UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
PROGRAMA DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
PAULO VÍCTOR SOUSA BASTOS
ANÁLISE DO PONTO DE MÁXIMA EFICIÊNCIA DE UMA BOMBA VIBRATÓRIA
VARIANDO A TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO
FORTALEZA
2015
PAULO VÍCTOR SOUSA BASTOS
ANÁLISE DO PONTO DE MÁXIMA EFICIÊNCIA DE UMA BOMBA VIBRATÓRIA
VARIANDO A TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO
Monografia apresentada ao Programa de
Graduação em Engenharia Elétrica da
Universidade Federal do Ceará, como requisito
parcial à obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Elétrica. Área de concentração:
Acionamentos de máquinas elétricas.
Orientador: Prof. Dr.-Ing. Sérgio Daher
FORTALEZA
2015
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação
Universidade Federal do Ceará
Biblioteca de Ciências e Tecnologia
B33a Bastos, Paulo Victor Sousa.
Análise do ponto de máxima eficiência de uma bomba vibratória variando a tensão de alimentação
/ Paulo Victor Sousa Bastos. – 2015.
67 f. : il. color.
Monografia (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de
Engenharia Elétrica, Curso de Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2015.
Orientação: Prof. Dr. Sérgio Daher.
1. Engenharia Elétrica. 2. Bombas hidráulicas. I. Título.
CDD 621.3
PAULO VÍCTOR SOUSA BASTOS
ANÁLISE DO PONTO DE MÁXIMA EFICIÊNCIA DE UMA BOMBA VIBRATÓRIA
VARIANDO A TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO
Monografia apresentada ao Programa de
Graduação em Engenharia Elétrica da
Universidade Federal do Ceará, como requisito
parcial à obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Elétrica. Área de concentração:
Acionamentos de máquinas elétricas.
Aprovada em: 12/06/2015.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr.-Ing. Sérgio Daher (Orientador)
Universidade Federal do Ceará (UFC)
Prof. Dr.-Ing. Tobias Rafael Fernandes Neto
Universidade Federal do Ceará (UFC)
Prof. Dr. Fabrício Gonzalez Nogueira
Universidade Federal do Ceará (UFC)
A Deus.
Aos meus pais Paulo Rodrigues Bastos Neto e
Cristiane Sousa Bastos.
AGRADECIMENTOS
A Deus, por ser o responsável por me conceder forças físicas e psicológicas para
continuar na constante labuta.
À minha família, mais precisamente meus pais, que sempre esteve presente e pôde
me prover suporte em todos os âmbitos para lograr êxito no curso e também por ser a precursora
das minhas motivações.
Ao Professor Dr. Sérgio Daher e ao Professor Tobias pelas excelentes orientação,
dedicação e contínuo empenho para transmitir conhecimento.
Aos contribuintes desse país que pagam seus impostos de forma devida para que eu
pudesse ter acesso a uma educação pública de qualidade. Espero honrá-los de tal sorte a gerar
um retorno à sociedade com o conhecimento adquirido ao longo desses cinco anos.
Aos Professores do Departamento de Engenharia Elétrica que genuinamente
honram a profissão de orientador e professor, que dedicam-se ao empenho de estar sempre
dispostos e solícitos para tirar dúvidas, para “sentar juntos na bancada”, e viver em contínuo
aprendizado e progresso na contribuição do desenvolvimento tecnológico e acadêmico do país,
que possuem uma motivação intrínseca pelo conhecimento e não simplesmente vêem no serviço
público um mero objeto de estabilidade financeira. Estes são poucos e merecem todo o meu
respeito.
Aos meus Amigos de longa data que ingressaram junto comigo e com os quais
compartilhei horas de estudo e dedicação: Eduardo Araújo, Rodrigo Passos, Caio Guerra,
Matheus Kleming, Túlio Naamã, Obed Leite, Paulo Salim, Samuel Carvalho, Jefferson
Matheus, Igor de Souza, Junior Landim, Lucas Dantas, Hocélio Filho, Adriano Rodrigues e
muitos outros que foram de fundamental importância na minha formação integral.
Às minhas grandes amigas: Tamylle Fernandes, Tatiana Magalhães, Josy Araújo,
Andrezza Queirós, Marília Guerra e Fernanda Kelly pelas quais tenho enormes carinho,
admiração e estima, e apesar de não terem dado relevantes contribuições acadêmicas, são
pessoas com as quais tive a honra de viver e compartilhar momentos ímpares. À minha
namorada Rayssa Kelly, por estar sempre disposta e solícita a me ajudar em todos os momentos,
constituindo um pilar e uma motivação de minhas conquistas profissionais e acadêmicas.
“A ciência sem a religião é manca, a religião
sem a ciência é cega.”
(Albert Einstein)
“Deus é a lei e o legislador do Universo.”
(Albert Einstein)
RESUMO
As bombas são equipamentos responsáveis por grande parte do consumo de energia elétrica na
maioria das indústrias, nos processos de bombeamento ligados ao saneamento básico e também
em processos de pequeno porte como irrigação, bombeamento de líquidos com baixas alturas
manométricas, etc. Dessa forma, é de fundamental importância especificar os parâmetros
elétricos que promovem a operação da bomba com uma maior eficiência possível. O presente
trabalho tem por objetivo a busca, análise e estimação do ponto de maior rendimento possível
de uma bomba diafragma (vibratória) por meio da variação da amplitude da tensão de
alimentação, observando o impacto na vazão, fator de potência, consumo energético e potência
ativa para dois níveis manométricos: 3 metros e 6 metros. Para a realização do experimento,
foram utilizados: um varivolt para variar a amplitude da tensão de alimentação e um medidor
de energia digital para auxiliar na coleta dos dados de corrente, potência ativa consumida e
tensão. A bomba em questão apresentou uma maior eficiência para uma amplitude tensão de
160 V ao trabalhar com uma altura de 3 metros. Para uma altura de 6 metros, a tensão observada
para um maior rendimento foi de 200 V. O fator de potência medido foi de 0,27. A bomba
vibratória possui grande aplicabilidade para baixas alturas manométricas e baixa vazão, devido
à sua robustez e praticidade, apesar de suas desvantagens elétricas como baixo rendimento.
Palavras-chave: Bomba Diafragma. Eficiência Energética. Bomba Hidráulica
ABSTRACT
The pumps are devices responsible for much of the electricity consumption in most industries
in pumping processes linked to sanitation and also in small processes such as irrigation,
pumping liquids with low head, etc. Thus, it is of fundamental importance to specify the
electrical parameters promoting the operation of the pump with a highest possible efficiency.
This study aims to search, analysis and estimation of the best possible performance point of a
vibrating pump by varying the parameter amplitude of the supply voltage as well as the impact
of the flow, power factor, energy consumption, power active in two-head: 3 meters and 6
meters. For the experiment, we used one varivolt to vary the amplitude of the voltage supply
and a digital power meter to aid in collecting the data stream consumed active power and
voltage. Vibratory pump had a higher efficiency for a 160 V voltage when working with a
height of 3 meters. To a height of 6 meters, the tension observed for a higher yield was 200 V.
The power factor of 0.27 was observed. The vibrating pump has great applicability for use with
small powers because of its robustness and practicality, although its electrical disadvantages
such as low efficiency.
Keywords: Diaphragm pump. Energy Efficiency. Hydraulic Pump
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Fluxograma dos tipos de bombas ............................................................................ 17
Figura 2 – Diferenças entre máquinas de fluxo e de deslocamento ......................................... 18
Figura 3 - Rotor de bomba axial e detalhe em corte da bomba axial ....................................... 19
Figura 4 – Partes principais de uma bomba centrífuga radial .................................................. 20
Figura 5 – Componentes gerais de uma bomba centrífuga ...................................................... 21
Figura 6 – Detalhe interno da bomba de aspiração simples ..................................................... 22
Figura 7 - Detalhe interno da bomba de aspiração dupla ......................................................... 23
Figura 8 – Detalhe dos rotores aberto, semi-aberto e fechado ................................................. 24
Figura 9 – Detalhe interno da bomba alternativa de pistão ...................................................... 25
Figura 10 - Detalhe da bomba alternativa de diafragma .......................................................... 26
Figura 11 - Detalhe interno da bomba de palheta ..................................................................... 27
Figura 12 - Detalhe interno da bomba de lóbulo ...................................................................... 28
Figura 13 – Detalhe interno da bomba de engrenagem ............................................................ 28
Figura 14 - Detalhe interno da bomba de engrenagem ............................................................. 29
Figura 15 – Modelo elétrico equivalente da bomba vibratória ................................................. 30
Figura 16 – Detalhe da estrutura interna da Bomba vibratória ................................................. 31
Figura 17 – Balanço energético de uma moto-bomba .............................................................. 35
Figura 18 – Topologia 1: ligação direta.................................................................................... 39
Figura 19 – Topologia 2: retificador – inversor com capacitor ................................................ 40
Figura 20 – Topologia 3: boost com inversor........................................................................... 41
Figura 21 – Topologia 4: inversor com transformador............................................................. 41
Figura 22 – Drive típico de duas chaves................................................................................... 42
Figura 23 – Topologia 5: boost com motor de relutância......................................................... 43
Figura 24 – Bancada de experimentos – medidor de energia e varivolt................................... 44
Figura 25 – Detalhe da mangueira conectada à bomba ............................................................ 45
Figura 26 – Detalhe da mangueira junto ao poste .................................................................... 46
Figura 27 – Saída do eletroduto onde coleta-se o fluido bombeado ........................................ 47
Gráfico 1 – Rendimento por tensão com altura de 3m (bomba nova) ...................................... 54
Gráfico 2 – Rendimento por tensão com altura de 6m (bomba nova) ...................................... 55
Gráfico 3 – Rendimento por tensão com altura de 3m (bomba velha) ..................................... 56
Gráfico 4 – Bombas nova e velha (rendimento x tensão)......................................................... 57
Gráfico 5 – Rendimento por potência ativa com altura de 3m (bomba nova).......................... 58
Gráfico 6 – Rendimento por potência ativa com altura de 6m (bomba nova).......................... 59
Gráfico 7 – Rendimento por potência ativa com altura de 3m (bomba velha) ......................... 60
Gráfico 8 – Rendimento por vazão com altura de 3m (bomba nova) ....................................... 61
Gráfico 9 – Rendimento por vazão com altura de 6m (bomba nova) ....................................... 62
Gráfico 10 – Rendimento por vazão com altura de 3m (bomba velha) .................................... 63
Gráfico 11 – Potência ativa por Vazão com altura de 3m (bomba nova) ................................. 64
Gráfico 12 – Potência ativa por vazão com altura de 6m (bomba nova) .................................. 65
Gráfico 13 – Potência ativa por vazão com altura de 3m (bomba velha) ................................. 66
Gráfico 14 – Potência ativa por fator de potência com altura de 3m (bomba nova) ................ 67
Gráfico 15 – Potência ativa por fator de potência com altura de 6m (bomba nova) ................ 68
Gráfico 16 – Potência ativa por fator de potência com altura de 3m (bomba velha) ............... 69
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Dados Da Bomba .................................................................................................... 48
Tabela 2 – Dados do experimento 1 altura 3m (bomba nova).................................................. 49
Tabela 3 – Dados do experimento 2 altura 3m (bomba nova).................................................. 50
Tabela 4 – Dados dos valores médios dos experimentos com altura de 3m (bomba nova) ..... 50
Tabela 5 – Dados do experimento 1 altura 6m (bomba nova).................................................. 51
Tabela 6 – Dados do experimento 2 altura 6m (bomba nova).................................................. 51
Tabela 7 – Dados dos Valores Médios dos experimentos com altura de 6m (bomba nova) .... 51
Tabela 8 – Dados do experimento 1 altura 3m (bomba velha) ................................................. 52
Tabela 9 – Dados do experimento 2 altura 3m (bomba velha) ................................................. 53
Tabela 10 – Dados dos Valores Médios dos experimentos com altura de 3m (bomba velha) . 53
Tabela 11 – Comparação dos valores nominais e experimentais ............................................. 70
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
Mca Metros Coluna Água
UFC
GPEC
Universidade Federal do Ceará
Grupo de Processamento de Energia e Controle
LISTA DE SÍMBOLOS
CR Resistência Equivalente da Bomba Vibratória
CL Indutância Equivalente da Bomba Vibratória
rV Tensão Eficaz da Rede
rI Corrente Eficaz da Rede
rF Frequência da Rede
R
D
Vol
g
H
P
T
p
V
Ângulo de Fase Entre a Corrente e a Tensão da Rede
Rendimento da bomba vibratória
Densidade do fluido bombeado
Volume do fluido bombeado
Aceleração da gravidade
Altura manométrica
Potência ativa drenada pela bomba vibratória
Tempo de bombeamento
Peso específico do fluido
Pressão do fluido
Velocidade do fluido
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................... 13
