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

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1 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

2 José Cláudio Ferreira dos Reis Junior Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado em abastecimento público de água 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

3 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 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, Abastecimento de água Custos. 2. Bombas hidráulicas elétricas. 3. Estações de bombeamento. I. Título. CDD ed

4 José Cláudio Ferreira dos Reis Junior Análise hidroenergética da rotina operacional de sistema de bombeamento utilizado em abastecimento público de água 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: / / 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

5 Para minha mãe (avó) Nazaré de Souza Meu exemplo de vida.

6 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.

7 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.

8 LISTA DE QUADROS LISTA DE GRÁFICOS LISTA DE FLUXOGRAMAS LISTA DE TABELAS LISTA DE SIGLAS RESUMO ABSTRACT SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS REVISÃO DE LITERATURA COMPONENTES DE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA Poço Úmido (ou de Sucção) e Poço Seco Conjunto Motor e Bomba (CMB) Tubulação (sucção e recalque) PROJETO DE ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA Vazão Tubulações (sucção e recalque) e Perdas de Carga Altura Manométrica Potência Hidráulica Conjunto Motor e Bomba (CMB) Rendimento Poço de sucção OPERAÇÃO E CONTROLE PARÂMETROS DE CONTROLE OPERACIONAL Vazão de bombeamento Níveis de operação do poço úmido Período de operação Horários de Ponta e Fora de Ponta Pressão Parâmetros elétricos CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA... 58

9 3.6 CUSTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA TARIFAS EM ENERGIA ELÉTRICA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA METODOLOGIA ETAPAS DA PESQUISA ETAPA 1 AVALIAÇÃO DA OPERAÇÃO DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS 1 E 2 DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO Fase 1 Determinação teórica das condições de operação do Sistema de Bombeamento do Setor Básico Fase 2 Monitoramento dos parâmetros hidráulicos e elétricos Fase 3 - Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento em operação do Setor Básico ETAPA 2 PROPOSTAS DE AÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E HIDRÁULICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO Fase 1 Desenvolvimento de cenários de simulação computacional para o Sistema de Bombeamento do Setor Básico Fase 2 Ações para melhorar o desempenho Hidroenergético do sistema de bombeamento do setor básico RESULTADOS E DISCUSSÕES AVALIAÇÃO DA OPERAÇÃO DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS 1 E 2 DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO Determinação teórica das condições de operação do sistema de bombeamento do Setor Básico Diagnóstico das condições de operação do sistema de bombeamento do setor básico MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS HIDRÁULICOS Medição de vazão EEAT Medição de vazão EEAT MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS ELÉTRICOS Tensão e Intensidade de Corrente Elétrica Fator de Potência e Fator de Carga ANÁLISE HIDROENERGÉTICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO Análise Hidroenergética da EEAT Análise Hidroenergética da EEAT

10 5.4.3 Resultados da simulação computacional do Sistema de Bombeamento em operação do Setor Básico PROPOSTAS DE AÇÕES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E HIDRÁULICA DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO SETOR BÁSICO Fase 1 Desenvolvimento de cenários de simulação computacional para o Sistema de Bombeamento do Setor Básico Fase 2 - Ações para melhorar o desempenho Hidroenergético do sistema de bombeamento do Setor Básico CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS

11 LISTA DE QUADROS Quadro 1 Válvulas utilizadas em Sistemas de Abastecimento de Água Quadro 2 - Valor do coeficiente C sugerido para a fórmula de Hazen-Williams Quadro 3 - Valores aproximados de K (perdas localizadas) Quadro 4 Efeito de alterações em conjuntos elevatórios Quadro 5 Classificação do fator de carga Quadro 6 - Alternativas para redução do custo de energia elétrica Quadro 7 Vazão média obtida Quadro 8 base de cálculo para a determinação das perdas de carga localizadas. 92 Quadro 9 Perda de carga localizada na EEAT Quadro 10 Perda de carga localizada na EEAT Quadro 11 Perda de carga total nas EEAT 1 e na EEAT Quadro 12 Perda de carga total nas elevatórias 1 e Quadro 13 NPSH (disponível e requerido) e potência dos CMB s Quadro 14 Resumo das variáveis hidráulicas determinadas teoricamente Quadro 15 Resultados do monitoramento hidroenergético da EEAT 1 e da EEAT Quadro 16 Consumo e custo com energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT Quadro 17 Consumo de energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT Quadro 18 Custo com energia elétrica na EEAT 1 e na EEAT Quadro 19 Parâmetros para monitoramento hidráulico e elétrico de EEA

