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Eficiência energética de estações de bombeamento : estudo de caso do campus do vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul

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Eficiência energética de estações de bombeamento : estudo de caso do campus do vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul

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Título Eficiência energética de estações de bombeamento : estudo de caso do campus do vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Autor Tonial, Fernanda de Carli
Orientador Marques, Marcelo Giulian
Data 2014
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Pesquisas Hidráulicas. Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental.
Assunto Diagnóstico hidroenergético
Estacao de bombeamento
Estacao de recalque
Sistemas de abastecimento de agua
[en] Performance indicators
Resumo Tendo como motivação os altos gastos energéticos em estações de recalque de água, esta pesquisa está centrada na avaliação hidroenergética de estações de bombeamento que não utilizaram o conceito de eficiência energética como premissa na sua concepção. Para tanto, foi desenvolvida a avaliação da elevatória que abastece o anel viário do Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O desenvolvimento do diagnóstico hidroenergético só foi possível ser realizado após a obtenção de informações documentais junto aos órgãos da Universidade; aquisição em campo de dados mecânicos, elétricos e hidráulicos como a obtenção da curva característica de consumo de água da área em estudo. Para a avaliação da estação em estudo, utilizaram-se os indicadores de desempenhos contíguos a um simulador hidráulico de redes de abastecimento. No simulador, foram desenvolvidos quatro diferentes cenários: Cenário I, buscou-se reproduzir as grandezas obtidas em campo visando validar o modelo gerado; Cenário II permitiu fazer um diagnóstico do comportamento e do consumo de energia na estação em estudo frente a novos valores de demanda de água; No Cenário III, foram propostas novas formas de se realizar o bombeamento de água na demanda atual e, na de final de plano, objetivando melhorar o desempenho e reduzir o consumo e o custo energético sem ser necessária nenhuma intervenção física no sistema existente; e no Cenário IV, foram sugeridas alterações de componentes físicos do sistema (adutora, grupo motobomba e implantação de sistema de acionamento e monitoramento) para possibilitar a implantação de leis guias de bombeamento mais complexas. A identificação da curva de consumo de água foi um dos principais resultados obtidos nesta pesquisa, pois retratou as diferentes sazonalidades que a área de estudo está sujeita, durante um ano inteiro. Os cenários criados foram modelados considerando a curva de consumo anual. Pelos valores encontrados é possível afirmar que o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 33% do Cenário I para o Cenário III na tarifa Horo-Sazonal Verde, que é a tarifa mais aconselhável para o sistema em estudo. Porém mesmo tendo-se economizado com o custo da energia elétrica o Cenário III apresentou valores de indicadores de desempenho mais distantes do ideal teórico. Então, entende-se que a melhora dos indicadores de desempenho analisados, por serem índices de desempenho técnicos e não financeiros, não repercute necessariamente em economicidade para o sistema. O Cenário IV foi o que apresentou os melhores valores tanto em termos de consumo de energia, quanto financeiros e nos índices de desempenho. A redução no consumo de energia elétrica, neste cenário, foi da ordem de 60%, o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 70% e, as melhoras dos indicadores de desempenho foram de até 60%. Porém mesmo assim dependendo do material a ser utilizado na implantação da nova adutora pode não haver o retorno do investimento inicial. Esta pesquisa salientou a importância da aplicação dos índices de desempenho atrelados à simulação hidráulica e a análise econômica para o desenvolvimento de diagnósticos hidroenergéticos em estações de recalque.
Abstract Having as a motivation the high energy costs of water booster stations , this research is focused on the evaluation of hydropower pumping stations that did not use the concept of energy efficiency as a basis in its design . Therefore, the evaluation of the station that supplies the Beltway off the Valley Campus of the Federal University of Rio Grande do Sul was developed. The development of the hydropower diagnosis was only possible to be done after obtaining documentary information from the organs of the University; acquisition in the field of mechanical, electrical and hydraulic data and obtaining the characteristic curve of water consumption of the study area. For the evaluation of the station under study, we used the indicators contiguous to a hydraulic supply network simulator performance. In the simulator , four different scenarios were developed: The Scenario I sought to reproduce the magnitudes obtained in the field aiming to validate the model generated; Scenario II allowed to diagnose the behavior and the energy consumption in the study station in view of the new values of water demand; in Scenario III a, new way of performing the pumping of water from current demand was proposed and that, in the final plan , aiming to improve performance and reduce energy consumption and costs without requiring any physical intervention on the existing system. In Scenario IV , changes in physical components of the system ( pipeline , pump unit and drive system deployment and monitoring) that enabled the implementation of more complex laws guiding, pumping were suggested. One of the main results obtained in this study was the identification of the consumption of water curve, which portrayed the seasonality that study area is subject to for a whole year. The scenarios created were modeled considering the curve of annual consumption. From the values found we can say that the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 33 % from Scenario I to Scenario III - using Horo-Sazonal Verde tariff, which is the most desirable for the system under study. But even having saved in the cost of electricity, Scenario III showed values of the performance indicators far from the theoretical ideal. It is understood that the improvement of the performance indicators analyzed, being indices of technical and not of financial performance, do not necessarily reflect an operational economy for the system . Scenario IV showed the best values in terms of energy consumption, financial and performance ratios. The reduction in electricity consumption in this scenario was approximately 60 %, the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 70 %, and the improvement of the performance indicators were up 60 %. However, depending on the material used in the implementation of the new pipeline there can be no return on initial investment. This research emphasized the importance of the application of performance indicators linked to hydraulic simulation and economic analysis for the development of hydropower diagnostics booster stations.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/114421
Arquivos Descrição Formato
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