Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de ...

Universidade Federal do Pará

Instituto de Tecnologia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Linha de Pesquisa: Saneamento Ambiental e Sistemas de Infraestrutura Urbana

José Cláudio Ferreira dos Reis Junior

Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado em abastecimento público de água

Belém 2012



Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará. Área de concentração: Recursos hídricos e Saneamento Ambiental. Linha de pesquisa: Saneamento e sistemas de infraestrutura urbana. Orientador: Prof. Dr. José Almir Rodrigues Pereira.

Belém 2012

Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) Biblioteca Central/UFPA, Belém-PA

Reis Junior, José Cláudio Ferreira dos Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado em abastecimento público de água / José Cláudio Ferreira dos Reis Júnior. — 2012

Orientador: José Almir Rodrigues Pereira Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Linha de Pesquisa: Saneamento Ambiental e Sistema de Infraestrutura Urbana, Belém, 2012.

1. Abastecimento de água – Custos. 2. Bombas hidráulicas

elétricas. 3. Estações de bombeamento. I. Título.

CDD - 22. ed. 628.1



Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará. Área de concentração: Recursos hídricos e Saneamento Ambiental. Linha de pesquisa: Saneamento e sistemas de infraestrutura urbana. Orientador: Prof. Dr. José Almir Rodrigues Pereira.

Data de aprovação: ______ / ______ / 2012. Banca Examinadora:

___________________________________________ Prof. Dr. José Almir Rodrigues Pereira – Orientador Doutor em Hidráulica e Saneamento Universidade Federal do Pará ___________________________________________ Prof. Dr. Lindemberg Lima Fernandes – Membro Doutor em Desenvolvimento Sustentável do Trópico Úmido Universidade Federal do Pará ___________________________________________ Prof. Dr.Valdinei Mendes da Silva – Membro Doutor em Geociências Instituto Federal de Educação e Tecnologia do Pará

Para minha mãe (avó)

Nazaré de Souza

Meu exemplo de vida.

AGRADECIMENTOS

A Deus o criador de tudo.

Aos meus avós Nazaré de Souza Santa Brígida e Valdemir Casseb de

Souza Santa Brígida, pelo apoio incondicional em todas as decisões de minha vida

e pela excelente educação e lição de vida.

A minha família em especial a minha mãe Maria Ivete Souza dos Reis e

minhas irmãs Caroline de Souza Santa Brígida e Glauce Souza dos Reis, pela

força nos momentos de dificuldade. A minha tia Ivaneide de Souza Santa Brígida,

pelo total apoio fornecido em todos os momentos de minha vida.

Ao meu orientador, Profº. Dr. José Almir Rodrigues Pereira, pela

orientação, pela confiança em mim depositada, e pelo apoio e incentivo em minhas

atividades acadêmicas.

Aos membros (amigos) do Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento

(GPHS) Karina Ferreira Castro, Jairo dos Passos Corrêa, Heitor Capela Sanjad,

Yasmin Coelho Ribeiro da Silva, Aline Christian Pimentel Almeida Santos, Davi

Edson Sales de Souza, Arnaldo Jorge Sá Lima, Laís Rodrigues Carvalho de

Siqueira e Ananda Cristina Froes Alves, pelo convívio e momentos de aprendizado

e pura descontração.

Ao amigo Augusto da Gama Rêgo, e ao Laboratório de Eficiência

Energética e Hidráulica (LENHS) da Universidade Federal do Pará, por toda

infraestrutura fornecida para o desenvolvimento da pesquisa.

A minha grande parceira acadêmica Gleiciane Costa Moraes, pelos

grandes momentos de superação enfrentados nesta empreitada.

Aos amigos Beatriz Barbosa de Brito, e Diego José Barros pelos

conselhos e por dividirem todos os momentos de felicidade e dificuldades.

Aos meus parceiros, colaboradores, amigos e irmãos de coração

Raynner Menezes Lopes, João Henrique Macedo Sá e Luciano Louzada do Couto

pela incondicional colaboração em todas as atividades deste trabalho.

A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

(CAPES) pelo financiamento da bolsa de estudo.

SUMÁRIO LISTA DE QUADROS

LISTA DE GRÁFICOS

LISTA DE FLUXOGRAMAS

LISTA DE TABELAS

LISTA DE SIGLAS

RESUMO

ABSTRACT

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 19

2. OBJETIVOS .......................................................................................................... 22

2.1 OBJETIVO GERAL ....................................................................................... 22

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 22

3. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................ 23

3.1 COMPONENTES DE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA ......................... 24

3.1.1 Poço Úmido (ou de Sucção) e Poço Seco ......................................... 24 3.1.2 Conjunto Motor e Bomba (CMB) ........................................................ 26 3.1.3 Tubulação (sucção e recalque) .......................................................... 27

3.2 PROJETO DE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA .................................... 29

3.2.1 Vazão ................................................................................................. 30 3.2.2 Tubulações (sucção e recalque) e Perdas de Carga ......................... 32 3.2.3 Altura Manométrica ............................................................................ 36 3.2.4 Potência Hidráulica ............................................................................ 37 3.2.5 Conjunto Motor e Bomba (CMB) ........................................................ 37 3.2.6 Rendimento ........................................................................................ 41 3.2.7 Poço de sucção .................................................................................. 43

3.3 OPERAÇÃO E CONTROLE ......................................................................... 43

3.4 PARÂMETROS DE CONTROLE OPERACIONAL ....................................... 46

3.4.1 Vazão de bombeamento .................................................................... 46 3.4.2 Níveis de operação do poço úmido .................................................... 48 3.4.3 Período de operação .......................................................................... 50 3.4.4 Horários de Ponta e Fora de Ponta .................................................... 50 3.4.5 Pressão .............................................................................................. 52 3.4.6 Parâmetros elétricos........................................................................... 54

3.5 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE

ÁGUA ........................................................................................................... 58

3.6 CUSTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA

63

3.7 TARIFAS EM ENERGIA ELÉTRICA ............................................................. 68

3.8 SIMULAÇÃO HIDRÁULICA .......................................................................... 69

4. METODOLOGIA ................................................................................................... 73

ETAPAS DA PESQUISA ...................................................................................... 76

4.1 ETAPA 1 – AVALIAÇÃO DA OPERAÇÃO DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS

1 E 2 DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO. ................ 77

4.1.1 Fase 1 – Determinação teórica das condições de operação do Sistema de Bombeamento do Setor Básico. ................................................ 77 4.1.2 Fase 2 – Monitoramento dos parâmetros hidráulicos e elétricos. ...... 77 4.1.3 Fase 3 - Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento em operação do Setor Básico. ........................................................................... 86

4.2 ETAPA 2 – PROPOSTAS DE AÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E

HIDRÁULICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO .... 88

4.2.1 Fase 1 – Desenvolvimento de cenários de simulação computacional para o Sistema de Bombeamento do Setor Básico. ..................................... 88 4.2.2 Fase 2 – Ações para melhorar o desempenho Hidroenergético do sistema de bombeamento do setor básico ................................................... 90

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 91

5.1 AVALIAÇÃO DA OPERAÇÃO DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS 1 E 2 DO

SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO. ................................ 91

5.1.1 Determinação teórica das condições de operação do sistema de bombeamento do Setor Básico. ................................................................... 91 5.1.2 Diagnóstico das condições de operação do sistema de bombeamento do setor básico. ............................................................................................ 94

5.2 MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS HIDRÁULICOS. ........................ 96

5.2.1 Medição de vazão EEAT 1. ................................................................ 96 5.2.2 Medição de vazão EEAT 2. ................................................................ 99

5.3 MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS ELÉTRICOS ........................... 101

5.3.1 Tensão e Intensidade de Corrente Elétrica ...................................... 101 5.3.2 Fator de Potência e Fator de Carga ................................................. 103

5.4 ANÁLISE HIDROENERGÉTICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO

SETOR BÁSICO. ........................................................................................ 104

5.4.1 Análise Hidroenergética da EEAT 1 ................................................. 104 5.4.2 Análise Hidroenergética da EEAT 2. ................................................ 110

5.4.3 Resultados da simulação computacional do Sistema de Bombeamento em operação do Setor Básico. ................................................................... 115

5.5 PROPOSTAS DE AÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E HIDRÁULICA

DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO ........................ 118

5.5.1 Fase 1 – Desenvolvimento de cenários de simulação computacional para o Sistema de Bombeamento do Setor Básico. ................................... 118 5.5.2 Fase 2 - Ações para melhorar o desempenho Hidroenergético do sistema de bombeamento do Setor Básico. ............................................... 123

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................ 127

REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 129

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 – Válvulas utilizadas em Sistemas de Abastecimento de Água. ............... 29

Quadro 2 - Valor do coeficiente C sugerido para a fórmula de Hazen-Williams. ....... 34

Quadro 3 - Valores aproximados de K (perdas localizadas). .................................... 35

Quadro 4 – Efeito de alterações em conjuntos elevatórios. ...................................... 36

Quadro 5 – Classificação do fator de carga. ............................................................. 57

Quadro 6 - Alternativas para redução do custo de energia elétrica ........................... 61

Quadro 7 – Vazão média obtida. ............................................................................... 92

Quadro 8 – base de cálculo para a determinação das perdas de carga localizadas. 92

Quadro 9 – Perda de carga localizada na EEAT 1. ................................................... 92

Quadro 10 – Perda de carga localizada na EEAT 2. ................................................. 93

Quadro 11 – Perda de carga total nas EEAT 1 e na EEAT 2. ................................... 93

Quadro 12 – Perda de carga total nas elevatórias 1 e 2. .......................................... 93

Quadro 13 – NPSH (disponível e requerido) e potência dos CMB’s. ........................ 93

Quadro 14 – Resumo das variáveis hidráulicas determinadas teoricamente. ........... 94

Quadro 15 – Resultados do monitoramento hidroenergético da EEAT 1 e da EEAT 2.

................................................................................................................................ 114

Quadro 16 – Consumo e custo com energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT 2. ...... 114

Quadro 17 – Consumo de energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT 2. ..................... 122

Quadro 18 – Custo com energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT 2. ........................ 123

Quadro 19 – Parâmetros para monitoramento hidráulico e elétrico de EEA. .......... 124

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Localização de Estação Elevatória em sistema de abastecimento de

água. ........................................................................................................................................ 24

Figura 2 – Conjunto motor e bomba instalado submerso no poço úmido. ................... 25

Figura 3 – CMB instalado acima (a) e abaixo do nível de água do poço úmido (b). .. 25

Figura 4 – Conjunto motor e bomba. .................................................................................. 26

Figura 5 – Componentes de uma bomba. ......................................................................... 27

Figura 6 – Peças e conexões na tubulação de sucção e recalque. .............................. 28

Figura 7 – Linhas de carga em um sistema de elevação de água. ............................... 33

Figura 8 – Seleção de conjunto motor e bomba (CMB). ................................................. 38

Figura 9 – Curva característica do sistema. ...................................................................... 39

Figura 10 – Gráfico de cobertura das bombas. ................................................................ 40

Figura 11 – Curva do sistema para operação de conjuntos motor e bomba em

paralelo. ................................................................................................................................... 41

Figura 12 – Curva do sistema para operação de conjuntos motor e bomba em série.

.................................................................................................................................................. 41

Figura 13 – Tipos de medidores de vazão em conduto fechado. .................................. 46

Figura 14 – Medidor eletromagnético instalado. ............................................................... 47

Figura 15 – Medidor de vazão ultrassônico instalado. .................................................... 47

Figura 16 – 1 CMB em operação e 1 CMB em reserva (1+1). ....................................... 48

Figura 17 – 2 CMB’s em operação e 1 CMB em reserva (2+1). .................................... 49

Figura 18 – Volumes de Operação do poço úmido.......................................................... 49

Figura 19 – Horário de ponta e fora de ponta ................................................................... 51

Figura 20 – Unidades consumidoras de energia elétrica em SAA. ............................... 59

Figura 21 – Diagrama de balanço de energia com as perdas do sistema. .................. 61

Figura 22 – Diagrama de balanço de energia com as perdas do sistema. .................. 62

Figura 23 – Sistema de Abastecimento da Cidade Universitária Prof.º José da

Silveira Netto. ......................................................................................................................... 73

Figura 24 – Sistema de Bombeamento de água do setor básico. ................................. 74

Figura 25- Etapas e fases da pesquisa.............................................................................. 76

Figura 26 – Medidor de vazão ultrassônico Portátil. ........................................................ 78

Figura 27 – Medidor de vazão instalado. ........................................................................... 79

Figura 28 – Procedimentos de medição de vazão. .......................................................... 79

Figura 29 – Definição do ponto de medição de vazão. ................................................... 80

Figura 30 – Medidor de espessura ultrassônico portátil. ................................................. 80

Figura 31 – Analisador de Qualidade de Energia. ........................................................... 82

Figura 32 - Quadro de comando elétrico. .......................................................................... 83

Figura 33 – Procedimento de instalação e medição de parâmetros elétricos. ............ 83

Figura 34 – Acoplamento das Braçadeiras vermelhas e Garras azuis. ........................ 84

Figura 35 - Analisador de Qualidade de Energia. ............................................................ 85

Figura 36 – Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento em operação

do Setor Básico. ..................................................................................................................... 86

Figura 37 – Metodologia utilizada na simulação hidráulica utilizando o software

EPANET 2.0. .......................................................................................................................... 87

Figura 38 – Cenário 1 de simulação computacional. ....................................................... 89

Figura 39 – Cenário 2 de simulação computacional ........................................................ 89

Figura 40 – Instalações físicas da EEAT 1. ....................................................................... 94

Figura 41 – Quadro de comando elétrico da EEAT 1. ..................................................... 95

Figura 42 – Instalações físicas da EEAT 2. ....................................................................... 95

Figura 43 – Quadro de comando elétrico dos conjuntos motor e bomba da EEAT 02.

.................................................................................................................................................. 96

Figura 44 – Cenário de simulação computacional. ........................................................ 115

Figura 45 – Cenário de simulação computacional. ........................................................ 115

Figura 46 – Cenário 2 de simulação computacional. ..................................................... 121

Figura 47 – Proposta de pontos de medição em sistemas de bombeamento de água

para abastecimento público. .............................................................................................. 125

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Participação percentual com energia elétrica no total das despesas de

exploração no ano de 2009 por prestadora de serviço. .................................................. 64

Gráfico 2 – Custo médio com energia elétrica por prestadora de serviço em 2009. .. 64

Gráfico 3 – Desempenho Hidráulico da EEAT 1. ............................................................. 97

Gráfico 4 – Volume bombeado pela EEAT 1. ................................................................... 98

Gráfico 5 – Desempenho Hidráulico da EEAT 2. ............................................................. 99

Gráfico 6 – Volume bombeado pela EEAT 2. ................................................................. 100

Gráfico 7 – Custo percentual com energia elétrica na EEAT 1.................................... 109

Gráfico 8 – Custo percentual com energia elétrica na EEAT 2.................................... 113

Gráfico 9 – Resultados de pressão nos trechos da rede simulada. ............................ 117

Gráfico 10 – Resultados de pressão na simulação computacional 1. ........................ 120

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Valores de consumo e demanda nos horários de ponta e fora de ponta

sem o desligamento das elevatórias. ........................................................................ 65

Tabela 2 - Consumo da Estação elevatória de Boqueirão. ....................................... 66

Tabela 3 - Consumo da Estação Elevatória e ETA de Gravatá................................. 66

Tabela 4 – Tabela modelo utilizada no monitoramento. ............................................ 78

Tabela 5 – Velocidade do som de acordo com o tipo de material. ............................ 81

Tabela 6 – Análise estatística descritiva da medição de vazão da EEAT 1. ............. 97

Tabela 7 – Análise estatística descritiva dos resultados de volume da EEAT 1. ...... 99

Tabela 8 – Análise estatística descritiva da medição de vazão da EEAT 2. ........... 100

Tabela 9 – Análise estatística descritiva dos resultados de volume da EEAT 2. .... 101

Tabela 10 – Monitoramento da tensão na EEAT 1. ................................................. 101

Tabela 11 – Monitoramento da tensão na EEAT 2. ................................................. 102

Tabela 12 – Monitoramento da corrente elétrica na EEAT 1. .................................. 102

Tabela 13 – Monitoramento da intensidade de corrente elétrica na EEAT 2. ......... 103

Tabela 14 – Consumo diário de energia elétrica na EEAT 1. .................................. 107

Tabela 15 – Custo diário de energia elétrica na EEAT 1. ........................................ 107

Tabela 16 – Análise hidroenergética da EEAT 1. .................................................... 108

Tabela 17 – Consumo diário de energia elétrica na EEAT 2. .................................. 111

Tabela 18 – Custo diário de energia elétrica na EEAT 2. ........................................ 111

Tabela 19- Análise hidroenergética da EEAT 2. ...................................................... 112

Tabela 20 – Resultados da simulação hidráulica. ................................................... 116

Tabela 21 – Resultados de consumo e custo de energia elétrica da simulação

hidráulica no cenário 1. ........................................................................................... 117

Tabela 22 – Resultados da simulação hidráulica para o cenário 1. ........................ 118



Tabela 24 – Resultados da simulação computacional para o cenário 1. ................. 121



Tabela 26 – Resultados de consumo e custo de energia elétrica nas simulações.. 122

LISTA DE SIGLAS

AGESPISA – PI Águas e Esgotos do Piauí

ANEEL Agencia Nacional de Energia Elétrica

AQE Analisador de Qualidade de Energia

CAEMA – MA Companhia de Águas e Esgotos do Maranhão

CAER – RR Companhia de Águas e Esgoto de Roraima

CAERD – RO Companhia de Saneamento de Rondônia

CAERN – RN Companhia de Águas de esgoto do Rio Grande do Norte

CAESA – AP Companhia de Água e Esgoto do Amapá

CAESB - DF Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal

CAGECE – CE Companhia de Saneamento do Ceará

CAGEPA – PB Companhia de Água e Esgoto da Paraíba

CASAL – AL Companhia de Saneamento de Alagoas

CASAN – SC Companhia Catarinense de Água e Saneamento

CEC Comissão de Energia da Califórnia

CEDAE – RJ Companhia Estadual de Águas e Esgotos do Rio de Janeiro

CESAN – ES Companhia Espírito-Santense de Saneamento

CII Confederação das Indústrias da Índia

COMPESA – PE Companhia Pernambucana de Saneamento

COPASA – MG Companhia de Saneamento de Minas Gerais

CORSAN – RS Companhia de Saneamento do Rio Grande do Sul

COSAMA – AM Companhia de Saneamento do Amazonas

COSANPA – PA Companhia de Saneamento do Pará

DEAS – AC Departamento Estadual de Água e Saneamento do Acre

DESO – SE Companhia de Saneamento de Sergipe

EE Estação Elevatória

EMBASA – BA Empresa Baiana de Águas e Saneamento

EPE Empresa de Pesquisa Energética

ETA Estação de Tratamento de Água

IWA International Water Association

Kwh/m³ Kilowatts hora por metro cúbico

LENHS Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica

NPSH Net Positive Suction Head

PLC Programador Lógico Controlável

PNCDA Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água

PROCEL Programa de Conservação de Energia Elétrica

PROCEL Programa de Conservação de Energia Elétrica

PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Básico

RMB Região Metropolitana de Belém

SAA Sistema de Abastecimento de Água

SABESP – SP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo

SANEAGO – GO Saneamento de Goiás

SANEATINS – TO Companhia de Saneamento do Tocantins

SANEPAR – PR Companhia de Saneamento do Paraná

SANESUL – MS Empresa de Saneamento de Mato Grosso do Sul

SGE Sistema de Gestão Energética

SNIS Sistema Nacional de Informações de Saneamento

TWh Terawats- hora

UNESCO rganização das Nações Unidas para a Educação, à ciência e a cultura.

RESUMO

Avaliar o consumo e o custo de energia elétrica em sistema de

bombeamento de água para abastecimento público. A pesquisa foi dividida em

atividades teóricas, de investigação em campo e de simulação computacional no

sistema de abastecimento de água do Setor Básico da Universidade Federal do

Pará. Inicialmente, foi avaliada a atual rotina operacional das duas estações

elevatórias por meio de monitoramento hidráulico e elétrico e por simulação

computacional. Na segunda etapa foram realizadas simulações no software

EPANET com diferentes cenários de operação do sistema de bombeamento,

enfocando o consumo e o custo de energia elétrica como parâmetros para o controle

operacional. Com a pesquisa é recomendada a utilização de apenas uma elevatória,

para bombeamento direto de água do reservatório apoiado do setor profissional para

o reservatório elevado do setor básico.

Palavras-chave: Água, Energia elétrica, Bombeamento.

ABSTRACT

Evaluate the consumption and the cost of the electric power in water pump

systems to public supply. The research was divided in theoretical activities, of field

investigation and computational simulation of the water supply system of the basic

sectorial of the Federal University of Pará. Initially, the current operation routine of

the two lift stations by electrical and hydraulic monitoring and by computational

simulations was evaluated. In the second stage simulations in the EPANET software

with different sceneries of pump operation system was realized, focusing the

consumption and cost of the electric power as parameters for the operational control.

With the research is recommended the utilization of only one lift station, to the direct

pump of water to the ground storage tank of the professional sectorial to the lift

station of the basic sectorial.

Key words: Water, Electric Power, Pump.

19 Introdução

REIS JUNIOR. José Cláudio Ferreira dos. Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado em abastecimento publico de água

1. INTRODUÇÃO

No atual cenário de alta competitividade de mercado, empresas que

desejem alcançar um bom patamar de desenvolvimento e tornarem-se mais

competitivas não podem admitir o desperdício ou usar a energia de forma ineficiente,

portanto, é necessário incentivar novas práticas de procedimentos técnicos

operacionais a todos os colaboradores da organização, de modo a obter o mesmo

produto ou serviço com menor consumo de energia, eliminando desperdícios e

assegurando a redução dos custos (MOURA, 2010).

Em alguns casos, economia significativa de energia elétrica pode ser

conseguida apenas com mudanças de procedimentos e hábitos. O consumo de

energia elétrica está presente em diversos setores, tais como, no setor de

iluminação das instalações, de serviços de escritório, de equipamentos de

monitoramento e controle, no acionamento de motores elétricos, dentre outros.

De acordo com dados de 2008 do Programa Nacional de Conservação de

Energia para o setor de Saneamento (PROCEL, 2005a), no Brasil cerca de 2 a 3%

do consumo total de energia elétrica é destinado ao setor de abastecimento de água

e de tratamento de esgoto, o equivalente a cerca de 10 bilhões de kWh/ano.

Gonçalves, Jordão, Januzzi (2009) comentam que mais de 90% desse total de

energia elétrica é destinado ao uso dos conjuntos motor e bomba utilizados nos

diversos processos de abastecimento de água e de esgotamento sanitário.

Esses equipamentos, muitas vezes dimensionados de forma inadequada

ou operando em condições obsoletas, são frequentemente utilizadas durante os

horários de pico, que somado as perdas de água verificadas nas companhias de

abastecimento, contribuem para onerar as tarifas de água (GONÇALVES, JORDÃO,

JANUZZI, 2009).

A energia consumida e os materiais utilizados no sistema dependem das

características da bomba, da instalação e do modo como o sistema irá operar.

Todos os componentes do sistema deveram ser cuidadosamente selecionados para

20 Introdução


combinarem entre si e manter em um conjunto confiável, assegurando os mais

baixos custos energéticos e de manutenção, bem como tendo longa durabilidade.

