estações elevatórias
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estações elevatórias
ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS COMPONENTES E SUBCOMPONENTES DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE Á GUA ÁGUA COMPONENTES DE UMA ESTA ÇÃO ELEVAT ÓRIA ESTAÇÃO ELEVATÓRIA • • • Equipamento eletro-mecânico – Bomba – Motor Tubulações – Sucção – Barrilete – Recalque Construção civil – Poço de sucção – Casa de bomba CLASSIFICA ÇÃO DAS BOMBAS CLASSIFICAÇÃO Bombas cinéticas Centrífugas Fluxo radial Fluxo misto Fluxo axial Periféricas Estágio único Estágios múltiplos Ejetor Especiais Ar comprimido Carneiro hidráulico Alternativas Pistão Êmbolo Diafragma Bombas de deslocamento positivo Rotor Simples Palheta Pistão Elemento flexível Parafuso Rotor múltiplo Engrenagem Rotor lobular Pistão oscilatório Parafuso Rotativas PRINCIPAIS COMPONENTES DAS BOMBAS CENTR ÍFUGAS CENTRÍFUGAS • • • • Corte de uma bomba centrífuga horizontal de simples estágio Carcaça Rotor Vedação Mancal Corte de uma bomba centrífuga de simples estágio com rotor de dupla sucção BOMBAS CENTR ÍFUGAS – CARCA ÇA CENTRÍFUGAS CARCAÇA Quanto ao formato Bomba centrífuga com carcaça tipo voluta com rotor radial fechado de sucção simples Quanto a partição Bomba centrífuga bipartida axialmente com rotor radial de dupla sucção BOMBAS CENTR ÍFUGAS – ROTOR CENTRÍFUGAS • • • TIPOS DE ROTOR Quanto à admissão de líquido – – Rotor de simples sucção Rotor de dupla sucção Aberto Quanto às paredes – – – Rotor aberto Rotor semi-aberto Rotor fechado Quanto à direção de saída do líquido – – – Semiaberto Rotor de fluxo axial Rotor de fluxo radial Rotor de fluxo misto Fechado BOMBAS CENTR ÍFUGAS – VEDA ÇÃO CENTRÍFUGAS VEDAÇÃO Com gaxeta Com selo mecânico BOMBAS CENTR ÍFUGAS CENTRÍFUGAS Classificação segundo a trajetória do líquido no rotor Bombas de fluxo radial Bomba de fluxo axial Bombas de fluxo misto BOMBAS CENTR ÍFUGAS CENTRÍFUGAS Classificação em função da rotação específica (Nq) Formas do rotor e rendimento da bomba em função da rotação específica Nq = N Q 3 H 4 onde: N = rotação da bomba, rpm Q = vazão, m3/s H = altura manométrica, m BOMBAS CENTR ÍFUGAS CENTRÍFUGAS Classificação de acordo com a disposição do conjunto motor-bomba • Conjunto de eixo horizontal • Conjunto de eixo vertical (bombas não submersas e bombas submersas) • Conjunto motor-bomba submerso INSTALA ÇÃO DAS BOMBAS CENTR ÍFUGAS INSTALAÇÃO CENTRÍFUGAS Eixo horizontal de sucção simples Bipartida com base única para bomba e motor Vertical de eixo prolongado MOTORES EL ÉTRICOS ELÉTRICOS • • Motor elétrico → equipamento destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica Tipos de motores elétricos – – Motor de corrente contínua Motor de corrente alternada Motor síncrono → rotação constante em função da freqüência e número de pólos 120f Ns = p onde: NS = rotação síncrona, rpm f = freqüência, Hz p = número de pólos Motor de indução → rotação não coincide com a rotação síncrona ¾ Monofásico ¾ Trifásico MOTOR DE INDU ÇÃO TRIF ÁSICO INDUÇÃO TRIFÁSICO Tipos de motor de indução • • Rotor em gaiola Rotor bobinado M ÉTODOS DE COMANDO DE MÉTODOS MOTORES DE INDU ÇÃO INDUÇÃO • • • Partida direta Partida estrela-triângulo Partida eletrônica (soft-starter) Comparação entre métodos de partida de motores elétricos FORMAS DE FRENAGEM DE MOTORES EL ÉTRICOS ELÉTRICOS • Frenagem por contra-corrente • Frenagem por injeção de corrente contínua CARACTER ÍSTICAS ELETROMECÂNICAS DE CARACTERÍSTICAS MOTORES EL ÉTRICOS ELÉTRICOS • • Potência do motor – – – – Potência mecânica Potência nominal Potência admissível Potência elétrica absorvida da rede Fator de potência Pativa FP = cos ϕ = Paparente • Rendimento ηm = Pm Pe CARACTER ÍSTICAS ELETROMECÂNICAS DE CARACTERÍSTICAS