View
110
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
BOMBEAMENTO DE ÁGUABOMBEAMENTO DE ÁGUAA Alternativa SolarA Alternativa Solar
Grupo: Bianca de Castro LeyenRicardo Cerbino Salles
Grupo: Bianca de Castro LeyenRicardo Cerbino Salles
Principais Tópicos:Principais Tópicos:• Comparação entre bombas manuais, a diesel e
solares.• Principais vantagens e desvantagens do sistema de
bombeamento de água movido a energia solar FV, e suas características.
• Tipos de bombas mais utilizadas.• Tipos de motores.• Balanço eletromecânico do sistema.• Exemplo de aplicação.
• Comparação entre bombas manuais, a diesel e solares.
• Principais vantagens e desvantagens do sistema de bombeamento de água movido a energia solar FV, e suas características.
• Tipos de bombas mais utilizadas.• Tipos de motores.• Balanço eletromecânico do sistema.• Exemplo de aplicação.
Principais Métodos para o Fornecimento de Água
Principais Métodos para o Fornecimento de Água
• EM LOCAIS ACESSÍVEIS:– Bombas Mecânicas ligadas à rede.
• EM LOCAIS ACESSÍVEIS:– Bombas Mecânicas ligadas à rede.
• EM LOCAIS DE DIFÍCIL ACESSO:– Desvio da água da chuva ou de um rio próximo
por escoamento gravitacional.– Bombas Hidráulicas manuais.– Bombas Mecânicas acionadas por motores a
óleo diesel.– Bombas mecânicas acionadas por energia solar.
• EM LOCAIS DE DIFÍCIL ACESSO:– Desvio da água da chuva ou de um rio próximo
por escoamento gravitacional.– Bombas Hidráulicas manuais.– Bombas Mecânicas acionadas por motores a
óleo diesel.– Bombas mecânicas acionadas por energia solar.
Bombas ManuaisBombas Manuais
• VANTAGENS:– Baixo custo.– Tecnologia simples.– Fácil manutenção.– Não requer
combustível.– Limpeza.
• VANTAGENS:– Baixo custo.– Tecnologia simples.– Fácil manutenção.– Não requer
combustível.– Limpeza.
• DESVANTAGENS:– Manutenção constante.– Baixo fluxo de água.– Demanda de muito
tempo e energia humana para a sua utilização.
– Profundidade do poço limitada em 15 metros.
• DESVANTAGENS:– Manutenção constante.– Baixo fluxo de água.– Demanda de muito
tempo e energia humana para a sua utilização.
– Profundidade do poço limitada em 15 metros.
PRINCIPAL APLICAÇÃO: Consumo residencial.PRINCIPAL APLICAÇÃO: Consumo residencial.
Bombas DieselBombas Diesel• VANTAGENS:
– Custo inicial baixo.– Portáteis.– Larga experiência de
utilização.– Fácil instalação.
• VANTAGENS:– Custo inicial baixo.– Portáteis.– Larga experiência de
utilização.– Fácil instalação.
• DESVANTAGENS:– Ruído.– Poluição.– Fumaça.– Custo operacional elevado - Preço
alto do combustível.– Difícil manutenção.– Na maioria das vezes são
subaproveitadas - Baixo rendimento.
• DESVANTAGENS:– Ruído.– Poluição.– Fumaça.– Custo operacional elevado - Preço
alto do combustível.– Difícil manutenção.– Na maioria das vezes são
subaproveitadas - Baixo rendimento.
PRINCIPAL APLICAÇÃO: Irrigação de grandes áreas.PRINCIPAL APLICAÇÃO: Irrigação de grandes áreas.
Bombas SolaresBombas Solares• VANTAGENS:
– Pequena necessidade de Manutenção.
– Limpeza e não agressão ambiental.
– Não requer combustível.
– Fácil instalação.
– Durabilidade e Confiabilidade.
– Operação desassistida.
– Baixos custos recorrentes.
– Sistema modular.
– Perfeita adequação das épocas de maior recurso energético e maior demanda de água.
• VANTAGENS:– Pequena necessidade de Manutenção.
– Limpeza e não agressão ambiental.
– Não requer combustível.
– Fácil instalação.
– Durabilidade e Confiabilidade.
– Operação desassistida.
– Baixos custos recorrentes.
– Sistema modular.
– Perfeita adequação das épocas de maior recurso energético e maior demanda de água.
Bombas SolaresBombas Solares
• DESVANTAGENS:– Custo inicial elevado.– Baixa produtividade em dias nublados.– Não-familiaridade da maioria dos usuários com
o sistema.– Necessidade de existência de recursos solares
adequados.
• DESVANTAGENS:– Custo inicial elevado.– Baixa produtividade em dias nublados.– Não-familiaridade da maioria dos usuários com
o sistema.– Necessidade de existência de recursos solares
adequados.