Codurú e Pereira (2010) comentam que é preciso considerar o

funcionamento dos equipamentos eletromecânicos de cada unidade nos horários de

ponta e fora de ponta e que o detalhamento dessa informação hidroenergética é

importante para a avaliação das despesas de exploração, já que o valor do horário

de ponta (3 horas no período noturno) é cerca de três vezes maior do que o dos

demais horários (fora de ponta).

Ainda segundo os autores a eficiência energética está relacionada com as

características de cada sistema de abastecimento de água, o que é relacionado pelo

controle operacional, eficiência da macromedição dos volumes, setorização da rede

de distribuição, micromedição do volume consumido nas instalações prediais,

qualidade e compatibilidade dos cadastros técnico e comercial, entre outras ações.

As informações de que programas de eficiência energética em sistemas

de bombeamento representam grande ganhos de melhorias já são bem

disseminadas no setor energético, com exemplo desses ganhos pode-se citar o caso

da Índia, onde a Confederação de Indústria da Índia (CII) estima que uma tradicional

companhia pública municipal indiana tem o potencial de melhorar a eficiência do

sistema de água em até 25 por cento, uma vez que as várias companhias de água

municipais na Índia gastam até 60 por cento do seu orçamento de energia com o

bombeamento de água (JAMES; GODLOVE; CAMPBELL, 2002).

Outro exemplo é o estudo de oportunidades de eficiêntização de água e

energia realizado no Texas, as companhias de água nos Estados Unidos poderiam

facilmente reduzir 15 por cento do uso total de energia, economizando quase 1

bilhão de dólares. Os americanos gastam de US$ 1 bilhão a US$ 1,5 bilhão,

anualmente, apenas para bombear água e esta nunca alcança o usuário final devido

aos vazamentos do sistema, furto e equipamentos defeituosos (CALIFORNIA, 2005).

A eficiência energética em sistemas de bombeamento de água é uma boa

alternativa para reduzir o custo efetivo com energia elétrica e melhorar os serviços

de distribuição, assim como, atender às necessidades das crescentes populações,

aumentando a capacidade de serviço do sistema. A redução e o desperdício

21 Introdução


energético representam ainda um papel importante em termos de benefícios

ambientais.

A elaboração de diagnósticos hidroenergéticos do funcionamento de

sistemas de bombeamento consiste na determinação de alternativas que

possibilitem ganhos por meio de ações que visem à eficiência energética tendo em

vista a redução do consumo de energia elétrica e redução da demanda de potência

no horário de ponta do sistema.

Nesse contexto, o termo hidroenergético pode ser entendido como a

relação de parâmetros hidráulicos e elétricos, como exemplo pode ser citado, o

consumo de energia elétrica por unidade de volume de água bombeado expresso

em kwh/m³, indicador muito utilizado na gestão energética em companhias de

saneamento no Brasil.

Os indicadores hidroenergéticos assumem importante papel, no que diz

respeito às ferramentas de análise de informações referentes a gerencia e ao

controle operacional de sistemas de bombeamento, permitindo ao responsável na

tomada de decisão, avaliar o comportamento do sistema de maneira integrada,

possibilitando o estabelecimento de ações de resposta, contribuindo para o

crescimento do sistema como um todo.

Com o intuito de conhecer melhor e aperfeiçoar o uso de energia elétrica

nas unidades de bombeamento de água em sistemas de abastecimento de água,

este trabalho abordará o consumo de energia elétrica em estações elevatórias de

água tratada para abastecimento público, identificando as despesas com energia

elétrica nessas unidades em especial nos horários de ponta e fora de ponta.

A estrutura de apresentação do trabalho é composta de cinco itens

principais; sendo eles o objetivo geral e os específicos, a revisão de literatura onde

são abordados temas relacionados a eficiência energética em sistemas de

abastecimento de água com foco no sistema de bombeamento, a metodologia

adotada para o desenvolvimento das etapas e fases do trabalho, os resultados onde

foram sistematizados e analisados todos os dados e informações obtidos, as

considerações finais com as conclusões e por fim as referencias que serviram de

base teórica .

22 Objetivos


2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

Avaliar o consumo e o custo de energia elétrica em sistema de

bombeamento de água para abastecimento público.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

� Monitorar parâmetros hidráulicos e elétricos nos horários de ponta e

fora de ponta da rotina operacional do sistema de bombeamento de água

tratada do setor básico da cidade Universitária Pro. José da Silveira Netto;

� Simular cenários de operação do bombeamento de água tratada no

setor básico da cidade Universitária Profº José da Silveira Netto;

� Analisar e propor procedimentos técnicos operacionais para melhorar o

desempenho operacional do sistema de bombeamento de água.

23 Revisão de Literatura


3. REVISÃO DE LITERATURA

O conceito de Estação Elevatória (EE) pode ser entendido como o

conjunto de instalações e equipamentos necessários para o recalque de fluído, para

as demais unidades do sistema, de modo a vencer as distancias e a diferença entre

os níveis geométricos entre os diversos pontos do sistema, e são utilizadas para

pressurizar determinado fluído, até aos pontos de processamento ou de consumo,

superando desníveis topográficos e perdas de carga ao longo das tubulações.

Geralmente são utilizadas nos sistemas de abastecimento de água, de esgotamento

sanitário e de drenagem pluvial (GOMES, 2009a).

Azevedo Netto et al. (1998) observam que conjuntos motor e bomba de

estação elevatória devem vencer a diferença de nível entre os dois pontos mais as

perdas de carga em todo o percurso (perda por atrito ao longo da canalização e

perdas localizadas às peças especiais.) sendo, a bomba o dispositivo que converte

trabalho mecânico em energia ao fluido.

As Estações Elevatórias de Água Tratada (EEAT), são formadas por um

conjunto composto por tubulações de sucção e de recalque, válvulas, registros,

conexões, poço úmido e seco, motor e bomba hidráulica, que variam conforme o

porte do sistema, características da área, regime de trabalho entre outros fatores.

Em Sistemas de Abastecimento de Água (SAA), conjuntos motor e bomba

(CMB) podem ser instalados nas unidades de captação, tratamento e distribuição de

água, podendo ser o bombeamento de água direto para adutoras, reservatórios ou

rede de distribuição, conforme mostrado na Figura 1.



Figura 1 - Localização de Estação Elevatória em sistema de abastecimento de água.

A maior parte do consumo de energia elétrica em Sistemas de

Abastecimento de Água (SAA) ocorre nas estações elevatórias, conforme já

explanado nos itens anteriores.

3.1 COMPONENTES DE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA

A seguir são descritos as partes principais que compõem uma estação

elevatória de água, tais como; Poço úmido, poço seco, tubulações de sucção e

recalque, válvulas, conexões, e o conjunto motor e bomba.

3.1.1 Poço Úmido (ou de Sucção) e Poço Seco

Dependendo do arranjo dos componentes do sistema de bombeamento, e

das condições de instalação, pode ser necessária a utilização de um poço úmido,

cuja função é a de armazenar a água à ser bombeada.

O poço úmido ou poço de sucção é o compartimento da estação

elevatória destinado a acumulação da água a ser recalcada pelos conjuntos motor e



bomba, os quais, podem estar instalados no próprio poço úmido (submerso) (ver

Figura 2), acima do nível máximo e abaixo do nível de água, este último instalado na

parte externa do poço (ver Figura 3).

Figura 2 – Conjunto motor e bomba instalado submerso no poço úmido.

O poço seco é o local utilizado para abrigar os conjuntos motor e bomba,

o barrilete, o painel de comando e o gerador de energia elétrica (ver Figura 3 b)).

Figura 3 – CMB instalado acima (a) e abaixo do nível de água do poço úmido (b).

Vale ressaltar que dependendo da localização em relação ao nível do

terreno o poço úmido pode ser classificado em: enterrado (quando abaixo do nível

REIS JUNIOR. José Cláudio Ferreira dos. Análise hidroenergé

do terreno), semi enterrado (

apoiado (quando acima do ní

3.1.2 Conjunto Motor e Bomba (CMB)

Os conjuntos motor e bomba utilizados no bombeamento de água, são

responsáveis por transformar a energia elétrica em energia mecânica nos motores e

em seguida, transformam a energia mecânica em energia hidráulica nas bombas,

possibilitando o deslocamento d

mostrado um exemplo de conjunto motor e bomba.

Figura

Fonte: KSB Bombas

O trabalho realizado pelas bombas

porém, devido a sua eficiência, larga faixa de potência e praticidade o motor elétrico

predomina em estações de bombeamento de fluidos. Vale ressaltar que o termo

bomba, utilizado é referente ao deslocamento do fluido água, haja vista que

acordo como fluido os equipament

2009a).

As bombas podem ser

volumétricas que possuem uma ou mais câmaras, cujo interior o movimento de um

dispositivo propulsor comunica energia de pressão ao líquido, pro

escoamento e as Bombas Dinâmicas ou Turbobombas são caracterizadas por

possuírem um órgão rotatório dotado de pás (rotor) que, devido a sua aceleração,

exerce forças sobre o líquido.

erreira dos. Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento em abastecimento publico de água

enterrado (quando parcialmente abaixo do nível do terreno), e

apoiado (quando acima do nível do terreno).

Conjunto Motor e Bomba (CMB)




possibilitando o deslocamento da água entre os níveis necessários. Na

mostrado um exemplo de conjunto motor e bomba.

Figura 4 – Conjunto motor e bomba.

Fonte: KSB Bombas Hidráulicas S.A. (2011).

realizado pelas bombas pode ser oriundo de

eficiência, larga faixa de potência e praticidade o motor elétrico


é referente ao deslocamento do fluido água, haja vista que

acordo como fluido os equipamento recebem denominações diferentes

s bombas podem ser divididas em dois grandes grupos as

possuem uma ou mais câmaras, cujo interior o movimento de um

propulsor comunica energia de pressão ao líquido, pro

ombas Dinâmicas ou Turbobombas são caracterizadas por


exerce forças sobre o líquido.


tica da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado em abastecimento publico de água

quando parcialmente abaixo do nível do terreno), e




a água entre os níveis necessários. Na Figura 4 é

pode ser oriundo de diversas fontes,

eficiência, larga faixa de potência e praticidade o motor elétrico


é referente ao deslocamento do fluido água, haja vista que, de

recebem denominações diferentes (GOMES,

divididas em dois grandes grupos as Bombas

possuem uma ou mais câmaras, cujo interior o movimento de um

propulsor comunica energia de pressão ao líquido, provocando o seu

ombas Dinâmicas ou Turbobombas são caracterizadas por



Em Sistemas de Abastecimento de Água é comum a u

bombas centrífugas, na

bomba.

Figura

Fonte:

Uma maneira de controle da operação de conjuntos motor e bomba é a

automação, que dentre outras utilizações pode

• o acionamento e desligamento d

consumo de energia elétrica;

• a emissão de alertas

• a facilidade na operação e manutenção dos equipamentos.

3.1.3 Tubulação (sucção e recalque)

Em SAA as tubulações de sucção e recalque são as responsáveis por

transportar a água entre os diversos pontos de consumo do

de sucção, geralmente é instalada uma válvula de pé com crivo,

evitar a entrada de materiais sólidos na tubulação e consequentemente na bomba

(ver Figura 6), enquanto que na tubulação de recalque é comum a instalação das

seguintes peças:


Em Sistemas de Abastecimento de Água é comum a u

na Figura 5 são mostrados os principais componentes de uma

Figura 5 – Componentes de uma bomba.

Fonte: Bomba imagens, 2011.


automação, que dentre outras utilizações pode-se destacar:

o acionamento e desligamento dos CMB’s, evitando os picos de

consumo de energia elétrica;

de alertas em casos de pane no sistema, e;

a facilidade na operação e manutenção dos equipamentos.

ção (sucção e recalque)


transportar a água entre os diversos pontos de consumo do sistema, na tubulação

de sucção, geralmente é instalada uma válvula de pé com crivo,


enquanto que na tubulação de recalque é comum a instalação das



Em Sistemas de Abastecimento de Água é comum a utilização de

são mostrados os principais componentes de uma

Componentes de uma bomba.


, evitando os picos de

em casos de pane no sistema, e;

a facilidade na operação e manutenção dos equipamentos.


sistema, na tubulação

que é utilizada para


enquanto que na tubulação de recalque é comum a instalação das



• Válvula de retenção para evitar o retorno de água em casos de paralisação do

bombeamento;

• Registro de gaveta, para isolamento do CMB durante atividades de inspeção

e manutenção;

• Redução concêntrica e excêntrica, para melhor escoamento da água

bombeada;

Figura 6 – Peças e conexões na tubulação de sucção e recalque.

Entre os componentes de uma estação elevatória, vale destacar a grande

variedade de tipos e de combinações de válvulas, algumas até combinadas com

atuador elétrico. No Quadro 1 são mostrados os dois principais tipos utilizados no

bombeamento de água.



Quadro 1 – Válvulas utilizadas em Sistemas de Abastecimento de Água. Tipo Ilustração Utilização

Gaveta

Muito utilizada para o bloqueio e liberação de fluxo, tendo com

principais vantagens, baixa perda de carga quando totalmente

abertas, custo reduzido quando comparado a outras válvulas, e

como desvantagem pode-se citar a dificuldade de manutenção.

Retenção

Normalmente utilizada para evitar a volta de fluxo em tubulações Utilizada

Fonte: NEI.com.b; TUBOVAL (2011); Gomes (2009a).

Ramos; Covas; Araújo (2011) comentam a utilização de válvulas como a

principal alternativa para o controle de pressão em SAA, chamadas de Válvulas

Redutoras de Pressão, ou simplesmente, VRP que são utilizadas nos sistemas

hidráulicos como forma de uniformização e controle das pressões, dando origem a

uma perda de carga localizada, mediante a dissipação de energia hidráulica, através

do abaixamento dos valores de pressão a jusante.

3.2 PROJETO DE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA

As Normas Brasileiras Regulamentadoras (NBR’s), que fixam as

condições exigíveis para estudos de concepção de sistemas públicos de

abastecimento de água, e as condições exigíveis para estudos de concepção de

sistemas públicos de abastecimento de água utilizadas no dimensionamento de

Estação Elevatória de Água, são descritas a seguir:

• NBR 12211/1992 –“Estudos de concepção de sistemas públicos de

abastecimento de água”;

• NBR 12214/1992 –“Projeto de sistema de bombeamento de água para

abastecimento público”;



• NBR 12212/1992 –“Projeto de poço para captação de água subterrânea”;

• NBR 12213/1992 –“Projeto de captação de água de superfície para

abastecimento publico”.

No estudo de concepção de projetos de estações elevatórias, é de

fundamental importância que sejam considerados fatores como topografia,

estabilidade do terreno quanto à erosão, enxurradas, disponibilidade de energia

elétrica, área disponível para instalações futuras, entre outros fatores, que podem

variar em função das condições técnicas e econômicas de cada projeto.

Na elaboração de projetos de Estação Elevatória de Água (EEAT), são

determinados alguns parâmetros hidráulicos e parâmetros elétricos.

Os parâmetros hidráulicos, utilizados para no dimensionamento das

unidades de uma estação elevatória, são basicamente a vazão, perdas de carga,

altura manométrica, e, por conseguinte as curvas características de desempenho do

sistema.

Os parâmetros elétricos são indicadores que expressam como a energia

elétrica está sendo utilizada. Esses números podem ser primitivos ou relacionados

com outras variáveis, devendo ser calculados a partir de algumas fórmulas. Entre os

principais parâmetros elétricos utilizados no dimensionamento de uma Estação

Elevatória de Água, estão a Potência e o Rendimento do conjunto motor e bomba

(GOMES, 2009).

3.2.1 Vazão

Para que o dimensionamento de um sistema de bombeamento de água

ocorra de forma eficiente, é necessário que se tenha conhecimento da quantidade

de água que entra e sai do sistema, ou seja, a vazão de adução e de bombeamento

para reservatórios e rede de distribuição.



A vazão de bombeamento é determinada a partir da concepção básica do

sistema de abastecimento de água, conforme recomendado na NBR 12211/1992,

que fixa as etapas de implantação das obras e do regime de operação previsto para

as elevatórias. A seguir são mostradas as fórmulas matemáticas utilizadas para o

cálculo das vazões média, do dia de maior consumo e a da hora de maior consumo.

A vazão média pode ser determinada com a utilização da equação 1.

Q� =��

�� (1)

onde:

Qd: vazão de consumo (l/s);

P: população a ser abastecida (hab);

q: consumo per capita (l/hab.dia);

h: número de horas de funcionamento da unidade (h).

No cálculo da vazão do dia de maior consumo é utilizada a equação 2.

� =��

�� (2)

onde:

K1: coeficiente do dia de maior consumo.

A vazão da hora do dia de maior consumo e calculada conforme a

equação 3.

�� =��

�� (3)

onde:

K: K1 x K2 (coeficiente de retorno)

Vale ressaltar que, além da vazão à ser distribuída para a população,

deve-se considerar a vazão de bombeamento da estação elevatória, que consiste na

vazão total fornecida pelos conjuntos motor e bomba para distribuição. Na prática

para que o sistema funcione de forma eficiente é necessário que a seguinte

condição seja atendida:

Q�� ≥Q��



3.2.2 Tubulações (sucção e recalque) e Perdas de Carga

As tubulações de sucção, recalque e barrilete devem ser dimensionados

de modo que as condições de vazão e pressão no sistema sejam satisfatórias. Os

limites máximos de velocidade nas tubulações de sucção estabelecidos na NBR

12214/92 variam de acordo com diâmetro da estando compreendida entre 0,7m/s

para diâmetro de 50 mm e 1,5m/s para diâmetros maiores de 400mm. No recalque

este limite esta compreendido entre 0,6 e 3,0m/s.

Ainda segundo Azevedo Netto et al. (1998), a tubulação de sucção deve

ser a mais curta possível, evitando-se ao máximo peças especiais, como curvas,

cotovelos, etc. Ainda segundo os autores, devem ser sempre ascendente até atingir

a bomba e quando diversas bombas tiverem suas canalizações de sucção ligadas a

uma única tubulação (de maior diâmetro) as conexões deverão ser feitas através de

junções tipo “Y”, evitando-se o emprego de tês.

Um importante parâmetro de projeto de estações elevatórias, são as

perdas de carga que de forma geral consistem na perda de energia ao longo da

tubulação ocasionada pelo atrito do fluído com a parede da tubulação.

As perdas de carga na tubulação de sucção consiste no somatório de

todas as perdas entre os reservatórios de sucção e a boca de sucção da bomba. Na

tubulação de recalque as perdas de carga são contabilizadas desde a boca de

descarga da bomba até o ponto de descarga do líquido.

As perdas de carga podem ser entendidas analisando-se a Figura 7, onde

um líquido (no caso a água) flui de uma extremidade a outra, onde parte da energia

inicial se dissipa na forma de calor, a soma de cargas na extremidade final não se

iguala a carga total na extremidade inicial, a essa diferença de carga é o que se

pode entender como perda de carga.



Figura 7 – Linhas de carga em um sistema de elevação de água.

Fonte: Adaptado de Azevedo Neto et al.(1998).

Para Azevedo Netto et al. (1998), a resistência ao escoamento no caso de

regime laminar é inteiramente consequência da viscosidade e quando o regime do

escoamento é classificado como turbulento a resistência é o efeito combinado das

forças devidas a viscosidade e a inércia.

Na literatura técnica em engenharia, são consideradas dois tipos de

perdas de carga, sendo elas: perdas distribuídas e perdas localizadas, que

dependem de fatores como: tipo de fluido, de escoamento, do material da

canalização, da presença de válvulas registros e acessórios.

A perda distribuída é ocasionada pelo atrito entre as partículas do líquido

com as paredes da tubulação. Existem várias expressões matemáticas que

permitem a determinação deste tipo de perdas, porém as mais utilizadas devido a

sua aplicabilidade e precisão são as fórmulas de Darcy - Weisback ou universal, e

a de Hazen Williams.

A fórmula de Darcy - Weisback é utilizada para diâmetros acima de 50

mm e é válida para fluidos incompressíveis (o volume não varia em função da

pressão), conforme mostrado na equação 5.

ℎ� = !

".$%

�.& (4)



onde:

hf: perda de carga distribuída (m);

f: coeficiente de atrito, função do número de Reynolds e da rugosidade relativa

(K/D);

L: comprimento da tubulação (m);

v: velocidade média(m/s);

g: aceleração da gravidade (m/s²);

D: diâmetro interno da tubulação(m).

Outra fórmula é a de Hazen-Williams, conforme mostrado a seguir:

' = 10,643 ∗ � /0 ∗ 1 ,/0 ∗ 2 ∗ 345,/6 (5)

onde:

J:perda de carga distribuídaem relação ao comprimento do tubo (m/m);

Q: vazão (m³/s);

C: coeficiente de rugosidade do tubo (adimensional);

L: comprimento da tubulação (sucção e recalque) (m);

D: Diâmetro interno da tubulação (m).

O valor do coeficiente C para diferentes tipos de tubos e tempo de uso é

mostrado no Quadro 2.

Quadro 2 - Valor do coeficiente C sugerido para a fórmula de Hazen-Williams.

Tubos Novos Usados

(± 10 anos) Usados

(± 20 anos)

Aço galvanizado roscado 125 100 - Aço rebitado, novos 110 90 80 Aço soldado, comum (revestimento betuminoso) 125 110 90 Aço soldado com revestimento epóxico 140 130 115 Chumbo 130 120 120 Cimento-amianto 140 130 120 Cobre 140 135 130 Concreto, bom acabamento 130 - - Concreto, acabamento comum 130 120 110 Ferro fundido, revestimento epóxico 140 130 120 Ferro fundido, revestimento de argamassa de cimento 130 120 105 Grés cerâmico, vidrado (manilhas) 110 110 110 Latão 130 130 130 Madeira, em aduelas 120 120 110 Tijolos, condutos bem executados 100 95 90 Vidro 140 140 140 Plástico (PVC) 140 135 130 Fonte: Adaptado de Azevedo Netto et al (1998), pág. 150.



Quanto as perdas localizadas, estas são provocadas por peças especiais

e demais singularidades instaladas nas tubulações de sucção, recalque e barrilete,

que pode ser determinada de utilizando-se a equação mostrada a seguir:

9� = :.$%

�.& (6)

onde:

hf: perda de carga localizada (m);

k: coeficiente;

v: velocidade média (m/s);

g: aceleração da gravidade (m/s²).

Quadro 3 - Valores aproximados de K (perdas localizadas). PEÇA K PEÇA K

Ampliação gradual 0,30 Junção 0,40

Bocais 2,75 Medidor Venturi 2,50 Comporta aberta 1,00 Redução gradual 0,15 Controlador de vazão 2,50 Saída de canalização 1,00 Cotovelo de 90° 0,90 Tê, passagem direta 0,60 Cotovelo de 45° 0,40 Tê, saída de lado 1,30 Crivo 0,75 Tê, saída bilateral 1,80 Curva de 90° 0,40 Válvula de ângulo aberta 5,00 Curva de 45° 0,20 Válvula de gaveta aberta 0,20

Curva de 22,5° 0,10 Válvula borboleta aberta 0,30

Entrada normal em canalização 0,50 Válvula-de-pé 1,75

Entrada de borda 1,00 Válvula de retenção 2,50

Existência de pequena derivação 0,03 Válvula de globo aberta 10,00

Velocidade 1,00 Fonte: Azevedo Netto et al (1998), pág. 122.

Outra maneira de determinação das perdas de carga localizadas é

conhecida como método dos comprimentos equivalentes, pois uma canalização que

possui ao longo de sua extensão diversas singularidades, equivale,sob o ponto de

vista de perda de carga, a um encanamento retilíneo de comprimento maior,sem

singularidades.