1.1 Introdução Geral .............................................................................................................. 13
1.2 Objetivos ............................................................................................................................ 14
1.3 Motivação .......................................................................................................................... 14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 15
2.1 Equação de bernoulli ........................................................................................................ 16
2.2 Sistema de Bombeamento ................................................................................................ 16
2.3 Bombas .............................................................................................................................. 17
2.3.1 Turbobombas .................................................................................................................. 18
2.3.1.1 Bomba Axial ................................................................................................................. 19
2.3.1.2 Bomba Centrífuga......................................................................................................... 20
2.3.1.3 Bomba Centrífuga de Aspiração Simples ..................................................................... 22
2.3.1.4 Bomba Centrífuga de Aspiração Dupla ....................................................................... 22
2.3.1.5 Bomba Centrífuga de Rotor Aberto .............................................................................. 23
2.3.1.6 Bomba Centrífuga de Rotor Semi-Aberto ..................................................................... 23
2.3.1.7 Bomba Centrífuga de Rotor Fechado ........................................................................... 24
2.3.2 Bomba Volumétrica ........................................................................................................ 24
2.3.2.1 Bomba Alternativa ........................................................................................................ 24
2.3.2.2 Bomba Alternativa de Pistão ........................................................................................ 25
2.3.2.3 Bomba Alternativa de Diafragma................................................................................. 26
2.3.2.4 Bomba Rotativa ............................................................................................................ 26
2.3.2.5 Bomba Rotativa de Palheta .......................................................................................... 27
2.3.2.6 Bomba Rotativa de Lóbulo ........................................................................................... 27
2.3.2.7 Bomba Rotativa de Engrenagem .................................................................................. 28
2.3.2.8 Bomba Rotativa de Parafuso ........................................................................................ 28
2.3.2.9 Bomba Vibratória Submersa (topologia adotada) ....................................................... 29
3 A IMPORTÂNCIA DA EFICIÊNCIA NOS SISTEMAS DE BOMBEAMENTO ....... 33
3.1 Importância dos Recursos Hídricos ................................................................................ 33
3.2 Importância da Energia Elétrica..................................................................................... 33
3.3 Eficiência nos Sistemas de Bombeamento ...................................................................... 34
3.4 Vantagens dos Sistemas de Bombeamento com Velocidade Variável ......................... 36
4 TOPOLOGIAS PARA O ACIONAMENTO DE UMA BOMBA VIBRATÓRIA ......... 38
4.1 Ligação Direta ................................................................................................................... 38
4.2 Topologia com Circuito Retificador-Inversor ............................................................... 39
4.3 Topologia com Circuito Boost-Inversor ......................................................................... 40
4.4 Topologia com Circuito Inversor-Transformador ........................................................ 41
4.5 Topologia com Circuito Boost – Motor de Relutância (Drive Típico com Duas
Chaves) .................................................................................................................................... 42
5 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO E RESULTADOS COLETADOS ....................... 43
5.1 Comparação dos Valores Nominais com os Experimenentais...................................... 64
6 CONCLUSÕES .................................................................................................................... 71
REFERÊNCIAS BILIOGRÁFICAS .................................................................................... 72
13
1 INTRODUÇÃO
1.1 Introdução Geral
No contexto atual sob a ótica inerente ao desenvolvimento sustentável, o uso devido
e racional dos recursos hídricos e da energia elétrica se tornam pontos relevantes na eficiência
dos sistemas de bombeamento de água, seja em localidades longe dos grandes centros urbanos
ou até mesmo nas próprias cidades. Este trabalho apresenta uma análise da obtenção e melhoria
do ponto de máxima eficiência (rendimento) num sistema de bombeamento com uma bomba
vibratória, que foi realizado em um sistema montado na Universidade Federal do Ceará (ao lado
Laboratório LCE). Esse sistema se constitui de uma bancada com um medidor digital de energia
previamente configurado para medir tensão, corrente e potência ativa, equipamento (varivolt)
para variar a grandeza elétrica em questão (amplitude da tensão de alimentação), dois baldes
grandes e uma mangueira amarrada ao poste de média tensão. Assim, serão realizados
experimentos variando a tensão de alimentação e duas alturas manométricas: 3 metros e 6
metros. Será determinado o rendimento da bomba e o consumo de energia elétrica, por volume
de fluido (água) bombeado no ponto de operação de máxima eficiência do sistema, bem como
outros parâmetros como: fator de potência e vazão. A determinação do rendimento dos
componentes do sistema no ponto de operação permite saber onde atuar para obter a redução
do consumo de energia elétrica. A análise é efetuada medindo-se a potência ativa demandada
pela bomba e a vazão do sistema, no ponto de operação a ser analisado. Foi necessário realizar
a medição de vazão de forma manual com um recipiente padrão e analisar o comportamento
desta mediante a variação da tensão aplicada à bomba vibratória. Neste estudo, a tensão de
alimentação será variada de 120 V até 220 V (tensão eficaz) e será especificada a tensão na qual
se obterá o máximo rendimento para um mesmo volume de água bombeado, bem como
consumo da bomba, potência reativa, fator de potência, tempo de bombeamento e vazão para
cada nível tensão.
No Capítulo 2, apresentar-se-á uma revisão bibliográfica dos tipos de bomba e suas
características bem como a escolha da topologia da mesma. No Capítulo 3, executar-se-á uma
explanação da importância da eficiência nos sistemas de bombeamento e dos recursos hídricos
e as vantagens obtidas com um sistema de bombeamento com velocidade variável. No Capítulo
4, serão devidamente apresentadas as diversas topologias de acionamento de uma bomba
vibratória bem como as vantagens e desvantagens de cada configuração. No Capítulo 5, será
14
realizada uma descrição sobre o experimento realizado e dos resultados coletados de forma
qualitativa e quantitativa, bem como uma comparação das características nominais da bomba
com os dados do fabricante. No Capítulo 6, serão expostas as conclusões e trabalho futuros.
1.2 Objetivos
Determinar a tensão de alimentação ideal do sistema de bombeamento proposto
para o qual se possa obter o maior rendimento possível. Bem como analisar o comportamento
das seguintes grandezas quando se varia a tensão de alimentação do sistema: consumo de
energia elétrica, vazão, fator de potência e potência ativa.
1.3 Motivação
A energia elétrica é muito utilizada nos serviços de saneamento básico urbano. O
consumo de energia representa uma grande parcela de custo na prestação deste serviço de
fornecimento de água tratada à população urbana, pois são sistemas de bombeamento, cujas
bombas são movimentadas por meio de motores elétricos de indução, que abastecem os
reservatórios e muitas vezes as próprias redes de tubulações que distribuem a água nos pontos
de consumo.
As concessionárias de energia elétrica dimensionam as perdas que ocorrem para
levar a energia até os locais de consumo, melhorando sistemas de transmissão e de distribuição
de energia elétrica, reduzindo as perdas e consequentemente maximizando os lucros. Dessa
forma, com um preço de custo do kWh tolerável pela renda da população, conseguem atender
os consumidores de forma satisfatória, com uma qualidade da energia elétrica relativamente
boa (BRIDI, 2013). Assim, se faz necessário buscar formas que aumentem a eficiência visando
à redução do consumo energético de qualquer sistema de bombeamento seja qual for sua
aplicação. Assim, como no sistema elétrico de potência, um sistema de bombeamento deve ter
perdas relativamente baixas, alta confiabilidade e uma boa qualidade e que atenda aos
consumidores de uma forma aceitável.
Analogamente, em áreas distantes das concentrações demográficas, bombas
manuais ou acionadas a motor diesel são utilizadas para bombeamento de água. Esses motores-
bombas a diesel consomem combustível fóssil, o que afetam o meio ambiente, e também
requerem manutenções frequentes e possuem baixa confiabilidade. O que motiva a busca de
15
uma solução de uma topologia de bombeamento que possua robustez, confiabilidade, eficiência
e sustentabilidade.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo será apresentada a fundamentação teórica referente aos elementos de
um sistema de bombeamento, bem como uma revisão bibliográfica dos tipos de bombas e suas
funções e características construtivas relevantes.
2.1 Equação de Bernoulli
Este teorema estabelece que no escoamento de um fluido incompressível em regime
permanente através de um duto, sem perdas, a altura representativa da energia total do fluido,
por unidade de peso, relativa à soma da altura representativa da energia potencial, de pressão e
cinética do mesmo permanece constante ao longo de uma linha de corrente. A figura 1 mostra
o que estabelece o Teorema de Bernoulli. De acordo com a esta figura, tem-se que:
2 2
1 1 1 2 2 2/ / 2 / / 2h p V g h p V g (1)
Dessa forma, considerando-se que não há perdas no escoamento do fluido
através do duto, a altura representativa da energia total do mesmo, por unidade de peso,
permanece constante ao longo de uma linha de corrente, conforme expresso na equação 2
apresentada a seguir (BRIDI,2013):
2/ / 2 tanh p V g Cons te
Onde:
h – Representa o trabalho que o fluido, situado a uma altura h (m), acima do solo
ou acima do plano de referência pode realizar, por unidade de peso, se abandonado à ação da
gravidade;
/P – Altura piezométrica – Altura representativa da energia referente à pressão do
fluido. É a razão entre a pressão do fluido e seu peso específico - (Kgf/m²) / (kgf/m³) = m;
2 / 2V g – Altura cinética – Altura representativa da energia tocante à velocidade do
fluido (altura representativa da energia cinética) – (m/s)² / (m/s)² = m;
g – Aceleração da gravidade (m/s²);
16
– Peso específico do fluido (kg/m³)
Figura 1 – Representação do sistema de bernoulli
Fonte: (BRIDI, 2013)
2.2 Sistema de Bombeamento
Um sistema elevatório ou de bombeamento é constituído pelo conjunto de
tubulações, acessórios, bomba(s) e motor(es) necessário para conduzir um fluido de um
reservatório inferior ou de captação para um reservatório superior. No sistema proposto, devido
ao princípio de funcionamento da bomba vibratória, topologia que será usada, não será
necessário um motor rotativo. Em geral um sistema elevatório ou de bombeamento é composto
por três partes principais (BRIDI, 2013):
Tubulação de sucção: tubulação que conecta o reservatório inferior ou de
captação à entrada da bomba;
Conjunto elevatório: constituído por bomba(s) e motor(es); (nesse caso, apenas
a bomba);
Tubulação de recalque: tubulação que interliga a saída da bomba ao reservatório
superior.
2.3 Bombas
Bomba é um dispositivo de conversão eletromecânico de fundamental importância
em qualquer sistema de bombeamento que fornece energia ao fluido fazendo com que este
17
vença as perdas por atrito e as perdas mecânicas, proporcionando o seu deslocamento. Elas
recebem energia mecânica e a transformam em energia cinética (energia esta proveniente do
escoamento do fluido no interior da bomba com variação de velocidade) e de pressão ou em
ambos, ou seja, sua função consiste em transformar energia mecânica em energia hidráulica,
elevando a água do ponto de captação até o reservatório num nível superior, fornecendo energia
aos líquidos e facilitando o movimentos dos mesmos (ALÉ, 2010). A energia é tomada de um
eixo e transmitida através do aumento de pressão, velocidade ou elevação ou ainda por meio da
junção dessas três maneiras. A bomba deve estar acoplada a um motor de qualquer tipo para
garantir seu acionamento. A eficiência, a vida útil e o preço do sistema de bombeamento irão
depender da topologia e de alguns fatores como o tipo da bomba e do motor, tubulação,
profundidade de captação e vazão do sistema. As bombas apresentam algumas características
essenciais: resistência mecânica, facilidade de operação, manutenção simples, economia e
rendimento elevado. A Figura 2 mostra os configurações de bombas mais usuais, que por sua
vez são divididas em dois grandes grupos: Turbobombas e Bombas volumétricas.
Figura 2 – Fluxograma dos tipos de bombas
Fonte: (ALÉ, 2010)
18
Em relação às características pertinentes à vazão, rotação, tipo de fluido e demais
características relevantes, o quadro abaixo retrata um comparativo entre as máquinas de fluxo
(turbobombas) e as máquinas volumétricas ou de deslocamento positivo.
