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Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA – XVII ENCITA / 2011 Instituto Tecnológico de

Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil, 02 de novembro de 2011

ESTUDO DO APROVEITAMENTO ENERGÉTICO EM DUTOS

HIDRÁULICOS FECHADOS

Orlando Alencar Lustosa Neto

Instituto Tecnológico de Aeronáutica

Praça Marechal Eduardo Gomes, Vila das Acácias, CTA-ITA, sala 2209, CEP 12 228-900

Bolsista PIBIC-CNPq

[email protected]

Prof. Dr. Wilson Cabral de Sousa Júnior

Instituto Tecnológico de Aeronáutica

Praça Marechal Eduardo Gomes, Vila das Acácias, CTA-ITA, sala 2209, CEP 12 228-900

[email protected]

Resumo

Este trabalho consiste na análise teórica da viabilidade de aproveitamento energético em dutos hidráulicos

fechados em sistemas hidráulicos prediais de água fria. Utilizando-se principalmente de pesquisa bibliográfica

em diversas fontes, foi possível chegar-se a estimativas objetivas da vazão média em sistemas prediais para

edifícios de 10 a 30 pavimentos, bem como a potência média desenvolvida por uma microturbina instalada para

fins de redução de pressão e apromeitamento da energia piezométrica retirada da carga hidráulica. Os

resultados de potência média variaram de 100 a 500W, para um gerador de Corrente contínua de 5, 9 ou 12V.

Um estudo de retorno econômico no investimento realizado na microturbina também foi feito, corroborando a

viabilidade da mesma.

Palavras-chave: otimização multi-objetiva, válvula redutora de pressão, energias alternativas, sistema hidráulico

predial.

1. Introdução e contextualização

Na construção civil, é comum deparar-se com a problemática do excesso de pressão no interior de condutos

fechados em sistemas de água fria. O uso de reservatórios superiores nas edificações, estratégia de

abastecimento comumente praticada no Brasil, cria situações de excesso de pressão estática no interior dos

dutos, superando a máxima carga de pressão permitida pela NBR 5626 (ABNT, 1998), que é padronizada em 40

m.c.a (metros de coluna d’água), a fim de evitar danos às tubulações, conexões e peças sanitárias.

Para controle da pressão hidráulica, a solução usualmente tomada são as Válvulas Redutoras de Pressão,

comumente denomidadas VRP’s, que consomem energia mecânica da linha hidráulica, reduzindo

consequentemente a carga de pressão no sistema.

Como solução alternativa para o controle de pressão excessiva em sistemas de água potável e irrigação, a

apresentação “Aproveitamento de energia – Soluções Inovadoras”, realizada no VI SEREA, em João Pessoa

(PB), pela Dra. Helena Ramos, do Instituto Superior Técnico (Lisboa – Portugal), propôs a utilização de

turbinas ou Bombas Funcionando como Turbinas (BFT) para atingir esse mesmo objetivo, atingindo também

um superávit energético sustentável e potencialmente econômicamente viável.

A proposta desse trabalho consiste em tentar aplicar os mesmos conceitos para analisar a viabilidade da

utilização de um sistema semelhante para edifícios com mais de 40 m.c.a. de carga piezométrica, substituindo a

tradicional VRP por um sistema multi-objetivo, capaz de cumprir os requisitos demandados pela norma e

fornecer uma fonte rentável de energia limpa.

Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA – XVII ENCITA / 2011

2. Discussão Teórica

A distribuição de água na esfera residencial tradicionalmente utilizado no brasil é feita através de um sistema

indireto. Assim sendo, a rede pública alimenta uma caixa d’água localizada na parte superior da edificação.

Caso a pressão da rede pública de abastecimento não seja suficiente para a alimentação da caixa d’água, um

reservatório inferior pode ser alimentado, sendo este a fonte de abastecimento do reservatório superior,

utilizando um sistema de bombeamento. Desta forma, o conceito inicial do sistema hidráulico aqui tratado

contém a presença dos seguintes elementos:

a. Reservatório superior;

b. Ramais principal, secundário, terciário, etc. Estes conduzem a água da caixa d’água para as saídas para

o consumo direto dos usuários.

