversor de fregii ncia Para a an lise econ mica visando estimativa de tempo de retorno de capital investido consideraram se os seguintes dados carga de opera o da bomba 24 h di rias n mero de dias de opera o mensal 30 dias custo da energia R 0 24 kKWh taxa financeira 1 0 m s custo do inversor R 20 438 25 impostos inclusos Para o c lculo do pay back considerou se as condi es m dias atuais e simuladas A figura 14 apresenta de maneira
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