Figura 3 – Diferenças entre máquinas de fluxo e de deslocamento
Fonte: (ALÉ, 2010)
2.3.1 Turbobombas
As turbobombas são as bombas mais usadas nos sistemas de saneamento básico das
regiões urbanas e nas indústrias que usam líquidos em suas atividades. São máquinas cuja
movimentação do líquido é gerada por forças que se desenvolvem na massa líquida do mesmo.
Estas forças são provenientes da movimentação contínua da rotação de um rotor, que por sua
vez, é dotado de certo número de pás. Este rotor é também denominado de impulsor. Existem
vários tipos de turbobombas. A distinção entre os diversos tipos é realizada, geralmente, em
função da maneira com a qual o rotor cede energia ao fluido, bem como, por meio da orientação
deste ao sair do rotor (BRIDI, 2013). Estas apresentam alguns componentes que são pertinentes
à sua estrutura: boca de entrada (boca de aspiração ou de sucção), rotor ou impelidor, fileira de
pás, lâminas, álabes solidárias ao rotor, corpo, voluta ou coletor em caracol e boca de saída ou
descarga (ALÉ, 2010).
19
Geralmente, para o uso de aplicações com grandes vazões e alturas manométricas
relativamente baixas a bomba do tipo axial é mais adequada. Analogamente, para um sistema
de bombeamento com altura manométrica elevada a bomba mais adequada é a centrífuga
(radial), frequentemente com dois ou mais estágios (dois ou mais rotores em série). A bomba
de fluxo misto é usada geralmente em topologias nas quais se têm alturas manométricas e
vazões relativamente baixas (BRIDI, 2013).
2.3.1.1 Bomba Axial
As bombas axiais são geralmente utilizadas para operar em configurações de
bombeamento com grandes vazões e pequenas alturas manométricas. Tipicamente 500 m3/h ou
mais e alturas inferiores a 15mca. Operam em regime permanente com velocidade maiores que
as radiais (ALÉ, 2010).
Tais bombas possuem um rotor com aspecto de hélice de propulsão, dotada menor
número de pás (2 a 8) e possuem velocidade específica elevada. Basicamente, pode-se dizer
que as bombas axiais são típicas de aplicações que possam elevar grandes descargas a pequenas
alturas. As pás podem ser fixas, fundidas com o núcleo de fixação ou a ele soldadas, ou podem
variar o passo, por meio de um mecanismo localizado no interior da ogiva onde as pás são
adaptadas. Um sistema de comando automático comunica às pás a inclinação adequada para a
descarga, com a qual a bomba deve funcionar em seu regime característico (GANGHIS, 2014).
Figura 4 - Rotor de bomba axial e detalhe em corte da bomba axial
Fonte: (ALÉ, 2010)
20
2.3.1.2 Bomba Centrífuga
As bombas centrifugas são bastante utilizadas na indústria de processos químicos.
Apresentam capacidade de 0,5 m3/h até 20.000 m3/h e trabalham com alturas manométricas
entre 1,5 a 5000 mca. São caracterizadas por ausência de pulsação em serviço contínuo, ou seja,
possuem vazão constante. Apresentam um rotor com pás montado em um eixo girando no
interior da carcaça (ALÉ, 2010). O fluido chega ao centro do rotor através de uma boca de
aspiração sendo forçado através de pás do rotor para a periferia onde atinge uma velocidade
elevada. Saindo da ponta das pás o líquido passa para a voluta onde ocorre a transformação da
energia cinética em energia de pressão, ou seja, o líquido entra no bocal de sucção e, logo em
seguida, no centro do impulsor. Quando o impulsor gira, ele imprime uma rotação ao líquido
situado nas cavidades entre as palhetas externas, proporcionando-lhe uma aceleração
centrífuga. Cria-se uma área de baixa pressão no olho do impulsor causando mais fluxo de
líquido. Como as lâminas do impulsor são curvas, o fluido é impulsionado nas direções radial
e tangencial pela força centrífuga.
Figura 5 – Partes principais de uma bomba centrífuga radial
Fonte: (BRIDI, 2013)
A energia criada pela força centrífuga, é energia cinética. A quantidade de energia
fornecida ao líquido é proporcional à velocidade na extremidade, ou periferia, da hélice do
impulsor. Quanto mais rápido o impulsor move-se, ou quanto maior é o impulsor, maior será a
velocidade do líquido na hélice, e tanto maior será a energia fornecida ao líquido. Esta energia
cinética do líquido, ganha no impulsor, tende a diminuir pelas resistências que se opõem ao
21
fluxo. A primeira resistência é criada pela carcaça da bomba, que reduz a velocidade do líquido.
No bocal de descarga, o líquido sofre desaceleração e sua velocidade é convertida a pressão, de
acordo com o princípio de Bernoulli. Então, a carga desenvolvida (pressão, em termos de altura
de líquido) é aproximadamente igual à energia de velocidade na periferia do impulsor
(GANGHIS, 2014).
Possuem os seguintes caraterísticas e vantagens: construção relativamente simples
e de baixo custo, pode ser acoplada diretamente a motores, menores custos de manutenção em
relação aos demais tipos de bombas, dependendo da velocidade de operação, pode ser
silenciosa, o descarregamento do fluido é realizado a uma pressão constante. Apresentam as
seguintes desvantagens: a máxima eficiência ocorre dentro de um intervalo curto de condições,
não conseguem bombear líquidos muito viscosos, estão sujeitas à incorporação de ar e precisam
ser escorvadas.
Figura 6 – Componentes gerais de uma bomba centrífuga
Fonte: (GANGHIS, 2014)
22
2.3.1.3 Bomba Centrífuga de Aspiração Simples
A presente bomba também pode ser chamada de bomba com Entrada Unilateral. A
entrada do fluido se faz de um lado e pela abertura circular na entrada do rotor (GANGHIS,
2014).
Figura 7 – Detalhe interno da bomba de aspiração simples
Fonte: (GANGHIS, 2014)
2.3.1.4 Bomba Centrífuga de Aspiração Dupla
Tal bomba também é denominada de bomba com entrada Bilateral, uma vez que o
rotor permite receber o líquido por dois sentidos opostos, paralelamente ao eixo de rotação.
Equivale a dois rotores em paralelo que, teoricamente, são capazes de elevar uma descarga
dupla da que se obteria com o rotor simples. O empuxo longitudinal do eixo é equilibrado nas
bombas de rotores bilaterais. O rendimento dessas bombas é relativamente maior, o que justifica
o seu largo emprego para descargas médias. Nesse tipo de bomba, há uma distribuição mais
uniforme dos esforços mecânicos e uma maior área de sucção (GANGHIS, 2014).
23
Figura 8 - Detalhe interno da bomba de aspiração dupla
Fonte: (PROCEL, 2014)
2.3.1.5 Bomba Centrífuga de Rotor Aberto
Nesse tipo de bomba, as palhetas são montadas sobre o eixo. Podem realizar o
bombeamento de líquidos com sólidos em suspensão, por exemplo, água bruta de má qualidade.
Em desvantagem, geralmente sofrem um maior desgaste (GANGHIS, 2014).
2.3.1.6 Bomba Centrífuga de Rotor Semi-Aberto
Tais bombas incorporam uma parede no rotor para prevenir que qualquer matéria
estranha se aloje no rotor e interfira na operação. Geralmente, são utilizadas para bombeamento
de água bruta sedimentada (GANGHIS, 2014).
24
2.3.1.7 Bomba Centrífuga de Rotor Fechado
As bombas citadas acima, geralmente são utilizadas para recalque de líquidos sem
partículas em suspensão, como por exemplo, água potável (RODRIGUES, 2014).
Figura 9 – Detalhe dos rotores aberto, semi-aberto e fechado
Fonte: (GANGHIS, 2014)
2.3.2 Bomba Volumétrica
Nas bombas volumétricas, o volume de líquido remetido está diretamente
relacionado com o deslocamento do elemento pistão (ou outro dispositivo com movimento
alternativo) e, portanto, aumenta diretamente com a velocidade e não é sensivelmente afetado
pela pressão. São usadas para bombeamento contra altas pressões e quando requerem vazões
de saída quase constantes (ALÉ, 2010).
A descarga do fluido é pulsante. No seu movimento o êmbolo se afasta do cabeçote
provocando a aspiração do fluido através de uma válvula de admissão. Na etapa de retorno o
fluido é comprimido obrigando o fluido a sair pela válvula de descarga. Seu funcionamento é
pulsante já que o fluido fica confinado no cilindro durante a aspiração. Estas bombas podem ter
um ou vários cilindros. A pulsação diminui conforme aumenta o número de cilindros
(RODRIGUES, 2014).
2.3.2.1 Bomba Alternativa
Nas bombas alternativas, o líquido recebe a ação de forças provenientes de um
pistão ou êmbolo ou de uma membrana flexível (diafragma). Elas podem ser acionadas pela
ação do vapor ou por meio de motores elétricos ou também por motores de combustão interna.
25
São bombas de deslocamento positivo uma vez que exercem forças na direção do próprio
movimento do líquido.
No curso da aspiração, o movimento do êmbolo tende a produzir o vácuo no interior
da bomba, provocando o escoamento do líquido. É a diferença de pressões que provoca a
abertura de uma válvula de aspiração e mantém fechada a de recalque. No curso de descarga, o
êmbolo exerce forças sobre o líquido, impelindo-o para o tubo de recalque, provocando a
abertura da válvula de recalque e mantendo fechada a de aspiração. A descarga é intermitente
e as pressões variam periodicamente em cada ciclo. Estas bombas são autoescorvantes e podem
funcionar como bombas de ar, fazendo vácuo se não houver líquido a aspirar (RODRIGUES,
2014).
2.3.2.2 Bomba Alternativa de Pistão
Na bomba alternativa de Pistão, o componente que gera o movimento do fluido é
um pistão que se desloca, com movimento alternativo, dentro de um cilindro. No curso de
aspiração (admissão) o movimento do pistão tende a produzir vácuo. A pressão do líquido no
lado da aspiração faz com que a válvula de admissão se abra e o cilindro se encha.
Posteriormente, no ciclo de recalque (descarga), o pistão força o líquido, empurrando-o para
fora do cilindro através da válvula de recalque. O movimento do líquido é causado pelo
movimento do pistão, sendo da mesma grandeza e do tipo de movimento deste (ALÉ, 2010).
Figura 10 – Detalhe interno da bomba alternativa de pistão
Fonte: (PROCEL, 2014)
26
2.3.2.3 Bomba Alternativa de Diafragma
Na referida bomba, o componente que fornece a energia do líquido é uma
membrana acionada por uma haste com movimento alternativo. O movimento desta membrana,
em um sentido, diminui a pressão da câmara fazendo com que seja admitido um volume de
líquido. Ao ser invertido o sentido do movimento da haste, esse volume é descarregado na linha
de recalque. São usadas para serviços de dosagens de produtos já que, ao ser variado o curso da
haste, varia-se o volume admitido. Um típico exemplo de aplicação dessa bomba é a que retira
gasolina do tanque e injeta para o carburador de um motor de combustão interna (ALÉ, 2010).
Figura 11 - Detalhe da bomba alternativa de diafragma
Fonte: (GANGHIS, 2014)
2.3.2.4 Bomba Rotativa
Nesta bomba, o seu funcionamento é gerado pela ação de um rotor. Diferentemente
das bombas de descolamento positivo, estas não apresentam válvulas que permitam controlar o
fluido na aspiração e na descarga. Podem trabalhar com líquidos muito viscosos e com sólidos
em suspensão. Conseguem atingir pressões muito elevadas até de 3500 mca. Podem transportar
fluidos tais como graxas, óleos vegetais e minerais, melaço, tintas e vernizes, argamassas e
outros (ALÉ, 2010). Nas bombas rotativas, o líquido recebe a ação de forças provenientes de
27
uma ou mais peças dotadas de um movimento de rotação que, comunicando energia de pressão,
provocam seu escoamento. A ação das forças se faz segundo a direção que é praticamente a do
próprio movimento de escoamento do líquido. A descarga e a pressão do líquido bombeado
sofrem pequenas variações quando a rotação é constante.