MOTORES EL ÉTRICOS ELÉTRICOS • Conjugado Curvas de torque versus rotação do motor e da bomba • Potência do motor – – Motores de baixa tensão: 220 V, 380 V, 440 V Motores de média tensão: 600V a 13.800 V CARACTER ÍSTICAS ELETROMECÂNICAS DE CARACTERÍSTICAS MOTORES EL ÉTRICOS ELÉTRICOS • Limitação da corrente de partida soft-starter • Variação da rotação Nr = onde: 120f (1 − s) = Ns (1 − s) p Nr = rotação do motor, rpm Ns = rotação síncrona, rpm f = freqüência, Hz p = número de pólos s = escorregamento CARACTER ÍSTICAS ELETROMECÂNICAS DE CARACTERÍSTICAS MOTORES EL ÉTRICOS ELÉTRICOS Inversores de freqüência – – – Corrente nominal Tensão nominal Geração de harmônicas LOCALIZA ÇÃO DA BOMBA EM RELA ÇÃO AO LOCALIZAÇÃO RELAÇÃO N ÍVEL DE Á GUA NÍVEL ÁGUA Bomba afogada Bomba não afogada BOMBAS CENTR ÍFUGAS CENTRÍFUGAS – ESQUEMA HIDR ÁULICO HIDRÁULICO Bomba horizontal não afogada Bomba vertical afogada Bomba horizontal afogada CURVAS CARACTER ÍSTICAS ESQUEM ÁTICAS DE CARACTERÍSTICAS ESQUEMÁTICAS UMA BOMBA CENTR ÍFUGA CENTRÍFUGA Curvas características de uma bomba centrífuga fornecida pelo fabricante CURVA CARACTER ÍSTICA CARACTERÍSTICA DO SISTEMA ELEVAT ÓRIO ELEVATÓRIO RELA ÇÕES CARACTER ÍSTICAS RELAÇÕES CARACTERÍSTICAS NAS BOMBAS CENTR ÍFUGAS CENTRÍFUGAS Variação da rotação da bomba Q1 Dr1 = Q 2 Dr2 Q1 N1 = Q 2 N2 H1 N1 = H2 N2 P1 N1 = P2 N2 Variação do diâmetro do rotor 2 3 H1 Dr1 = H2 Dr2 P1 Dr1 = P2 Dr2 2 3 Variação nas características da bomba pela variação da rotação CAVITA ÇÃO DE CONJUNTOS ELEVAT ÓRIOS CAVITAÇÃO ELEVATÓRIOS Erosão do rotor da bomba causado pela cavitação Detalhes da erosão do rotor de uma bomba centrífuga CAVITA ÇÃO DE CONJUNTOS ELEVAT ÓRIOS CAVITAÇÃO ELEVATÓRIOS NPSHd Patm Pvapor = Hg,s − Hs + − γ γ Pressão de vapor da água em função da temperatura T (°C) Pv/γ (m H2O) 0 2 4 6 8 10 15 20 25 30 40 50 60 80 100 0,062 0,072 0,083 0,095 0,109 0,125 0,174 0,238 0,323 0,433 0,752 1,258 2,031 4,827 10,332 Observações T = temperatura Pv/γ = altura equivalentede coluna de água Pressão atmosférica em função da altitude h (m) 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 Patm/γ (m H2O) 10,33 9,96 9,59 9,22 8,88 8,54 8,20 7,89 7,58 7,31 7,03 Observações h = altitude Patm/γ = altura de coluna de água equivalente a pressão atmosférica CAVITA ÇÃO DE CONJUNTOS ELEVAT ÓRIOS CAVITAÇÃO ELEVATÓRIOS NPSH requerido (NPSHr) Coeficiente de Thoma (σ) NPSHr σ= H σ = K(Nq)4/3 • Bomba de fluxo radial, sucção simples σ = 12,2 x 10–4 (Nq)4/3 • Bomba de fluxo misto, sucção dupla σ = 7,7 x 10–4 (Nq)4/3 CAVITA ÇÃO DE CONJUNTOS ELEVAT ÓRIOS CAVITAÇÃO ELEVATÓRIOS Condições para o funcionamento da bomba sem cavitação NPSHd > NPSHr CAVITA ÇÃO DE CONJUNTOS ELEVAT ÓRIOS CAVITAÇÃO ELEVATÓRIOS Efeitos da cavitação nas curvas características da bomba OPERA ÇÃO COM APENAS UMA BOMBA OPERAÇÃO OPERA ÇÃO DE BOMBAS OPERAÇÃO Operação com bombas em paralelo Operação com bombas em série Associação da curva da bomba com a curva característica do sistema para vários tipos de recalque SELE ÇÃO DE MOTORES SELEÇÃO Curva característica do motor de indução em função da carga acionada • • Aspectos técnicos Aspectos econômicos N ÚMERO DE CONJUNTOS ELEVAT ÓRIOS NÚMERO ELEVATÓRIOS • Pequena elevatória: 2 bombas (1 + 1 reserva) • Média elevatória: 3 bombas (2 + 1 reserva) • Grande elevatória: várias bombas SISTEMA DE CONTROLE DE OPERA ÇÃO DAS BOMBAS OPERAÇÃO • Bóia • Pneumáticos • Elétricos • Ultrassônicos PAINEL DE COMANDO EL ÉTRICO ELÉTRICO • • Painel de comando elétrico → opera e supervisiona todo o sistema de bombeamento Vista frontal de um painel Partes constituintes – – – – – – – – – – Comando liga-desliga das bombas Chave seletora automático-manual Chave seletora de bombas Alarme e sinalização de defeitos Sinalização de operação