A Figura 1 representa simplificadamente um sistema de água fria residencial padrão.

Figura 1 – Sistema hidráulico residencial simplificado, omitindo a presença de tubulação de recalque

Fonte: Renato Massano Soluções em Hidráulica(2010).

Num sistema hidráulico predial, o formato é mantido, com o diferencial da existência de mais ramais

secundários, que constituem-se como ramais primários de cada apartamento.

Parâmetros para elaboração de um projeto hidráulico de água fria

Os dados básicos necessários para a elaboração de qualquer projeto hidráulico, de acordo com a norma NBR

5626 (ABNT, 1998) estão explicitadas na Tabela 1.

Tabela 1 – Parâmetros básicos para elaboração de um projeto hidráulico

Elemento Número

Diâmetro mínimo ½’’ ou 15mm (SABESP: ¾’’ ou 20mm)

Pressão estática máxima 40 mca

Pressão dinâmica mínima 0,5 mca

Cálculo das perdas de carga Fórmulas de flamant ou fair-whipple-hsião para

água fria

Velocidade de máximo V ≤ 2,5 m/s

Perda de carga no barrilete 8%

Fonte: Universidade Federal de Alagoas – UFAL, 2010.

Do quadro anterior, é possível perceber que um prédio com altura superior a 40m, fugiria dos padrões no quesito

Pressão estática máxima, excedendo os 40 mca permitidos pela ABNT. Nesse caso, uma Válvula Redutora de

Pressão é usualmente a solução mais utilizada para a redução da pressão nos pavimentos inferiores.


Válvula Redutora de Pressão – VRP

A Válvula Redutora de Pressão (VRP) tradicional é utilizada em sistemas hidráulicos cujo reservatório superior

excede 40m, portanto fugindo dos padrões estabelecidos pela ABNT, de acordo com o quadro anterior. Num

sistema de água fria com uso de VRP, o ramal principal é distribuído para os pavimentos superiores que

possuem uma pressão estática menor que 40 mca. Para os pavimentos de menor cota, o ramal geralmente

direciona a água para o subsolo, onde se localiza a VRP, que permite que a pressão dos andares inferiores seja

regulada para valores mais baixos. O esquema explicitado na Figura 2 exemplifica estratégias para redução de

pressão com utilização de uma VRP.

Figura 2 – Sistema de água fria com utilização de VRP

Fonte:VRP Premium, 2011.

Cálculo da vazão nos ramais

O dimensionamento de um duto de condução de água fria deve ser determinado de acordo com a vazão máxima

e vazão média que será solicitada pelo mesmo. Tal vazão é dada pelo somatório das vazões solicitadas por todos

os elementos que comporão o sistema de água fria do apartamento ou casa em questão. A Figura 3 que se segue

contém uma tabela com as estimativas para vazões em alguns elementos residenciais:

Figura 3 – Vazões unitárias dos pontos de utilização (NBR 5626)

Fonte: Oliveira; Gonçalves, 2011.

Micro e Pequenas turbinas Hidráulicas.

A classificação de Pequenas Centrais Hidroelétricas se dá para estações de produção de energia, utilizando

recursos hidrológicos, que possuem sua produção inferior a 300MW. Já os Micro-hidrogeradores possuem uma

faixa de valores que varia de 100W a 3000W (Para geradores DC) e 300W a 20000W (para geradores AC)

(MATEUS, 2010).


Como visto anteriormente, os valores de vazão e altura de queda tem grandezas relativamente pequenas, o que

implica necessariamente em um menor potencial de geração de energia elétrica. O projeto em questão deve

contar com a utilização de um micro-hidrogerador, que deverá necessariamente ser adaptado às normas

relacionadas a projetos de água residencial.