Este método consiste em adicionar à extensão da canalização retilínea,

(para efeito de cálculo) comprimentos que correspondam à mesma perda de carga

que causariam as singularidades existentes na canalização.



Com o passar dos anos e de muitos experimentos com o objetivo de

determinar as perdas localizadas, foram construídas tabelas que expressão

diretamente as perdas por tipo e diâmetro de conexão.

3.2.3 Altura Manométrica

Quando se considera bombeamento de água, é preciso vencer tanto a

altura geométrica (estática), quanto às perdas de carga que ocorrerão ao longo da

tubulação. A essa altura, dá-se o nome de “Altura Manométrica”, ou “Altura Total de

elevação”, que consiste na soma do desnível geométrico com as perdas de carga

total e distribuída, conforme mostrado a seguir:

9;<= = 9& + ∆92 + ∆93 (7)

sendo:

9&: Altura geométrica (m);

∆92: Perdas de cargas localizadas (m);

∆93: Perdas de Carga distribuídas (m).

No Quadro 4 são apresentadas algumas considerações de Tsutiya (2001)

quanto ao tipo de bomba relacionado com o aumento ou diminuição da altura

manométrica em sistemas de abastecimento de água.

Quadro 4 – Efeito de alterações em conjuntos elevatórios.

Tipo de bomba Redução da altura manométrica Aumento da altura manométrica Vazão Força Vazão Força

Centrifuga Aumenta Depende da velocidade (rpm) Reduz Depende da

velocidade (rpm) De Êmbolo ou Diafragma Nada Reduz Nada Aumenta

Fonte: Adaptado, Azevedo Netto, et al (1998).



3.2.4 Potência Hidráulica

A potência ou potência útil da bomba pode ser entendida como a taxa de

energia consumida para transferir a água entre dois pontos, ou seja, é a relação

entre o trabalho (W) realizado e o correspondente intervalo de tempo (T).

Em sistemas de abastecimento de água, a força envolvida é o próprio

peso da água que deverá ser transferida entre os dois pontos, o qual é igual ao

produto do peso específico (γ) pelo volume (Vol), resultando na equação mostrada a

seguir:

@ =A

B∴ @ =

D∗EFG∗HI

B∴ @�JK = L ∗ � ∗ 9; (8)

onde:

H�: Altura Manométrica;

: Vazão de Bombeamento;

Como já foi descrito nos parâmetros hidráulicos no cálculo da altura

manométrica é considerado as perdas de carga totais nas tubulações. Dessa forma,

a potência total da bomba e do conjunto motor e bomba pode ser expresso conforme

a seguinte equação:

@�JK =D∗N∗HIηO∗ηP (9)

onde:

ηQRη

S: coeficientes de rendimento da bomba e do motor, respectivamente.

3.2.5 Conjunto Motor e Bomba (CMB)

Segundo a NBR 12214/1992, para a seleção dos conjuntos motor e

bomba, os seguintes fatores devem ser considerados: faixa de operação, decorrente

das interseções entre as curvas características do sistema e das bombas,


consideradas as variações de vazão e dos níveis de água, ou cargas

de montante e de jusante, bem como o envelhecimento dos tubos.

Ainda segundo a referida norma, também devem ser considerados fatores

como: as características da água a ser recalcada, a disponibilidade de bombas no

mercado, a economia e facilidade de operação e manutenção e a padronização com

equipamentos de outras elevatórias existentes.

As seguintes condições devem ser observadas

motor e bomba (NBR 12214/1992):

a) as curvas características devem ser do tipo está

instaladas em paralelo;

b) em caso de grandes variações de vazão, pode ser utilizado sistema de

acionamento de velocidade variável;

c) os pontos de operação das bombas, nas diversas situações possíveis,

devem estar situados na faixa adequa

d) o NPSH disponível deve superar em 20% e no mínimo em 0,50 m o

NPSH requerido pela bomba

Na Figura 8, são apresentados os principais componentes e variáveis

envolvidos na seleção de uma bomba.

Figura 8 –

Fonte: Adaptado,


consideradas as variações de vazão e dos níveis de água, ou cargas




facilidade de operação e manutenção e a padronização com

equipamentos de outras elevatórias existentes.

As seguintes condições devem ser observadas na escolha dos conjuntos

bomba (NBR 12214/1992):

a) as curvas características devem ser do tipo está


acionamento de velocidade variável;

) os pontos de operação das bombas, nas diversas situações possíveis,

devem estar situados na faixa adequada de rendimento (60% – 75%);


NPSH requerido pela bomba em todos os pontos de operação.

, são apresentados os principais componentes e variáveis

envolvidos na seleção de uma bomba.

– Seleção de conjunto motor e bomba (CMB).

Fonte: Adaptado, Pereira (2010).



consideradas as variações de vazão e dos níveis de água, ou cargas piezométricas,




facilidade de operação e manutenção e a padronização com

na escolha dos conjuntos

a) as curvas características devem ser do tipo estável, para bombas


) os pontos de operação das bombas, nas diversas situações possíveis,

75%);


, são apresentados os principais componentes e variáveis

Seleção de conjunto motor e bomba (CMB).



É recomendado que sejam previstas no mínimo duas bombas, sendo uma

de reserva, para que haja alternância no funcionamento das bombas. E que se

forem previstas três bombas iguais, cada uma deverá ter a capacidade de elevar

50% da vazão nominal do sistema. Os autores também recomendam que a

instalação dos conjuntos motor e bomba seja sempre que possível em local seco,

bem ventilado, acessível e ao abrigo de intempéries e de enxurradas, devem ser

fixados sobre fundações capazes de absorver os esforços (contínuos e transitórios)

e minimizar as vibrações geradas. Como forma de preparação para o funcionamento

dos conjuntos motor e bomba, deve-se encher a canalização de sucção com o

líquido a ser bombeado.

• Curvas do sistema e da bomba

Uma bomba se caracteriza pelo par de valores, composto pela altura

manométrica e pela vazão a ser bombeada, que quando plotados em forma de

gráfico recebem a denominação de curva característica do sistema (ver Figura 9). A

esta curva pode-se agregar outras grandezas tais como rendimento e potência.

Quanto as curvas da bombas, estas são traçadas pelos fabricantes por meio de

ensaios que se constituem elemento fundamental para que o projetista possa

selecionar a melhor bomba que seja compatível com as necessidades de projeto(ver

Figura 10) (GOMES, 2009a).

Figura 9 – Curva característica do sistema.



Figura 10 – Gráfico de cobertura das bombas.

A curva de potência absorvida versus vazão por exemplo é obtida dos

ensaios no laboratório de hidráulica do fabricante. Representa a relação entre a

vazão bombeada e a potência necessária para tal.Aqui, vale uma observação sobre

essa potência: ela é denominada usualmente de BHP (Brake Horse Power, do

inglês) e quer dizer a potência hidráulica absorvida pela bomba é a potência que o

motor deve fornecer ao eixo da bomba.

A operação de conjuntos motor e bomba pode ocorrer em paralelo ou em

série. Considerando conjuntos de características semelhantes na operação em

paralelo, a vazão de bombeamento do sistema é igual à soma das vazões das duas

bombas, e que a altura manométrica é a mesma para ambas. Enquanto que na

operação em série a vazão de bombeamento é unitária, ou seja, igual à vazão de

uma bomba, enquanto que a altura manométrica é igual à soma das alturas

manométricas de cada bomba.

De acordo com a forma de operação (série e paralelo), pode-se obter as

um tipo de curva característica do sistema, conforme mostrado na Figura 11 e na

Figura 12. Vale ressaltar que as curvas mostradas é considerando conjuntos motor e

bombas iguais.



Figura 11 – Curva do sistema para operação de conjuntos motor e bomba em paralelo.

Fonte: Adaptado, Gomes (2009a).

Figura 12 – Curva do sistema para operação de conjuntos motor e bomba em série.

Fonte: Adaptado, Gomes (2009a).

3.2.6 Rendimento

O rendimento de qualquer máquina pode ser definido como sendo o

quociente da energia por ela produzida pela energia por ela fornecida (“energia

ganha/energia paga”). No caso do rendimento de uma bomba, pode ser determinado

de acordo com a equação a seguir:



ηQ =�TUV

�IWX (10)

onde:

@�JK: Potência hidráulica;

@;FY: Potência motriz.

O rendimento do motor pode ser determinado utilizando a equação

mostrada a seguir:

ηS =�IWX

� (11)

onde:

P��: Potência motriz (“energia ganha”);

P: Potência elétrica (“energia paga”).

O rendimento global de um conjunto motor e bomba é o produto entre os

rendimentos da bomba e do motor, conforme mostrado a seguir:

η[SQ = ηQ ∗ ηS (12)

Logo, o rendimento do conjunto poder ser expresso por:

η[SQ =D∗N∗H

� (13)

onde:

L: peso específico da água (xxx);

Q: vazão (m³/h);

H: altura manométrica (m.c.a.);

P: Potência (CV).

Os parâmetros hidráulicos e elétricos já descritos servem de base para o

projeto de dimensionamento das unidades seguintes como o poço de sucção,

tubulações de sucção e recalque, e os conjuntos motor e bomba.



3.2.7 Poço de sucção

No dimensionamento do poço de sucção, o comprimento e a largura

devem ser compatíveis com a instalação dos conjuntos motor e bomba

selecionados, bem como com as tubulações de sucção e recalque e como seus

respectivos órgãos acessórios (NBR 12214/92). No projeto de poços de sucção é

importante que sejam observadas as seguintes condições:

• De entrada de ar e vórtices: a entrada de ar e a formação de vórtices

em poços de sucção, geralmente são ocasionadas pelo arranjo

inadequado de peças, juntas e acessórios;

• De dimensões de projeto: o comprimento e a largura devem ser

compatíveis com a instalação dos conjuntos motor e bomba a serem

instalados, assim como da tubulação de sucção e respectivos órgãos

acessórios, respeitando-se as folgas necessárias para a montagem,

instalações complementares e circulação de pessoal, deve haver

também completa independência das tomadas de sucção sem

interferência entre elas, observando sempre as recomendações

estipuladas pelo fabricante da bomba.

Para evitar a formação de vórtices, o poço úmido deve ter profundidade

mínima (h) de 1,5D, e valores de velocidade entre a faixa de 0,60 a 0,90m/s.

3.3 OPERAÇÃO E CONTROLE

A busca pela otimização de sistemas de bombeamento, pode ser

considerada como uma das principais ações operacionais para a redução das

perdas hidráulicas e energéticas, tendo em vista que é grande a quantidade de

variáveis envolvidas no processo (vazão, pressão, potência, entre outras) e que

estas podem ser modificadas a cada instante, o que torna mais complexo a atividade

de operar esses sistemas.



Vale ressaltar que é importante que as medições desses parâmetros não

ocorram de forma isolada e mecânica, pois, de nada adianta os dados se não é

realizada a correta interpretação e análise dos mesmos.

Na medida em que um novo enfoque para o planejamento energético vai

sendo delineado, novas ferramentas de análise vão surgindo e metodologias vão

sendo aprimoradas no sentido de integrar opções de oferta, com opções da

demanda.

Cima (2006) comenta que o processo de planejamento deve contemplar

todos os diferentes aspectos relacionados com o uso da energia, dentro das

dimensões econômica, social e ambiental do desenvolvimento energético.

Segundo Moura (2010), o Sistema de Gestão Energética (SGE) oferece

uma estrutura de melhores práticas para as organizações desenvolverem objetivos

de eficiência energética, planos de intervenção, medidas e investimentos prioritários

de eficiência energética, monitorarem e documentarem resultados, e assegurar em

uma contínua e constante melhoria do desempenho da eficiência energética. Para a

implantação de um SGE, segundo United Nations Industrial Development

Organization (2009), algumas medidas são importantes:

• Um plano estratégico, que requer mensuração, gestão e documentação

para a melhoria contínua da eficiência energética;

• Uma equipe de gestores de vários departamentos internos da

organização liderados por um coordenador de energia, que responde diretamente

para a administração central e é responsável por acompanhar a implementação do

plano estratégico;

• Políticas e procedimentos para assegurar todos os aspectos da compra

de energia, uso e disposição;

• Projetos para demonstrar uma melhoria contínua na eficiência

energética;



• A elaboração de um manual de energia: um documento que evolui com

o tempo à medida que projetos de conservação de energia e políticas são

empreendidos e documentados;

• A identificação de indicadores de desempenho chaves, únicos da

companhia, que são monitorados para medir os processos;

• Relatório periódico para a administração baseados nessas medidas.

Segundo Cunha (2009), a operação consiste basicamente em definir, em

um determinado instante, qual a melhor combinação do estado operacional das

bombas e coeficiente de abertura das válvulas, de forma a tornar o sistema mais

eficiente em termos energéticos. É importante ressaltar que sem o planejamento

estratégico, os sistemas continuarão a desperdiçar água e energia elétrica.

Ainda segundo Cunha (2009), pode ser entendido como operação de um

sistema de bombeamento como sendo uma sequência de manobras de válvulas,

bombas e equipamentos acessórios. Podendo esta operação ser realizadas de

forma manual, onde as manobras são realizadas pelos operadores dos sistemas que

na maioria das vezes possuem pouca ou nenhuma instrução adequada sobre o

funcionamento do sistema, ou de forma automatizada onde o controle é feito por

meio da utilização de eletro boias nos reservatórios, pressostatos nas elevatórias, ou

de maneira mais complexa, onde geralmente é baseado em Controladores Lógicos

Programados (PLC).

Os inversores de frequência são equipamentos eletrônicos acoplados aos

conjuntos motor e bomba, cuja função é o controle da velocidade de rotação dos

motores elétricos a corrente alternada (AC). A alteração da rotação altera as curvas

de funcionamento da bomba, assim como o ponto de operação do sistema.


3.4 PARÂMETROS DE CONTROLE OPERACIONAL

3.4.1 Vazão de bombeamento

Este parâmetro fornece informações importantes no que diz respeito a

operação do sistema, pois, por meio dele é possível determinar a vazão que esta

sendo bombeada para as unidades seguintes. No

de medidores de vazão utilizados para medição em condutos fechados.

Figura 13 – Tipos de medidores de vazão em conduto fechado.

Fonte: Adaptado, Programa nacional de Combate ao Desperdício de Água 2004.

Na categoria de medição por diferença de pressão, estão inseridos os

Tubos de Venturi, os bocais e as placas de orifício. Segundo

Combate ao Desperdício de Água (

difundida para escoamento em grandes diâmetros e vazões, pois tem perda de

carga menor, enquanto que os dois últimos, são mais restritos a diâmetros e vazões

menores.

Os medidores tipo turbina, medem a vazão a partir do movim

turbina ou de um rotor, cuja a velocidade de rotação é

bombeamento (PNCDA

realizada a partir das propriedades do escamento, tais como a indução magnética e

a transmissão de ondas sonoras.

Os medidores eletromagnéticos que tem sem funcionamento baseado no

fato de que a água potável é um fluido condutor de eletricidade podendo ser

induzida uma corrente elétrica,

eletromagnético instalado.

Pressão

Venturi Bocais Orificios


PARÂMETROS DE CONTROLE OPERACIONAL

Vazão de bombeamento



sendo bombeada para as unidades seguintes. No Figura 13 são mostrados os


Tipos de medidores de vazão em conduto fechado.

rograma nacional de Combate ao Desperdício de Água 2004.


Tubos de Venturi, os bocais e as placas de orifício. Segundo Programa Nacional de

Desperdício de Água (PNCDA, 2004) o primeiro tem sua aplicação mais



Os medidores tipo turbina, medem a vazão a partir do movim

turbina ou de um rotor, cuja a velocidade de rotação é função da vazão de

bombeamento (PNCDA 2004). Nos medidores eletrônicos a medição de vazão é


e ondas sonoras.



induzida uma corrente elétrica, na Figura 14 é mostrado um medidor

eletromagnético instalado.

Medidores de vazão em conduto fechado

Orificios

Turbina

Mono e Multijato Woltman Depois

Eletrônicos

Eletromagnéticos





são mostrados os tipos


rograma nacional de Combate ao Desperdício de Água 2004.


Programa Nacional de

rimeiro tem sua aplicação mais



Os medidores tipo turbina, medem a vazão a partir do movimento de uma

função da vazão de

Nos medidores eletrônicos a medição de vazão é




é mostrado um medidor

Eletrônicos

Eletromagnéticos

Ultrassônicos



Figura 14 – Medidor eletromagnético instalado.

Fonte: Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água, 2004.

Os medidores ultrassônicos mais utilizados para medição de vazão, são

aqueles que tem como princípio de funcionamento o Efeito Doppler e o Tempo de

Transito. Os que operam por Efeito Doppler, possuem os eletrodos sensor e

receptor um do lado do outro, sendo que o receptor determina a velocidade média

do escoamento pela variação da frequência do sinal ultrassônico refletido nas

partículas em suspensa presentes na água, sendo mais indicado para medição em

água com elevadas ou médias concentrações de sólidos suspensos. Enquanto que

o medidor ultrassônico por Tempo de Transito é indicado para escoamento de água

limpa, ou com pequenas concentrações de sólidos em suspensão.

A principal vantagem desse tipo de medidor em relação ao

eletromagnético é que estes não necessitam de trechos de tubos isolados para sua

instalação, podendo ser instalados na parte externa da tubulação, conforme

mostrado a na Figura 15.

Figura 15 – Medidor de vazão ultrassônico instalado.



Uma das principais desvantagens deste tipo de medidor, consiste na

necessidade da perfeita calibração, pois como sua medição é baseada na

velocidade média, qualquer erro calibração pode, resultar em erros grosseiros de

medição de vazão.

3.4.2 Níveis de operação do poço úmido

De acordo com o número de conjuntos motor e bomba em funcionamento

e de reserva, é possível determinar o nível de operação do poço úmido. Na Figura

16 é mostrado a operação de dois CMB’s (sendo um de reserva), observa-se que,

quando os dois conjuntos encontram-se parados o nível é mínimo (N1) e com um

CMB em operação o nível é máximo (N2).

Figura 16 – 1 CMB em operação e 1 CMB em reserva (1+1).

Outro arranjo operacional de conjuntos motor e bomba bastante utilizado

para o bombeamento de água para rede de distribuição é mostrado na Figura 17,

composto por três CMB’s (sendo um de reserva), quando todos os conjuntos

encontram-se parados o nível é mínimo (N1), com um CMB operando o nível é

médio (N2), e com dois CMBs em operação o nível é máximo (N3).



Figura 17 – 2 CMB’s em operação e 1 CMB em reserva (2+1).

De acordo com Pereira (2010), os volumes do poço de sucção podem ser

determinados com os níveis de água, conforme mostrado na Figura 18.

Figura 18 – Volumes de Operação do poço úmido.

Fonte: Adaptado, Pereira (2010).

• Volume total: volume máximo que pode ser ocupado pela água,

compreendido entre o fundo do poço até o nível máximo próximo

da tubulação extravasora (ver Figura 18 a));

• Volume útil: volume compreendido entre o nível mínimo e o nível

máximo de operação dos CMB’s (ver Figura 18 b));



• Volume efetivo: é o volume compreendido entre o fundo do poço e

o nível médio de operação dos CMB’s (ver Figura 18 c));

• Volume de segurança: volume compreendido entre o fundo do

poço e o nível mínimo de operação (ver Figura 18 d)).

3.4.3 Período de operação

Este parâmetro é a base para a determinação de todos os demais, pois

quando analisados dissociados a ele perdem completamente o sentido. Por exemplo

pode-se citar os valores de vazão sempre devem estar associado a um período e

intervalo de tempo, seja em horas, minutos ou segundos.

3.4.4 Horários de Ponta e Fora de Ponta

Pode-se entender como horário de ponta o período em que as tarifas de

energia elétrica são mais caras em relação as demais horas, é um período de três

horas seguidas no intervalo compreendido entre as 17 e 22 horas. As

concessionárias frequentemente definem como horário de ponta o período de 17h30

até 20h30, mas isso não é uma regra geral, sendo aplicado somente para

consumidores de média e alta tensão (PNCDA, 2004).

Para a Rede Celpa, que é a concessionária responsável pelo

abastecimento com energia elétrica do estado do Pará, o horário de ponta é

compreendido entre o horário de 18:30 as 21:30h, sendo que neste intervalo o valor

cobrado é diferenciado (3 vezes o valor cobrado nos demais horários do dia).

Segundo Gomes (2009b), em muitos sistemas de abastecimento de água é possível

otimizar ou ampliar a reservação existente, permitindo que o bombeamento sejam

deslocados para fora do horário de ponta.



O sistema de fornecimento de energia tem que ter capacidade de suprir o

pico de consumo neste horário, a carga média dos horários fora de ponta é

conhecida como carga base, e a carga média das horas do horário de ponta é

chamada de carga de ponta. Na Figura 19 é mostrado o desempenho típico de uma

elevatória nos horários de ponta e fora de ponta.

Figura 19 – Horário de ponta e fora de ponta

A utilização de energia elétrica por meio da redução do consumo de carga

ou paralisação nos horários de ponta, também pode ser uma alternativa de uso

racional e eficiente de energia elétrica, sem comprometer o desempenho dos

sistemas de cada uso final ou o nível de conforto proporcionado aos usuários.

Tsutiya (2001) propõe uma metodologia para o desligamento total ou

parcial dos conjuntos motor e bomba em horário de funcionamento de ponta, que

envolve as seguintes atividades:

• Operação de reservatórios;

• Análise da evolução do consumo setorial;

• Observação das características das bombas, formas de operação e

controle de estações elevatórias;

• Estudo dos volumes de reservação e consumo.

Ainda segundo o autor, é necessário que as seguintes condições sejam

atendidas para a viabilização do desligamento das bombas no horário de ponta:

Condição necessária: Vp ≤ Vu



onde:

Vp: volume necessário para atender a demanda no horário de ponta

Vu: volume útil do reservatório, obtido a partir dos dados de área e limites

operacionais do reservatório.

3.4.5 Pressão

O controle operacional desse parâmetro, é de fundamental importância no

que diz respeito ao gerenciamento de perdas de água causadas por vazamentos,

assim como o desperdício nas instalações hidráulicas.

Nos fluidos, só é possível aplicar forças através de superfícies, ao

contrário do que ocorre com os sólidos, nos quais se pode considerar a ação de uma

força pontual. Por isso, é conveniente estudar as forças que atuam nos líquidos a

partir do conceito de pressão,que pode ser entendida como uma força, por unidade

de superfície, aplicada perpendicularmente a essa superfície por um fluido com o

qual está em contato (GONÇALVES; JORDÃO ; JANUZZI, 2009).

@ =\

] (16)

onde:

F: Força aplicada sobre a superfície;

S: Área da base.

A pressão total ou absoluta é dada por:

@<^_ = @<Y; + L ∗ ℎ (17)

onde:

@<^_: Pressão absoluta;

@<Y;: Pressão atmosférica;

L: peso específico do líquido;

: altura da coluna do líquido.



Na expressão anterior, a primeira parcela do lado direito refere-se à

pressão quando a profundidade é igual a zero, isto é, na superfície livre do líquido. A

essa pressão dá-se o nome de “pressão atmosférica”. À pressão assim determinada

dá-se o nome de “pressão absoluta”.

Nos trabalhos de engenharia, principalmente no setor de saneamento, é

conveniente considerar o referencial de pressão igual à pressão atmosférica. Em

outras palavras deve-se fazê-la igual a zero. À pressão assim determinada dá-se o

nome de “pressão manométrica”ou “pressão relativa” (Pr).