Indicador de corrente (amperímetro) Indicador de tensão (voltímetro) Relês auxiliares Controle de rotação do motor Supervisão do sistema PAINEL DE COMANDO EL ÉTRICO ELÉTRICO Vista interna de um painel Sala de painéis PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Localização das estações elevatórias • • • • Próxima ao manancial • Para reforço na adução ou na rede de distribuição de água No meio do manancial Junto ou próximas às estações de tratamento de água Junto ou próximas aos reservatórios de distribuição de água PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Condições físicas para a escolha do local • • • • • • • • • • • • • As dimensões do terreno deverão satisfazer às necessidades presentes e à expansão futura Baixo custo e facilidades de desapropriação do terreno Disponibilidade de energia elétrica Topografia da área Sondagens do terreno Facilidades de acesso Estabilidade contra erosão Menor desnível geométrico Trajeto mais curto da tubulação de recalque Mínimo remanejamento de interferências Menor movimento de terra Segurança contra assoreamento Harmonização da obra com o ambiente circunvizinho Alternativas de bombeamento para a rede de abastecimento de água PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Vazões de projeto • Concepção do sistema • Período de projeto • Etapas de implantação • Regime de operação PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Tipos de estações elevatórias • Estação elevatória de água bruta • Estação elevatória de água tratada PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Instalação dos conjuntos motor-bomba • • • Poço seco – Conjunto motor-bomba de eixo horizontal – Conjunto vertical de eixo prolongado, bomba não submersa – Conjunto motor-bomba de eixo vertical, bomba não submersa – Conjunto motor-bomba auto escorvante. Poço úmido – Conjunto vertical de eixo prolongado, bomba submersa – Conjunto motor-bomba submerso. Estação pressurizadora ou “booster” – Podem ser utilizados vários tipos de conjuntos motor-bomba. PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Estação elevatória de poço seco com conjunto motor-bomba de eixo horizontal. PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Estação elevatória de poço seco com conjunto motor-bomba de eixo horizontal. Corte Planta PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Estação elevatória de poço úmido com conjunto vertical de eixo prolongado com bomba submersa. PROJETO DE ESTA ÇÕES ESTAÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE ELEVATÓRIAS Á GUA ÁGUA Estação elevatória de poço úmido com conjunto vertical de eixo prolongado com bomba submersa. PROJETO DE ESTA ÇÕES ESTAÇÕES ELEVAT ÓRIAS ELEVATÓRIAS DE Á GUA ÁGUA Estação elevatória de poço úmido circular com conjunto motor-bomba submerso PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Estação elevatória de poço úmido circular com conjunto motor-bomba submerso PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA Estação elevatória de poço úmido retangular com conjunto motor-bomba submerso PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA PROJETO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS ÁGUA ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS – BOOSTER ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Booster para recalque da água proveniente de um reservatório Booster para reforço no bombeamento de água ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS – BOOSTER ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Booster utilizado para aumentar a vazão de adução Booster com tanque hidropneumático para o bombeamento na rede de distribuição de água ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS – BOOSTER ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS BOOSTER OU ESTA ÇÃO ESTAÇÃO PRESSURIZADORA COM BOMBA DE EIXO HORIZONTAL BOOSTER OU ESTA ÇÃO PRESSURIZADORA COM ESTAÇÃO BOMBA DE EIXO HORIZONTAL BOOSTER OU ESTA ÇÃO ESTAÇÃO PRESSURIZADORA COM BOMBA SUBMERSA, TIPO ““Q” Q” BOOSTER OU ESTA ÇÃO PRESSURIZADORA COM ESTAÇÃO BOMBA SUBMERSA, TIPO ““Q” Q” BOOSTER BOOSTER OU OU ESTA ÇÃO ESTAÇÃO PRESSURIZADOR PRESSURIZADOR A A COM COM BOMBA BOMBA SUBMERSA, SUBMERSA, TIPO TIPO ““Q1” Q1” BOOSTER OU ESTA ÇÃO PRESSURIZADORA COM BOMBA ESTAÇÃO SUBMERSA, TIPO ““Q1” Q1” BOOSTER OU ESTA ÇÃO ESTAÇÃO PRESSURIZADORA COM BOMBA SUBMERSA, TIPO ““Q2” Q2” BOOSTER OU ESTA ÇÃO ESTAÇÃO PRESSURIZADORA COM BOMBA SUBMERSA, TIPO ““Q2” Q2” ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS – BOOSTER ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Componentes de um booster com variador de rotação hidrocinético Componentes de um booster com inversor de freqüência (1) Bomba centrífuga (1) Bomba centrífuga (2) Motor elétrico (2) Motor elétrico (3) Variador hidrocinético (3) Base metálica para o conjunto (4) Base metálico para o conjunto (5) Painel de comando (4) Painel de comando, incluindo inversor de freqüência (6) Pressostatos para operação automática (5) Painel de controle automático de pressão (7) Registros (6) Registros (8) Proteção metálica, com tratamento especial anticorrosivo, resistente para trabalhar ao tempo (7) Proteção metálica, com tratamento especial anticorrosivo, resistente para trabalhar ao tempo BOOSTER M ÓVEL COM VARIADOR HIDROCIN ÉTICO MÓVEL HIDROCINÉTICO Detalhes da instalação da estação elevatória com duas bombas utilizando o variador hidrocinético ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS – BOOSTER ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Booster com variador hidrocinético. Booster com inversor de freqüência. Instalações de booster Instalações de booster PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Determinação do volume do poço de sucção Sistema com duas bombas (1 bomba + 1 reserva) QT V= 4 PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Vórtices em poço de sucção Configurações do poço de sucção não recomendadas e recomendadas PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Configurações do poço de sucção não recomendadas e recomendadas PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Recomendações para poço com várias bombas PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Aparelhos típicos para supressão de vórtice superficial Grade horizontal Placas flutuantes Cortinas PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Métodos para supressão do vórtice subsuperficial Alteração do espaço livre junto à parede Parede separatória Cone PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Métodos para supressão do vórtice subsuperficial Detalhes da instalação do cone Detalhes da instalação da placa PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Detalhes da instalação do cone para conjuntos motor-bomba submersíveis • • HC = 0,45 H BC = 1,15 HC PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Entrada na tubulação de sucção Submergência mínima PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Poço com uma bomba Dimensões do poço para uma bomba de sucção vertical PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Dimensões do poço para uma tubulação de sucção horizontal PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Poço com várias bombas Dimensões do poço PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Poço com várias bombas, incluindo o canal de aproximação do poço de sucção PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Formas e dimensões do poço de sucção PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Exemplos de arranjos