3. Metodologia

O estudo iniciou com um estudo prévio do funcionamento de sistemas hidráulicos prediais, incluindo o

detalhamento dos parâmetros utilizados para determinação da vazão existente nos ramais, com ênfase no ramal

principal, elemento cuja vazão tem o valor mais significativo. Em seguida, foi realizado um benchmarking das

principais tecnologias relacionadas a produção de energia a partir de energia potencial hidráulica, com foco no

conceito de Micro e Pequenas Turbinas Hidráulicas.

Em seguida, foi feita uma estimativa da potência média gerada por uma turbina hidráulica presente no ramal

principal do sistema hidráulico predial, respeitando as variações horárias e diárias da vazão na tubulação.

A energia gerada pela atividade hidráulica na turbina foi então posta à luz da sua empregabilidade, e soluções de

utilização da potência também foram buscadas, bem como a determinação das benefícios econômicos que o uso

do equipamento poderia trazer.

4. Resultados

Em se tratando do estudo de um sistema hidráulico residencial, é possível que seja feita a determinação das

dimensões dos encanamentos, o tamanho dos reservatórios superior e inferior a partir do número de usuário e do

consumo médio por parte dos mesmos. Para a determinação do consumo médio diário. O Cálculo da estimativa

pode ser feito a partir da Equação 1.

CD = P . CMU Eq (1)

CD = consumo médio diário, L/dia

P = população, hab

CMU = consumo médio unitário, L/hab/dia

O dimensionamento do projeto hidráulico também pode ser feito a partir de parâmetros relacionados aos

habitantes ou usuários da edificação. A Tabela 2 lista alguns parâmetros desse nível.

Tabela 2 – Critérios para cálculo de população (Código de Obras de São Paulo)

Unidade 5 pessoas/unidade

Apartamentos 2 pessoas/dormitórios + 1 pessoa/dormitório

secretária doméstica

Escritórios 1 pessoa/ 9m2

Lojas 1 pessoa/3m2

Depósitos 1 pessoa/10m2

Oficinas 1 pessoa/9m2


Hotéis 1 pessoal/15m2

Hospitais e consultórios 1 pessoa/15m2

Escolas 1 pessoa/15m2

Fonte: Prefeitura de São Paulo, 1992.

Cálculo da Vazão média no ramal principal

A vazão no ramal principal da edificação notoriamente sofre variações que dependem do horário e da época do

ano em questão. Desta forma, os projetos hidráulicos devem ser projetados de tal forma que que abranjam todas

as situações de consumo adicional. A Figura 3 mostra a variação diária em uma região específica:

Figura 3 – Curva de variação horária de consumo referente ao bairro de Vila Maria em São Paulo, no dia

25-9-60. Fonte: Universidade Estadual de São Paulo – Unesp, Campus de Guaratinguetá, 2011.

Os “coeficientes de maior consumo” – K1 e K2 – São utilizados para se determinar as maiores variações, para

mais, em relação a vazão média diária e horária, respectivamente. A Tabela 3 explicita valores médios para tais

coeficientes.

Tabela 3 – Coeficientes de maior consumo e seus valores médios

Coeficiente Fórmula Valores médios

K1

De 1,2 a 2,0

K2

De 1,5 a 3,0

Fonte: Grupo de Estudos em Saneamento Descentralizado – GESAD, 2010.

Tais dados permitem que se façam medições das vazões médias e máximas atingidas pelo ramal principal de

uma edificação com as características hidráulicas de barrilete ascendente, como indicado na Figura 2.

Tomaremos como exemplo no nosso cálculo um prédio de N pavimentos, cujo esqueleto básico da sua planta de

água fria é a que se segue na Tabela 4.


Tabela 4 – Característica do prédio tomado como exemplo

Característica Número

Distância entre pavimentos 3 m

Número de pavimentos N

Número de apartamentos por pavimento (a) 3

Número de dormitórios (d) 2 + dormitório auxiliar(aux)

Número de pavimentos alimentados direto do

reservatório superior (sup)

3

Desta forma, a população que utilizará o ramal principal, que está em contato com a VRP pode ser calculada da

seguinte forma, de acordo com os parâmetros definidos na Tabela 2.