@̀ = L ∗ ℎ (18)

Assim, é comum encontrar a equação:

@<^_ = @<Y; + @̀ (19)

O fato de a pressão atmosférica variar com a altitude não implica que se

incorre em erro quando a tomamos como referencial nos trabalhos de saneamento,

pois os sistemas de água normalmente estão restritos a uma área onde a pressão

atmosférica não varia significativamente. Além do que, como em todos os problemas

da física, o que interessa para se realizar trabalho é o diferencial de energia, e não a

energia absoluta.

O monitoramento da pressão pode proporcionar, entre outros fatores a

redução do desperdício e custos com o abastecimento de água. Segundo pesquisas

realizadas por Gonçalves; Jordão; Januzzi (2009), este controle contribui para a

diminuição da frequência d ruptura de tubulações e os consequentes danos que tem

reparos onerosos,minimizando também as interrupções de fornecimento e os

perigos causados ao publico usuário de ruas e estradas; um serviço com pressões

mais estabilizadas ao consumidor, baixando a ocorrência de danos as instalações

internas dos usuários; e a redução dos consumos relacionados com a pressão da

rede.



3.4.6 Parâmetros elétricos

Para o monitoramento e controle do consumo de energia elétrica, e são

utilizado equipamentos conhecidos como Analisadores de Qualidade de Energia

(AQE), que dependendo do modelo e tipo, podem medir além do consumo, a

Energia ativa a intensidade de corrente, a Tensão, o Fator de Potência, o Fator de

carga.

Entre os parâmetros mais usuais utilizados na operação de sistemas de

bombeamento de água, pode-se destacar o Consumo Específico Normalizado de

Energia Elétrica (CEN), que é um indicador que leva em consideração as diferentes

configurações de sistema de abastecimento de água. Segundo Gonçalves; Jordão;

Januzzi (2009), a Internacional Water Association (IWA) tem adotado o CEN para

comparar o desempenho de sistemas de bombeamento.

Ainda segundo Gonçalves; Jordão; Januzzi (2009), este indicador reduz

as alturas manométricas (H) de diferentes instalações a uma altura única, de modo a

permitir a comparação do desempenho destas, sendo definido como “a quantidade

media de energia gasta para elevar 1 metro cúbico de água a 100 m de altura por

meio de instalações de bombeamento”.A determinação deste indicador pode ser

realizado utilizando a equação mostrada a seguir:

1ab =�c∗Y

E∗dIce�ff

(20)

onde:

@<: Potência consumida (KW);

t: tempo (h);

V: volume bombeado (m³);

Hman: altura manométrica

Segundo Alegre et al. (2006) o valor médio deste indicador e da ordem de

0,5 kWh.m³ para 100m de altura manométrica. Entretanto, analises sobre o emprego

desse indicador foram realizadas pelo PROSAB, e os resultados indicam que o



mesmo não se mostrou adequado para avaliar a melhoria de eficiência de sistemas

de bombeamento.

Duarte et al.(2008) comentam que este indicador é útil para acompanhar

a evolução do desempenho de uma mesma instalação de bombeamento, embora

não seja recomendado para comparar o desempenho de instalações de

bombeamento distintas, pois não reflete o numero de horas de funcionamento dos

diferentes grupos elevatórios e nem a configuração do sistema de recalque.

Outro parâmetro elétrico que merece destaque é a energia ativa, ou seja

a energia que realmente realiza trabalho; isto é, transforma a energia elétrica em

outras formas de energia, tais como: energia luminosa (lâmpadas), energia

mecânica (motores elétricos) e energia térmica (fornos e fogões). O consumo ativo

(kWh) também aumenta com o acréscimo do número de horas trabalhadas (horas

extra).

O Fator de Potência é um dos parâmetros operacionais que permite

determinar a quantidade de energia ativa que realmente esta sendo consumida, e

pode ser entendido como a razão entre a energia elétrica ativa e a raiz quadrada da

soma dos quadrados das energias elétricas ativa e reativa, consumidas num mesmo

período especificado (ANEEL, 2010).

Caso a instalação esteja com o fator de potência abaixo de 0,92, o que

significa que esta consumindo energia reativa além daquela permitida, serão

faturadas mais duas parcelas, referentes à energia reativa e á demanda reativa

excedente. A alternativa mais utilizada para esse tipo de correção é a instalação de

capacitores como fontes internas de energia reativa, sendo um investimento com

retorno de três a oito meses (ANEEL, 2010).

A Resolução 414 de 9 de setembro de 2010, da Agência Nacional de

Energia Elétrica – ANEEL regulamenta os critérios para fornecimento de energia

elétrica, estabelece que o fator de potência deve ser mantido acima de 0,92. Quando

o fator de potência for menor do que 0,92, a concessionária aplica multa à unidade

consumidora.



Algumas das causas mais comuns do baixo FP são: motores operando

em vazio, isto é, máquinas que ficam ligadas sem estar trabalhando; motores e

transformadores superdimensionados; transformadores de muita potência para

atender pequenas cargas por muito tempo; grande quantidade de motores de

pequena potência; lâmpadas de descarga fluorescentes, vapor de mercúrio e vapor

de sódio sem reatores de alto teor de potência; excesso de energia capacitiva ou

excesso de capacitores na rede elétrica.

O baixo fator de potência mostra que a energia está sendo mal

aproveitada, o que como consequência, provoca problemas de ordem técnica nas

instalações, tais como: variação de tensão, que pode ocasionar a queima de

motores; maior perda de energia dentro da instalação; redução do aproveitamento

da capacidade dos transformadores e dos circuitos elétricos; aquecimento dos

condutores; e redução do aproveitamento do sistema elétrico (geração, transmissão

e distribuição).

Na Resolução 414 de 9 de setembro de 2010, da Agência Nacional de

Energia Elétrica (ANEEL), o fator de carga é conceituado como a razão da demanda

média pela demanda máxima da unidade consumidora, no mesmo intervalo de

tempo especificado.

g1 =�I

"Iái (21)

onde:

FC: fator de carga;

Pm: energia média;

Dmáx: demanda de potência máxima.

Este parâmetro, demonstra como a potencia é solicitada ao longo do

tempo, e quanto mais próximo da unidade, mais constante tende a ser a forma de

usar a energia. Outra forma de calcular o fator de carga, segundo Programa de

Conservação de Energia Elétrica (2005a) é através do conhecimento da energia

total consumida e do tempo do período de medição, pois são informações

disponíveis na fatura mensal de consumo de energia elétrica.



j =k=l`&J<XWXcm

HF`<_XWXcUn∗"l;<=K<IáiUIc (22)

Segundo o Programa de Conservação de Energia Elétrica (2005b) um

baixo fator de carga indica que houve concentração no consumo de energia elétrica

em um período curto de tempo, isto é, se a empresa ligar quase todas as máquinas,

luminárias e demais aparelhos por um pequeno intervalo de tempo, o fator de carga

será baixo. O ideal é trabalhar com a menor demanda (kW) no maior intervalo de

tempo.

Quanto mais alto for o fator de carga, menor será o preço médio. O custo

de energia elétrica decresce exponencialmente em relação ao crescimento do fator

de carga.

Também segundo Programa de Conservação de Energia Elétrica (2005b),

pode-se aumentar o fator de carga reduzindo-se a demanda e limitando-a ao mínimo

necessário, evitando a ligação simultânea de cargas de grande porte, programando

e organizando melhor a produção, com funcionamento escalonado dos

equipamentos ao longo da jornada.

Moura (2010) ressalta que o fator de carga é um importante índice que

pode ser utilizado como indicativo da racionalidade do uso da energia elétrica nos

SAA. Por exemplo, nas estações elevatórias indica o nível de utilização dos

conjuntos motor e bomba. Melhorar o fator de carga significa aumentar o número de

horas de utilização do conjunto motor e bomba o que requer, na maioria das vezes,

sua substituição.

Tsutiya (2001) classifica o fator de carga em intervalos de operação,

conforme mostrado no Quadro 5.

Quadro 5 – Classificação do fator de carga. Classificação do fato de carga Fator de carga Classificação 0 – 0,35 Péssimo 0,35 – 0,55 Ruim 0,55 – 0,75 Regular 0,75 – 0,90 Bem 0,90 – 1,00 Ótimo

Fonte: Tsitiya, 2001.



Outros dois parâmetros elétricos são a intensidade de corrente que é a

relação entre a quantidade de carga elétrica que passa por uma seção reta do

condutor e o respectivo intervalo de tempo gasto e a tensão de distribuição ou

alimentação dos sistemas de duas formas, primeiro tensão primária de distribuição

como sendo aquela disponibilizada com valores padronizados iguais ou superiores a

2,3 kV e tensão secundária de distribuição como sendo aquela com valores

padronizados inferiores a 2,3 kv (GONÇALVES; JORDÃO; JANUZZI, 2009).

3.5 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA

Segundo o Programa de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL)

(2005b), a energia consumida em todo o mundo para a distribuição de água é cerca

de 7% do total do consumo mundial sendo aproximadamente igual à quantidade

total de energia utilizada conjuntamente no Japão e Taiwan.

Os sistemas de abastecimento de água das companhias de saneamento

do Brasil consumiram 9,6 TWh de eletricidade, ou seja, 2% do total da eletricidade

gerada no Brasil neste ano, que foi de 483,4 TWh. Este consumo representou uma

despesa de R$ 1,96 bilhão, sendo que as despesas com eletricidade

corresponderam a 17,4% do total das despesas destas companhias naquele ano.

Segundo a companhia de abastecimento de água Sydney Water (2011),

para o bombeamento e tratamento de água e esgoto é necessário a utilização de

muita energia, sendo que mais de 80% da eletricidade da companhia é usada na

operação desses processos

Cada etapa do ciclo de uso da água possui uma intensidade energética

específica, ou seja, uma quantidade de energia que é consumida por unidade de

água relacionada aos processos de captação, adução, tratamento e distribuição da

água. Na Figura 20 são mostradas as unidades de um sistema de abastecimento de

água onde há consumo de energia elétrica.



Figura 20 – Unidades consumidoras de energia elétrica em SAA.

A forma de captação de água bruta para abastecimento público é

realizada de acordo com as características do manancial a ser utilizado, podendo

ser divida em dois grandes grupos: a superficial, e a subterrânea. A primeira ocorre

na tomada de água direta em rios, lagos, açudes e nascentes, a segunda consiste

na captação de águas profundas através de poços freáticos ou artesianos, na figura

a seguir são mostradas algumas destas formas de captação.

O consumo de energia elétrica nessas unidades ou etapas do ciclo de uso

da água é determinado considerando vários fatores, estando entre os principais; a

origem da água, o volume de água a ser aduzido, a distância de adução e a

topografia da região. Estudos realizados pela Califórnia Energy Comission - CEC –

no ano de 2005, sobre a intensidade energética na captação e transporte de água

bruta na Califórnia, mostraram que o consumo de energia elétrica variou de 0 a 3,7

kWh/m³.

Tsutyia (2001) comenta que na operação de estações de tratamento de

água são utilizados bombas para lavagem dos filtros, bombas para remoção de lodo,

bombas para a recuperação de água de lavagem dos filtros, bombas para a o

recalque de água para distribuição, e que estas representam grandes consumidores

de energia elétrica.



Entre os principais equipamentos consumidores de energia elétrica em

uma ETA também estão os conjuntos motor e bomba, sopradores de ar,

equipamentos de injeção, controles, iluminação e, em alguns casos, dependendo do

processo de desinfecção (por luz ultravioleta e ozonização), também há consumo de

energia elétrica

Moura (2010) comenta que na etapa de tratamento de água bruta o

consumo de energia elétrica pode variar de acordo com sua a origem, o volume e

processo de tratamento. Segundo esse autor, águas subterrâneas geralmente

demandam tratamento simples, logo, o consumo de energia é menor, enquanto

águas de outras fontes como subterrâneas, salobras ou água do mar, requerem

tratamentos mais avançados, resultando em maior consumo de energia elétrica.

Segundo a Califórnia Energy Commission (2005), o consumo de energia

elétrica no tratamento de água também pode variar com o destino da água tratada,

por exemplo, usuários agrícolas e industriais requerem pouco ou nenhum

tratamento, enquanto que, os usuários comerciais e residenciais, necessitam de

água potável, sendo necessário o seu tratamento.

No que diz respeito à distribuição de água, é necessário considerar

fatores como: existência de reservatórios de distribuição (apoiado ou elevado),

topografia do terreno, este último influenciará diretamente na determinação da altura

manométrica e na pressão disponível nos trechos da rede de distribuição.

O consumo e a grande quantidade de energia elétrica desperdiçada em

sistemas de bombeamento de água vêm despertando grande interesse nos gestores

públicos e municipais de companhias de saneamento em investir em ações de

eficiência energética. Entre os fatores que colaboram para tais iniciativas, estão os

fatores financeiros, visto que nenhuma instituição, seja ela pública ou privada,

mantém-se atuante no mercado sem um bom planejamento econômico.

Tsutyia (2001) apresenta as seguintes considerações quanto à redução

do consumo de energia elétrica em estações elevatórias, mostradas no Quadro 6.



Quadro 6 - Alternativas para redução do custo de energia elétrica Alternativas para redução do custo de energia elétrica

Ações administrativas Ações Operacionais

Correção da classe de faturamento Ajuste dos equipamentos:

- correção do fator de potência; - alteração da tensão de alimentação.

Regularização da demanda contratada

Diminuição da potência dos equipamentos: - melhora no rendimento dos CMB’s; - redução de perdas de carga nas tubulações; - Melhora do fator de carga; - redução do índice de perdas; - uso racional da água.

Alteração da estrutura tarifária

Controle operacional: - alteração do sistema de bombeamento reservação; - utilização de inversor de freqüência; - alterações nos procedimentos operacionais de ETAS’s

Desativação das instalações sem utilização Automação nos sistemas de abastecimento de água.

Conferencia de leitura da conta de energia elétrica

Alternativas para geração de energia elétrica: - aproveitamento de potenciais energéticos; - uso de geradores nos horários de ponta.

Entendimentos com as companhias energéticas para redução de tarifas

Automação dos sistemas de abastecimento de água.

Fonte: Adaptado, Tsutyia (2001).

Na Figura 21 é mostrado de forma sintetizada, um balanço típico do

consumo e perdas de energia elétrica em um conjunto motor e bomba, pode-se

observar que no final do fluxo de 100% da energia elétrica utilizada para o

acionamento do conjunto apenas 50% é realmente utilizada.

Figura 21 – Diagrama de balanço de energia com as perdas do sistema.

Fonte: Monachesi e Monteiro (2009).



Vieira Júnior et al. (2010) apresenta na Figura 22 o consumo de energia

em sistemas de bombeamento de água, os autores utilizaram inversor de frequência

como componente do sistema.

Figura 22 – Diagrama de balanço de energia com as perdas do sistema.

Fonte: Vieira et al. (2010).

onde:

Pel: Potência fornecida pela rede de alimentação (W); Pel2: Potência elétrica fornecida pelo inversor, (W); PM: Potência fornecida pelo motor ao eixo da bomba, (W); PC:Potência hidráulica, (W); PU: Potência aproveitada pelo líquido para seu escoamento fora da própria bomba, (W); P: Pressão, (m); Q – vazão, (m3/s); ηinv - rendimento do inversor; ηm - rendimento do motor; ηB - rendimento da bomba; ηO - rendimento global.

Os autores constataram que o método de controlar a vazão a partir da

utilização de inversor de frequência permite uma grande economia de energia

elétrica e Observaram que variando a velocidade do conjunto motor/bomba é

possível manter um sistema eficiente a um custo menor.

Os autores ressaltam que o aumento da vida útil da bomba, mancais e

vedações pela diminuição do desgaste mecânico - como o sistema dotado de



inversor atua na medida exata das necessidades operacionais, e haverá uma

preservação maior dos equipamentos e acessórios aumentando a vida útil.

3.6 CUSTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA

Cada litro de água movimentado no sistema representa um custo

significativo com energia elétrica, geralmente expresso em R$/KWh (R$/kilowatt-

hora).

A energia elétrica utilizada no bombeamento, transporte, tratamento e

distribuição de água em sistemas de abastecimento de água, representa cerca de

60% a 80% dos custos de distribuição e tratamento de água, e além de

representarem em média, 14% do total das despesas das companhias de água

(United Nations Educational Scientific and Cultural Organization, 2009).

Tsutyia (2001) também faz algumas recomendações sobre algumas

ações operacionais para a redução docusto de energia elétrica, conforme mostrado

a seguir:

• Redução do custo sem diminuição do consumo de energia elétrica

a) Correção do fator de potência;

b) Alteração da tensão de alimentação;

c) Melhora do fator de carga.

• Redução do custo pela diminuição do consumo de energia elétrica

d) Diminuição da potência dos equipamentos;

e) Controle operacional;

f) Automação;

g) Alternativas para geração de energia elétrica.

No Gráfico 1 são apresentados dados fornecidos por Brasil (2010b),

referentes à utilização de energia elétrica em sistemas de abastecimento de água.


Gráfico 1 – Participação peexploração no ano de 2009 por prestadora de serviço.

Fonte:Brasil (2010b).

Pode ser observado que a participação das despesas com eletricidade

em sistemas de abastecimento de água no Brasil tem

nos últimos anos.

No ano de 2008, a CAEMA

de participação nas despesas de energia elétrica entre todas as concessionárias

analisadas, enquanto que a COSANPA

durante os anos de 2007 a 2008.

Gráfico 2 – Custo médio com energia elétrica por prestadora de serviço

Fonte: Brasil (2010b).

0

5

10

15

20

25

30

35

17,6

10,311,5

14,215,9

19

%

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,210,24

0,330,31

0,2

0,29

0,18

R$/Kwh


Participação percentual com energia elétrica no total das despesas de exploração no ano de 2009 por prestadora de serviço.


em sistemas de abastecimento de água no Brasil tem aumentado constantemente

No ano de 2008, a CAEMA – MA, foi a que apresentou maior percentual


analisadas, enquanto que a COSANPA – PA apresentou redução de cer

durante os anos de 2007 a 2008.

usto médio com energia elétrica por prestadora de serviço

19

7,3

14,8

9,9

12,8

16,2

9,4

21,6 21

1315

22,7

11,9

31,2

11,6

14,6

0,29

0,18

0,24

0,8

0,310,27

0,17

0,260,22

0

0,41

0,29

0,18

0,35

0,23

0,3



rcentual com energia elétrica no total das despesas de


aumentado constantemente

MA, foi a que apresentou maior percentual


PA apresentou redução de cerca de 2%

usto médio com energia elétrica por prestadora de serviço em 2009.

14,612,813

17,8

1412,9

0,30,27

0,230,28

0,2

0,26



No ano de 2009, a média nacional do custo com energia elétrica nos

sistemas de abastecimento de água, foi de 0,28R$/KWh, a COSANPA apresentou

aumento, passando de 0,19 R$/KWh no ano de 2008 para 0,21R$/KWh no ano de

2009 conforme mostrado no Gráfico 2.

A seguir são descritos alguns estudos de caso da influencia do consumo

e custo de energia elétrica em estações elevatórias de água nos horários de ponta e

fora de ponta, de algumas companhias estaduais.

Eleotero (2008) estudou alternativas de operação visando à redução de

custos com energia elétrica no sistema de bombeamento do sistema de

abastecimento de água uma cidade. O autor realizou um levantamento para

quantificar o consumo e a demanda de energia elétrica nos horários de ponta e fora

de ponta, cujos resultados são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 - Valores de consumo e demanda nos horários de ponta e fora de ponta sem o desligamento das elevatórias.

UNIDADE CONSUMIDORA

CONSUMO DEMANDA UTILIZADA FORA DE PONTA

(KWh) PONTA (KWh)

CMB – 01 34.851 7.652 109 CMB – 02 4.045 765 20 CMB – 03 1.823 397 7 CMB – 04 6.553 714 43 CMB – 06 13.235 2.405 55 ETA 1.932 828 13

CMB – 07 91 16 3 CMB – 09 32.406 5.806 70 CMB – 10 18.113 3.330 35 CMB – 11 7.855 1.693 40 CMB – 12 752 187 4 CMB – 13 1.170 206 12 TOTAL 122.827 23.972 411

Fonte: Adaptado, Eleotero (2010).

Pode-se verificar na tabela acima, que o consumo de energia no horário

de ponta foi de 23.972 kWh, 16% do total, e no horário fora de ponta 122.827 kWh,

representando 84% do consumo elétrico no período.

Albuquerque et al (2004) realizaram um estudo sobre o uso racional de

energia no bombeamento de água no sistemas de abastecimento de água de

Campina Grande-PB, que é composto por cinco estações elevatórias e uma estação



de tratamento de água (ETA), via programação não linear, cujo objetivo consiste em

desenvolver um método de otimização, baseado em programação não linear, que

venha a controlar a operação das bombas das estações elevatórias e de tratamento,

buscando minimizar os custos de bombeamento durante o período de 24 horas,

atendendo as restrições de vazões, capacidade máxima e mínima dos reservatórios

de distribuição, demanda, sob determinado esquema tarifário da concessionária de

energia elétrica.

Os resultados do consumo de energia elétrica na estação elevatória do

município de Boqueirão, e o consumo de energia elétrica na Estação de Tratamento

de Água e estação elevatória do município de Gravatá no ano de 2004 são

mostrados na Tabela 2 e na Tabela 3 respectivamente.

Tabela 2 - Consumo da Estação elevatória de Boqueirão.

Mês (kwh)

Consumo de Ponta

Consumo Fora de Ponta

Demanda Contratada

Ponta

Demanda Contratada F

P

Demanda medida na Ponta

Demanda medida F

P Janeiro 60.000 1.062,000 3.100 3.500 1.380 2.940 Fevereiro 54.000 996.000 3.100 3.500 2.340 2.940 Março 60.000 1.200,000 3.100 3.500 1.380 2.760 Média diária

1.912,09 35.802,000 3.500 - 1.700 2.880

Fonte: Albuquerque et al (2004).

Tabela 3 - Consumo da Estação Elevatória e ETA de Gravatá.

Mês (kwh)

Consumo de Ponta

Consumo Fora de Ponta

Demanda Contratada

Ponta

Demanda Contratada

FP

Demanda medida na Ponta

Demanda medida FP

Janeiro 102.000 1.410,000 3.800 4.000 1.680 3.360 Fevereiro 96.000 1.380,000 3.800 4.000 3.420 3.420 Março 108.000 1.668.000 3.800 4.000 1.620 3.300 Média diária 3.362,64 48.949,01 - - 2.240 3.360 Fonte: Albuquerque et al (2004).

O horário de ponta para a Companhia de Energia Elétrica de Boqueirão

(CELB) é das 18 horas às 20 horas, totalizando três horas corridas. Assim,

analisando os resultados das Tabela 2 e da Tabela 3, verifica-seque o consumo

diário médio foi de 5.275 KWh no horário de ponta e 84.791 KWh no horário fora de

ponta, a tarifa aplicada pela CELB no horário de ponta foi de R$ 0,11324 por KWh e

de R$ 0,07338 por KWh no horário fora de ponta. Então o custo diário médio de R$

597,34 no horário de ponta é de R$ 6221,96 no horário fora de ponta, logo o custo

total de R$6819,30 por dia.