2.3.2.5 Bomba Rotativa de Palheta
São bastante utilizadas para alimentação de caldeiras e para sistema óleo dinâmicos
de acionamento de média ou baixa pressão. São autoaspirantes e podem ser empregadas
também como bombas de vácuo. São compostas de um cilindro (rotor) cujo eixo de rotação é
excêntrico ao eixo da carcaça. O rotor possui ranhuras radiais onde se alojam palhetas rígidas
com movimento livre nessa direção. Devido à excentricidade do cilindro em relação à carcaça,
essas câmaras apresentam uma redução de volume no sentido de escoamento pois as palhetas
são forçadas a se acomodarem sob o efeito da força centrífuga e limitadas, na sua projeção para
fora do rotor, pelo contorno da carcaça. Podem ser de descarga constante (mais comuns) e de
descarga variável (GANGHIS, 2014).
Figura 12 - Detalhe interno da bomba de palheta
Fonte: (ALÉ, 2010)
2.3.2.6 Bomba Rotativa de Lóbulo
Tais bombas têm o princípio de funcionamento análogo ao das bombas de
engrenagens. Podem ter dois, três ou até quatro lóbulos, conforme o tipo. Por ter um rendimento
maior, as bombas de três lóbulos são as mais comuns. São usadas no bombeamento de produtos
químicos, líquidos lubrificantes ou não-lubrificantes de todas as viscosidades (ALÉ, 2010).
28
Figura 13 - Detalhe interno da bomba de lóbulo
Fonte: (ALÉ, 2010)
2.3.2.7 Bomba Rotativa de Engrenagem
Essas bombas podem ser de engrenagem interna ou engrenagem externa. São
bombas bastante comuns e que se destinam ao bombeamento de substâncias líquidas e viscosas,
lubrificantes ou não, mas que não contenham partículas (óleos minerais e vegetais, graxas,
melaços, etc.) (RODRIGUES, 2014). Consiste em duas rodas dentadas, trabalhando dentro de
uma caixa com folgas muito pequenas em volta e do lado das rodas. Com o movimento das
engrenagens o fluido, aprisionado nos vazios entre os dentes e a carcaça, é empurrado pelos
dentes e forçado a sair pela tubulação de saída. Os dentes podem ser retos ou helicoidais.
Figura 14 – Detalhe interno da bomba de engrenagem
Fonte: (ALÉ, 2010)
2.3.2.8 Bomba Rotativa de Parafuso
Constam de um, dois ou três "parafusos" helicoidais que têm movimentos
sincronizados através de engrenagens. Esse movimento se realiza em caixa de óleo ou graxa
para lubrificação. Por este motivo, são silenciosas e sem pulsação. O fluido entra pelas
29
extremidades e, devido ao movimento de rotação e aos filetes dos parafusos, que não têm
contato entre si, é empurrado para a parte central onde é descarregado. Essas bombas são muito
utilizadas para o transporte de produtos de alta viscosidade (RODRIGUES, 2014).
Figura 15 - Detalhe interno da bomba de engrenagem
Fonte: (PROCEL, 2014)
2.3.2.9 Bomba Vibratória Submersa (topologia adotada)
No presente trabalho, foi escolhida uma bomba que possa se adequar aos critérios
de robustez, custo e facilidade de manutenção. Esse tipo de bomba não usa um motor auxiliar
rotacional para o acionamento da bomba em virtude do seu princípio de funcionamento.
Bombas vibratórias são um exemplo de bombas alternativas em que o elemento que fornece a
energia ao fluido é uma membrana (diafragma) acionada por uma haste com movimento
alternativo. O movimento da mesma, em um sentido, diminui a pressão da câmara fazendo com
que seja admitido um volume de líquido. Ao ser invertido o sentido do movimento da haste,
esse volume é descarregado na linha de recalque (LOPES, 2011). A bomba vibratória é
constituída de duas peças com propriedades ferromagnéticas, sendo uma parte fixa e uma outra
parte móvel. A parte fixa é constituída por um enrolamento de cobre em um núcleo de ferro
formando um eletroímã e na parte móvel, é conectado um diafragma de borracha cuja função é
o deslocamento da coluna de água. Assim, o campo magnético criado pela corrente através do
30
indutor movimenta o diafragma na frequência da tensão aplicada. Nas bombas vibratórias, a
potência na ponta do eixo e a vazão do líquido dependem diretamente da tensão aplicada em
seus terminais (RAMOS, 2008). Tal bomba não necessita de uma máquina rotativa para prover
o torque mecânico em virtude do seu funcionamento.
Pode-se estabelecer o seguinte modelo elétrico equivalente mostrado na figura
abaixo:
Figura 16 – Modelo elétrico equivalente da bomba vibratória
Fonte: (RAMOS, 2008)
Analisando o modelo descrito acima, percebe-se que tal topologia pode ser
modelada por um circuito RL em paralelo nos quais os valores de Lc e Rc denotam,
respectivamente, a indutância e a resistência equivalente da bomba (RAMOS, 2008). A mesma
tem uma característica indutiva, gerando uma circulação de energia reativa e um baixo fator de
potência que representa uma desvantagem.
Os valores de Rc e Lc são calculados, alimentando a motobomba a partir da rede
elétrica e medindo os parâmetros Vr, 𝜙, Ir, e FR, de acordo com as equações:
cos
RC
R
VR
I (1)
2
RC
R R
VL
F I sen (2)
Onde:
VR - Tensão eficaz da Rede
IR – Corrente eficaz da Rede
FR– Frequência da Rede
31
- Ângulo de fase entre a corrente e a tensão da rede
Foram teoricamente calculados os valores de Rc e Lc, considerando a tensão eficaz
da rede de 220V, corrente eficaz da rede ( corrente nominal drenada pela bomba) de 6 A e fator
de potência 0,25, frequencia da rede de 60 Hz e obtidos os seguintes valores para Rc e Lc
respectivamente 146,67 Ω e 0,10 H.
Figura 17 – Detalhe da estrutura interna da Bomba vibratória
Fonte: (LOPES, 2011)
As bombas vibratórias necessitam de corrente alternada para seu funcionamento.
No entanto, algumas topologias de acionamento da bomba vibratória funcionam com uma fonte
de corrente contínua, como por exemplo, os painéis fotovoltaicos e alguns tipos de aero
geradores fornecem em sua saída corrente contínua, que é incompatível com o funcionamento
da bomba vibratória convencional. Assim, para viabilizar a operação deste tipo de bomba com
alimentação em corrente contínua proveniente de fontes alternativas de energia elétrica é
inserido um pequeno inversor denominado de “driver” entre o gerador e a bomba. O Driver é
equipamento que controla o fornecimento de energia à bomba por meio de um micro
32
controlador digital. Na bomba vibratória, a vazão e a potência drenada pela mesma são
diretamente proporcionais à amplitude da tensão aplicada, assim, a bomba continua operando
com uma vazão menor e drenando pouca corrente quando se aplica uma tensão inferior à
nominal. Tal característica faz com que as bombas vibratórias tenham grande aplicabilidade em
painéis fotovoltaicos.
Os tipos de perdas de uma bomba vibratória podem ser classificados de diversas
formas, sendo as mais usuais:
Perdas Fixas - praticamente independem da carga
Perdas Variáveis - variam com o carregamento da bomba.
As perdas fixas são perdas no núcleo e mecânicas. As perdas variáveis com a carga
são as perdas referentes a não uniformidade da tubulação de recalque ou deformações nas
estruturas ferromagnéticas da bomba.
As perdas no núcleo são provenientes dos fenômenos de histerese e correntes
parasitas e dependem da frequência e da densidade máxima de fluxo. No caso particular da
perda por correntes parasitas, ela depende também da espessura das lâminas que formam o
núcleo. As perdas por histerese e correntes parasitas podem ser reduzidas pela diminuição da
densidade de fluxo. Isto pode ser conseguido aumentando-se o comprimento do pacote
magnético ou através de um melhor projeto do circuito magnético. Outro procedimento adotado
para redução destas perdas é a utilização de material magnético que apresente menores perdas
(REGIS, 2010).
33
3 A IMPORTÂNCIA DA EFICIÊNCIA NOS SISTEMAS DE BOMBEAMENTO
3.1 Importância dos Recursos Hídricos
Embora grande parte do nosso planeta seja constituído de água, a maior parte desta
não está ideal para consumo humano, o que faz com que o homem busque cada vez mais formas
de racionalizar seu uso de uma forma mais eficiente e eficaz possível. O uso irresponsável dos
recursos hídricos pode gerar empecilhos ao futuro desenvolvimento social. Em particular, o
abastecimento público de água, que até há poucos anos era feito por meio de fontes limpas
captadas nas encostas e trazidas às comunidades pela ação da gravidade, atualmente depende
praticamente de um Sistema de bombeamento.
Dessa forma, a água é de fundamental importância ao desenvolvimento de uma
determinada região. Em regiões de baixa densidade demográfica e afastada dos grandes centros
urbanos, a falta de água acarreta prejuízos aos moradores, estes que dependem deste recurso
para desenvolver suas atividades de subsistência. A obtenção de água potável tem sido um
problema encontrado em diversos locais (rurais ou urbanos). O local de suprimento de água,
como por exemplo, as fontes, açudes, rios se localizam, geralmente, distante dos seus
respectivos pontos de consumo, fazendo com que as pessoas tenham dificuldades no transporte
de água para o devido local de consumo. (PEREIRA, 2011)
3.2 Importância da Energia Elétrica
Utilizar as fontes de energia com a devida responsabilidade constitui um novo
parâmetro a ser considerado no exercício de um desenvolvimento sustentável. O consumo de
Energia Elétrica, no Brasil, foi de 306 TWh em 2000 e em 2008 de 393 TWh. Um aumento de
28% em 8 anos. O Brasil é o 10º maior consumidor mundial de energia elétrica, e o seu consumo
deve dobrar até 2030 (REGIS, 2010). Dessa forma, com o aparecimento de uma possível crise
de abastecimento energético no país a busca por fontes alternativas e o uso racional da energia
elétrica são pontos importantes no desenvolvimento do país. Bem como, o suprimento
energético atual de muitos países é baseado em combustíveis fósseis, e o fato do aparecimento
de uma ideologia de desenvolvimento baseado na Sustentabilidade, faz o homem buscar por
meios mais eficientes de consumo de energia elétrica. A energia é um insumo fundamental para
a garantia do desenvolvimento econômico e social de um país. A racionalização de seu uso
apresenta-se como alternativa de baixo custo e de curto prazo de implantação. Em alguns casos,
34
significativas economias podem ser obtidas apenas com mudanças de procedimentos e de
hábitos, além de impactar o meio ambiente de uma forma benéfica. O uso de bombas de água
tornou-se indispensável e, como consequência, também o uso da energia elétrica para o
acionamento dos motores (ou nesse caso, para acionar a própria bomba) que fazem funcionar
as bombas. Assim, se não foi possível evitar a degradação ambiental até aqui, importa agora
tentar evitar a continuidade das ações que levaram a essa situação (REGIS, 2010). E uma
importante contribuição nesse contexto consiste em reduzir ao máximo o uso irracional da
energia, tanto em relação à consciência ambiental da necessidade de deixar às gerações
vindouras um planeta em melhores condições favoráveis de habitabilidade, quanto pela redução
dos custos dos serviços, que, em última análise, serão sempre viabilizados financeiramente pela
sociedade, não importando se o arranjo à prestação desse benefício venha a ser custeado via
recursos públicos ou privados.
3.3 Eficiência nos Sistemas de Bombeamento
Os sistemas de bombeamento são aplicados em diversas situações no cotidiano
atual, por exemplo, em vários segmentos industriais, onde sua presença é necessária nas mais
diversas plantas industriais que utilizam líquidos (fluidos) em seus respectivos processos. A sua
utilização também é indispensável nos serviços de saneamento. São usados para abastecer os
reservatórios, que suprem as redes de distribuição e, que fornecem água tratada nos pontos de
consumo das cidades. As tubulações dos sistemas de bombeamento oferecem um determinada
resistência ao escoamento natural do fluido (uma vez que nenhum sistema é ideal e sempre
existem perdas por atrito ou escoamento inerentes). Parte da energia fornecida pela bomba ao
fluido é perdida justamente nessa resistência oferecida pelas tubulações ao escoamento. O
motor da bomba, a bomba e o sistema de tubulações possuem um rendimento para um
determinado ponto de operação. A eficiência energética de um sistema de bombeamento
depende do rendimento desses três componentes. Devidos aos altos custos atuais da energia
elétrica, não convém que se trabalhe com equipamentos de rendimento baixo (BRIDI, 2013).
Quando se utiliza máquinas ou equipamentos de rendimento baixo, desperdiça-se uma alta
quantidade de energia. Financeiramente, isso resulta numa redução dos lucros sobre os produtos
industrializados que são produzidos por meio desses equipamentos ou sobre os serviços
prestados. Um maior rendimento e lucros são obtidos com a devida redução dos desperdícios.