12 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Localização de Estação Elevatória em sistema de abastecimento de água Figura 2 Conjunto motor e bomba instalado submerso no poço úmido Figura 3 CMB instalado acima (a) e abaixo do nível de água do poço úmido (b) Figura 4 Conjunto motor e bomba Figura 5 Componentes de uma bomba Figura 6 Peças e conexões na tubulação de sucção e recalque Figura 7 Linhas de carga em um sistema de elevação de água Figura 8 Seleção de conjunto motor e bomba (CMB) Figura 9 Curva característica do sistema Figura 10 Gráfico de cobertura das bombas Figura 11 Curva do sistema para operação de conjuntos motor e bomba em paralelo Figura 12 Curva do sistema para operação de conjuntos motor e bomba em série Figura 13 Tipos de medidores de vazão em conduto fechado Figura 14 Medidor eletromagnético instalado Figura 15 Medidor de vazão ultrassônico instalado Figura 16 1 CMB em operação e 1 CMB em reserva (1+1) Figura 17 2 CMB s em operação e 1 CMB em reserva (2+1) Figura 18 Volumes de Operação do poço úmido Figura 19 Horário de ponta e fora de ponta Figura 20 Unidades consumidoras de energia elétrica em SAA Figura 21 Diagrama de balanço de energia com as perdas do sistema Figura 22 Diagrama de balanço de energia com as perdas do sistema Figura 23 Sistema de Abastecimento da Cidade Universitária Prof.º José da Silveira Netto Figura 24 Sistema de Bombeamento de água do setor básico Figura 25- Etapas e fases da pesquisa Figura 26 Medidor de vazão ultrassônico Portátil Figura 27 Medidor de vazão instalado

13 Figura 28 Procedimentos de medição de vazão Figura 29 Definição do ponto de medição de vazão Figura 30 Medidor de espessura ultrassônico portátil Figura 31 Analisador de Qualidade de Energia Figura 32 - Quadro de comando elétrico Figura 33 Procedimento de instalação e medição de parâmetros elétricos Figura 34 Acoplamento das Braçadeiras vermelhas e Garras azuis Figura 35 - Analisador de Qualidade de Energia Figura 36 Simulação Computacional do Sistema de Bombeamento em operação do Setor Básico Figura 37 Metodologia utilizada na simulação hidráulica utilizando o software EPANET Figura 38 Cenário 1 de simulação computacional Figura 39 Cenário 2 de simulação computacional Figura 40 Instalações físicas da EEAT Figura 41 Quadro de comando elétrico da EEAT Figura 42 Instalações físicas da EEAT Figura 43 Quadro de comando elétrico dos conjuntos motor e bomba da EEAT Figura 44 Cenário de simulação computacional Figura 45 Cenário de simulação computacional Figura 46 Cenário 2 de simulação computacional Figura 47 Proposta de pontos de medição em sistemas de bombeamento de água para abastecimento público

14 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 Participação percentual com energia elétrica no total das despesas de exploração no ano de 2009 por prestadora de serviço Gráfico 2 Custo médio com energia elétrica por prestadora de serviço em Gráfico 3 Desempenho Hidráulico da EEAT Gráfico 4 Volume bombeado pela EEAT Gráfico 5 Desempenho Hidráulico da EEAT Gráfico 6 Volume bombeado pela EEAT Gráfico 7 Custo percentual com energia elétrica na EEAT Gráfico 8 Custo percentual com energia elétrica na EEAT Gráfico 9 Resultados de pressão nos trechos da rede simulada Gráfico 10 Resultados de pressão na simulação computacional