Uma alternativa para a redução dos gastos com energia elétrica é a

realização do correto enquadramento tarifário do sistema de bombeamento. Com a

criação das Leis nº 8.631 de 4 de Março 1993, que dispõe sobre a fixação dos níveis

das tarifas para o Serviço Público de Energia Elétrica, e extingue o regime de

remuneração garantida, a tarifa passou a ser fixada por concessionária, conforme

características específicas de cada área de concessão e da Lei nº 8.987 de 13 de

Fevereiro de 1993 que dispõe sobre o regime de concessão e permissão da

prestação de serviços previsto no art. 175 da Constituição Federal, foi atingido o

equilíbrio econômico-financeiro às concessões de distribuição de energia elétrica.

Gomes et al (2010) estudaram os sistemas de Prata e o Jucazinho,

ambos abastecem da cidade de Caruaru no estado de Pernambuco. Os autores

estudaram esses sistemas porque possuem concepções e problemas semelhantes.

Estes recalcam água através de estações elevatórias em cascata, com vazões e

alturas manométricas muito elevadas, o que segundo os autores acarreta altíssimos

consumos de energia elétrica.

Ainda segundo Gomes et al. (2010) o valor médio faturado das tarifas de

energia elétrica (consumo mais demanda) das três elevatórias,nos meses de julho e

agosto de 2008, foi de R$ 634.962,44 com um valor médio mensal de multas de R$

294,85. Neste período, o consumo médio mensal de energia elétrica das três

elevatórias foi superior a 2 milhões de kWh, sendo 1.995.792 kWh no horário fora de

ponta e 122.870 kWh no horário de ponta.

Após a análise do funcionamento operacional de ambos os sistemas os

autores verificaram que a medida mais eficaz para a diminuição dos custos com

energia elétrica é a paralisação total dos bombeamentos no horário ponta (das 17:30

h às 20:30 h), pois a tarifa de energia neste horário é 7,5 vezes o valor da tarifa no

horário fora de ponta.



3.7 TARIFAS EM ENERGIA ELÉTRICA

As tarifas de energia refletem peculiaridades de cada região, como

número de consumidores, quilômetros e rede e tamanho do mercado (quantidade de

energia atendida por uma determinada infraestrutura), custo da energia comprada,

tributos estaduais e outros.

Segundo a resolução Normativa 414/2010 da Agência Nacional de

Energia elétrica (ANEEL) pode-se conceituar tarifa em energia elétrica como sendo

o valor monetário fixado em reais por unidade de energia elétrica ativa ou da

demanda de potência ativa. O sistema tarifário é dividido e dois grandes grupos,

conforme mostrado a a seguir:

• Grupo A: grupamento composto de unidades consumidoras com

fornecimento em tensão igual ou superior a 2,3 kV, ou atendidas a partir

de sistema subterrâneo de distribuição em tensão secundária,

caracterizado pela tarifa binômia e subdividido nos seguintes subgrupos:

a) subgrupo A1 – tensão de fornecimento igual ou superior a 230 kV;

b) subgrupo A2 – tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV;

c) subgrupo A3 – tensão de fornecimento de 69 kV;

d) subgrupo A3 a – tensão de fornecimento de 30 kV a 44 kV;

e) subgrupo A4 – tensão de fornecimento de 2,3 kV a 25 kV; e

f) subgrupo AS – tensão de fornecimento inferior a 2,3 kV, a partir de

sistema subterrâneo de distribuição.

• Grupo B: grupamento composto de unidades consumidoras com

fornecimento em tensão inferior a 2,3 kV, caracterizado pela tarifa

monômia e subdividido nos seguintes subgrupos:

a) subgrupo B1 – residencial;

b) subgrupo B2 – rural;

c) subgrupo B3 – demais classes; e 5

d) subgrupo B4 – Iluminação Pública.



Quanto a modalidade tarifária, que consiste no conjunto de tarifas aplicáveis

às componentes de consumo de energia elétrica e demanda de potência ativas, tem-

se estabelecido pela ANEEL, as seguintes modalidades:

• Tarifa Convencional: modalidade caracterizada pela aplicação de tarifas

de consumo de energia elétrica e demanda de potência,

independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do ano

e;

• Tarifa Horossazonal: modalidade caracterizada pela aplicação de tarifas

diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência,

de acordo com os postos horários, horas de utilização do dia, e os

períodos do ano.

3.8 SIMULAÇÃO HIDRÁULICA

Nas últimas décadas, os modelos de computador para sistemas de

distribuição de água têm sido notavelmente desenvolvidos (SARZEDAS, 2009),

sendo alguns usados para diminuir grande parte dos problemas ocorrentes em redes

de abastecimento de água.

O nível de confiabilidade alcançado pela modelagem hidráulica fez dela

uma valiosa ferramenta para execução e pesquisa destes sistemas.

O conhecimento da modelagem de sistemas de distribuição de água por

computador foi desenvolvido a partir do método numérico desenvolvido por

Hardy Cross nos anos 30 para análises de redes de água em anéis. O

primeiro programa de computador para a análise de sistemas de

distribuição de água apareceu na década de 60 e foi baseado nesse

método. Entretanto, brevemente eles foram substituídos por software que

utilizava o método de Newton-Raphson para solução de equações não

lineares de vazões na tubulação. Nos anos 70, Algoritmos de solução mais

poderosos foram descobertos e foram desenvolvidas técnicas para modelar

bombas e válvulas, além de ser feita a extensão de análise de período

estático para período estendido. Na década de 80 os modelos hidráulicos



começaram a ser usados em computadores pessoais. Também a análise da

qualidade da água na rede foi acrescentada (SARZEDAS, 2009).

O EPANET foi um modelo desenvolvido pelo National Risk Management

Research Laboratory, um dos laboratórios da U.S. Environmental Protection Agency

(EPA), e constitui a unidade principal para a pesquisa de técnicas e metodologias de

gestão que permite reduzir os riscos para a saúde humana e o ambiente (GOME,

2009c).

A EPA, agência estatal norte-americana criou o EPANET por ser

encarregada de conceber e implementar ações que conduzam a um balanço entre

as atividades humanas e a capacidade dos sistemas naturais de suportar e garantir

níveis ambientais aceitáveis no país LENHS-UFPB (2007).

O grande objetivo da EPA com a criação do EPANET era desenvolver e

aplicar tecnologias ambientais inovadoras e economicamente viáveis; desenvolver

informações científicas de engenharia; fornecer suporte técnico e propiciar a

transferência de informação que assegurasse a implementação eficaz de decisões e

regulamentações ambientais.

O EPANET é um programa de computador que permite executar

simulações estáticas e dinâmicas do comportamento hidráulico e de qualidade da

água em redes de distribuição pressurizada.

O software permite obter os valores de vazão, pressão, altura de água em

cada reservatório de nível variável e de concentração de espécies químicas na rede

durante o período de simulação, subdividido em múltiplos intervalos de cálculo. Além

de espécies químicas, o modelo pode simular a idade da água e o rastreio da origem

de água em qualquer ponto da rede. Desta forma, ajuda a compreender melhor os

movimentos e transformações que a água destinada ao consumo humano está

sujeita através dos sistemas de distribuição, permitindo simular o comportamento

hidráulico e de qualidade da água de um sistema de distribuição sujeito a diversas

condições operacionais, durante um determinado período de funcionamento.

O EPANET pode ajudar a analisar estratégias e alternativas de gestão, de

modo a melhorar a qualidade da água do sistema, através de, por exemplo: -



Alterações na utilização de origens da água num sistema com múltiplas origens; -

Utilização de tratamento adicional, tal como a recloragem; - Seleção de tubulações

para limpeza e substituição (reabilitação).

Uma rede completamente caracterizada (ou seja, incluindo todas as

tubulações, sem simplificações) e uma modelagem hidráulica confiável constituem

pré-requisitos essenciais para a correta modelagem de qualidade da água. O

EPANET 2.0 possui um conjunto de ferramentas de cálculo para apoio a simulação

hidráulica, onde se destacam como principais características:

• Dimensão ilimitada do número de componentes da rede analisada;

• Cálculo da perda de carga utilizando as formulas de Hazen-

Williams, Darcy-Weisbach ou Chezy-Manning;

• Consideração das perdas de carga singulares em curvas,

alargamentos, estreitamentos, etc.;

• Modelagem de bombas de velocidade constante ou variável;

• Cálculo da energia de bombeamento e do respectivo custo;

• Modelagem dos principais tipos de válvulas, incluindo válvulas de

retenção, reguladoras de pressão e de vazão;

• Modelagem de reservatórios de armazenamento de nível variável

de formas diversas, através de curvas de volume em função da

altura de água;

• Múltiplas categorias de consumo em cada nó, com um padrão

próprio de variação no tempo;

• Modelagem da relação entre pressão e vazão efluente de

dispositivos emissores (por exemplo, aspersores de irrigação, ou

consumos dependentes da pressão);

• Possibilidade de basear as condições de operação do sistema em

controles simples, dependentes de uma só condição (por exemplo,

altura de água num reservatório de nível variável, tempo), ou em

controles com condições múltiplas.

Para E. Timothy Oppelt (1997), diretor do National Risck Management

Research Laboratory:



[...] as entidades gestoras de sistemas de abastecimento de água sentem a

necessidade de compreender melhor os movimentos e transformações que a água

destinada ao consumo humano está sujeita através dos sistemas de distribuição. O

EPANET é um modelo automatizado de simulação que ajuda a atingir este objetivo.

• Experiências de simulações hidráulicas com utilização do software Epanet 2.0.

Para o LENHS-UFPB (2007) e BARROSO (2009), O EPANET é,

indiscutivelmente, o programa de modelagem hidráulica e de qualidade de água

mais empregado no mundo, sendo encontrado em versões nos principais idiomas e

seu número de usuários aumenta exponencialmente, devido, principalmente, a

facilidade de uso, ser programa disponibilizado gratuitamente, além de ter código

fonte aberto ao público e gerar resultados satisfatórios.

O EPANET é um software modelo no processo de simulação hidráulica e,

desde então, enquanto usado como ferramenta essencial para pesquisas em

sistemas de abastecimento de água, resultou alvo de estudos e pesquisas em que

serve de referência para a criação de novos programas relacionados.

Soares, et. al. (2009) combinou o EPANET com o Método das

características (MOC) para propor um modelo hidráulico para analise de sistemas de

distribuição de água sujeitos a eventos transitórios.

Barroso (2009) aplicou o EPANET a um setor (Jardim América) de uma

complexa rede de distribuição de água na Região Metropolitana de São Paulo,

abastecida pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo

(SABESP) para planejar a substituição das tubulações do sistema. As Figuras 20 e

21 mostram como deve ser montado o esquema hidráulico com os elementos

disponíveis no EPANET 2.0 com um relatório dos cálculos do consumo específico e

da potência consumida, em função dos dados de entrada editados no software, de

acordo com uma determinada bomba pré-selecionada.

73 Metodologia


4. METODOLOGIA

A pesquisa foi dividida em atividades teóricas, de investigação em campo

e de simulação computacional, tendo como área de estudo o Sistema de

Abastecimento de Água da Cidade Universitária Professor José da Silveira Netto, da

Universidade Federal do Pará, localizado na cidade de Belém/PA.

Esse SAA é dividido nos setores: básico, profissional, saúde e educação

física conforme mostrado na Figura 23, tendo a água bruta captada em dois poços

profundos (250m e 184m), para tratamento na Estação de Tratamento de Água (tipo

desferrização). A água tratada é armazenada em reservatório apoiado (180m³), e

então bombeada, ,para o reservatório elevado do setor profissional e para o

reservatório enterrado do setor Básico.

Figura 23 – Sistema de Abastecimento da Cidade Universitária Prof.º José da Silveira Netto.

Saúde

EducaçãoFisica

Básico

Profissional

#

�#

�

48°26'30"W

48°26'30"W

48°27'0"W

48°27'0"W

48°27'30"W

48°27'30"W

1°27'30"S

1°27'30"S

1°28'0"S

1°28'0"S

1°28'30"S

1°28'30"S

Localização de Belém

®

Localização da Cidade Universitária - UFPA

SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO

Fonte da base cartográfica: IBGE (2008)Esc.: 1/15.000

Legenda

Município de Belém

Limites da Cidade Universitária

Limites de Bairros

Adutora

�

#

Reservatório

Elevatória

74 Metodologia


O objeto de estudo desta pesquisa foi o Sistema de Bombeamento de

Água Tratada que abastece o Setor Básico da Universidade Federal do Pará

(UFPA), composto por duas Estações Elevatórias de Água Tratada (EEAT), sendo:

a) EEAT 1 localizada no Setor Profissional (que bombeia água do

reservatório enterrado do profissional para o reservatório enterrado do

setor básico), e;

b) EEAT 2 localizada no Setor Básico (que bombeia água do reservatório

enterrado para o reservatório elevado de distribuição de água), e de

adutoras de água tratada, conforme apresentado na Figura 24.

Figura 24 – Sistema de Bombeamento de água do setor básico.

A EEAT 1 é comporta por 2 CMB’s com operação 1+1 (sendo um

reserva), o motor utilizado para fornecer energia para a bomba pressurizar água até

o reservatório enterrado no setor básico é do Tipo Indução Trifásico, Marca WEG,

Modelo 132S, as características técnicas operacionais são descritas a seguir e

mostradas na placa de identificação do motor.

• Potência: 10CV;

• Frequência: 60Hz;

• Rotação nominal por minuto: 1730rpm;

• Corrente nominal de operação: 28/16A;

75 Metodologia


• Tensão nominal de operação: 220/380V;

• Fator de serviço: 1,15;

• Relação corrente de partida/corrente nominal: 7.1

A bomba utilizada na EEAT 1 é de execução horizontal, de estágio único

de sucção horizontal e recalque na posição vertical para cima, Marca KSB, Modelo

Meganorm, Diâmetro nominal do flange de recalque de 80mm, e Diâmetro nominal

do rotor de 200mm e segundo o fabricante foi projetada para operar nas seguintes

condições:

• Vazões: até 700m³/h;

• Elevação: até 140m;

• Temperatura: até 105ºC;

• Rotação: até 3500 rpm.

A EEAT 2 esta localizada no setor Básico, é composta de um reservatório

enterrado com capacidade de 80m³ (que armazena água tratada recalcada do

reservatório enterrado do setor profissional) de conjunto motor e bomba de 15 CV de

potência que recalca água para um reservatório elevado também com 80m³ de

capacidade de armazenamento.

O motor utilizado na EEAT 2 é do Tipo Indução Trifásico, Marca WEG,

Modelo 132S, as características técnicas operacionais são mostradas na placa de

identificação do motor.

• Potência: 15CV;

• Frequência: 60Hz;

• Rotação nominal por minuto: 1755rpm;

• Corrente nominal de operação: 39.3/22.8/19.7A;

• Tensão nominal de operação: 220/380/440V;

• Fator de serviço: 1,15;

• Fator de Potência: 0,83

76 Metodologia


• ETAPAS DA PESQUISA

A pesquisa foi dividida em duas etapas, sendo a Etapa 1 destinada a

realização das atividades teóricas, de monitoramento em campo e de simulação

computacional do sistema de bombeamento existente para possibilitar o

conhecimento da atual situação e em seguida na Etapa 2 foram desenvolvidas

simulações computacionais de possíveis cenários de intervenções para melhorar o

desempenho do sistema de bombeamento. Na Figura 25 são apresentadas as

etapas e fases da pesquisa.

Figura 25- Etapas e fases da pesquisa.

Também foram realizadas visitas técnicas as instalações das unidades do

sistema de bombeamento, tais como, casa de bombas, tubulações de sucção e

recalque, reservatórios, algumas informações fornecidas pelos operadores foram de

forma verbal. Porém, vale ressaltar a importância destas, para o entendimento do

funcionamento do sistema de bombeamento, tendo em vista que todos os

operadores possuem vasta experiência na operação do sistema

77 Metodologia


4.1 ETAPA 1 – AVALIAÇÃO DA OPERAÇÃO DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS 1 E 2 DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO.

Esta etapa foi realizada em três fases, sendo a primeira de

monitoramento dos parâmetros hidráulicos e parâmetros elétricos, a segunda de

determinação teórica das condições de operação do sistema de bombeamento do

setor básico, a terceira de simulação computacional do atual bombeamento de água

no SAA. Também foram realizadas visitas em campo, onde foi possível coletar

dados e informações das condições físicas e operacionais do Sistema de

Bombeamento do Setor Básico.

4.1.1 Fase 1 – Determinação teórica das condições de operação do Sistema

de Bombeamento do Setor Básico.

Nesta fase foram realizadas inspeções em campo e coletados dados e

informações da prefeitura do campus da UFPA , tais como, população, desníveis de

terreno, diâmetro das tubulações, etc. com isso foi realizado o dimensionamento que

atendesse as condições de demanda de água, de acordo com as equações

relacionadas no item de revisão de literatura.

4.1.2 Fase 2 – Monitoramento dos parâmetros hidráulicos e elétricos.

Para o desenvolvimento desta fase, foram definidos os seguintes pontos

para instalação dos medidores dos parâmetros hidráulicos e elétricos :

• Medição de vazão: tubulação de recalque de cada EEAT;

• Medição dos parâmetros elétricos: Instalações do quadro de

comando de cada EEAT.


O monitoramento hidráulico e elétrico

realizado durante um período de 5 dias consecutivos e de forma concomitante.

seguir é mostrado o modelo de tabela de acompanhamento do monitoramento

hidráulico e elétrico utilizada para a coleta e analise de dados de medição.

Tabela 4 – Tabela modelo

EE HORÁRIO FORA DE PONTA

1 2 3 4 5 6 7

EEPB

EEB

a) Monitoramento do parâmetros hidráulicos

O equipamento utilizado no monitoramento de vazão bombeada foi um

medidor de Vazão Ultrassônico de correlação por Tempo

Series, que é constituído por sensor

de fluxo e Personal Digital Assistant (PDA)

Figura

As principais funcionalidades do medidor de vazão utilizado

• Medição vazão de qualquer líquido homogêneo

• Medição sem

• Princípio de medição

• Utilizado em diversos tipos e diâmetros de tubo;

• Fácil processamento dos dados.

erreira dos. Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado em abastecimento publico de água

toramento hidráulico e elétrico da EEAT 1 e da EEAT2 foi

realizado durante um período de 5 dias consecutivos e de forma concomitante.


utilizada para a coleta e analise de dados de medição.

Tabela modelo utilizada no monitoramento. HORÁRIO FORA DE PONTA

HORÁRIO DE PONTA

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

ento do parâmetros hidráulicos


edidor de Vazão Ultrassônico de correlação por Tempo de Trânsito, Modelo 210

constituído por sensores de fluxo (dois ultra-transdutores), transmissor

de fluxo e Personal Digital Assistant (PDA), conforme mostrado na

Figura 26 – Medidor de vazão ultrassônico Portátil.

As principais funcionalidades do medidor de vazão utilizado

vazão de qualquer líquido homogêneo;

Medição sem contato físico;

de medição de tempo de trânsito;

Utilizado em diversos tipos e diâmetros de tubo;

Fácil processamento dos dados.

78 Metodologia

tica da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado abastecimento publico de água

da EEAT 1 e da EEAT2 foi

realizado durante um período de 5 dias consecutivos e de forma concomitante. A


utilizada para a coleta e analise de dados de medição.

HORÁRIO DE PONTA

HORÁRIO FORA DE PONTA

19 20 21 22 23 24


de Trânsito, Modelo 210-

transdutores), transmissor

, conforme mostrado na Figura 26.

Portátil.

As principais funcionalidades do medidor de vazão utilizado na pesquisa são:

79 Metodologia


Vale observar que esse equipamento foi adequado para obtenção e

armazenamento de dados de vazão, os quais foram utilizados na elaboração das

curvas das variações diárias da vazão bombeada na EEAT 1 e na EEAT 2.

Figura 27 – Medidor de vazão instalado.

A instalação do medidor de vazão, seguiu todas as instruções e

recomendações do fabricante do equipamento. Os procedimentos utilizados para a

instalação e medição de vazão, são apresentados na Figura 28 e descritos logo em

seguida.

Figura 28 – Procedimentos de medição de vazão.

80 Metodologia


• 1º Passo: Localização do ponto de medição.

Na definição do ponto de medição foram consideradas as recomendações

descritas no manual de instruções fornecido pelo fabricante do equipamento,

conforme mostrado na Figura 29.

Figura 29 – Definição do ponto de medição de vazão.

Fonte: Sierra instruments, (2010).

Na Figura 29 pode-se observar que o ponto ideal para instalação do

equipamento é sempre a distância mínima de 10 vezes o diâmetro da tubulação a

montante e de 5 vezes a jusante da conexão seguinte.

• 2º Passo: Medição da Espessura da Tubulação.

O segundo procedimento realizado para iniciar a medição de vazão, foi à

medição da espessura da tubulação onde foi instalado o medidor, para isso foi

utilizado um medidor de espessura ultrassônico Modelo TT 100, conforme mostrado

na Figura 30

Figura 30 – Medidor de espessura ultrassônico portátil.

81 Metodologia


Para a calibração do medidor de espessura, foram inseridos o valor da

velocidade do som de 6.300m/s e da espessura de calibração de 4,0 mm (ver Figura

30 ). Após a calibração do equipamento, foi realizado o ajuste da velocidade do som

de acordo com o material da tubulação (ver Tabela 5), para então medir a espessura

real da tubulação onde foi instalado o medidor de vazão.

Tabela 5 – Velocidade do som de acordo com o tipo de material.

Material do Tubo Velocidade do som (m/s)

Aço 3206

Alumínio 3048

Cimento 4190

Ferro Fundido 2460

PVC 2540 Fonte: Sierra instruments, (2010).

• 3º Passo: Configuração dos dados de medição.

O terceiro procedimento realizado, foi a configuração dos dados de

medição, tais como, espessura e diâmetro da tubulação, método de medição, tipo do

líquido, tempo total e intervalo de medição.

A configuração dos dados foi realizada utilizando um Palm, o qual possui

comunicação via Blueooth com o aparelho que armazena os dados da medição de

vazão. O software utilizado pelo equipamento para a coleta, armazenamento e

análise dos dados é o Sierra 210 InnovaSonics, que é fornecido pelo fabricante do

equipamento.

• 4º Passo: Medição, Coleta e sistematização dos dados

A medição de vazão foi realizada durante um período de cinco dias

consecutivos para cada estação elevatória durante o mês de outubro, em intervalos

82 Metodologia


de 2 segundos, os dados obtidos no monitoramento foram sistematizados em forma

de tabelas e gráficos, utilizando o Software UFMDATA fornecido pelo fabricante do

próprio equipamento medidor e o Software Microsoft Excel 2010.

Com os resultados obtidos foi possível a elaboração de hidrogramas de

vazão diária, e curvas de volumes bombeado para distribuição, para então analisar o

consumo de vazão nos horários de ponta e fora de ponta ao longo período de

monitoramento, o que contribuiu para a análise do desempenho operacional das

EEAT’s.

b) Monitoramento dos parâmetros Elétricos.

O equipamento utilizado na medição dos parâmetros elétricos, tais como

intensidade de corrente elétrica, tensão, potência ativa, fator de potência e fator de

carga, foi realizada com a utilização de um Analisador de Qualidade de Energia

(AQE) portátil para medição e análise de sistemas trifásicos de energia elétrica

modelo MI 2292, multifunção, composto por painel de controle e armazenamento de

dados, por braçadeiras vermelhas, que recebem informações sobre a voltagem, por

garras azuis, que coletam informações sobre a corrente elétrica que passa pelo

sistema e por braçadeiras pretas que tem a função de ser a base neutra do

equipamento, conforme mostrados na Figura 31.

Figura 31 – Analisador de Qualidade de Energia.