35
O conhecimento do balanço energético característico de um sistema de
bombeamento é de essencial importância para a identificação das perdas que podem vir a
reduzir eficiência total do sistema, fornecendo um ponto de partida para reconhecer as
oportunidades e selecionar e implementar ações de melhorias da eficiência. A figura 5 abaixo
apresenta um balanço típico de energia simplificado para uma moto-bomba de potência na faixa
de 1cv até 10cv que são os valores usuais em elevatórias comerciais e residenciais (PROCEL,
2014).
Figura 18 – Balanço energético de uma moto-bomba
Fonte: (REGIS, 2010)
É de fundamental importância a adoção de medidas para economia de energia em
sistemas de bombeamento de água, como por exemplo:
Melhorar o rendimento da bomba, ou seja, selecionando a bomba
adequadamente e verificando o ponto de funcionamento e ajuste para a faixa de
maior rendimento.
Melhorar o rendimento do motor, adequando o motor à carga e utilização de
motores com maior rendimento.
Redução do consumo de água.
Promover a automação, usando controladores programáveis, temporizadores e
fazendo programas de gerenciamento da energia consumida.
36
Reduzir consumo pela variação da velocidade, com a utilização de variadores de
velocidade para acionamento de bombas que operam com variação de carga ao
longo do dia (PROCEL, 2014).
3.4 Vantagens dos Sistemas de Bombeamento com Velocidade Variável
O consumo de água é bastante variável e pode possuir características de
sazonalidade, e dessa forma, o fluxo da bomba deve ser devidamente controlado. Este pode ser
ajustado eletricamente (variação de parâmetros elétricos como tensão, no caso do presente
trabalho) ou com variadores de velocidade, ou mecanicamente com soluções de velocidade fixa,
como palhetas guia de entrada, válvulas de estrangulamento ou acoplamentos de fluxo. O uso
de velocidade variável no acionamento de máquinas resulta em economias significativas de
energia e uma redução de custos, uma vez que aumenta-se a vida útil do equipamento. Além
disso, acionamentos com velocidade variável oferecem recursos de partida / parada suave, que
melhoram a confiabilidade do sistema e estendem a vida útil das máquinas. Ao se trabalhar com
a variação de grandezas elétricas, como por exemplo, tensão que impacta na corrente e na
potência drenadas pela bomba vibratória, são obtidas diversas vantagens:
A economia de energia
Retorno típico em tempo de investimento: menos de dois anos
Melhoria da eficiência do sistema
Uma vida mais longa do equipamento
Redução dos custos operacionais
Controle rápido e preciso no processo
O método de controle de fluxo mais comum é por meio de um motor de velocidade
regulada fixa com uma válvula. Esta técnica desperdiça uma quantidade enorme de energia.
A Economia de energia tem sido uma temática bastante relevante atualmente. As
pessoas tornaram-se cada vez mais conscientes da relação entre energia e desperdício
ambiental, e reconhecer os benefícios da conservação de energia por meios técnicos.
Quando as bombas são utilizadas em regime de carga parcial, grande economia de
energia pode ser alcançada através do controle a velocidade com variadores de velocidade. A
energia necessária ao funcionamento de uma bomba é mais ou menos proporcional ao cubo da
37
velocidade, isto é, uma pequena redução da velocidade podem fazer uma grande redução do
consumo de energia. Uma bomba funcionando com metade da velocidade consome apenas um
oitavo da energia em comparação com uma operando à velocidade máxima.
Variadores de velocidade também atuam como funções refrigerantes, reduzindo o
stress em rede de motores e bombas. Durante o processo de arranque, o variador de velocidade
aumenta progressivamente a velocidade do motor e sem problemas acelera a carga até a sua
velocidade nominal. Uma variador de velocidade pode iniciar várias bombas em sequência.
Arranque suave elimina altas correntes de partida e quedas de tensão que podem causar
danificar o equipamento. Com a utilização de um sistema de partida suave, os custos de
manutenção serão reduzidos e a vida útil do equipamento pode ser prolongada.
Se as bombas são desligadas ou demanda de água é reduzida, variadores de
velocidade podem lentamente reduzir a velocidade das bombas, evitando o desperdício de água.
Reduzir a tensão sobre a bombas também resulta numa maior vida útil da mesma (ABB,2010).
38
4 TOPOLOGIAS PARA O ACIONAMENTO DE UMA BOMBA VIBRATÓRIA
Um sistema básico de bombeamento é formado por três dispositivos essenciais:
uma fonte de alimentação, que pode ser CA (alimentação direta da rede) ou CC (conjunto de
baterias e/ou painéis fotovoltaicos), um conversor estático, de tal sorte que a alimentar a carga
com as características de tensão e corrente adequadas e amigáveis e um dispositivo que
transforma energia mecânica em energia hidráulica (potencial gravitacional), no caso, uma
bomba Vibratória. Escolheu- se uma bomba vibratória em virtude da não necessidade de uma
máquina rotativa auxiliar acoplada junto à mesma em virtude do seu princípio de
funcionamento, o que gera uma economia do sistema proposto. Além disso, são observadas
características referentes à robustez, baixo custo, manutenção fácil e capacidade de
bombeamento em grandes desníveis, possui uma vida útil relativamente longa e pode ser
encontrada facilmente.
A seguir, são apresentadas diversas topologias de acionamento de uma bomba
vibratória, bem como suas respectivas vantagens e desvantagens.
4.1 Ligação Direta
Nessa configuração, a bomba vibratória é acionada diretamente pela rede elétrica
convencional. Dessa forma, não há a necessidade de um conversor estático elevador (boost) ou
de um inversor, o que aumenta a eficiência global do sistema. Tal topologia é relativamente
simples e de baixo custo e de fácil implementação (instalação). Não há a necessidade de uma
manutenção considerável. Não é possível a implementação de um controle em virtude da
ausência do inversor.
Quaisquer falhas inerentes à rede elétrica compromete o funcionamento da bomba.
Essa topologia foi utilizada nos ensaios de variação de tensão, na qual a tensão da rede foi
diretamente aplicada à bomba, e entre elas apenas um varivolt.
39
Figura 19 – Topologia 1: ligação direta
Bomba Vibratória
Rede – fonte CA
Fonte: Próprio Autor
4.2 Topologia com Circuito Retificador-Inversor
Nessa topologia, existem dois estágios de processamento de energia e a eficiência
global do sistema fica vinculada à eficiência do conversor AC-DC e do inversor. Existem mais
componentes e a manutenção se torna mais frequente. O inversor opera em baixas frequências
e são desprezadas as perdas por chaveamento. O custo torna-se maior devido à presença do
inversor. As chaves do circuito inversor deverão ser dimensionadas para a potência de pico
necessária à partida da bomba. Nas chaves, existem diodos de roda-livre na configuração
antiparalelo intrínsecos às mesmas, que atuam como proteção oferecendo um caminho
alternativo na presença de cargas indutivas, uma vez que pela análise do modelo elétrico
equivalente da bomba vibratória, esta apresenta uma carga de predominância indutiva.
Além disso, a máxima tensão aplicada nas chaves é igual à metade da tensão CC de
entrada, o que permite o uso de dispositivos com menor valor de tensão nominal. Pode-se
trabalhar com frequência variável. O capacitor serve para manter a tensão constante na entrada
do inversor e para prover o processamento de energia reativa na bomba. O circuito de controle
dos interruptores é um pouco mais complexo. A tensão de saída aplicada à bomba é
praticamente senoidal e a falha de um dos componentes (conversor AC-DC ou Inversor)
compromete o pleno funcionamento da bomba.
40
Figura 20 – Topologia 2: retificador – inversor com capacitor
Rede – fonte CA
DC
AC
Bomba Vibratória
Fonte :Próprio Autor
4.3 Topologia com Circuito Boost-Inversor
Nesse esquema de acionamento, têm-se também dois estágios de processamento de
energia. Devido à presença do inversor, as vantagens e desvantagens anteriormente citadas em
relação ao inversor, se aplicam a esse caso. O conversor estático boost atua como elevador de
tensão para que a tensão de alimentação da bomba seja adequada ao seu valor nominal. Uma
provável vantagem da característica de alimentação da fonte ser CC, que por sua vez pode ser
implementada por meio de painéis fotovoltaicos e/ou baterias, é que a corrente é limitada pelas
condições com radiação limitada (no caso da alimentação ser unicamente provida por painéis
fotovoltaicos). Mas, além disso, a bomba vibratória continua funcionando mesmo com uma
tensão de alimentação menor, sendo que com menor vazão e drenando menor corrente. Consiste
em uma topologia robusta, confiável, porém a manutenção se torna um pouco mais frequente
em virtude da presença do inversor.
41
Figura 21 – Topologia 3: boost com inversor
Bomba Vibratória
DC
Conversor CC-CC
BOOST (Elevador)
Fonte: Próprio Autor
4.4 Topologia com Circuito Inversor-Transformador
Nessa configuração, o processamento de energia consiste em apenas um estágio. A
estrutura é relativamente robusta e simples, apresenta uma baixa distorção na corrente da carga
e provê uma isolação elétrica ou galvânica. A fonte CC fornece ao inversor uma determinada
tensão que é aplicada diretamente sobre ele. A dinâmica das chaves do inversor controla a
tensão aplicada no primário do transformador. Este, tem a função de proporcionar a isolação e
elevar a tensão para a tensão nominal da bomba. A tensão de saída que será aplicada à bomba
apresenta um formato amigável e solidário (senoidal).
Figura 22 – Topologia 4: inversor com transformador
Fonte CC
Bomba Vibratória
DC
Fonte: Próprio Autor
42
4.5 Topologia com Circuito Boost – Motor de Relutância (Drive Típico com Duas
Chaves)
Nesse tipo de acionamento, utiliza-se um motor de relutância chaveado
implementado com um boost. Devido Às características construtivas do motor de relutância
variável, esta máquina torna-se uma máquina robusta e confiável. Os circuitos de acionamento
para este tipo de máquina é relativamente mais simples, uma vez que a corrente é unidirecional,
o que minimiza o número de chaves. Porém, Para um melhor acionamento é necessário saber a
posição exata do rotor, e às vezes, apelando-se para o uso de sensores que podem onerar essa
topologia. Devido ao torque pulsante (positivo quando aplicada corrente no sentido positivo da
indutância e negativo caso contrário), o nível de ruído e vibração aumentam de forma
considerável, podendo comprometer a integridade física da bomba.
Dessa forma, utilizou-se o drive típico de duas chaves, conforme a Figura 23:
Figura 23 – Drive típico de duas chaves
Fonte: (MILLER, 1993)
O circuito típico com duas chaves possui as seguintes características:
- Configuração mínima que garante controle independente com máxima eficiência
e que possui o menor número de componentes passivos;
- Apresenta maior confiabilidade, uma vez que a ocorrência de curto- circuito
através de um braço é minimizada;
- Garante a unidirecional idade em 3 estados: Quando Q1 e Q2 estão ligados, a
tensão aplicada à bomba é + V. Quando uma das chaves está desligada, a corrente circula pelo
43
outra chave e pelo diodo em roda livre. Quando as duas chaves estão desligadas, a tensão
aplicada nos terminais da bomba é –V.
Figura 24 – Topologia 5: boost com motor de relutância
Fonte CC
DC
Conversor CC-CC
BOOST (Elevador)
Bomba Vibratória (modelada pela carga indutiva)
Fonte: Próprio Autor
5 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO E RESULTADOS COLETADOS
Foi utilizada uma bomba vibratória Modelo FazAgua. Foram realizados ensaios
com base na seguinte planta mostrada na Figura 25. Os ensaios foram realizados com duas
bombas denominadas como bomba velha (sem especificação) e bomba nova com características
elétricas e mecânicas análogas. Primeiramente, variou-se a amplitude da tensão de alimentação
de 120 V a 220 V para duas alturas: 3 metros e 6 metros (bomba nova) e apenas 3 metros
(bomba velha ou bomba sem especificação). Foram utilizados, primeiramente um varivolt e um
medidor de energia no qual foram habilitados os parâmetros: corrente, tensão e potência ativa.
Nesses experimentos no qual a tensão aplicada à bomba foi variada, utilizou-se a topologia de
ligação direta, ou seja, uma tensão da rede aplicada sobre a bomba, onde existia apenas o
varivolt entre a rede e a mesma. Também foi utilizado um recipiente (balde comum) para que
pudesse uniformizar a quantidade de fluido bombeado. Foi medido o volume do mesmo por
meio de um recipiente calibrado. Dessa forma, a medição foi realizada da seguinte maneira.