Bombas SolaresBombas Solares
• PRINCIPALMENTE UTILIZADA EM APLICAÇÕES INTERMEDIÁRIAS:– Pequenas cidades (100 - 1000 habitantes).– Necessidades agrícolas moderadas.
• PRINCIPALMENTE UTILIZADA EM APLICAÇÕES INTERMEDIÁRIAS:– Pequenas cidades (100 - 1000 habitantes).– Necessidades agrícolas moderadas.
Regiões de aplicabilidade de diversas opções de bombeamento
Regiões de aplicabilidade de diversas opções de bombeamento
Fluxo Diário (m3/dia)
Pro
fund
idad
e de
Bom
beam
ento
(m
)
Bombas SolaresBombas Solares
RECURSOS SOLARES ADEQUADOSRECURSOS SOLARES ADEQUADOS
CASO DO NORDESTE BRASILEIROCASO DO NORDESTE BRASILEIRO
DEMANDA DE ÁGUA MODERADADEMANDA DE ÁGUA MODERADA
Bombas SolaresBombas Solares
• LIMITES:– Radiação Média Global Local 2.8 KWh/m2.
– Vazão X Profundidade do poço entre 600 e 1200 m4.
– Altura Manométrica (profundidade do poço) entre 15 e 60 metros.
• LIMITES:– Radiação Média Global Local 2.8 KWh/m2.
– Vazão X Profundidade do poço entre 600 e 1200 m4.
– Altura Manométrica (profundidade do poço) entre 15 e 60 metros.
• Diagrama de blocos:• Diagrama de blocos:
Bombeamento de Água por Energia Solar
Bombeamento de Água por Energia Solar
Arranjo
Fotovoltáico
Arranjo
FotovoltáicoInversorInversor MotorMotor BombaBomba
SolSol
PoçoPoço
MotorMotor BombaBomba
• Configuração Esquemática:• Configuração Esquemática:
Bombeamento de Água por Energia Solar
Bombeamento de Água por Energia Solar
Tipos de BombasTipos de Bombas
• Centrífuga:• Centrífuga: • Volumétrica:• Volumétrica:
Bomba CentrífugaBomba Centrífuga
Revestimento
Impulsores
Nível de Água durante o bombeamento
25 pés ou menos
Bomba CentrífugaBomba Centrífuga
• Características:– Grandes Volumes de água (1 a 1000m3/dia).– Pequenas alturas manométricas (1 a 6 m).– Comumente disponíveis no mercado.– Tolera quantidades limitadas de detritos.– Existem em dois tipos: Superficiais e
Submersas.
• Características:– Grandes Volumes de água (1 a 1000m3/dia).– Pequenas alturas manométricas (1 a 6 m).– Comumente disponíveis no mercado.– Tolera quantidades limitadas de detritos.– Existem em dois tipos: Superficiais e
Submersas.
Bomba CentrífugaBomba Centrífuga• Superficial:• Superficial:
Bomba CentrífugaBomba Centrífuga• Submersa:• Submersa:
Bomba VolumétricaBomba Volumétrica
Bomba VolumétricaBomba Volumétrica
• Características:– Pequenos ou médios volumes de água (0.3 a 40
m3/dia).– Grandes alturas manométricas (10 a 500m).– Necessitam de MPPT.– Funcionam com pouca insolação.
• Características:– Pequenos ou médios volumes de água (0.3 a 40
m3/dia).– Grandes alturas manométricas (10 a 500m).– Necessitam de MPPT.– Funcionam com pouca insolação.
Comparação entre Bombas Comparação entre Bombas
Meses do ano
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Qua
ntid
ade
de á
gua
men
sal (
% d
a m
édia
anu
al) 1.00
1.25
0.75
0.50
0.25
Bomba Centrífuga
(Saída Anual Normalizada = 0.89)
Bomba Volumétrica
(Saída Anual Normalizada = 1.00)
Tipos de Motores:Tipos de Motores:
• Corrente contínua.
• Corrente alternada.
• Corrente contínua.
• Corrente alternada.
Motores CCMotores CC
• Características:– Somente fabricados em potências a baixo de 15
HP.– Compatíveis com os arranjos FV.– Alto custo comparado ao motor CA.– Possuem escovas.
• Características:– Somente fabricados em potências a baixo de 15
HP.– Compatíveis com os arranjos FV.– Alto custo comparado ao motor CA.– Possuem escovas.
Motores CCMotores CC
• Aplicação: – Ligação direta com o arranjo FV, funciona na
superfície e em pequenas alturas.
• Aplicação: – Ligação direta com o arranjo FV, funciona na
superfície e em pequenas alturas.
Motores CAMotores CA
• Características:– Necessitam de inversor.– Baixo custo.– Recomendados para potências maiores que 15
HP.