83 Metodologia


O AQE foi instalado nas instalações do quadro de comando elétrico que

fornece energia elétrica para acionar os conjuntos motor e bomba, Na Figura 32, é

mostrado o quadro de comando antes do inicio da instalação.

Figura 32 - Quadro de comando elétrico.

Além dos itens citados, o AQE também possui alguns acessórios, tais como

Cabo RS 232, software de coleta e análise de dados, e pilhas. Os procedimentos

utilizados para o monitoramento dos parâmetros elétricos são apresentados na

Figura 33, e descritos logo em seguida.

Figura 33 – Procedimento de instalação e medição de parâmetros elétricos.

84 Metodologia


• 1º Passo: Interrupção da alimentação de energia elétrica do quadro de

comando dos conjuntos motor e bomba.

Como procedimento preliminar e de segurança, foi desligada a chave geral

que fornece energia elétrica ao quadro de comando dos CMB’s, para então iniciar a

instalação das partes componentes do AQE.

• 2º Passo: Acoplamento das Braçadeiras e Garras de medição.

Após o desligamento do fornecimento de energia elétrica do quadro de

comando dos CMB’s, foram acopladas as Braçadeiras vermelhas, para medir a

tensão fornecida aos conjuntos motor e bomba, em seguida foram instaladas as

Garras azuis que mediram a intensidade de corrente elétrica. E por fim, foram

acopladas as braçadeiras pretas na fase neutra com a função ser a base neutra do

equipamento, conforme mostrado na Figura 34.

Figura 34 – Acoplamento das Braçadeiras vermelhas e Garras azuis.

• 3º Passo: Configuração da medição.

Instaladas as Garras e Braçadeiras nas instalações elétricas do quadro de

comando, foi realizada a configuração dos parâmetros à serem medidos tais como;

intervalo e tempo de medição, tensão, intensidade de corrente, potências e consumo

de energia elétrica. Na Figura 35 é mostrado o painel de controle de armazenamento

de dados do medidor.

85 Metodologia


Figura 35 - Analisador de Qualidade de Energia.

• 4º Passo: Medição, Coleta e Sistematização dos dados

A realização da medição ocorreu durante um período de sete dias

consecutivos para cada EEAT, com intervalo de medição de um minuto. Vale

ressaltar que, este intervalo não pode ser compatibilizado com o de medição de

vazão, porque o AQE não forneceu os mesmos intervalos de medição que o medidor

de vazão.

Os dados obtidos e registrados foram sistematizados e analisados, em

forma de tabelas e gráficos com a utilização do Software Power Link do próprio

equipamento fornecido pelo fabricante, assim com, os Softwares Microsoft Excel

2010.

Para a realização desta fase, foram verificadas todas as condições e

equipamentos necessários para a instalação e medição dos parâmetros hidráulicos.

A seguir são descritos todos os procedimentos realizados para cada tipo de

instalação.

Nessa fase foi realizada a sistematização de todos os resultados obtidos

nas fases anteriores desta etapa, de modo que possibilitaram diagnosticar os

principais problemas não somente operacionais, mais também de gestão do sistema

e a elaboração de propostas de controle operacional, tendo como foco a eficiência

energética do sistema.

86 Metodologia


4.1.3 Fase 3 - Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento em

operação do Setor Básico.

Para a simulação computacional do sistema de bombeamento do setor

Básico foi utilizado o software EPANET 2.0, utilizado na análise do desempenho de

sistemas hidráulicos, principalmente nos de bombeamento de água para

abastecimento público.

Essa fase foi desenvolvida considerando as atuais dimensões e

características técnicas das instalações, assim como as condições de operação do

sistema, para que a simulação representasse o mais próximo possível da real

operação. Na Figura 36 é apresentado o layout utilizado na simulação.

Figura 36 – Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento em operação do Setor Básico.

Verificados os dados e as condições operacionais do sistema de

bombeamento, foi então, utilizada a metodologia de simulação computacional

indicada pelo manual do utilizador do software EPANET 2.0, conforme o mostrada

na Figura 37.

87 Metodologia


Figura 37 – Metodologia utilizada na simulação hidráulica utilizando o software EPANET 2.0.

Os resultados desta fase, foram relacionados com indicadores de

desempenho operacional do sistema de bombeamento, para possibilitar a

mensuração do consumo e dos custos com energia elétrica, no bombeamento de

cada EEAT. A seguir são apresentados os indicadores utilizados nesta fase.

a) kWh/m³: relaciona a quantidade de energia necessária para o

bombeamento de um metro cúbico de água tratada;

b) R$/kWh: relaciona o custo pelo consumo de energia elétrica, utilizado

para indicar os custos mensais de energia elétrica.

Realizada a Etapa 1 da operação das estações elevatórias 1 e 2 do

sistema de bombeamento do setor básico, foi realizada a segunda etapa que

consiste no estudo de propostas de ações de eficiência energética e hidráulica do

sistema de bombeamento do Setor Básico.

88 Metodologia


4.2 ETAPA 2 – PROPOSTAS DE AÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E HIDRÁULICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO

Nesta etapa foi desenvolvida em duas fases, a primeira de

desenvolvimento de cenários de simulação computacional e a segunda de

elaboração de propostas de ações de eficiência energética e hidráulica do sistema

de bombeamento do Setor Básico.

4.2.1 Fase 1 – Desenvolvimento de cenários de simulação computacional

para o Sistema de Bombeamento do Setor Básico.

Nesta fase foram elaborados dois cenários de simulação computacional

do sistema de bombeamento de água do setor básico, com diferentes com

diferentes condições de operação conforme descrito a seguir.

• Cenário 1: Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento

em operação do Setor Básico, com modificação da capacidade de

bombeamento dos conjuntos motor e bomba.

No cenário 1 de simulação computacional, foram utilizadas as atuais

características hidráulicas e operacionais, que é composta por duas estações

elevatórias de água tratada, adutora de água tratada (250mm), reservatório

enterrado (80m³) e reservatório elevado (80m³) (ver Figura 38), na Figura 40 é

mostrada a tela de inicio da simulação deste cenário.

Neste cenário 1 de simulação computacional, foram utilizadas as mesmas

condições e dados de operação utilizados na Fase 3 (Simulação Computacional do

Sistema de Bombeamento em operação do Setor Básico.) da etapa 1 do item

metodologia, com modificação apenas na capacidade de bombeamento dos

conjuntos motor e bomba da EEAT 1, conforme mostrado na Figura 38.

89 Metodologia


Figura 38 – Cenário 1 de simulação computacional.

• Cenário 2: Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento

do Setor Básico, com bombeamento de água direto da EEAT 1 para

o reservatório elevado do setor básico.

No cenário 2 de simulação computacional foi modificada a concepção do

SAA sendo utilizada apenas a EEAT 1 (com maior capacidade) para bombeamento

direto de água para o reservatório elevado do setor básico, conforme mostrado na

Figura 39.

Figura 39 – Cenário 2 de simulação computacional

Neste cenário 2, além do bombeamento de água direto da EEAT 1 para o

reservatório elevado do setor básico, foram realizadas modificações no diâmetro nas

tubulações de sucção e recalque. Realizada a fase 1, foram comparados os

resultados obtidos nos dois cenários de simulação computacional.

90 Metodologia


4.2.2 Fase 2 – Ações para melhorar o desempenho Hidroenergético do

sistema de bombeamento do setor básico

Nessa fase foi realizada a sistematização de todos os resultados obtidos

nas fases anteriores desta etapa, de modo que possibilitaram diagnosticar os

principais problemas não somente operacionais, mais também de gestão do sistema

e a elaboração de propostas de controle operacional, tendo como foco a eficiência

energética do sistema.

Os resultados das fases teórica, de monitoramento hidráulico e elétrico e

de simulação hidráulica foram relacionados de modo que proporcionaram a

avaliação do atual sistema de bombeamento do setor básico.

Por fim, foram estudadas alternativas de controle operacional do sistema

de bombeamento do setor básico, tendo como foco ações de eficiência

hidroenergética.

91 Resultados e Discussões


5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

No que diz respeito aos resultados gerais, obtidos e observados neste

trabalho, em específico à operação do sistema de bombeamento, pôde-se observar

que, os operadores necessitam de treinamentos técnicos, que os habilitem não

somente operar o sistema mecanicamente, mas também sistematicamente, no que

diz respeito a interpretação básica das variáveis envolvidas no processo.

Também vale observar que, a baixa qualificação, o pouco ou nenhum

investimento em atividades de treinamento e capacitação técnica dos operadores

do sistema, reflete diretamente na qualidade da operação, tendo impactos diretos no

custo e consumo de água e energia elétrica.

Nesse contexto, foi possível constatar a afirmação realizada por Cunha

(2005) de que a operação manual de sistemas de bombeamento é realizada por

operadores que na maioria das vezes possuem pouca ou nenhuma instrução

adequada sobre o funcionamento do sistema. A seguir são apresentados os

resultados obtidos nas etapas e fases de desenvolvimento deste trabalho.

5.1 AVALIAÇÃO DA OPERAÇÃO DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS 1 E 2 DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO.

5.1.1 Determinação teórica das condições de operação do sistema de

bombeamento do Setor Básico.

Para a dimensionamento da estação elevatória, foram considerados os

seguintes dados base:

• Desnível Geométrico no Recalque: 16,2m • Desnível Geométrico na Sucção: 1,5m

• Desnível Geométrico total: 17,7m

• Coeficiente de Rugosidade do tubo, (C): 130

• Comprimento da tubulação de recalque: 1.164,7m

• Comprimento da tubulação de sucção: 6,05m



Vale ressaltar que, para a análise teórica das condições de operação da

EEAT1 e da EEAT 2 do sistema de bombeamento do setor básico, foram utilizados

os valores médios de vazões obtidos na fase de monitoramento dos parâmetros

hidráulicos de cada elevatória, conforme mostrado no Quadro 7.

Quadro 7 – Vazão média obtida. EEAT Vazão média (m³/h)

EEAT 1 149 EEAT 2 104

A seguir são apresentados os resultados obtidos nos cálculos das perdas

de carga (localizada e distribuída), altura monométrica, diâmetro das tubulações

(sucção e recalque) e potência requerida pelos conjuntos motor e bomba.

Para o cálculo das perdas de carga, foi utilizado para a equação 6 do item

de revisão de literatura, no Quadro 8 são apresentados os dados de entrada para o

cálculo das perdas de carga.

Quadro 8 – base de cálculo para a determinação das perdas de carga localizadas. EEAT Tubulação D (mm) A (m²) V (m/s²)

1 Sucção 250 0,049 0,844

Recalque 200 0,031 1,318

2 Sucção 250 0,049 0,549

Recalque 200 0,031 0,929

Os resultados de perda de carga localizadas obtidos são mostrados no

Quadro 9 e no Quadro 10.

Quadro 9 – Perda de carga localizada na EEAT 1.

PEÇA K

Sucção Recalque

V²/2.g Qtd peças

Total V²/2.g Qtd peças

Total

Curva de 90 0,4 0,04 1,0 0,01 0,1 9,0 0,32

Curva de 45 0,2 0,04

0,00 0,0 8,0 0,00

Entrada normal 0,5 0,04

0,00 0,0 1,0 0,00

Redução gradual 0,15 0,04 1,0 0,01 0,0 0,0 0,00

Válvula de gaveta aberta 0,2 0,04

0,00 0,0 2,0 0,00

Sáida de canalização 1 0,04

0,00 0,0 1,0 0,00

Tê, passagem direta 0,6 0,04

0,00 0,0 1,0 0,00

Válvula de pé com crivo 1,75 0,04 1,0 0,06 0,0 0,0 0,00

Válvula de retenção 2,5 0,04

0,00 0,0 1,0 0,00

TOTAL 0,08

0,32



Quadro 10 – Perda de carga localizada na EEAT 2.

PEÇA

K Sucção Recalque

V²/2.g Qtd peças

Total V²/2.g Qtd peças

Total

Curva de 90 0,4 0,018 1 0,007 0,044 4 0,070

Curva de 45 0,2 0,018 0,000 0,044 2 0,018

Entrada normal 0,5 0,018 0,000 0,044 1 0,022

Redução gradual 0,15 0,018 1 0,018 0,044 1 0,007

Registro de gaveta aberto 0,2 0,018 0,000 0,044 1 0,009

Registro tipo globo aberto 1 0,018 0,000 0,044 0 0,000

Sáida de canalização 0,6 0,018 0,000 0,044 1 0,026

Válvula de pé com crivo 1,75 0,018 1 0,018 0,044 0,000

Válvula de retenção 2,5 0,018 0,000 0,044 1 0,110

TOTAL 0,043 TOTAL 0,262

Os resultados dos valores de perdas de carga localizada e distribuída e

de altura manométrica são apresentados no Quadro 11.

Quadro 11 – Perda de carga total nas EEAT 1 e na EEAT 2. EEAT Perdas de carga (m) Altura Manométrica (m)

EEAT 1 Localizada 0,40

20,51 Distribuída 10,51 Total 10,91

EEAT 1 Localizada 0,30

19,46 Distribuída 0,10 Total 0,41

O diâmetro e a velocidade nas tubulações de sucção e de recalque são

mostrados no Quadro 12.

Quadro 12 – Perda de carga total nas elevatórias 1 e 2.

EEAT Tubulação Diâmetro (m)

Velocidade (m/s)

EEAT 1 Sucção 0,250 0,84 Recalque¹ 0,200 1,32

EEAT 2 Sucção 0,250 0,59 Recalque¹ 0,200 0,93

¹Diâmetro mais econômico no recalque segundo ABNT - NBR 5626/98

Os resultados do NPSH disponível e requerido e da potência dos

conjuntos motor e bomba, são mostrados no Quadro 13.

Quadro 13 – NPSH (disponível e requerido) e potência dos CMB’s.

EEAT NPSH disponível NPSH requerido Potência CMB (CV)

EEAT 1 7,73 3,5 13,80 EEAT 2 7,80 3,5 9,6



A síntese dos resultados obtidos nesta fase teórica, são mostrados no

Quadro 14.

Quadro 14 – Resumo das variáveis hidráulicas determinadas teoricamente.

EEAT Vazão Tubulação Perda de carga

Total (m)

Altura manométrica

(m)

Diâmetro (mm)

Velocidade (m/s)

Potência (CV)

EEAT 1 149 Sucção

10,91 20,51 0,250 0,84

14,0 Recalque 0,200 1,32

EEAT 2 104 Sucção

0,41 19,46 0,250 0,59

9,0 Recalque 0,200 0,93

5.1.2 Diagnóstico das condições de operação do sistema de bombeamento

do setor básico.

Nesta fase foi possível diagnosticar as condições físicas das instalações

da EEAT 1 e da EEAT 2, e observou-se que são péssimas as condições das

instalações, como por exemplo no que se refere ao a proteção das instalações de

agentes físicos como a umidade e poeira.

Na Figura 40 pode ser observado que a fiação elétrica do motor esta

exposta, a base encontra-se permanentemente molhada e oxidada devido aos

vazamentos. Também foi observado que á área que deveria estar livre para vistoria

e manutenção esta ocupada por outros tipos de materiais como, caixas, tubulações

e conexões.

Figura 40 – Instalações físicas da EEAT 1.

O controle de partida dos CMB’s da EEAT 1 é realizado com a utilização

de um soft-starter, instrumento de partida eletrônica cuja função é fazer com que o

motor parta suavemente, sem provocar os picos de corrente ou quedas de tensão na


rede elétrica, a partida com este tipo de instrumento trabalha

reduzida aplicada diretamente nas bobinas, mas a vantagem é que a tensão vai

sendo elevada suavemente, conforme mostrado na

Figura 41

Nas instalações da EEAT 2 foi observado que a bomba utilizada é do

mesmo tipo e modelo da bomba instalada na EEAT 1, as condições das instalações

físicas desta unidade de elevação são mostradas na

Figura

As instalações dos

fiação elétrica exposta, eixo de rotação sem proteção, e péssimas condições de

conservação e manutenção.

Ao contrário das boas condições físicas e operacionais observadas no

quadro de comando dos CMB’s da E

Resultados e Discussõeserreira dos. Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de

em abastecimento publico de água

rede elétrica, a partida com este tipo de instrumento trabalha com a tensão elétrica


sendo elevada suavemente, conforme mostrado na Figura 41.

41 – Quadro de comando elétrico da EEAT



físicas desta unidade de elevação são mostradas na Figura 42.

Figura 42 – Instalações físicas da EEAT 2.

As instalações dos CMB’s encontram-se deterioradas, com vazamentos,


conservação e manutenção.


quadro de comando dos CMB’s da EEAT 1 (ver Figura 43), o quadro de comando

SOLFT-STATER



com a tensão elétrica


ro de comando elétrico da EEAT 1.



se deterioradas, com vazamentos,



), o quadro de comando



dos CMB’s da EEAT 2 não oferece condições mínimas para o bom controle e

operação.

Figura 43 – Quadro de comando elétrico dos conjuntos motor e bomba da EEAT 02.

Em relação ao quadro de comando elétrico, observa-se na Figura 43, a

necessidade de intervenções urgentes no que diz respeito a manutenção.

5.2 MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS HIDRÁULICOS.

Os resultados obtidos das medições em campo foram sistematizados com

utilização do Software Microsoft Excel 2010, em forma de planilhas e gráficos, o que

possibilitou a análise e de acordo com a necessidade do estudo de melhorias

hidráulicas e energéticas no sistema de bombeamento do Setor Básico, conforme

apresentado a seguir:

5.2.1 Medição de vazão EEAT 1.

Os resultados dos cinco dias de monitoramento da vazão da EEAT 1, possibilitaram a elaboração de um hidrograma de vazão horária para os cinco dias de monitoramento, conforme observado no

Gráfico 3Gráfico 3



Gráfico 3 – Desempenho Hidráulico da EEAT 1.

É possível observar no Gráfico 3, que os resultados do desempenho

hidráulico (variação de vazão horária) do quinto dia de monitorado apresentou maior

variação em relação a média observada quando comparado com os resultados dos

demais de monitoramento.

Para verificação dos dados obtidos na medição, foi realizado uma analise

estatística, utilizando a estatística descritiva para verificação das seguintes variáveis;

DP (Desvio Padrão), E (Erro Percentual), Máx (Máximo) e Mín (Mínimo), cujos

resultados são apresentados Tabela 6.

Tabela 6 – Análise estatística descritiva da medição de vazão da EEAT 1.

DIA N Média (m³/h)

DP E (%)

Máx (m³/h)

Mín (m³/h)

1 24 150 2,0 0,4 154 145

2 24 153 3,0 0,6 156 148

3 24 151 2,0 0,4 154 147

4 24 150 3,0 0,6 155 145 5 24 141 7,0 1,5 151 126

TOTAL 120 149 - - 154 142

120

125

130

135

140

145

150

155

160

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Vazão (m³/h)

Tempo (horas)

1º dia 2º dia 3º dia 4º dia 5º dia Média



Ainda em relação aos resultados de vazão mostrados na tabela anterior,

pode-se observar que a variação dos valores médio de vazão foi de 150m³/h no

primeiro dia para 141m³/h no último dia de monitoramento. O erro calculado ficou

dentro da faixa aceitável de 2%, recomendada por Gomes (2009b) variando de 0,4 a

1,5%, assim como o Desvio Padrão que apresentou baixa variação, com exceção no

último dia onde este foi elevado, o que pode ser justificado por alguma falha de

medição, porém não invalidando o resultado pois o mesmo apresentou similaridade

ao restante dos dados.

Com base nos resultados de vazão, foram determinados os valores de

volume bombeado para cada dia de monitoramento, conforme mostrado no Gráfico

4.

Gráfico 4 – Volume bombeado pela EEAT 1.

No Gráfico 4, pode-se observar que o 1º e o 5º dia de monitoramento

apresentaram consideráveis variações de Desvio Padrão (DP) e Erro Percentual em

relação aos demais dias monitorados. A analise estatística dos resultados de volume

são apresentados na Tabela 7.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Volume (m³)

Tempo (horas)1º dia 2º dia 3º dia 4º dia 5º dia Média



Tabela 7 – Análise estatística descritiva dos resultados de volume da EEAT 1.

DIA N Média horária (m³)

DP E (%)

Máx (m³)

Mín (m³)

1 24 29 7,0 1,5 37 12

2 24 30 4,0 0,9 36 24

3 24 31 4,0 0,8 36 26

4 24 29 7,0 1,4 36 14 5 24 16 4,0 0,9 24 5

TOTAL 120 27 - - 33,8 16,2

Analisando os resultados apresentados no Gráfico 4 e na Tabela 7 observa-

se que os resultados do quinto dia de monitoramento similarmente aos resultados da

medição de vazão foram os que mais se distanciaram dos valores médios

observados.

5.2.2 Medição de vazão EEAT 2.

Os resultados de medição de vazão obtidos para esta elevatórias foram

tratados de forma similar a anterior, cujos resultados são mostrados no Gráfico 5.

Gráfico 5 – Desempenho Hidráulico da EEAT 2.

Para validação dos resultados apresentados foi realizado tratamento

estatístico básico, por meio da estatística descritiva, onde observa-se que o Desvio

70

80

90

100

110

120

130

140

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Vazão (m³)

Tempo (horas)




Padrão (DP) e do Erro Percentual (E) apresentaram maior variação em relação a

EEAT 1, o que pode ser explicado devido a diferença de consumo entre as EEAT’s.

A análise estatística dos resultados de vazão são apresentados na Tabela 8.

Tabela 8 – Análise estatística descritiva da medição de vazão da EEAT 2.


DP E (%)

Máx (m³/h)

Mín (m³/h)

1 24 109 8,0 3,0 118 97

2 24 110 12,0 2,0 125 88

3 24 106 12,0 3,0 124 84

4 24 108 12,0 2,0 128 88

5 24 104 14,0 4,0 123 87

TOTAL 120 107 - - 123 88

No Gráfico 6, é mostrado a variação do volume bombeado, que foi

determinado com base nos resultados de vazão apresentados anteriormente. A

análise estatística destes resultados são mostrados na Tabela 9.

Gráfico 6 – Volume bombeado pela EEAT 2.

Vale observar que no segundo dia de monitoramento (ver Gráfico 6), houve

uma maior variação dos valores observados, o que pode ser justificado por fatores

como, possível falha de operação ou a ocorrência de algum evento temporário que

demandou maior volume de água bombeado.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Volume (m³)

Tempo (horas)




Tabela 9 – Análise estatística descritiva dos resultados de volume da EEAT 2.


DP E (%)

Máx (m³/h)

Mín (m³/h)

1 24 37 4,0 1,3 42 32

2 24 31 8,0 1,6 46 22

3 24 31 3,0 0,6 37 26

4 24 30 3,0 0,5 36 27

5 24 29 1,0 0,4 31 26

TOTAL 120 31 - - 38 26

Na Tabela 9 pode-se observar que similarmente aos resultados do

monitoramento de vazão, os valores de volume também apresentaram considerável

variação de Desvio Padrão e Erro Percentual.

5.3 MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS ELÉTRICOS

Os resultados obtidos foram sistematizados com utilização do Software

Microsoft Excel 2010, onde foram realizadas analises estatísticas para então avaliar

os resultados obtidos. Para melhor compreensão desses resultados, os mesmos não

foram separados por estação elevatória (como nos resultados dos parâmetros

hidráulicos), e sim agrupados e relacionados conforme descrito a seguir.

5.3.1 Tensão e Intensidade de Corrente Elétrica

Os resultados da medições elétricas de tensão e corrente da EEAT 01 e

EEAT 02, são mostrados na Tabela 10 e na Tabela 11.