e dimensões para o poço de sucção PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Dimensões do poço de sucção (planta e corte) PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Dimensões do poço de sucção em função da vazão PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Poço de sucção para bomba em linha, com rotação constante ou rotação variável PROJETO DO PO ÇO DE SUC ÇÃO POÇO SUCÇÃO Detalhes do poço de sucção para bombas em linha Dimensões recomendadas para poço de sucção com bombas em linha Tipo de líquido Qualquer água Esgoto Parâmetro Dimensão A A ≥ 2,5 D. Usualmente cerca de 4,5 D para possibilitar a instalação de bombas e motores B B ≥ 2D S (1+ 2,3F) D, onde F = v(gD)-0,5 W O menor possível, mas com V ≤ 0,3 m/s para qualquer vazão e nível de água C 0,5 D. Para a última bomba C ≥ 0,25D R1 2,33 h, onde h é a altura de água na comporta R2 0,67 R1 α α ≥ 45° para revestimento de plástico; α ≥ 60° para superfície de concreto C 0,25 D ≤ C ≤ 0,5 D. Utilizar sempre o cone com C < 0,5 D α α ≥ 0° , sendo recomendado por alguns consultores α = 45° Água limpa PROJETO DO PO ÇO POÇO DE SUC ÇÃO SUCÇÃO Autolimpeza do poço de sucção Antes do ressalto Ressalto inicial Ressalto na última bomba TUBULA ÇÕES DA ELEVAT ÓRIA TUBULAÇÕES ELEVATÓRIA TUBULA ÇÃO DE SUC ÇÃO TUBULAÇÃO SUCÇÃO POSI ÇÕES RECOMENDADAS E NÃO RECOMENDADAS POSIÇÕES PARA A SUC ÇÃO DE BOMBAS SUCÇÃO BARRILETE Alternativas de traçado das tubulações do barrilete DISPOSI ÇÕES DAS TUBULA ÇÕES DO BARRILETE DISPOSIÇÕES TUBULAÇÕES PARA BOMBAS CENTR ÍFUGAS CENTRÍFUGAS Bombas centrífugas de eixo horizontal Bombas verticai Bombas do tipo misto Ó RGÃOS ACESS ÓRIOS ÓRGÃOS ACESSÓRIOS • Válvulas de bloqueio • Válvulas de retenção • Válvula de pé • Manômetros e vacuômetros • Sistemas de escorva de bomba V ÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS Válvula de gaveta Válvula borboleta V ÁLVULA DE RETEN ÇÃO VÁLVULA RETENÇÃO Válvula de retenção tipo portinhola única Válvula de retenção tipo portinhola dupla Válvula de retenção de fechamento rápido MANÔMETROS Detalhes da instalação de manômetro V ÁLVULA DE P É VÁLVULA PÉ Localização da válvula de pé na tubulação de sucção Válvula de pé com crivo SISTEMAS DE ESCORVA DE BOMBAS Bomba afogada Bomba não afogada • • • Válvula de pé Ejetor Bomba a vácuo ESCORVA DE BOMBAS Instalação com ejetor para escorva de bomba Sistema de escorva com bomba de vácuo SISTEMAS DE AUTOMA ÇÃO DE ESTA ÇÕES AUTOMAÇÃO ESTAÇÕES ELEVAT ÓRIAS DE Á GUA ELEVATÓRIAS ÁGUA Sistema SCADA para o controle das estações elevatórias PROJETO DE SISTEMAS DE AUTOMA ÇÃO DE AUTOMAÇÃO ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Diagrama de blocos de uma EEA AUTOMA ÇÃO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS AUTOMAÇÃO ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Sistema de gradeamento AUTOMA ÇÃO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS AUTOMAÇÃO ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Sistema de selagem Sistema de drenagem AUTOMA ÇÃO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS AUTOMAÇÃO ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Painéis Painel de comando de motores Painel de comando da estação Painel de entrada de energia AUTOMA ÇÃO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS AUTOMAÇÃO ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Interfaces do CCO AUTOMA ÇÃO DE ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS AUTOMAÇÃO ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Interface homem-máquina de supervisão Tela do sistema geral Tela do sistema elétrico AVALIA ÇÃO DO CUSTO DE SISTEMAS DE AVALIAÇÃO BOMBEAMENTO Custo de Ciclo de Vida (CCV) Distribuição típica de custos TRANSIT ÓRIOS TRANSITÓRIOS HIDR ÁULICOS HIDRÁULICOS EM