ÁGUA, ESGOTO E ENERGIA: ABORDAGENS PRÁTICAS EM SISTEMAS DE SANEAMENTO

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1 17 DE SETEMBRO 2008 ÁGUA, ESGOTO E ENERGIA: ABORDAGENS PRÁTICAS EM SISTEMAS DE SANEAMENTO Frederico Ferreira de Vasconcelos SCAI Ltda. Fundada em 1993; Projetos e s para Mineração, Têxtil, Saneamento e Irrigação; Especializada em automação, controle e otimização de processos, eficiência energética e uso racional de água; Desde 2000, atua preferencialmente em sistemas de irrigação e saneamento em âmbito nacional; Destaques: CODEVASF; DNOCS; COSANPA; CAGECE; COGERH; CAERN; CAGEPA; DESO; COPASA; CAESB; CESAN; ÁGUAS GUARIROBA; ÁGUAS DE ITU; PROJETO JAÍBA; ALLIANCE TO SAVE ENERGY. 1

2 Responsáveis Técnicos: Eustáquio Luiz de Vasconcelos - Sócio Diretor Engenheiro eletricista formado pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais PUC-MG. Pós-graduação Lato Sensu em eletrônica digital e industrial pela Universidade Federal de Minas Gerais UFMG. Frederico Ferreira de Vasconcelos - Sócio Diretor Engenheiro civil formado pela Universidade Federal de Minas Gerais UFMG com ênfase em hidráulica. Pós-graduação Lato Sensu em engenharia ambiental integrada pelo Instituto de Educação tecnológica IETEC. Pós-graduação Lato Sensu em fontes alternativas de energia pela Universidade Federal de Lavras UFLA. Pós-graduação Lato Sensu MBA Gestão de Negócios pelo Instituto de Educação tecnológica IETEC. 1) AUTOMAÇÃO PROJETO CECOP: Projeto básico: 1996/ 1997 Implantação: 1998/ Unidades Operacionais Objetivos: Zoneamento e controle de pressões (válvulas redutoras), macro medição (vazões e pressões), controle de bombeamento e regularização das reservações controle de 110 km de linhas adutoras do macro sistema da rede metropolitana de Fortaleza. Metas: (estações elevatórias), redução de perdas de água (controle de vazamentos pressão e vazão) e redução das faltas de água (Gerenciamento Operacional). Resultado imediato (2 primeiros anos): novas ligações, redução de 0,5 m3/s na produção de água e regularização do atendimento ao abastecimento na região metropolitana de Fortaleza MWh equivalente a 93 tco2. Situação atual: implantação de mais 28 novas unidades operacionais e melhorias nas unidades existentes. 2

3 1) AUTOMAÇÃO 1) AUTOMAÇÃO 3

4 1) AUTOMAÇÃO Conceito: 2) INVERSORES DE FREQUÊNCIA Equipamentos capazes de variar a velocidade de motores trifásicos de forma contínua. Partida e parada suaves de motores com FP próximo a 1. Rampas de aceleração e desaceleração ajustáveis e forma de onda da corrente de saída praticamente senoidal. Permite variar a velocidade/ rotação de conjuntos moto-bomba para regularizar vazões ou pressões de recalque com economia de energia. Equações de Rateaux: (Q 1 /Q 2 ) = (n 1 /n 2 ) variação linear da vazão com a rotação; (H 1 /H 2 ) = (n 1 /n 2 ) 2 variação quadrática da altura manométrica com a rotação; (P 1 /P 2 ) = (n 1 /n 2 ) 3 variação cúbica da potência com a rotação. Equações válidas para variações moderadas de velocidade sem grandes prejuízos para o rendimento do conjunto. Potências: impossível, na prática, de confirmar a equação teórica de variação cúbica, pois é impossível manter semelhanças entre as perdas hidráulicas, volumétricas e mecâncias. 4

5 2) INVERSORES DE FREQUÊNCIA C urva do Siste ma - Projeto Rodelas - EBP-R4.5 - Setor A h (m) Q (m3/h) 1 BOMBA 2 BOMBAS 3 BOMBAS SISTEMA ROT.MIN. 2) INVERSORES DE FREQUÊNCIA Proje to Rodelas - EBP-R4.5 - Se tor A Rotação Mínima x Vazão Máxima x Sistema h (m) Q (m3/h) Vazão Máx. Sistema Rot.Min. 5

6 2) INVERSORES DE FREQUÊNCIA Curva da Bomba em Rotação Nominal e Rotação Mínim a (Folha 2/3) Altura Manométrica Total (m) Vazão (m3/h) Curva da Bomba Curva n Mínima Iso Rendimento 70% Iso Rendimento 75% 3) BIOGÁS ESSEX JUNCTION WASTEWATER TREATMENT: Empresa municipal responsável pela coleta e tratamento dos esgotos domésticos e chorume de aterro sanitário dos condados de Burlington, Essex e Winooski, em Vermont (USA). Trata m3/dia. Lodo produzido tratado por reator anaeróbio. Captação e tratamento do gás metano utilizado em 2 micro-turbinas de 30 kw cada. Recuperação do calor das turbinas para manter estável temperatura dos biodigestores (37ºC). 99,8% do gás metano utilizado. 400 MWh/ano (41% da demanda da ETE). Redução de 227 tco2/ano que resultariam da queima direta do metano (flare) = emissão média anual de 42 carros. US$ 0,0246/ kwh (gerado) < 0,0637 (concessionária) = US$ 30, / ano, obtendo retorno do investimento em 7 anos. Financiado com recursos de créditos de energia renovável (do estado de Vermont) e contrato de desempenho (consórcio de 3 ESCOs). 6

7 3) BIOGÁS Tanque de Equalização 3) BIOGÁS Clarificador Primário 7

8 3) BIOGÁS Reator Aeróbio 3) BIOGÁS Clarificador Secundário 8

9 3) BIOGÁS Desinfecção e Desnitrificação 3) BIOGÁS Biodigestor 9

10 3) BIOGÁS Compressores de gás e Casa de Força 3) BIOGÁS Compressores de gás e Casa de Força 10

11 4) TURBINAS-BOMBA CONCEITO: Aproveitamento hidráulico de barragens destinadas ao abastecimento público (captações), utilizando-se a altura disponível e a vazão de regularização do curso d água. Exemplo clássico: DMAE Uberlândia Captações Bom Jardim e Sucupira. Abastecimento de aproximadamente 700 mil pessoas sem utilização de conjuntos moto-bomba (sem uso de energia elétrica). Caso atual: Campo Grande altura de 15 m e vazão de 12 m3/s aproveitamento de 2080 cv. Vantagens: alto rendimento em função da transformação direta da energia potencial em energia mecânica. Rendimento aproximado de 90%. Pode ser construída com turbinas destinadas a PCH e MCH, de custo relativamente baixo, e utilizar-se da estrutura existente para a captação. 4) TURBINAS-BOMBA 11

12 4) TURBINAS-BOMBA 4) TURBINAS-BOMBA 12

13 4) TURBINAS-BOMBA 13