Tabela 10 – Monitoramento da tensão na EEAT 1.

DIA N Média (V)

DP E (%)

Máx (m³/h)

Mín (m³/h)

1 24 224 1,9 0,6 226 220

2 24 225 2,6 0,5 229 220

3 24 223 3,2 0,7 230 217

4 24 224 2,8 0,6 230 219



5 24 224 3,6 1,2 229 219

TOTAL 120 224 - - 228 219 Tabela 11 – Monitoramento da tensão na EEAT 2.

DIA N Média (V)

DP E (%)

Máx (m³/h)

Mín (m³/h)

1 24 225 1,5 0,2 226 221

2 24 225 3,1 0,9 227 218

3 24 224 2,8 0,5 229 216

4 24 223 2,3 1,2 230 220

5 24 224 3,2 1,0 230 222

TOTAL 120 224 - - 228 219

Na Tabela 10 é possível observar que apenas no primeiro dia de

monitoramento, o Desvio Padrão (desvio máximo da tensão média) ficou abaixo de

2,5, Gomes (2009b) observa que a NBR 17094/98 recomenda que desequilíbrios

acima desse valor devem ser investigados junto a concessionária, pois estes

desequilíbrios podem acarretar aumento das perdas de energia no motor, assim

como entre as correntes das fases.

Na Tabela 11 observa-se que no primeiro e no quarto dia de monitoramento o

valor médio registrado foram abaixo de 2,5 e que também houve uma considerável

variação de valores de desvio padrão, indicando também desequilíbrios no

funcionamento e operação das instalações elétricas.

Os resultados de corrente elétrica nas elevatórias são apresentados na

Tabela 12 e na Tabela 13e comentadas posteriormente.

Tabela 12 – Monitoramento da corrente elétrica na EEAT 1.

DIA N Média (A)

DP E (%)

Máx (m³/h)

Mín (m³/h)

1 24 12 0,6 0,4 13 12

2 24 13 1,4 0,8 13 12

3 24 13 2,3 1,2 13 12

4 24 12 0,7 0,2 13 12

5 24 13 0,5 0,2 13 12

TOTAL 120 12 - - 13 12



Tabela 13 – Monitoramento da intensidade de corrente elétrica na EEAT 2.

DIA N Média (A)

DP E (%)

Máx (m³/h)

Mín (m³/h)

1 24 12 0,2 0,1 13 12

2 24 12 2,2 0,5 13 12

3 24 13 5,0 1,0 36 12

4 24 12 0,3 0,1 13 12

5 24 12 0,3 0,1 13 12

TOTAL 120 12 - - 15 12

Analisando os resultados da Tabela 12 e da Tabela 13, observa-se que o

segundo e o terceiro dia apresentaram maiores variações de Desvio Padrão e Erro

Percentual, que segundo Gomes (2009b) e Moura (2010) indica problemas com o

motor, tais como vibrações excessivas, falhas na partida. Vale ressaltar que nas

visitas in loco foram observados fortes ruídos e vibrações na operação dos conjuntos

motor e bomba confirmando a observação dos autores citados anteriormente.

Gomes (2009b) comenta que a vibração excessiva é causada por falhas que

comprometem a eficiência e podem levar a quebra definitiva dos mancais e danos

físicos no rotor do motor

5.3.2 Fator de Potência e Fator de Carga

Os valores do fator de potência obtidos foram de 0,82 e 0,81 na EEAT 1 e

na EEAT 2 respectivamente, de acordo como citado no item de revisão de literatura

este parâmetro operacional permite determinar a quantidade de energia ativa que

realmente esta sendo consumida, a resolução nº 414/2010 da ANEEL, estabelece

que o fator de potência deve ser mantido acima de 0,92.

O valor observado na EEAT 1 foi de 0,82, logo pode-se concluir que esta

havendo perda excessiva de energia elétrica e que como consequências pode-se

citar o aumento do consumo e custo com energia elétrica, assim como o aumento do



valor da corrente nos condutores sem corresponder ao trabalho efetivamente

realizado na instalação. Já na EEAT 2, o valor do Fator de Potência obtido 0,81 está

abaixo do valor nominal.

O valor obtido para o Fator de carga foi de 0,84 para a EEAT 1 e de 0,81

para a EEAT 2. Este parâmetro demonstra como a potencia é solicitada ao longo do

tempo, e quanto mais próximo da unidade, mais constante tende a ser a forma de

usar a energia.

Conforme também citado no item de revisão de literatura um baixo fator

de carga indica que houve concentração no consumo de energia elétrica em um

período curto de tempo, o ideal é trabalhar com a menor demanda (kW) no maior

intervalo de tempo e que quanto mais alto for o fator de carga (mais próximo da

unidade), menor será o preço médio. Ressaltando que custo de energia elétrica

decresce exponencialmente em relação ao crescimento do fator de carga.

Com base em todos os resultados apresentados, foram realizadas

análises hidroenergéticas das duas estações elevatórias que compõem o sistema d

bombeamento do setor básico, conforme apresentado a seguir.

5.4 ANÁLISE HIDROENERGÉTICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO.

Os resultados do monitoramento hidráulico e elétrico na EEAT 1 e na

EEAT 2, foram sistematizados e analisados de modo que permitiram a realização de

uma análise hidroenergética das condições operacionais, conforme mostrado a

seguir.

5.4.1 Análise Hidroenergética da EEAT 1

Para a análise hidroenergética da EEAT 1, foram utilizados indicadores

de desempenho operacional, tais como o Consumo Específico de Energia Elétrica

(CE), que conforme citado na revisão de literatura representa a quantidade de

energia requerida para elevar 1m³ de água por meio de instalações de



bombeamento expresso em KWh/m³, o Consumo Específico de Energia Elétrica

Normalizado (CEN) (também citado no item de revisão de literatura), que mede a

quantidade média de energia gasta para elevar um 1m³ de água a 100m de altura

manométrica por meio de instalações de bombeamento expresso em

KWh/m³*(1000/Hman).

Os resultados do consumo de energia elétrica por m³ bombeado da EEAT

1 (do primeiro ao último dia de monitoramento) representado pelo indicador de

desempenho KWh/m³, foram de 0,13, 0,09, 0,11, 0,11 e 0,13 KWh/m³, conforme

mostrados na Tabela 14.

Na Tabela 15 são mostrados os resultados do custo diário com energia

elétrica nesta elevatória nos horários de ponta e fora de ponta, que estão

compreendidos entre as 18 e 20 horas do dia.

Na Tabela 16 são apresentados os resultados da análise hidroenergética

da EEAT 1. Para o cálculo do CEN foi realizado uma adaptação na metodologia

utilizada por Gomes (2009b). Foi determinado um valor padrão desse indicador que

servisse de base para o cálculo do rendimento dos conjuntos motor e bomba,

conforme segue.

Primeiramente foi determinada a potência hidráulica necessária para

bombear 1m³ de água a 100m de altura manométrica em 1 hora, considerando

rendimento do conjunto motor e bomba de 75%, o resultado obtido foi o seguinte:

Considerando que Energia (E) é igual ao produto da força (F) pelo

deslocamento (D), que o Peso (P) é igual ao produto da massa pela aceleração da

gravidade, e Potência (P) como a divisão do trabalho (T) pelo tempo t tem-se:

a = go3 ∴ pRqrsR1t³sRávwxo100t

a = txqqxsR1t³sRávwxoxjRyRzxçãrsxvzx}~sxsRo100t

a = 1000:vo9,8t/q�o100t

a = 9,8o100'

Considerando 1 hora de trabalho, tem-se:



@ =�

�∴

9,8o100

3600'/�

@ = 0,2725�10�� ∴ @ = 0,272��

@ = 0,272��ℎ

Considerando ainda rendimento do conjunto motor e bomba de 75%, a

energia elétrica necessária será:

a�Rzv~x�RjRqqáz~x =0,272

0,75∴= 0,362��ℎ ∴ 1ab = 0,362��ℎ/t³



Tabela 14 – Consumo diário de energia elétrica na EEAT 1.

Tabela 15 – Custo diário de energia elétrica na EEAT 1. R$/KWh

Tempo (h)

HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA TOTAL

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

1º dia - - - -

- - - - - - - 5,04 5,04 0,51 0,51 0,51 0,51 29,28

2º dia 0,51 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,35 0,34 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 3,13 3,13 3,14 0,32 0,32 0,32 0,32 22,30

3º dia 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 4,53 4,53 4,68 0,48 0,48 0,48 0,47 31,35

4º dia 0,42 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 4,24 4,24 4,24 0,43 0,43 0,43 0,43 29,35

5º dia 0,39 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 - - - - - - - - - - - - - 4,19

KWh/m³

Tempo (h)

HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA Média

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

1º dia - - - - - - - - - - - 0,31 0,10 0,10 0,10 0,10 0,11 0,12 0,14 0,12 0,12 0,12 0,13 0,14 0,13

2º dia 0,10 0,14 0,19 0,12 0,10 0,10 0,08 0,07 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06 0,07 0,07 0,09 0,09 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 0,09

3º DIA 0,10 0,10 0,11 0,12 0,12 0,12 0,10 0,08 0,08 0,08 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,10 0,11 0,13 0,12 0,13 0,12 0,12 0,12 0,12 0,11

4º DIA 0,11 0,12 0,12 0,11 0,11 0,10 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,22 0,09 0,09 0,09 0,08 0,09 0,11 0,12 0,10 0,10 0,10 0,11 0,12 0,11

5º DIA 0,10 0,14 0,19 0,12 0,10 0,10 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 - - - - - - - - - - - - - 0,13



Tabela 16 – Análise hidroenergética da EEAT 1. ANÁLISE HIDROENERGÉTICA DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA 1

Dia Parâmetro

HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA Média

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

1

m³ - - - - - - - - - - - 11,84 35,28 36,61 36,00 36,01 32,93 29,03 26,61 30,18 31,20 31,22 27,57 25,84 30,02

KWh - - - - - - - - - - - 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3,62 3,62 3,63

CE - - - - - - - - - - - 0,31 0,10 0,10 0,10 0,10 0,11 0,12 0,14 0,12 0,12 0,12 0,13 0,14 0,13

R$/KWh - - - - - - - - - - - 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 5,04 5,04 5,04 0,51 0,51 0,51 0,51 1,55

CEN - - - - - - - - - - - 1,37 0,46 0,44 0,45 0,45 0,49 0,56 0,61 0,54 0,52 0,52 0,59 0,63 0,59

Rend - - - - - - - - - - - 0,20 0,59 0,61 0,60 0,60 0,55 0,49 0,45 0,51 0,52 0,52 0,46 0,43 0,50

2

m³ 26,71 19,40 13,81 21,94 26,67 25,78 29,70 34,28 36,36 35,65 34,04 34,38 34,51 35,35 35,74 30,30 30,81 25,76 26,24 25,67 28,50 28,06 27,57 29,11 29,02

KWh 2,67 2,67 2,67 2,67 2,67 2,63 2,52 2,40 2,28 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25 2,25 2,26 2,26 2,26 2,26 2,26 2,26 2,26 2,38

CE 0,10 0,14 0,19 0,12 0,10 0,10 0,08 0,07 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06 0,07 0,07 0,09 0,09 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 0,09

R$/KWh 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,35 0,34 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 3,13 3,13 3,14 0,32 0,32 0,32 0,32 0,69

CEN 0,45 0,61 0,86 0,54 0,45 0,46 0,38 0,31 0,28 0,28 0,30 0,29 0,29 0,28 0,28 0,33 0,33 0,39 0,38 0,39 0,35 0,36 0,37 0,35 0,39

Rend 0,61 0,44 0,31 0,50 0,61 0,60 0,72 0,87 0,97 0,96 0,92 0,93 0,93 0,95 0,96 0,82 0,83 0,69 0,71 0,69 0,77 0,76 0,74 0,78 0,75

3

m³ 29,02 29,63 26,78 23,65 24,27 24,87 28,60 35,07 36,01 35,99 31,03 34,75 34,82 35,96 36,12 31,20 30,81 25,86 26,50 25,62 28,50 28,06 28,04 27,07 29,93

KWh 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 3,25 3,26 3,26 3,26 3,26 3,26 3,26 3,26 3,37 3,39 3,39 3,39 3,35 3,13

CE 0,10 0,10 0,11 0,12 0,12 0,12 0,10 0,08 0,08 0,08 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,10 0,11 0,13 0,12 0,13 0,12 0,12 0,12 0,12 0,11

R$/KWh 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 4,53 4,53 4,68 0,48 0,48 0,48 0,47 0,95

CEN 0,45 0,44 0,49 0,55 0,54 0,53 0,46 0,37 0,36 0,36 0,42 0,42 0,42 0,40 0,40 0,47 0,47 0,56 0,55 0,59 0,53 0,54 0,54 0,55 0,48

Rend 0,60 0,62 0,56 0,49 0,50 0,52 0,59 0,73 0,75 0,75 0,64 0,65 0,65 0,67 0,67 0,58 0,58 0,48 0,49 0,46 0,51 0,50 0,50 0,49 0,58

4

m³ 27,02 26,02 29,04 29,08 32,02 33,10 33,05 34,06 35,01 34,04 13,84 35,38 35,73 35,54 36,00 32,56 29,01 26,52 30,12 31,08 31,54 27,57 25,84 30,38 27,02

KWh 2,99 3,06 3,06 3,06 3,06 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 3,05 2,99

CE 0,11 0,12 0,11 0,11 0,10 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,22 0,09 0,09 0,09 0,08 0,09 0,11 0,12 0,10 0,10 0,10 0,11 0,12 0,10 0,11

R$/KWh 0,42 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 4,24 4,24 4,24 0,43 0,43 0,43 0,43 0,90 0,42

CEN 0,49 0,52 0,47 0,47 0,43 0,41 0,41 0,40 0,39 0,40 0,98 0,38 0,38 0,38 0,38 0,42 0,47 0,51 0,45 0,44 0,43 0,49 0,53 0,47 0,49

Rend 0,55 0,52 0,58 0,58 0,64 0,66 0,66 0,68 0,70 0,68 0,28 0,71 0,71 0,71 0,72 0,65 0,58 0,53 0,60 0,62 0,63 0,55 0,52 0,61 0,55

5

m³ 26,73 19,40 13,81 21,94 26,67 25,78 28,64 34,37 35,53 34,63 33,04 - - - - - - - - - - - - - -

KWh 2,75 2,68 2,68 2,68 2,68 2,68 2,68 2,68 2,68 2,68 2,68 - - - - - - - - - - - - - -

CE 0,10 0,14 0,19 0,12 0,10 0,10 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 - - - - - - - - - - - - - -

R$/KWh 0,39 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 - - - - - - - - - - - - - -

CEN 0,46 0,62 0,87 0,55 0,45 0,46 0,42 0,35 0,34 0,35 0,36 - - - - - - - - - - - - - -

Rend 0,59 0,44 0,31 0,50 0,61 0,59 0,65 0,78 0,81 0,79 0,75 - - - - - - - - - - - - - -


Com os resultados da

com energia elétrica no horário de ponta é em média 62

elétrica, conforme mostrado no

Gráfico 7 – Custo percentual com energia elétrica na EEAT 1.

Foi observado em

observar que o valor da tarifa de e

fora de ponta é de 0,14049

para 1,389200, ou seja, um aumento de 9 (nove)

elétrica cobrada.

Analisando os resultados do CEN e do Rendimento dos conjuntos motor e

bomba da EEAT 1, observa

ao Rendimento, ou seja na medida que o rendimento a

Vale ressaltar que

avaliação do rendimento do conjunto motor e bomba, não sendo tão eficaz na

avaliação dos processos hidráulicos envolvidos no sistema de bombeamento

O rendimento do c

quinto de monitoramento apresentaram valores médios abaixo de 60%, tanto no

horário fora de ponta como no horário de ponta, indicando a necessidade de

manutenção e/ou troca dos mesmos.

75%

25%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

% de custo com energia elétrica

Horário de Ponta (HP)

Resultados e Discussõeserreira dos. Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado

em abastecimento publico de água

Com os resultados da Tabela 16, determinou-se que os valores do custo

o horário de ponta é em média 62% do

, conforme mostrado no Gráfico 7.

Custo percentual com energia elétrica na EEAT 1.

observado em média 1 acionamento por hora de bombeamento.

observar que o valor da tarifa de energia elétrica cobrado para a

fora de ponta é de 0,14049, enquanto que no Horário de Ponta

, ou seja, um aumento de 9 (nove) vezes no valor da tarifa de energia


bomba da EEAT 1, observa-se que o CEN varia de forma inversamente proporcional

ao Rendimento, ou seja na medida que o rendimento aumenta o CEN diminui.

Vale ressaltar que o CEN é um indicador que serve é muito útil na



O rendimento do conjunto motor e bomba com exceção do segundo e do



manutenção e/ou troca dos mesmos.

56% 60% 59%

44% 40% 41%

2 3 4

Horário de Ponta (HP) Horário Fora de Ponta (HFP)



se que os valores do custo

do custo com energia

acionamento por hora de bombeamento. Vale

nergia elétrica cobrado para a UFPA no horário

, enquanto que no Horário de Ponta esse valor passa

vezes no valor da tarifa de energia


se que o CEN varia de forma inversamente proporcional

umenta o CEN diminui.

o CEN é um indicador que serve é muito útil na



onjunto motor e bomba com exceção do segundo e do



62%

38%

5

Tempo (dia)

Média HP



5.4.2 Análise Hidroenergética da EEAT 2.

Para a análise hidroenergética desta elevatória, foram utilizadas as

mesmas considerações realizadas para a EEAT 1, na Tabela 17 são mostrados os

valores do consumo de energia elétrica por m³ bombeado pela EEAT 2, que foram

de 0,17, 0,12, 0,16, 0,16 e 0,15, superiores aos obtidos no monitoramento da EEAT

1, o que pode-se justificado pelo baixos valores do fator de potência e de carga

obtidos no monitoramento desta elevatória.

Na Tabela 18 são apresentados os resultados do custo com energia

elétrica na EEAT 2, onde pode-se observar que no horário de ponta os valores

obtidos apresentaram-se bem superiores aos demais horários do dia.



Tabela 17 – Consumo diário de energia elétrica na EEAT 2. KWh/m³

Tempo (h)

HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁIOR DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA Média

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

1º dia - - - - - - - - - - - - - - 0,15 0,14 0,14 0,15 0,16 0,15 0,15 0,18 0,18 0,26 0,17

2º dia 0,20 0,19 0,19 0,18 0,15 0,14 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 0,10 0,10 0,11 0,11 0,11 0,12 0,12 0,12 0,12 0,14 0,13 0,12 0,12 0,12

3º dia 0,16 0,18 0,16 0,16 0,15 0,17 0,16 0,14 0,13 0,13 0,13 0,15 0,15 0,16 0,16 0,16 0,17 0,18 0,18 0,18 0,21 0,20 0,18 0,19 0,16

4º dia 0,16 0,17 0,17 0,18 0,17 0,16 0,17 0,15 0,13 0,15 0,14 0,14 0,14 0,16 0,15 0,17 0,15 0,16 0,17 0,16 0,18 0,16 0,16 0,17 0,16

5º dia 0,17 0,16 0,16 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,14 0,14 - - - - - - - - - - - - - - 0,15

Tabela 18 – Custo diário de energia elétrica na EEAT 2. R$/KWh

Tempo (h)

HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁIOR DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA TOTAL

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

1º dia - - - - - - - - - - - - - - 0,82 0,82 0,82 8,06 8,06 8,06 0,82 0,81 0,81 0,81 29,90

2º dia 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,59 0,57 0,54 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 5,01 5,01 5,02 0,51 0,51 0,51 0,51 26,33

3º dia 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 7,25 7,25 7,49 0,76 0,76 0,76 0,75 36,65

4º dia 0,67 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 6,78 6,78 6,78 0,69 0,69 0,69 0,69 34,74

5º dia 0,62 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 - - - - - - - - - - - - - - 6,04



Tabela 19- Análise hidroenergética da EEAT 2. ANÁLISE HIDROENERGÉTICA DA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA 2

Dia Parâmetros HORÁRIO FORA DE PONTA HORÁRIO DE PONTA HORÁRIO FORA DE PONTA

Média 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

1

m³ - - - - - - - - - - - - - - 39,15 40,11 42,28 38,97 37,39 37,49 38,99 31,66 31,75 22,65 36,04

KWh - - - - - - - - - - - - - - 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80

CE - - - - - - - - - - - - - - 0,15 0,14 0,14 0,15 0,16 0,15 0,15 0,18 0,18 0,26 0,17

R$/KWh - - - - - - - - - - - - - - 0,82 0,82 0,82 8,06 8,06 8,06 0,82 0,81 0,81 0,81 2,99

CEN - - - - - - - - - - - - - - 0,66 0,65 0,61 0,67 0,69 0,69 0,66 0,82 0,82 1,14 0,74

Rend - - - - - - - - - - - - - - 0,41 0,42 0,44 0,41 0,39 0,39 0,41 0,33 0,33 0,24 0,38

2

m³ 21,73 22,88 22,68 23,59 28,60 30,98 43,58 45,26 46,26 44,13 43,56 35,17 35,15 32,87 32,83 32,13 30,74 29,80 29,50 30,04 25,98 26,86 30,17 28,93 32,23

KWh 4,27 4,27 4,27 4,27 4,27 4,21 4,03 3,84 3,65 3,60 3,61 3,61 3,61 3,61 3,61 3,60 3,61 3,61 3,61 3,61 3,61 3,61 3,61 3,61 3,80

CE 0,20 0,19 0,19 0,18 0,15 0,14 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 0,10 0,10 0,11 0,11 0,11 0,12 0,12 0,12 0,12 0,14 0,13 0,12 0,12 0,12

R$/KWh 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,59 0,57 0,54 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 5,01 5,01 5,02 0,51 0,51 0,51 0,51 1,10

CEN 0,88 0,83 0,84 0,81 0,67 0,61 0,41 0,38 0,35 0,36 0,37 0,46 0,46 0,49 0,49 0,50 0,52 0,54 0,55 0,54 0,62 0,60 0,53 0,56 0,56

Rend 0,31 0,33 0,32 0,34 0,41 0,45 0,66 0,72 0,77 0,74 0,73 0,59 0,59 0,55 0,55 0,54 0,52 0,50 0,50 0,51 0,44 0,45 0,51 0,49 0,52

3

m³ 28,49 26,58 30,14 29,25 30,21 27,00 30,20 32,75 34,99 37,04 35,24 35,17 35,15 32,87 32,83 32,13 30,74 29,80 29,50 30,04 25,98 26,86 30,17 28,91 30,92

KWh 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 4,68 5,21 5,21 5,21 5,21 5,21 5,21 5,22 5,22 5,39 5,42 5,42 5,42 5,36 5,01

CE 0,16 0,18 0,16 0,16 0,15 0,17 0,16 0,14 0,13 0,13 0,13 0,15 0,15 0,16 0,16 0,16 0,17 0,18 0,18 0,18 0,21 0,20 0,18 0,19 0,16

R$/KWh 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 7,25 7,25 7,49 0,76 0,76 0,76 0,75 1,53

CEN 0,73 0,79 0,69 0,71 0,69 0,77 0,69 0,64 0,60 0,56 0,59 0,66 0,66 0,71 0,71 0,72 0,76 0,78 0,79 0,80 0,93 0,90 0,80 0,83 0,73

Rend 0,37 0,35 0,39 0,38 0,39 0,35 0,39 0,43 0,45 0,48 0,46 0,41 0,41 0,38 0,38 0,37 0,36 0,35 0,34 0,34 0,29 0,30 0,34 0,33 0,38

4

m³ 29,78 28,46 27,93 27,14 28,26 30,02 28,82 32,31 36,45 33,60 34,78 34,65 34,40 31,14 33,22 28,64 31,99 30,43 29,48 30,00 27,29 30,89 30,23 28,43 30,76

KWh 4,78 4,88 4,89 4,89 4,89 4,89 4,89 4,89 4,89 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88 4,88

CE 0,16 0,17 0,17 0,18 0,17 0,16 0,17 0,15 0,13 0,15 0,14 0,14 0,14 0,16 0,15 0,17 0,15 0,16 0,17 0,16 0,18 0,16 0,16 0,17 0,16

R$/KWh 0,67 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 6,78 6,78 6,78 0,69 0,69 0,69 0,69 1,45

CEN 0,72 0,77 0,78 0,80 0,77 0,73 0,76 0,68 0,60 0,65 0,63 0,63 0,63 0,70 0,66 0,76 0,68 0,72 0,74 0,73 0,80 0,71 0,72 0,77 0,71

Rend 0,38 0,35 0,35 0,34 0,35 0,37 0,36 0,40 0,45 0,42 0,43 0,43 0,43 0,39 0,41 0,36 0,40 0,38 0,37 0,37 0,34 0,38 0,38 0,35 0,38

5

m³ 25,96 27,05 27,14 28,72 28,75 28,70 29,20 29,19 30,63 29,94 - - - - - - - - - - - - - - -

KWh 4,40 4,29 4,29 4,29 4,28 4,28 4,28 4,28 4,28 4,28 - - - - - - - - - - - - - - -

CE 0,17 0,16 0,16 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,14 0,14 - - - - - - - - - - - - - - -

R$/KWh 0,62 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 - - - - - - - - - - - - - - -

CEN 0,76 0,71 0,71 0,67 0,67 0,67 0,65 0,65 0,62 0,64 - - - - - - - - - - - - - - -

Rend 0,36 0,38 0,39 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,44 0,43 -



Com base nos resultados da Tabela 19 foi realizado a determinação do

percentual de custo diário com energia elétrica nos horários de ponta e fora de ponta

(ver Gráfico 8), observa-se que o custo com energia elétrica no Horário de ponta

representa em média cerca de 64% do custo total com energia elétrica no

bombeamento de água da EEAT 2, um fator que contribuiu para este elevado

percentual, foi o número de partida por hora que para esta elevatória foi em média

de 6.