Ligava-se a bomba com uma tensão de 220 V. Em seguida, colocava-se o recipiente e
cronometrava-se o tempo na qual o recipiente era preenchido completamente (6 litros). Com o
medidor de energia, observavam-se a corrente, a tensão e a potência ativa drenada pela bomba.
As demais grandezas foram calculadas. As figuras seguintes mostram como foram realizados
os experimentos.
44
Figura 25 – Bancada de experimentos – medidor de energia e varivolt
Fonte : Próprio Autor
Foi utilizado um medidor digital de grandezas elétricas parametrizado ( setado) para
monitorar e fornecer os parâmetros elétricos de : corrente drenada pela bomba, a tensão
fornecida pelo Varivolt (equipamento que permite variar a tensão aplicada à bomba vibratória)
e a potência ativa consumida pela mesma.
Figura 26 – Diagrama de blocos do esquema de ligação da bomba
REDE CAMEDIDOR DE GRANDEZAS ELÉTRICAS
VARIVOLTBOMBA
VIBRATÓRIA
Fonte: Próprio autor
MEDIDOR DE
GRANDEZAS
ELÉTRICAS
VARIVOLT
T
45
Figura 27 – Detalhe da mangueira conectada à bomba
Fonte : Próprio Autor
O sistema de bombeamento proposto é constituído também de um recipiente que no
qual a bomba encontra-se submersa. A mangueira de plástico com diâmetro de saída do fluido
de ¾” ( 0,75 polegadas) faz parte da tubulação de sucção que conecta o reservatório inferior ou
de captação de entrada da bomba .
MANGUEIRA
DE PLÁSTICO
BOMBA
SUBMERSA
46
Figura 28 – Detalhe da mangueira junto ao poste
Fonte: Próprio Autor
No sistema de bombeamento proposto também foi utilizado o poste de média tensão
para amarrar a mangueira para que o fluido pudesse ser coletado. Foram realizados
experimentos com altura de três metros e seis metros. A mangueira junto ao poste consiste na
tubulação de recalque que interliga a saída da bomba ao reservatório superior.
MANGUEIRA
PRESA AO POSTE
47
Figura 29 – Saída do eletroduto onde coleta-se o fluido bombeado
Fonte: Próprio Autor
No sistema proposto também foi utilizado um eletroduto de PVC rígido para que o
fluido pudesse ser coletado no recipiente superior. O fluido é elevado pela mangueira e
posteriormente adentra ao eletroduto.
ELETRODUTO
DE 2” DE PVC
RÍGIDO
48
As principais características da bomba utilizada são apresentadas na Tabela 1:
Tabela 1 – Dados Da Bomba
MODELO FAZAGUA (850 – ¾”)
POTÊNCIA ATIVA
POTÊNCIA APARENTE
TENSÃO NOMINAL
CORRENTE NOMINAL
FATOR DE POTÊNCIA
FREQUÊNCIA
MÁXIMA PROFUNDIDADE DE BOMBEAMENTO
360 W
1320 VA
220 V
6 A
0,27
60 Hz
65 m
ELEVAÇÃO (m) 0 10 20 30 40 50
VAZÃO (l/h) 1600 1400 1100 900 600 400
Fonte: (Fabricante Anauger)
Figura 23 – Bomba vibratória FAZÁGUA – MOD.850 ¾”
Fonte: Próprio Autor
49
Foram realizados dois experimentos com altura de três metros e coletados os
valores de tensão corrente e potência ativa drenada pela bomba nova por meio do medidor
digital de energia. As demais grandezas foram devidamente calculadas. O rendimento foi
calculado pela porcentagem de energia consumida que é convertida em energia mecânica
potencial de acordo com a equação três:
100D Vol g H
RP T
(3)
Onde:
R – Rendimento da Bomba Vibratória (%)
D – Densidade do fluido bombeado (Kg/l)
Vol – Volume do fluido bombeado (L)
g – Aceleração da gravidade (m/s²)
H – Altura Manométrica (m)
P – Potência ativa drenada pela bomba (W)
T – Tempo de bombeamento do fluido (s)
Tabela 2 – Dados do experimento 1 altura 3m (bomba nova)
1º EXPERIMENTO
H = 3,0 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(Va)
Potência
Reativa (Var)
Fator
De
Potência
Tempo
(s)
Energia
Consumida
(W.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(L/s)
Ensaio 1 220 6.75 400 1485 1430.11 0.27 11.28 4512 3.9136 0.5319
Ensaio 2 200 6 308 1200 1159.80 0.26 13.03 4013.24 4.3999 0.4605
Ensaio 3 180 5.3 222 954 927.81 0.23 17.9 3973.8 4.4436 0.3352
Ensaio 4 160 4.67 155 747.2 730.95 0.21 23.74 3679.7 4.7988 0.2527
Ensaio 5 140 4.1 106 574 564.13 0.18 42.15 4467.9 3.9522 0.1423
Ensaio 6 120 3.52 69 422.4 416.73 0.16 112 7728 2.2849 0.0536
50
Tabela 3 – Dados do experimento 2 altura 3m (bomba nova)
Tabela 4 – Dados dos valores médios dos experimentos com altura de 3m (bomba nova)
Com base nos dados obtidos retratados nas tabelas anteriores (Tabela 2, Tabela 3,
Tabela 4) referentes aos experimentos com uma altura de três metros com a bomba nova,
quando a mesma opera com sua tensão nominal de 220 V, obtém- se uma maior vazão de 0,53
L/s e uma maior potência ativa drenada pela bomba de 403 W, uma vez que a estas grandezas
são diretamente proporcionais à amplitude da tensão aplicada. Para essa tensão, o tempo de
bombeamento é o menor possível. Para as três situações, o maior rendimento (dado em
porcentagem) não é para a tensão nominal, e sim para uma tensão de 160 V. Para uma
determinada aplicação na qual o tempo de bombeamento do líquido não é tão relevante, a
bomba pode operar com essa tensão em regime permanente, uma vez que sua vida útil irá
aumentar. Além disso, para essa tensão a potência consumida da rede é menor, obtendo uma
energia consumida menor e promovendo uma economia de energia, apesar de um maior tempo
de bombeamento em relação à tensão nominal.
O maior fator de potência encontrado foi de 0,27 para a tensão nominal, que ainda
é muito baixo, devido ao alto consumo de reativos da rede por parte da bomba, uma vez que a
mesma possui fortes características indutivas. Observa – se que uma tensão de 120 V está fora
2º EXPERIMENTO
H = 3,0 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(Va)
Potência
Reativa (Var)
Fator
De
Potência
Tempo
(s)
Energia
Consumida
(W.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(L/s)
Ensaio 1 220 6.73 403 1480.6 1424.70 0.27 12 4836 3.6514 0.50
Ensaio 2 200 5.98 307 1196 1155.93 0.26 14.46 4439.22 3.9777 0.4149
Ensaio 3 180 5.3 224 954 927.33 0.23 17.5 3920 4.5046 0.3429
Ensaio 4 160 4.7 157 752 735.43 0.21 24.53 3851.21 4.5851 0.2446
Ensaio 5 140 4.09 105 572.6 562.89 0.18 43.7 4588.5 3.8483 0.1373
Ensaio 6 120 3.34 70 400.8 394.64 0.17 113 7910 2.2324 0.0531
MÉDIA DOS
EXPERIMENTOS
H = 3,0 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(Va)
Potência
Reativa (Var)
Fator
De
Potência
Tempo
(s)
Energia
Consumida
(W.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(L/s)
Ensaio 1 220 6.74 401.5 1482.8 1427.41 0.27 11.64 4673.46 3.7784 0.5155
Ensaio 2 200 5.99 307.5 1198 1157.86 0.26 13.74 4225.05 4.1794 0.4367
Ensaio 3 180 5.3 223 954 927.57 0.23 17.7 3947.1 4.4737 0.3390
Ensaio 4 160 4.68 156 748.8 732.37 0.21 24.13 3764.28 4.6909 0.2487
Ensaio 5 140 4.09 105.5 572.6 562.80 0.18 42.92 4528.06 3.8997 0.1398
Ensaio 6 120 3.43 69.5 411.6 405.69 0.17 112.5 7818.75 2.2584 0.0533
51
de qualquer aplicação, uma vez que possui um tempo de bombeamento extremamente longo,
menor rendimento, menor vazão e maior energia consumida.
Foram realizados dois experimentos com altura de seis metros e coletados os
valores de corrente e potência ativa drenada pela bomba. As demais grandezas foram
devidamente calculadas:
Tabela 5 – Dados do experimento 1 altura 6m (bomba nova)
Tabela 6 – Dados do experimento 2 altura 6m (bomba nova)
Tabela 7 - Dados dos Valores Médios dos experimentos com altura de 6m (bomba nova)
1º EXPERIMENTO
H = 6,0 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(Va)
Potência
Reativa (Var)
Fator
De
Potência
Tempo
(s)
Energia
Consumida
(W.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(L/s)
Ensaio 1 220 6.63 415 1458.6 1398.32 0.28 13.8 5727 6.1666 0.4348
Ensaio 2 200 5.83 304 1166 1125.67 0.26 17.95 5456.8 6.4719 0.3343
Ensaio 3 180 5.14 209 925.2 901.28 0.23 27.43 5732.87 6.1603 0.2187
Ensaio 4 160 4.52 143 723.2 708.92 0.20 49.69 7105.67 4.9701 0.1207
Ensaio 5 140 3.96 96 554.4 546.03 0.17 133.37 12803.52 2.7583 0.0450
2º EXPERIMENTO
H = 6,0 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(Va)
Potência
Reativa (Var)
Fator
De
Potência
Tempo
(s)
Energia
Consumida
(W.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(L/s)
Ensaio 1 220 6.67 420 1467.4 1406.01 0.29 14.15 5943 5.9425 0.424
Ensaio 2 200 5.89 313 1178 1135.66 0.27 19.21 6012.73 5.8735 0.3123
Ensaio 3 180 5.16 212 928.8 904.28 0.23 28.58 6058.96 5.8287 0.21
Ensaio 4 160 4.55 145 728 713.41 0.20 51.66 7490.7 4.7146 0.1161
Ensaio 5 140 3.99 97 558.6 550.11 0.17 146.02 14163.94 2.4934 0.0411
MÉDIA DOS
EXPERIMENTOS
H = 6,0 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(Va)
Potência
Reativa (Var)
Fator
De
Potência
Tempo
(s)
Energia
Consumida
(W.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(L/s)
Ensaio 1 220 6.65 417.5 1463 1402.16 0.29 13.97 5832.475 6.0551 0.4295
Ensaio 2 200 5.86 308.5 1172 1130.67 0.26 18.58 5731.93 6.1613 0.3229
Ensaio 3 180 5.15 210.5 927 902.78 0.23 28 5894 5.9919 0.2143
Ensaio 4 160 4.53 144 724.8 710.35 0.20 50.67 7296.48 4.8401 0.1184
Ensaio 5 140 3.97 96.5 555.8 547.36 0.17 139.69 13480.085 2.6199 0.0430
52
Do mesmo modo, com base nos dados obtidos retratados nas tabelas previamente
mostradas (Tabela 5, Tabela 6, Tabela 7), nos experimentos com uma altura de 6 metros,
quando a bomba opera com sua tensão nominal de 220 V, obtém- se uma maior vazão de
0,43L/s e uma maior potência ativa drenada pela bomba de 420 W, uma vez que a estas
grandezas são diretamente proporcionais à amplitude da tensão aplicada. Para essa tensão, o
tempo de bombeamento é o menor possível. Para as três situações, o maior rendimento não é
para a tensão nominal, e sim para uma tensão de 200 V. Para uma determinada aplicação na
qual o tempo de bombeamento do líquido não é tão relevante, a bomba pode operar com essa
tensão em regime permanente, uma vez que sua vida útil irá aumentar. Além disso, para essa
tensão a potência consumida da rede é menor, obtendo uma energia consumida menor e
promovendo uma economia de energia, apesar de um maior tempo de bombeamento em relação
à tensão nominal.
O maior fator de potência encontrado foi de 0,29 para a tensão nominal, que ainda
é muito baixo, devido ao alto consumo de reativos da rede por parte da bomba, uma vez que a
mesma possui fortes características indutivas. Observa – se que uma tensão de 140 V possui
um tempo de bombeamento extremamente longo, menor rendimento, menor vazão e maior
energia consumida.