15 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Valores de consumo e demanda nos horários de ponta e fora de ponta sem o desligamento das elevatórias Tabela 2 - Consumo da Estação elevatória de Boqueirão Tabela 3 - Consumo da Estação Elevatória e ETA de Gravatá Tabela 4 Tabela modelo utilizada no monitoramento Tabela 5 Velocidade do som de acordo com o tipo de material Tabela 6 Análise estatística descritiva da medição de vazão da EEAT Tabela 7 Análise estatística descritiva dos resultados de volume da EEAT Tabela 8 Análise estatística descritiva da medição de vazão da EEAT Tabela 9 Análise estatística descritiva dos resultados de volume da EEAT Tabela 10 Monitoramento da tensão na EEAT Tabela 11 Monitoramento da tensão na EEAT Tabela 12 Monitoramento da corrente elétrica na EEAT Tabela 13 Monitoramento da intensidade de corrente elétrica na EEAT Tabela 14 Consumo diário de energia elétrica na EEAT Tabela 15 Custo diário de energia elétrica na EEAT Tabela 16 Análise hidroenergética da EEAT Tabela 17 Consumo diário de energia elétrica na EEAT Tabela 18 Custo diário de energia elétrica na EEAT Tabela 19- Análise hidroenergética da EEAT Tabela 20 Resultados da simulação hidráulica Tabela 21 Resultados de consumo e custo de energia elétrica da simulação hidráulica no cenário Tabela 22 Resultados da simulação hidráulica para o cenário Tabela 23 Resultados de consumo e custo de energia elétrica da simulação hidráulica no cenário Tabela 24 Resultados da simulação computacional para o cenário Tabela 25 Resultados de consumo e custo de energia elétrica da simulação hidráulica no cenário Tabela 26 Resultados de consumo e custo de energia elétrica nas simulações.. 122

16 LISTA DE SIGLAS AGESPISA PI ANEEL AQE CAEMA MA CAER RR CAERD RO CAERN RN CAESA AP CAESB - DF CAGECE CE CAGEPA PB CASAL AL CASAN SC CEC CEDAE RJ CESAN ES CII COMPESA PE COPASA MG CORSAN RS COSAMA AM COSANPA PA DEAS AC DESO SE EE EMBASA BA EPE ETA IWA Kwh/m³ LENHS NPSH PLC PNCDA Águas e Esgotos do Piauí Agencia Nacional de Energia Elétrica Analisador de Qualidade de Energia Companhia de Águas e Esgotos do Maranhão Companhia de Águas e Esgoto de Roraima Companhia de Saneamento de Rondônia Companhia de Águas de esgoto do Rio Grande do Norte Companhia de Água e Esgoto do Amapá Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal Companhia de Saneamento do Ceará Companhia de Água e Esgoto da Paraíba Companhia de Saneamento de Alagoas Companhia Catarinense de Água e Saneamento Comissão de Energia da Califórnia Companhia Estadual de Águas e Esgotos do Rio de Janeiro Companhia Espírito-Santense de Saneamento Confederação das Indústrias da Índia Companhia Pernambucana de Saneamento Companhia de Saneamento de Minas Gerais Companhia de Saneamento do Rio Grande do Sul Companhia de Saneamento do Amazonas Companhia de Saneamento do Pará Departamento Estadual de Água e Saneamento do Acre Companhia de Saneamento de Sergipe Estação Elevatória Empresa Baiana de Águas e Saneamento Empresa de Pesquisa Energética Estação de Tratamento de Água International Water Association Kilowatts hora por metro cúbico Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica Net Positive Suction Head Programador Lógico Controlável Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água

17 PROCEL PROCEL PROSAB RMB SAA SABESP SP SANEAGO GO SANEATINS TO SANEPAR PR SANESUL MS SGE SNIS TWh UNESCO Programa de Conservação de Energia Elétrica Programa de Conservação de Energia Elétrica Programa de Pesquisa em Saneamento Básico Região Metropolitana de Belém Sistema de Abastecimento de Água Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Saneamento de Goiás Companhia de Saneamento do Tocantins Companhia de Saneamento do Paraná Empresa de Saneamento de Mato Grosso do Sul Sistema de Gestão Energética Sistema Nacional de Informações de Saneamento Terawats- hora rganização das Nações Unidas para a Educação, à ciência e a cultura.

18 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.

19 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.

20 19 Introdução 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

21 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

22 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.

23 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.

24 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.