Gráfico 8 – Custo percentual com energia elétrica na EEAT 2.

Comparando os resultados do custo com energia elétrica nas duas

estações elevatórias de água tratada, observa-se que a EEAT 2 apresentou maior

custo em relação a EEAT 1. Analisando os resultados do CEN e do Rendimento dos

conjuntos motor e bomba da EEAT 2 apresentados na Tabela 19, observa-se que o

rendimento do conjunto motor e bomba com exceção do segundo de monitoramento

apresentaram valores médios abaixo de 50%, tanto no horário fora de ponta como

no horário de ponta, indicando a necessidade de manutenção e/ou troca dos

mesmos.

Vale enfatizar que, os baixos valores de rendimentos obtidos refletem as

condições físicas e de operação desta elevatória conforme mostrado no inicio dos

resultados de monitoramento, foi a que apresentou as piores condições de

instalação e operação.

81

57 60 59 64

19

43 40 41 36

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5

Horário de Ponta (HP) Horário Fora de Ponta (HFP) Média HP

Média de 64%



A síntese dos resultados do monitoramento hidroenergético são

mostrados no Quadro 15, onde observa-se que a EEAT 1 apresentou maior vazão e

volume bombeado em comparação com a EEAT 2. Em relação aos parâmetros

elétricos observa-se que os resultados de tensão e intensidade de corrente elétrica

foram os mesmos para as duas elevatórias, porém, os resultados do fator de

potência e fator de carga obtidos foram insatisfatórios no que diz respeito a

operação do sistema de bombeamento, sendo a pior situação na EEAT 2.

Quadro 15 – Resultados do monitoramento hidroenergético da EEAT 1 e da EEAT 2.

EEAT

Parâmetros Hidráulicos

Parâmetros Elétricos

Vazão (m³/h)

Volume (m³/h)

Tensão (V)

Intensidade de Corrente Elétrica (A)

Fator de Potência

Fator de

carga EEAT 1 149 27 224 12 0,82 0,84 EEAT 2 107 31 224 12 0,81 0,81

Em relação aos resultados do consumo e custo com energia elétrica na

EEAT 1 e na EEAT 2 apresentados no Quadro 16, observa-se que a EEAT 2

apresentou todos os resultados superiores aos obtidos na EEAT 2.

Quadro 16 – Consumo e custo com energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT 2.

EEAT

Consumo médio (KWh/m³)

Custo médio* (R$/KWh)

Horário de Ponta

Horário Fora de Ponta

Horário de Ponta


EEAT 1 0,11 0,09 4,38 0,43 EEAT 2 0,15 0,14 6,77 0,69

Analisando os resultados apresentados no Quadro 15 e no Quadro 16

demonstram que a EEAT 2 apresentou pior situação quando comparado com a

EEAT 1.



5.4.3 Resultados da simulação computacional do Sistema de Bombeamento

em operação do Setor Básico.

Na Figura 44 observa-se que o software EPANET 2.0 gerou mensagens

de advertência de que a vazão da bomba da EEAT 1 excedia a vazão máxima nas

24 horas de simulação hidráulica, o que indica que a mesma esta trabalhando além

de sua capacidade. Observa-se que para uma altura manométrica máxima de 15m

tem-se um valor de vazão máximo de 150m³/h, isto justifica as mensagens de

advertências geradas no inicio da simulação.

Figura 44 – Cenário de simulação computacional.

Na Figura 45 é mostrado a locação do ponto de inicio e final dos

resultados apresentados na Tabela 20.

Figura 45 – Cenário de simulação computacional.

2 1



Considerando a vazão média de 150 m³/h, o valor de altura manométrica

obtido foi de 21,32m, o que também justifica as mensagens de advertência geradas

pelo software EPANET 2.0. Na Tabela 20 são mostrados os resultados obtidos de

vazão, velocidade e perdas de carga na simulação hidráulica deste cenário, onde

pode ser observado elevados valores de perda de carga e vazão.

Tabela 20 – Resultados da simulação hidráulica. Tempo (horas)

Ponto Vazão (m³/h)

Velocidade (m/s)

Perda de carga (m/km)

0 1

202.56 1.79 15.97

2 25.95 1

1 201.59 1.78

15.82 2 25.72

2 1

202.42 1.79 15.95

2 25.92

3 1

201.95 1.79 15.88

2 25.81

4 1

202.22 1.79 15.91

2 25.87

5 1

202.07 1.79 15.89

2 25.84

6 1

202.15 1.79 15.91

2 25.86

7 1

202.10 1.79 15.90

2 25.84

8 1

202.13 1.79 15.90

2 25.85

9 1

202.11 1.79 15.90

2 25.85

10 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

11 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

12 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

13 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

14 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

15 1

202.12 1.79 7.81

2 2.81

16 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

17 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

18 1

202.12 1.79 15.90

2 25.85

19 1

202.12 1.79 7.81

2 2.81

20 1

202.12 1.79 15.90

2 15.90

21 1

202.12 1.79 25.85

2 15.90 22 1 202.12 1.79 25.85



2 15.90

23 1

202.12 1.79 25.85

2 15.90

Na Tabela 20, foi observado que os valores de perdas de carga obtidos

na simulação hidráulica foram elevados, fato que pode estar sendo ocasionado pela

grande quantidade de peças e conexões instaladas nas tubulações.

Em relação a distribuição dos valores de pressão nos trechos inicial e final

do cenário simulado são apresentados no Gráfico 9, onde observa-se que os valores

de pressão no final da tubulação é muito baixo, porém estando compatível com os

elevados resultados de perdas de carga apresentados anteriormente.

Gráfico 9 – Resultados de pressão nos trechos da rede simulada.

Os resultados de custo e consumo de energia elétrica são apresentados

na Tabela 21.

Tabela 21 – Resultados de consumo e custo de energia elétrica da simulação hidráulica no cenário 1.

Bomba Fator de utilizaçã

o

Eficiência (%)

KWh/m³ KWh médio

KWh máximo

Custo diário (R$)

EEEAT 01 100 75 0,07 5,21 6,50 45,00

EEEAT Básico 100 75 0,05 1,90 5,07 16,39

TOTAL 61,38

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Pressão (m)

Tempo (h)Trecho Final Trecho Inicial Distribuição Setor Básico



De acordo com os resultados do custo e consumo de energia elétrica

mostrados anteriormente, observa-se que a EEAT 02, tem custo mais elevado (R$

214.28) em relação a EEAT 01 (R$ 187.02), o que pode ser justificado pela EEAT 02

ter conjunto motor e bomba de maior potência (15CV).

5.5 PROPOSTAS DE AÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E HIDRÁULICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO

5.5.1 Fase 1 – Desenvolvimento de cenários de simulação computacional

para o Sistema de Bombeamento do Setor Básico.

• Cenário 1 - Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento em

operação do Setor Básico, com modificação da capacidade de

bombeamento dos conjuntos motor e bomba.

Na Tabela 22 são mostrados os resultados de vazão, velocidade e perdas

de carga obtida na simulação deste cenário.

Tabela 22 – Resultados da simulação hidráulica para o cenário 1. (Continua)

Tempo (horas) Ponto Vazão (m³/h) Velocidade (m/s) Perda de carga (m/km)

0 1

197.41 1.75 5.40 2 5.40

1

1 197.65

1.75 3.91 2 3.91

2 1

197.79 1.75 5.15

2 5.15

3 1

197.87 1.75 5.03

2 5.03

4 1

197.12 1.74 5.08

2 5.08

5 1

196.67 1.74 5.06

2 5.06

6 1

196.24 1.74 5.07

2 5.07

(Conclusão)



7 1

196.14 1.73 5.06

2 5.06

8 1

202.09 1.73 5.06

2 5.06

9 1

202.00 1.73 5.07

2 5.07

10 1 202.00

1.75 5.06

2 5.06

11 1 202.00

1.77 5.08

2 5.08

12 1

204.00 3.21 5.07

2 5.07

13 1

204.00 3.21 5.07

2 5.07

14 1

202.91 2.98 5.08

2 5.08

15 1

196.00 2.92 5.08

2 5.08

16 1

196.00 2.92 5.08

2 5.08

17 1

196.00 2.92 5.06

2 5.06

18 1

194.00 2.79 5.07

2 5.07

19 1

194.00 2.79 5.06

2 5.06

20 1

194.00 2.79 5.06

2 5.06

21 1

198.00 2.93 5.06

2 5.06

22 1

198.00 2.93 5.07

2 5.07

23 1

198.00 2.93 5.07

2 5.07

Analisando os resultados da Tabela 23 em relação ao cenário atual de

operação, observa-se que neste cenário 1 os valores de perda de carga obtidos

foram bem menores. Vale ressaltar que neste cenário foi considerado condições de

peças, conexões e tubulações ideais para o bombeamento.

No Gráfico 10 é mostrado a distribuição da pressão nos trechos inicial,

final e de distribuição de água.



Gráfico 10 – Resultados de pressão na simulação computacional 1.

Observa-se no Gráfico 10 que assim como os resultados de perda de

carga, os de pressão também apresentaram melhores valores. Os resultados de

custo e consumo de energia elétrica são apresentados na Tabela 24.


Bomba Fator de utilização

Eficiência (%)

KWh/m³ KWh médio

KWh máximo

Custo diário (R$)

EEAT 1 100 75 0,07 5,25 6,32 45,34 EEAT 2 100 75 0,08 4,43 15,10 38,25

TOTAL 83,59

Os resultados obtidos neste cenário de simulação hidráulica, demonstram

que o valor do custo com energia elétrica de R$ 83,59 , maior que o valor obtido na

simulação do sistema em operação que foi de R$ 61,38.

• Cenário 2 - Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento Setor

Básico, com bombeamento de água direto da EEAT 1 para o reservatório

elevado do setor básico.

Neste cenário de simulação computacional foi traçado um novo percurso

e diâmetro da adutora de água tratada (que transporta água do setor profissional

para o setor básico), as características dos conjuntos motor e bomba adotados

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Pre

ssã

o (

m)

Tempo (h)

Trecho Inicial Trecho Funal Distribuição Setor Básico



foram as mesmas utilizadas no cenário 2. Na Figura 45 é mostrado o layout deste

cenário

Figura 46 – Cenário 2 de simulação computacional.

Os resultados de vazão, velocidade e perdas de carga obtidas neste

cenário 2, são apresentados na Tabela 24.

Tabela 24 – Resultados da simulação computacional para o cenário 1. Hora Vazão (m³/h) Velocidade (m/s) Perda de carga (m/km) 0 197,41 1,75 15,22 1 201,72 1,78 15,84 2 200,37 1,77 15,65 3 200,76 1,78 15,70 4 200,65 1,77 15,69 5 200,68 1,77 15,69 6 200,67 1,77 15,69 7 200,67 1,77 15,69 8 200,67 1,77 15,69 9 200,67 1,77 15,69 10 200,67 1,77 15,69 11 200,67 1,77 15,69 12 200,67 1,77 15,69 13 200,67 1,77 15,69 14 200,67 1,77 15,69 15 200,67 1,77 15,69 16 200,67 1,77 15,69 17 200,67 1,77 15,69 18 200,67 1,77 15,69 19 200,67 1,77 15,69 20 200,67 1,77 15,69 21 200,67 1,77 15,69 22 200,67 1,77 15,69 23 200,67 1,77 15,69



Os resultados do consumo e custo de energia elétrica são apresentados

na Tabela 25.


Bomba Fator de utilização

Eficiência (%)

KWh/m³ KWh médio

KWh máximo

Custo diário (R$)

EEAT 1 100 75 0,04 4,69 19,02 40,49 TOTAL - - - - - 40,49

• Síntese dos resultados obtidos nas simulações do cenário 1 e do cenário 2.

A síntese dos resultados obtidos nas simulações computacionais dos

cenários 1 e 2 de operação do sistema de bombeamento do setor básico, são

mostrados na Tabela 26.

Tabela 26 – Resultados de consumo e custo de energia elétrica nas simulações.

Cenário EEAT Vazão (m³/h)

Eficiência (%)

KWh/m³ KWh médio

KWh máximo

Custo diário (R$)

(R$) Total

1 EEAT 1 198,00 75 0,08 5,25 6,32 45,34

83,59 EEAT 2 75 0,07 4,43 15,10 38,25

2 EEAT 1 200,67 75 0,07 4,69 19,02 40,49 40,49

Com base nos resultados apresentados na Tabela 27, observa-se que o

cenário 2, foi o que apresentou melhores valores de consumo e custo de energia

elétrica.

No Quadro 17 é apresentado uma síntese dos resultados de consumo

médio (KWh) no horário de ponta e fora de ponta, obtidos nas fases de

monitoramento e simulação computacional, observa-se que os resultados das

simulações foram bem abaixo dos observados no monitoramento.

Quadro 17 – Consumo de energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT 2.

EEAT

Consumo médio (KWh/m³) Monitorado Simulado (valor médio)

Horário de Ponta Horário Fora de

Ponta Cenário 1 Cenário 2

EEAT 1 0,11 0,09 0,07 0,07

EEAT 2 0,15 0,14 0,08



Para a determinação do custo com energia elétrica nos cenários

simulados foi utilizado o percentual médio de consumo de energia elétrica nos

horários de ponta e fora de ponta obtidos na fase de monitoramento, sendo de

54,8% (horário de ponta) e 45,2% (horário fora de ponta) para a EEAT 1 e 64,2% e

35,8% para a EEAT 2.

No Quadro 18 são apresentados os resultados do custo com energia

elétrica (R$/KWh) obtidos nas fases de monitoramento e de simulação

computacional.

Quadro 18 – Custo com energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT 2.

EEAT

Custo médio* (R$/KWh) Monitorado Simulado (valor médio)

Horário de Ponta


Cenário 1 Cenário 2

Horário de Ponta


Horário de Ponta


EEAT 1 4,38 0,43 8,28 0,97 8,66 0,69

EEAT 2 6,77 0,69 6,98 0,82 *considerando o consumo total (KWh) horário.

Analisando os resultados mostrados no Quadro 18, observa-se que os

resultados da simulação computacional foram menores em relação aos simulados.

Também foi observado que o cenário 2 apresenta-se como melhor alternativa de

operação quando comparados com os resultados obtidos no cenário 1.

5.5.2 Fase 2 - Ações para melhorar o desempenho Hidroenergético do

sistema de bombeamento do Setor Básico.

Nesta etapa final da pesquisa, são propostas algumas ações e

alternativas de controle operacional dos sistema de bombeamento do setor básico.

Vale ressaltar que as ações propostas nesta etapa sejam realizadas por uma equipe

composta por profissionais de várias áreas da engenharia, tais como hidráulica,

elétrica e mecânica, de modo que possibilite a melhor compreensão dos dados

obtidos e a correta tomada de decisões no que diz respeito a eficiência energética

do sistema de bombeamento, conforme descrito a seguir.



a) Configuração do sistema

Com base nos resultados obtidos nas etapas de monitoramento hidráulico

e elétrico e de simulação computacional do sistema de bombeamento do setor

básico, sugere-se como melhor alternativa de operação o bombeamento direto da

EEAT 1 para o reservatório elevado do setor básico.

b) Ações de monitoramento hidroenergético de sistema de bombeamento

No Quadro 19 são apresentadas algumas recomendações de

monitoramento de variáveis hidráulicas e elétricas.

Quadro 19 – Parâmetros para monitoramento hidráulico e elétrico de EEA. Hidráulicas Periodicidade Elétricos Periodicidade

Vazão Permanente Potência Mensal Pressão Permanente Tensão elétrica Mensal Volume Permanente Corrente elétrica Mensal Níveis de operação dos reservatórios Permanente Fator de Potência Mensal Altura manométrica Permanente Fator de carga Mensal Perdas de carga Permanente - -

A base para que se tenha o controle operacional de sistemas de elevação

de água é o conhecimento do desempenho das variáveis envolvidas no processo de

bombeamento de água, a medição simultânea das grandezas hidráulicas e elétricas

permite ao gestor que ele visualize a realidade operacional do sistema de

bombeamento. Na Figura 47 é apresentado um layout com proposta de pontos de

medição de parâmetros hidráulicos e elétricos.



Figura 47 – Proposta de pontos de medição em sistemas de bombeamento de água para abastecimento público.

c) Ações de manutenção

Quanto as ações de manutenção do sistema de bombeamento, sugere-

se que estas não se resuam nos conjuntos motor e bomba, tendo em vista que os

demais componentes do sistema contribuem diretamente para o aumento ou

diminuição da eficiência energética do funcionamento do sistema, é recomendado

aqui as seguintes ações de manutenção:

a) Verificação de níveis de vibração, aquecimento, lubrificação dos

conjuntos motor e bomba;

b) Realizar inspeções rotineiras da ocorrência de vazamentos,

infiltrações, ruídos excessivos;

c) Verificar as condições das válvulas instaladas nas tubulações de

sucção e recalque;

d) Verificar a confiabilidade dos dados apresentados por

manômetros, vacuômetros, por meio da calibração dos mesmos;

e) Elaboração de planos de manutenção preditiva e corretiva.



Vale ressaltar que, as ações de manutenção listadas anteriormente, são

apenas com o objetivo de frisar as principais ações em estações elevatórias e não

devem ser entendidas como as únicas recomendações.

d) Ações de treinamento e capacitação técnica

É de suma importância que sejam realizadas ações de planejamento

estratégico, para verificação dos pontos positivos e negativos de todos os

profissionais envolvidos na operação e controle do sistema de bombeamento.

Vale ressaltar a importância do treinamento e da capacitação técnica não

somente dos operadores do sistema de bombeamento, mas também dos gestores

responsáveis pelo gerenciamento dos serviços oferecidos a população, a seguir são

relacionados algumas necessidades observadas

127 Considerações Finais


6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

De acordo com os resultados obtidos nas etapas e fases propostas na

metodologia deste trabalho, foi possível constatar quais as atuais condições de

controle e operação do sistema de bombeamento do Setor Básico.

Nas instalações físicas do sistema de bombeamento, tais como casa de

bomba, conjuntos motor e bomba, tubulações (sucção e recalque), peças e

conexões, entre outras considerações ficou evidente a necessidade urgente de

intervenções por meio de ações de reestruturação das mesmas.

Em relação a forma de operação e controle das elevatórias estudadas,

ressalta-se a importância de profissionais técnicos habilitados e treinados para

executar serviços inerentes a operação de conjuntos motor e bombas assim como,

de válvulas e quadros de comando elétrico. Portanto, sugere-se que seja fornecido

treinamento específico não somente para os operadores, mas também para os

gestores responsáveis pelo sistema de bombeamento.

Na etapa de monitoramento dos parâmetros hidráulicos e elétricos, foi

obervado que não existe nenhum tipo de medição e/ou controle desses parâmetros.

Em relação aos parâmetros hidráulicos constatou-se que os horários de maior

consumo de água estão compreendidos nos períodos de 09 às 10h da manhã e de

18 às 21h, conforme apresentado no item de resultados dos parâmetros hidráulicos.

Quanto aos resultados dos parâmetros elétricos foi obervado que os

valores de Fator de Potência obtidos foram abaixo do estabelecido pela resolução

414/2010 que é de 0,92, contribuindo para o aumento do consumo e

consequentemente do custo com energia elétrica. Com base nos resultados de

tensão e corrente elétrica fornecida aos conjuntos motor e bomba, recomenda-se

que seja a concessionária responsável pelo fornecimento de energia elétrica, no

caso a Rede Celpa, seja acionada para verificar os desequilíbrio de fornecimento

observados.

Vale ressaltar que as análises estatísticas dos resultados dos parâmetros

elétricos, apresentaram pouca variações em relação aos valores médios

128 Considerações Finais


observados. Porém, ficou evidente a necessidade da elaboração e execução de um

plano de monitoramento dos parâmetros hidráulicos e elétricos.

Os resultados obtidos na etapa de simulação hidráulica (cenário 1 e

cenário 2), apontam que o cenário 2 onde foi simulado o bombeamento com apenas

uma estação elevatória apresentou melhores resultados no que diz respeito ao

consumo e ao custo de energia elétrica em relação ao cenário 1.

Com a finalidade de contribuir para a complementação da pesquisa

iniciada nesta dissertação de mestrado, sugere-se a elaboração de trabalhos

técnicos e acadêmicos na temática da eficiência energética e hidráulica em sistemas

de bombeamento em saneamento básico (abastecimento de água e esgotamento

sanitário), conforme mostrado a seguir:

a) Determinação da população e da demanda de água por setor de

abastecimento cidade universitária Prof. José da Silveira Netto;

b) Análise da aplicação de indicadores hidroenergéticos para a avaliação

do desempenho operacional de sistemas de bombeamento de água.

c) A importância do monitoramento de parâmetros hidráulicos e elétricos

em conjuntos motor e bomba de sistemas elevatórios;

Vale ressaltar que este trabalho não esgota as discussões e

considerações sobre eficiência hidroenergética em sistemas de bombeamento,

tendo em vista a sua importância para o bom desempenho não somente

operacional, mas também financeiro das entidades prestadoras deste tipo de

serviço.

129 Referências


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