De forma análoga, foram realizados 2 experimentos com altura de 3 metros e
coletados os valores de corrente e potência ativa drenada pela bomba velha. As demais
grandezas foram devidamente calculadas:
Tabela 8 – Dados do experimento 1 altura 3m (bomba velha)
1º
EXPERIMENTO
Bomba Velha
H = 3 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potencia
Aparente
(VA)
Potência
Reativa
(Var)
Fator
de
Potência
Tempo
(s)
Energia
consumida
(w.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(l/s)
Ensaio 1 220 5.07 255 1115.4 1085.86 0.23 16 4080 4.3279 0.3750
Ensaio 2 200 4.71 184 942 923.85 0.20 21.9 4029.6 4.3821 0.274
Ensaio 3 180 4.3 135 774 762.14 0.17 36 4860 3.6333 0.1667
Ensaio 4 160 3.86 101 617.6 609.29 0.16 57.3 5787.3 3.0512 0.1047
Ensaio 5 140 3.43 75 480.2 474.31 0.16 113 8475 2.0835 0.0531
Ensaio 6 120 2.98 54 357.6 353.50 0.15 300 16200 1.0900 0.020
53
Tabela 9 – Dados do experimento 2 altura 3m (bomba velha)
Tabela 10 - Dados dos Valores Médios dos experimentos com altura de 3m (bomba velha)
Com base nos resultados coletados (Tabela 8, Tabela 9, Tabela 10), ao operar a
bomba com sua tensão nominal de 220 V, obtém- se uma maior vazão e uma maior potência
ativa drenada pela bomba, uma vez que a estas grandezas são diretamente proporcionais à
amplitude da tensão aplicada. Para essa tensão, o tempo de bombeamento é o menor possível
(embora já maior que o da bomba nova). Para as duas situações, o maior rendimento (dado em
porcentagem) não é para a tensão nominal, e sim para uma tensão de 200 V, o que é maior que
a tensão para maior rendimento da bomba nova de 160 V, ou seja, com o tempo a bomba vai
perdendo seu rendimento, e tendo que ter aplicada a ela uma tensão cada vez maior. Para essa
tensão a potência consumida da rede é menor, obtendo uma energia consumida menor e
promovendo uma economia de energia, apesar de um maior tempo de bombeamento em relação
à tensão nominal.
O maior fator de potência encontrado foi de 0,23 para a tensão nominal, que ainda
é muito baixo, devido ao alto consumo de reativos da rede por parte da bomba, uma vez que a
mesma possui fortes características indutivas, ou seja, um fator de potência menor ao
encontrado na bomba nova de 0,27. Percebe-se que com o tempo de uso da bomba, a mesma
2º
EXPERIMENTO
Bomba Velha
H= 3 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(VA)
Potência
Reativa
(Var)
Fator
de
Potência
Tempo
(s)
Energia
consumida
(w.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(l/s)
Ensaio 1 220 5.08 256 1117.6 1087.88 0.23 16.05 4108.8 4.2976 0.3738
Ensaio 2 200 4.72 186 944 925.49 0.20 21.82 4058.52 4.3508 0.2750
Ensaio 3 180 4.29 137 772.2 759.95 0.18 37.62 5153.94 3.4261 0.1595
Ensaio 4 160 3.86 101 617.6 609.29 0.16 65 6565 2.6897 0.0923
Ensaio 5 140 3.42 75 478.8 472.89 0.16 125 9375 1.8835 0.0480
Ensaio 6 120 2.97 53 356.4 352.44 0.15 395 20935 0.8435 0.0152
MÉDIA DOS
EXPERIMENTOS
(Bomba Velha)
H= 3 metros
Tensão
(V)
Corrente
(A)
Potência
Ativa
(W)
Potência
Aparente
(VA)
Potência
Reativa
(Var)
Fator
de
Potência
Tempo
(s)
Energia
consumida
(w.s)
Rendimento
(%)
Vazão
(l/s)
Ensaio 1 220 5.07 255.5 1115.4 1085.74 0.23 16.02 4093.11 4.3141 0.3745
Ensaio 2 200 4.71 185 942 923.66 0.20 21.86 4044.1 4.3664 0.2745
Ensaio 3 180 4.29 136 772.2 760.13 0.18 36.81 5006.16 3.5273 0.1630
Ensaio 4 160 3.86 101 617.6 609.29 0.16 61.15 6176.15 2.8591 0.0981
Ensaio 5 140 3.42 75 478.8 472.89 0.16 119 8925 1.9785 0.0504
Ensaio 6 120 2.97 53.5 356.4 352.36 0.15 347.5 18591.25 0.9498 0.0173
54
vai diminuindo seu fator de potência e perdendo suas características nominais. Nota-se que uma
tensão de 120 V possui um tempo de bombeamento relativamente longo, menor rendimento,
menor vazão e maior energia consumida (tempo de bombeamento chegando a ser cerca de 395
segundos bem maior que o maior tempo da bomba nova que fora de 183 segundos)
Para uma melhor ilustração, por meio de ilustrações, foram realizados gráficos com
os parâmetros tensão aplicada por energia consumida, tensão aplicada por rendimento e demais
gráficos relevantes.
Gráfico 1 – Rendimento por tensão com altura de 3m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Como previamente observado, nos dois experimentos, o maior rendimento da
bomba nova é para uma tensão de 160 V com valores médio de 4,6909%. O menor rendimento
nos dois experimentos é observado quando se aplica uma tensão de 120V, apresentando uma
rendimento médio de 2,2584%. Inicialmente, o rendimento cresce com o acréscimo da tensão
aplicada até 160 V, em seguida decresce suavemente até a tensão nominal. A bomba pode
operar com essa tensão de 160 V em seu regime permanente, gerando um aumento da vida útil
à mesma.
120 140 160 180 200 2200
1
2
3
4
5
6
7
8Valor Médio dos Experimentos. Bomba nova, H = 3m
Tensao [V]
Rendim
ento
[%
]
55
Gráfico 2 – Rendimento por tensão com altura de 6m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Para uma altura de seis metros o maior rendimento da bomba nova é para uma
tensão de 200 V com o valor médio de 6,1613%, e o menor rendimento é observado quando se
aplica uma tensão de 140 V com valor médio de 2,6169%. O rendimento cresce com o
acréscimo da tensão aplicada até 200 V, em seguida decresce suavemente até a tensão nominal
com um rendimento médio de 6,0551%.
120 140 160 180 200 2200
1
2
3
4
5
6
7
8Valor Médio dos Experimentos. Bomba nova, H = 6m
Tensao [V]
Rendim
ento
[%
]
56
Gráfico 3 – Rendimento por tensão com altura de 3m (bomba velha)
Fonte: Próprio autor
O maior rendimento é obtido ao aplicar uma tensão de 200 V com valor médio de
4,3664% e o menor rendimento para uma tensão de 120 V, devido ao longo tempo de
bombeamento. Para a menor tensão aplicada foi obtido um rendimento médio de 0,9498%. O
rendimento aumenta com o acréscimo da tensão até 200 V, em seguida decresce suavemente
até a tensão nominal, chegando ao valor de 4,3141%. Dessa forma, a bomba pode operar com
essa tensão de 200 V em regime permanente para que se possa obter um aumento da vida útil
do equipamento.
120 140 160 180 200 2200
1
2
3
4
5
6
7
8Valor Médio dos Experimentos. Bomba velha, H = 3m
Tensao [V]
Rendim
ento
[%
]
57
Gráfico 4 – Bombas nova e velha (rendimento x tensão)
Fonte: Próprio autor
Referente à comparação dos rendimentos médios das bombas nova e velha para
uma altura de três metros. Como se pode ver, a tensão aplicada às bomba nova e velha que
geram um menor rendimento é 120 V, contudo, o rendimento da bomba nova chega a ser maior
que o dobro do da bomba velha para essa tensão. Para uma tensão de 200 V, os rendimentos
das bombas são bem próximos com valores médios respectivos de 4,1799% e 4,3664% para a
bomba nova e velha. Como já se sabe, o maior rendimento obtido para a bomba nova é quando
se aplica uma tensão de 160 V cujo valor médio é 4,6909%, enquanto que para a bomba velha,
deve-se aplicar uma tensão de 200 V para resultar em um rendimento máximo. Para a tensão
nominal, o rendimento da bomba nova é menor que o da bomba velha.
120 140 160 180 200 2200
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Tensao [V]
Rendim
ento
[%
]
bomba nova
bomba velha
58
Gráfico 5 – Rendimento por potência ativa com altura de 3m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Percebe-se que a potência ativa cresce com o rendimento até o mesmo atingir o
máximo. A potência ativa média para o maior rendimento é de 156 W. A maior potência ativa
observada quando se aplica a tensão nominal, uma vez que a corrente e a potência drenadas
pela bomba vibratória são diretamente proporcionais à tensão. Os maiores valores de potência
ativa média é de 401,5 W. Analogamente, a menor potência ativa é observada quando se aplica
a menor tensão à bomba, no caso 120 V, apresentando uma potência consumida média de 69,5
W. O rendimento cresce linearmente com a potência ativa até atingir seu máximo, após isso,
sofre um queda. Para o máximo rendimento, a potência consumida é relativamente baixa, o que
seria útil para otimização da bomba para a tensão de 160 V.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 3m
P. Ativa [W]
Rendim
ento
[%
]
59
Gráfico 6 – Rendimento por potência ativa com altura de 6m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Nota-se que a potência ativa cresce com o rendimento até o mesmo atingir o
máximo, com o valor de 6,1613% para uma potência ativa de 308,5 W e com uma tensão
aplicada à bomba de 200 V. Após atingir o máximo rendimento, sofre uma pequena queda. Da
mesma forma, a maior potência ativa observada quando se aplica a tensão nominal, uma vez
que a corrente e a potência drenadas pela bomba são diretamente proporcionais à tensão. O
maior valor de potência ativa média observada é de 417,5 W. Analogamente, a menor potência
ativa é observada quando se aplica a menor tensão à bomba, no caso 140 V.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000
1
2
3
4
5
6
7
8Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 6m
P. Ativa [W]
Rendim
ento
[%
]
60
Gráfico 7 – Rendimento por potência ativa com altura de 3m (bomba velha)
Fonte: Próprio autor
Verifica-se que a potência ativa cresce com o rendimento até o mesmo atingir o
máximo, com o valor respectivo de 4,3664% para uma tensão nominal de 200 V. A potência
ativa referente a esse rendimento é de 185 W. A maior potência ativa observada quando se
aplica a tensão nominal, uma vez que a corrente e a potência drenadas pela bomba vibratória
são diretamente proporcionais à tensão. O maior valor de potência ativa média drenada pela
bomba é 255,5 W. Analogamente, a menor potência ativa é observada quando se aplica a menor
tensão à bomba, no caso 120 V. Com o máximo rendimento, a potência média consumida é
relativamente baixa, o que seria útil para otimização da bomba para a tensão de 200 V.
0 50 100 150 200 250 3000
1
2
3
4
5
6
7
8Valor Médio dos Experimentos. Bomba Velha - H = 3m
P. Ativa [W]
Rendim
ento
[%
]
61
Gráfico 8 – Rendimento por vazão com altura de 3m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Percebe-se que o rendimento aumenta com o aumento da vazão até o mesmo atingir
o máximo, com os valores respectivos de 4,6909% com o respectivo valor de vazão de 0,2487
L/s. A maior vazão é verificada quando se aplica a tensão nominal que consiste em 0,5155 L/s.
Uma vez que a vazão é uma grandeza que depende diretamente da tensão aplicada à bomba. A
maior vazão não coincide com o maior valor do rendimento. A menor vazão observada é de
0,0533 L/s, quando se aplica uma tensão de 120 V. Para o menor rendimento, tem-se a menor
vazão. O rendimento aumenta com a vazão até atingir o pico, após isso, o mesmo sofre uma
redução até atingir 3,7784%, enquanto a vazão continua aumentando, pois o mesmo cresce com
o aumento da tensão aplicada à bomba.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 3m
Vazao [l/s]
Rendim
ento
[%
]
62
Gráfico 9 – Rendimento por vazão com altura de 6m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Verifica-se que, o rendimento aumenta com o aumento da vazão até o mesmo
atingir o máximo, com os valor de 6,1613% para uma vazão de 0,3229 L/s. Após atingir o pico,
o rendimento sofre uma redução para 6,0551% com uma vazão de 0,4295 L/s (vazão média
máxima com tensão nominal). A maior vazão é verificada quando se aplica a tensão nominal.