25 24 Revisão de Literatura 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 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

26 25 Revisão de Literatura 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

27 26 Revisão de Literatura do terreno), semi enterrado (quando parcialmente abaixo do nível do terreno), e apoiado (quando acima do nível do terreno) 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 da água entre os níveis necessários. Na Figura 4 é mostrado um exemplo de conjunto motor e bomba. Figura 4 Conjunto motor e bomba. Fonte: KSB Bombas Hidráulicas S.A. (2011). O trabalho realizado pelas bombas pode ser oriundo de diversas fontes, 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, de acordo como fluido os equipamento recebem denominações diferentes (GOMES, 2009a). As bombas podem ser divididas em dois grandes grupos as Bombas volumétricas que possuem uma ou mais câmaras, cujo interior o movimento de um dispositivo propulsor comunica energia de pressão ao líquido, provocando o seu 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.

28 27 Revisão de Literatura Em Sistemas de Abastecimento de Água é comum a utilização de bombas centrífugas, na Figura 5 são mostrados os principais componentes de uma bomba. Figura 5 Componentes de uma bomba. Fonte: Bomba imagens, Uma maneira de controle da operação de conjuntos motor e bomba é a automação, que dentre outras utilizações pode-se destacar: o acionamento e desligamento dos CMB s, evitando os picos de consumo de energia elétrica; a emissão de alertas em casos de pane no sistema, e; a facilidade na operação e manutenção dos equipamentos 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 sistema, na tubulação de sucção, geralmente é instalada uma válvula de pé com crivo, que é utilizada para 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:

29 28 Revisão de Literatura 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.

30 29 Revisão de Literatura 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 ;

31 30 Revisão de Literatura 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) 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.

32 31 Revisão de Literatura 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: Q d : 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: K 1 : coeficiente do dia de maior consumo. A vazão da hora do dia de maior consumo e calculada conforme a equação 3. = (3) onde: K: K 1 x K 2 (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

33 32 Revisão de Literatura 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.

34 33 Revisão de Literatura 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)

35 34 Revisão de Literatura onde: h f : 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: onde: =10,643,, (5) 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 Aço rebitado, novos Aço soldado, comum (revestimento betuminoso) Aço soldado com revestimento epóxico Chumbo Cimento-amianto Cobre Concreto, bom acabamento Concreto, acabamento comum Ferro fundido, revestimento epóxico Ferro fundido, revestimento de argamassa de cimento Grés cerâmico, vidrado (manilhas) Latão Madeira, em aduelas Tijolos, condutos bem executados Vidro Plástico (PVC) Fonte: Adaptado de Azevedo Netto et al (1998), pág. 150.

36 35 Revisão de Literatura 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: =.. (6) onde: h f : 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 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.

37 36 Revisão de Literatura 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 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: = + + (7) sendo: : Altura geométrica (m); : Perdas de cargas localizadas (m); : 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. Redução da altura manométrica Aumento da altura manométrica Tipo de bomba Vazão Força Vazão Força Depende da Depende da Centrifuga Aumenta Reduz velocidade (rpm) velocidade (rpm) De Êmbolo ou Nada Reduz Nada Aumenta Diafragma Fonte: Adaptado, Azevedo Netto, et al (1998).

38 37 Revisão de Literatura 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: = = = (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: = η η (9) onde: η η : coeficientes de rendimento da bomba e do motor, respectivamente 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,

39 38 Revisão de Literatura consideradas as variações de vazão e dos níveis de água, ou cargas piezométricas, 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 na escolha dos conjuntos motor e bomba (NBR 12214/1992): a) as curvas características devem ser do tipo estável, para bombas 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 adequada de rendimento (60% 75%); d) o NPSH disponível deve superar em 20% e no mínimo em 0,50 m o NPSH requerido pela bomba em todos os pontos de operação. Na Figura 8, são apresentados os principais componentes e variáveis envolvidos na seleção de uma bomba. Figura 8 Seleção de conjunto motor e bomba (CMB). Fonte: Adaptado, Pereira (2010).

40 39 Revisão de Literatura 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.

41 40 Revisão de Literatura 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.

42 41 Revisão de Literatura 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) 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:

43 42 Revisão de Literatura η = (10) onde: : Potência hidráulica; : Potência motriz. O rendimento do motor pode ser determinado utilizando a equação mostrada a seguir: η = (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 =η η (12) Logo, o rendimento do conjunto poder ser expresso por: η = (13) onde: : 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.

44 43 Revisão de Literatura 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.