ESTA ÇÕES ESTAÇÕES ELEVAT ÓRIAS ELEVATÓRIAS Esquema ilustrativo do fenômeno TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS EM ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Esquema ilustrativo do fenômeno TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS EM TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS ESTA ÇÕES ELEVAT ÓRIAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Fechamento gradual da válvula TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Equações básicas TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Velocidade de propagação das ondas de pressão (a) Tipos de ancoragens de uma tubulação TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Análise das equações x x Interpretação física das funções F t − e f t + a a TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Método das características • Equações da quantidade de movimento • g dH 1 dQ f Q Q + + =0 2 a dt A dt 2DA ∂ H Q ∂ Q 1 ∂Q f ⋅ Q Q g + 2 + + =0 2 ∂x A ∂x A ∂t 2gDA • Características positivas (C+) Equações da quantidade de conservação de massa ∂H Q ∂Q a 2 ∂Q + + =0 ∂t A ∂x gA ∂x Esquema do método das características dx = +a dt • Características negativas (C–) − g dH 1 dQ f Q Q + + =0 2 a dt A dt 2DA dx = −a dt ∆x ∆t = a TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Separação de coluna Separação de colunas por desligamento de uma bomba TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Separação de colunas por operação de fechamento de uma válvula Separação e rejuntamento de uma coluna num ponto de cota elevada numa tubulação TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Métodos e dispositivos para controle dos efeitos de golpe de aríete TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Funcionamento de uma estação elevatória com bombas centrífugas TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Esquema de propagação das ondas de pressão por ocasião de queda no funcionamento de um conjunto motor-bomba TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Frente de onda refletida no reservatório de jusante após o desligamento da bomba TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Esquema de ondas de pressão após o desligamento de um conjunto motor-bomba, com e sem volante de inércia TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Envoltórias de pressões máximas e mínimas após desligamento acidental de uma bomba, com e sem volante de inércia TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Corte esquemático de um conjunto motor-bomba com volante de inércia TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Tanque Alimentador Unidirecional (TAU) Envoltórias das pressões máximas e mínimas após o desligamento acidental de um conjunto motor-bomba, com e sem TAU TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Detalhes da instalação do TAU TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Chaminé de Equilíbrio Envoltórias das pressões máximas e mínimas após o desligamento acidental de um conjunto motor-bomba, com e sem chaminé de equilíbrio TRANSIT ÓRIOS TRANSITÓRIOS HIDR ÁULICOS HIDRÁULICOS Detalhes do Chaminé de Equilíbrio TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Reservatório de Ar Comprimido ou Hidropneumático (RHO) Envoltórias das pressões máximas e mínimas após o desligamento acidental de um conjunto motor-bomba, com e sem RHO TRANSIT ÓRIOS TRANSITÓRIOS HIDR ÁULICOS HIDRÁULICOS Esquema do RHO TRANSIT ÓRIOS HIDR ÁULICOS TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS Válvula de Admissão e de Saída de Ar REDU ÇÃO DO CUSTO DE ENERGIA REDUÇÃO EL ÉTRICA: A ÇÕES ADMINISTRATIVAS ELÉTRICA: AÇÕES E OPERACIONAIS Ações Administrativas e Operacionais CUSTO DE ENERGIA EL ÉTRICA EM ELÉTRICA SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE Á GUA ÁGUA CONSUMO DE ENERGIA EL ÉTRICA NA SABESP ELÉTRICA • Distribuição no consumo de energia elétrica Motores elétricos ..................... 