Uma vez que a vazão é uma grandeza que depende diretamente da tensão aplicada à bomba. A
maior vazão não coincide com o maior valor do rendimento. A menor vazão observada é de
0,0430 L/s, quando se aplica uma tensão de 140 V. Para o menor rendimento, tem-se a menor
vazão.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60
1
2
3
4
5
6
7
8Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 6m
Vazao [l/s]
Rendim
ento
[%
]
63
Gráfico 10 – Rendimento por vazão com altura de 3m (bomba velha)
Fonte: Próprio autor
Em relação aos experimentos com altura de três metros com a bomba velha,
percebe-se que o rendimento aumenta com o aumento da vazão até o mesmo atingir o máximo
com os valores respectivos de 4,3664% e 0,2745 L/s. A maior vazão é verificada quando se
aplica a tensão nominal que consiste em 0,3745 L/s. Uma vez que a vazão é uma grandeza que
depende diretamente da tensão aplicada à bomba. A maior vazão não coincide com o maior
valor do rendimento. A menor vazão observada é de 0,0173 L/s quando se aplica uma tensão
de 120 V. Para o menor rendimento, tem-se a menor vazão. O rendimento aumenta com a vazão
até atingir o pico, após isso, o mesmo sofre uma redução até atingir 4,3141% com uma vazão
corresponde de 0,3745 l/s que corresponde a maior vazão média.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5Valor Médio dos Experimentos. Bomba velha - H = 3m
Vazao [l/s]
Rendim
ento
[%
]
64
Gráfico 11 – Potência ativa por Vazão com altura de 3m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Em relação à bomba nova para uma altura de três metros, observa-se que a vazão e
a potência ativa são grandezas diretamente proporcionais à amplitude da tensão aplicada. Dessa
forma, quanto maior a tensão, maior a vazão e a potência ativa consumida pela bomba. A maior
potência bem como a maior vazão serão obtidas quando se aplica à bomba vibratória a tensão
nominal. Observou-se que a maior vazão média obtida foi de 0,5155 L/s com uma potência de
401,5 W.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 3m
Vazao [l/s]
Pote
ncia
[W
]
65
Gráfico 12 – Potência ativa por vazão com altura de 6m (bomba nova)
Fonte: Próprio autor
Observa-se que a vazão e a potência ativa são grandezas diretamente proporcionais
à amplitude da tensão aplicada. Dessa forma, quanto maior a tensão, maior a vazão e a potência
ativa consumida pela bomba. A maior potência bem como a maior vazão serão obtidas quando
se aplica à bomba vibratória a tensão nominal. Verificou-se que a maior vazão média obtida foi
de 0,4295 L/s com uma potência média de 417,5 W. A maior vazão verificada para uma altura
de seis metros foi menor do que a maior vazão para três metros, o que se conclui que a vazão
diminui com a altura.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 6m
Vazao [l/s]
Pote
ncia
[W
]
66
Gráfico 13 – Potência ativa por vazão com altura de 3m (bomba velha)
Fonte: Próprio autor
Referente à bomba velha para uma altura de três metros, observa-se que a vazão e
a potência ativa são grandezas diretamente proporcionais à amplitude da tensão aplicada. Dessa
forma, quanto maior a tensão, maior a vazão e a potência ativa consumida pela bomba. A maior
potência bem como a maior vazão serão obtidas quando se aplica à bomba vibratória a tensão
nominal. Observou-se que a maior vazão média obtida foi de 0,3745 L/s com uma potência
média de 255,5 W. Valores bem inferiores aos da bomba nova para uma altura de três metros.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
50
100
150
200
250
300Valor Médio dos Experimentos. Bomba velha - H = 3m
Vazao [l/s]
Pote
ncia
[W
]
67
Gráfico 14 – Potência ativa por fator de potência com altura de 3m (bomba nova)
No tocante aos experimentos com altura de três metros com a bomba nova, percebe-
se que a potência ativa média cresce com o fator de potência até o mesmo atingir o máximo,
com os valores respectivos de 401,5 W e 0,27. A potência reativa média para o fator de potência
máximo foi de 1427,41 Var. O maior fator de potência é verificado quando se aplica a tensão
nominal que consiste em 0,27. O menor fator de potência observado é de 0,17 quando se aplica
uma tensão de 120 V correspondente a uma potência reativa média de 405,69 Var. A potência
ativa aumenta com o fator de potência até atingir o pico, pois ambos crescem com o aumento
da tensão aplicada à bomba.
0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.280
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 3m
Fator de Potencia
Pote
ncia
[W
]
68
Gráfico 15 – Potência ativa por fator de potência com altura de 6m (bomba nova)
Em relação aos experimentos com altura de seis metros com a bomba nova,
percebe-se que a potência ativa cresce com o fator de potência até o mesmo atingir o máximo,
com os valores respectivos de 417,5 W e 0,29. A potência reativa média para o fator de potência
máximo foi de 1402,16 Var. O maior fator de potência é verificado quando se aplica a tensão
nominal que consiste em 0,29. O menor fator de potência observado é de 0,17 quando se aplica
uma tensão de 140 V correspondente a uma potência reativa média de 547,36 Var. A potência
ativa aumenta com o fator de potência até atingir o pico, pois ambos crescem com o aumento
da tensão de alimentação aplicada à bomba.
0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.280
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500Valor Médio dos Experimentos. Bomba Nova - H = 6m
Fator de Potencia
Pote
ncia
[W
]
69
Gráfico 16 – Potência ativa por fator de potência com altura de 3m (bomba velha)
No tocante aos experimentos com altura de três metros com a bomba velha, nota-
se que a potência ativa aumenta linearmente com o fator de potência até o mesmo atingir o
máximo, com os valores respectivos de 255,5W e 0,23. A potência reativa média para o fator
de potência máximo foi de 1085,74 Var. O maior fator de potência é verificado quando se aplica
a tensão nominal que foi de 0,23. O menor fator de potência observado é de 0,15 quando se
aplica uma tensão de 120 V correspondente a uma potência reativa média de 352,36 Var. A
potência ativa aumenta com o fator de potência até atingir o pico, pois ambos crescem com o
aumento da tensão de alimentação aplicada à bomba.
0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.280
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500Valor Médio dos Experimentos. Bomba Velha - H = 3m
Fator de Potencia
Pote
ncia
[W
]
70
5.1 Comparação Dos Valores Nominais Com os Experimentais
Em última análise, foram devidamente comparados os valores fornecidos pelo
fabricante (valores nominais) com os valores verificados experimentalmente em campo.
Observa-se que as grandezas vazão, corrente drenada pela bomba e fator de potência verificados
em campo para as duas alturas manométricas são análogas aos dados nominais de placa da
bomba vibratória.
Tabela 11 – Comparação dos valores nominais e experimentais
Vazão ( L/s) Corrente (A) Fator de Potência
Valores Nominais 0.4277 6 0.27
Valores Experimentais 0.5155 6.74 0.27
Valores Nominais 0.4111 6 0.27
Valores Experimentais 0.4295 6.65 0.29
3 Metros
6 Metros
Tensão Nominal - 220V
COMPARAÇÃO DOS VALORES DO FABRICANTE COM OS VALORES EXPERIMENTAIS
71
6 CONCLUSÕES
No presente trabalho, fora apresentada uma proposta para a análise da busca de uma
tensão para a qual a bomba vibratória opera com seu maior rendimento, uma vez que tal ponto
de operação ótimo é de fundamental importância para otimização da mesma.
Foram explanados os diversos tipos de bomba, e em especial, a bomba vibratória
que foi optada por apresentar diversas vantagens e características, como por exemplo: robustez,
baixo custo, pouca manutenção e praticidade. Foram descritas diversas topologias de
acionamento de uma bomba vibratória bem como suas vantagens e desvantagens. Foi utilizada
uma topologia de ligação direta para variar a tensão de alimentação por meio de um varivolt.
Esta é uma topologia relativamente simples.
O maior rendimento observado nos experimentos com altura de três metros não foi
quando se aplicou a tensão nominal, mas sim 160 V no caso da bomba nova, ou 200 V para a
bomba velha. Para a altura de seis metros, o maior rendimento observado foi para uma tensão
de 200 V. Dessa forma, pode-se trabalhar com uma tensão inferior à tensão nominal, otimizando
a vida útil da bomba.
A vazão e a potência drenada pela bomba são grandezas diretamente proporcionais
à tensão de alimentação aplicada. Em nenhuma das situações, o rendimento máximo foi obtido
quando se aplicava a tensão nominal à bomba. Foram calculados os valores teóricos de
resistência e indutância equivalentes da mesma. Observou-se também que a bomba vibratória
possui características fortemente indutivas.
Em relação às grandezas de vazão, corrente drenada pela bomba e fator de potência,
os dados nominais fornecidos pelo fabricante são análogos aos valores obtidos
experimentalmente em campo. Apesar dos baixos rendimento e fator de potência, a bomba
vibratória se torna atrativa devido à sua alta praticidade, uma vez que a mesma pode ser
conectada diretamente na rede.
Como trabalhos futuros, tem-se:
-Verificar o desempenho da bomba vibratória para operação com forma de onda
quadrada e frequência variável, utilizando a topologia do inversor com transformador
(Topologia 4);
- Estender a análise proposta para outros tipos de bomba.
72
REFERÊNCIAS BILIOGRÁFICAS
BRIDI, Ângelo Bernardo. Avaliação Do Consumo Energético No Controle De Vazão em
Sistema De Bombeamento Utilizando Válvulas Mecânicas e Inversores De Frequência –
Experiências Laboratoriais e Estudo de caso. Cuiabá, 2013. Dissertação (Mestrado em
engenharia de Edificações e Ambiental). Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá.
ANDRADE, Eduardo Henrique Pereira. Sistema de Bombeamento de Água Utilizando Motor
De Indução Trifásico e Bomba Centrífuga Submersa Alimentado Por Energia Solar. Fortaleza,
2011. Dissertação (Mestrado em engenharia Elétrica), Universidade Federal do Ceará,
Fortaleza.
REGIS, Ramon Lago. Eficiência Energético Em Processos De Bombeamento D’água. Bahia,
2010. Universidade Federal da Bahia, Bahia.
PROCEL/ELETROBRÁS/SANEAR. Manual Prático de Eficiência Energética em Sistemas de
Bombeamento, 2014. Ministério de Minas e Energia.
RAMOS, Rômulo Leite. Sistema de Acionamento de uma Motobomba Vibratória Submersa
Alimentado Por Energia Solar Fotovoltaica. Fortaleza, 2008. Dissertação (Mestrado em
engenharia Elétrica), Universidade Federal do Ceará, Fortaleza.
COUTINHO, Luiz F. C. Conversor CC-CA para Sistema Fotovoltaico de Bombeamento De
Água. Fortaleza, 2006. Dissertação (Mestrado em engenharia Elétrica), Universidade Federal
do Ceará, Fortaleza.
GANGHIS, Diógenes. Apostila Bombas Industriais. Centro Federal de Educação Tecnológica.
CEFET/BA. Coordenação de Processos Industriais. Bahia. Disponível em
<http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/bombas-index.htm>. Acessado: 06/10/2014
ALÉ, Jorge A. Villar. Apostila Sistemas De Bombeamento Fluidomecânicos. Rio Grande Do
Sul, 2010. Pontífica Universidade Católica do Rio Grande Do Sul. Departamento De
Engenharia Mecânica e Mecatrônica.
73
RODRIGUES, Luiz Eduardo Miranda J. Apostila Bombas Hidráulicas. São Paulo, 2014.
Instituto De Educação, Ciência e Tecnologia.
MELÉNDEZ, Teddy Arturo Flores. Avaliação de Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento.
São Paulo, 2009. Dissertação (Mestrado em engenharia Elétrica), Universidade De São Paulo,
São Paulo.
LOPES, Luiz Carlos Nascimento. Avaliação De Sistema Eólio-Elétrico De Bombeamento De
Água. Fortaleza, 2011. Dissertação (Mestrado em engenharia Elétrica), Universidade Federal
do Ceará, Fortaleza.
INDUSTRY BROCHURE. Abb Drives for Water Medium Voltage Drives for Energy Savings
and Life-Cycle Improvements. Switzerland, 2010
MILLER, T. J. E. Switched Reluctance Motors and Their Control. Magna Physics and
Clarendon Press Oxford, 1993.
ANAUGER. Site do fabricante. Disponível em http://lista.mercadolivre.com.br/bomba-de-
agua-solar-anauger_Desde_51. Acessado: 15/11/2014