• Características:– Necessitam de inversor.– Baixo custo.– Recomendados para potências maiores que 15
HP.
Motores CAMotores CA
• Aplicação:– Em grandes profundidades, trabalham como
motor de indução, com inversores trifásicos, que possuem variação da freqüência para controle da velocidade.
• Aplicação:– Em grandes profundidades, trabalham como
motor de indução, com inversores trifásicos, que possuem variação da freqüência para controle da velocidade.
Bomba Volumétrica
Prof. Poço x Vazão = 200m4
Turbina CA ou CC SubmersaCom múltiplos estágios
Bomba CA ou CC Submersa
Bomba CC SuperficiaisBomba Manual
VAZÃO (m3/dia)
PR
OF
UN
DID
AD
E D
E B
OM
BE
AM
EN
TO
(m
)
Sistema de BombeamentoSistema de Bombeamento
• Balanço eletromecânico:– Energia hidráulica (kWh/dia)
EH = DhTg
onde:
D = demanda diária de água (m3/dia).
hT = altura total de bombeamento (m).
= densidade da água (1000kg/m3).
g = aceleração da gravidade (9.8 m/s2).
• Balanço eletromecânico:– Energia hidráulica (kWh/dia)
EH = DhTg
onde:
D = demanda diária de água (m3/dia).
hT = altura total de bombeamento (m).
= densidade da água (1000kg/m3).
g = aceleração da gravidade (9.8 m/s2).
Sistema de BombeamentoSistema de Bombeamento
• Balanço eletromecânico:– Potência do arranjo FV (kW)
PFV = EH/imbHdiário
onde:
imb = eficiência do sistema inversor-motor-bomba.
Hdiário = radiação solar diária incidente nos módulos FV(kWh//dia).
• Balanço eletromecânico:– Potência do arranjo FV (kW)
PFV = EH/imbHdiário
onde:
imb = eficiência do sistema inversor-motor-bomba.
Hdiário = radiação solar diária incidente nos módulos FV(kWh//dia).
Sistema de BombeamentoSistema de Bombeamento
• Balanço eletromecânico:Vazão bombeada máxima (m3/dia)
Vbmáx = 367 x PFV imb/hT
• Nota: Este valor é importante porque define qual deve ser a capacidade mínima do poço para que o sistema de bombeamento não provoque o seu secamento.
• Balanço eletromecânico:Vazão bombeada máxima (m3/dia)
Vbmáx = 367 x PFV imb/hT
• Nota: Este valor é importante porque define qual deve ser a capacidade mínima do poço para que o sistema de bombeamento não provoque o seu secamento.
Item Custo (dólares)Módulos fotovataicos 5600Inversor CC/CA de 1.5kW 2000Moto-bomba submersa de 0.55kW 1800Suportes e materiais diversos 900Poço com profundidade de 50 m 3500Reservatório e canalização 1500Instalação 3000Total 18300
Exemplo de Aplicação:Exemplo de Aplicação:• Bombeamento solar de água instalado no sertão do Ceará - capacidade: 11.9 m3/dia
(5.4kWh/m2).• Bombeamento solar de água instalado no sertão do Ceará - capacidade: 11.9 m3/dia
(5.4kWh/m2).
Exemplo de Aplicação:Exemplo de Aplicação:• Comparação entre sistemas de abastecimento:
– Caminhão-pipa: 2.29 dólares/m3.
– Moto-Bomba Diesel: 0.99 dólares/m3.
– Bombeamento Solar FV: 0.72 dólares/m3.
• Comparação entre sistemas de abastecimento:
– Caminhão-pipa: 2.29 dólares/m3.
– Moto-Bomba Diesel: 0.99 dólares/m3.
– Bombeamento Solar FV: 0.72 dólares/m3.
Conclusões:Conclusões:– Bombeamento Solar FV é ideal para necessidades moderadas de água e recursos solares abundantes.– Perfeitamente adequado ao nordeste brasileiro.– Bomba Centrífuga: Maior volume d’água.
Menores alturas.– Bomba Volumétrica: Menor volume d’água.
Maiores alturas.– Motor CC: Menor potência Pequenas alturas.
Maior custo e eficiência.– Motor CA: Maior potência Grandes alturas.
Necessita Inversor.
– Bombeamento Solar FV é ideal para necessidades moderadas de água e recursos solares abundantes.– Perfeitamente adequado ao nordeste brasileiro.– Bomba Centrífuga: Maior volume d’água.
Menores alturas.– Bomba Volumétrica: Menor volume d’água.
Maiores alturas.– Motor CC: Menor potência Pequenas alturas.
Maior custo e eficiência.– Motor CA: Maior potência Grandes alturas.
Necessita Inversor.
Recommended