90% Utilidades .................................. 7% Iluminação ................................ 3% • Indicador do uso de energia: 0,6 kWh/m3 de água produzida • Consumo de energia na Sabesp: 3% da energia consumida no Estado de São Paulo ALTERNATIVAS PARA REDU ÇÃO DO REDUÇÃO CUSTO DE ENERGIA EL ÉTRICA ELÉTRICA Ações Administrativas – 1ª fase • Correção da classe de faturamento • Regularização da demanda contratada • Alteração da estrutura tarifária • Desativação das instalações sem utilização • Conferência de leitura da conta de energia elétrica • Entendimentos com as companhias energéticas para redução de tarifas Ações Operacionais – 2ª fase (A) Ajuste dos equipamentos • Correção do fator de potência • Alteração da tensão de alimentação (B) Diminuição da potência dos equipamentos • • • • • (C) Controle operacional • Alteração no sistema de bombeamento-reservação • Utilização do inversor de freqüência • Alteração nos procedimentos operacionais de ETAs Melhoria no rendimento do conjunto motor-bomba Redução das perdas de carga nas tubulações Melhoria do fator de carga nas instalações Redução do índice de perdas de água Uso racional da água (D) Automação do sistema deabastecimento de água (E) Alternativas para geração de energia elétrica • Aproveitamento de potenciais energéticos • Uso de geradores nos horários de ponta A ÇÕES ADMINISTRATIVAS PARA REDU ÇÃO AÇÕES REDUÇÃO DO CUSTO DE ENERGIA EL ÉTRICA ELÉTRICA • • • • • • Classificação Regularização da demanda contratada Alteração da estrutura tarifária Desativação Erro de leitura Negociação com as companhias energéticas para a redução de tarifas e operações emergenciais - Redução do custo sem Ações administrativas investimento - Redução do custo sem diminuição do consumo de energia A ÇÕES OPERACIONAIS PARA REDU ÇÃO AÇÕES REDUÇÃO DO CUSTO DE ENERGIA EL ÉTRICA ELÉTRICA Redução do custo sem diminuição do consumo de energia elétrica • Correção do fator de potência • Alteração da tensão de alimentação • Melhoria do fator de carga Redução do custo pela diminuição do consumo de energia elétrica • Diminuição da potência dos equipamentos • Controle operacional • Automação • Alternativas para geração de energia elétrica REDU ÇÃO DO CUSTO PELA DIMINUI ÇÃO DO REDUÇÃO DIMINUIÇÃO CONSUMO DE ENERGIA EL ÉTRICA ELÉTRICA E = 0,00273 Redução do custo pela diminuição do consumo energia elétrica HV η onde: E H V h = = = = energia consumida, kWh altura manométrica de bombeamento, m volume de água bombeada, m3 rendimento dos conjuntos motor-bomba Redução da altura manométrica • Redução da altura geométrica • Redução das perdas de carga - Escolha adequada do diâmetro - Limpeza ou revestimento da tubulação - Eliminação de ar em conduto forçado - Disposição da tubulação na elevatória e na entrada do reservatório - Vórtice no poço de sucção de elevatória - Vórtice em reservatório de distribuição de água Redução no volume de água • Controle de perdas de água • Uso racional da água Aumento no rendimento dos conjuntos motor-bomba • Rendimento do motor • Rendimento da bomba REDU ÇÃO DO CUSTO PELA ALTERA ÇÃO DO REDUÇÃO ALTERAÇÃO SISTEMA OPERACIONAL • Alteração do sistema bombeamentoreservação • Utilização de variadores de rotação nos conjuntos motor-bomba • Alteração nos procedimentos operacionais de estações de tratamento de água ALTERNATIVAS PARA GERA ÇÃO DE GERAÇÃO ENERGIA EL ÉTRICA ELÉTRICA • Aproveitamento de potenciais energéticos – Auto produção de energia elétrica por fonte hidráulica – Auto produção de energia elétrica utilizando gás de esgoto • Uso de geradores nos horários de ponta