( ) ( ) Eq (2)

Utilizando a Eq (1), e considerando a utilização média de 200 L/dia/habitante, podemos calcular a vazão média

diária do ramal principal, como se segue na Equação 3.

( ) ( )

( ) Eq (3)

Considerando apenas a variação horária, com K2 = 2, o valor máximo no dia da vazão é dado pela Equação 4:

( ) ( ) Eq (4)

Ao se pensar no aproveitamento na energia potencial da água dentro das tubulações de água fria prediais, é

notório que o fator mais importante a ser analisado é o caráter oscilatório do sistema hidráulico. Por isso, um

sistema de aproveitamento de energia deve estar preparado para situações de osciosidade e para acima da

capacidade de engolimento. Para tanto, utilizará-se do conceito de Pequenas Centrais Hidroelétricas – PCH.

Potência estimada

Os parâmetros que permitem a determinação da potência que potência da turbina podem ser relacionados através

da Equação 5:

P = ρQHgη Eq (5)

ρ = Densidade do fluido

Q = Vazão

H = Altura da queda d’água

g = gravidade

η = Rendimento total da turbina.

O rendimento total do arranjo é influenciado por perdas na turbina( ), no gerador( ) e no mecanismo de

transmissão de energia entre a turbina e o gerador( ). Desta forma, o rendimento total pode ser determinado

pela Equação 6:

η = Eq (6)

Do item anterior, é possível que se obtenha a potência média no caso considerado. Trabalhando com os dados

em questão e com a Equação 7:

( ) ( ) Eq (7)

A potência média, para um dado valor de rendimento, varia parabolicamente com o número de pavimentos.

Desta forma, pôde-se construir o Gráfico 1 da potência alcançada em função do número de pavimentos de um

edifício nas características informadas pela Tabela 4, considerando um rendimento razoável de 70%.


Gráfico 1 – Potência do gerador pelo númeor de Pavimentos, considerando rendimento de 70%.

Observa-se que, em um edifício de mais de 16 pavimentos, é possível obter-se valores de potência médios que

chegam a mais de 100 W. O valor da potência desenvolvido pela turbina tem amplitude grande, sendo

diretamente proporcional à vazão atuante no ramal principal, chegando a atingir valores que equivalem ao dobro

da potência média, em horários de pico de utilização. Desta forma, pode-se escolher dois tipos de geradores para

geração de energia elétrica:

Gerador de Corrente contínua, a fim de se alimentar baterias de 5, 9 ou 12V;

Gerador de Corrente Alternada (Síncrono ou Assíncrono), a fim de produzir uma corrente com a

mesma frequência usual para residências brasileiras (60 Hz).

Escolha do Gerador A decisão do gerador mais adequado para o projeto depende basicamente do custo e do rendimento do mesmo.

Nesse caso, o motor de corrente alternada funcionando como gerador se faz uma opção muito mais favorável no

sentido de disponibilidade no mercado, produz uma maior quantidade de energia e possui manutenção mais

facilmente executável. Entretanto, a quantidade menor de energia gerada se torna mais eficiente utilizando-se

um gerador de corrente contínua. Os dois casos serão estudados para uma análise mais efetiva.

Gerador CC.

A curva típica de tensão pela rotação no eixo no caso de um gerador de corrente contínua pode ser obtida

através de experimentos. Para um dado motor ensaiado pelo Professor Mário Kawano, conforme seu artigo

publicado, o gráfico resultante é da forma mostrada na Figura 4.

Figura 4 – Característica de um motor como gerador em função da rotação. A curva inferior corresponde

a tensão em uma carga de 3 Ohms

Fonte: Kawano, 2006

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30


Um diodo também poderá ser inserido em série com o circuito do gerador, para impedir que o mesmo

desempenhe em algum momento a função de motor. Entretando, a queda de potencial ocasionada pela presença

do diodo só será contabilizada no final dos cálculos (KAWANO, 2006).

O comportamento do gerador pode ser descrito pela Equação 8:

Eq(8)

U = Tensão nos terminais do gerador.

E = Potência fornecida pela turbina.

r = Resistência interna do gerador.

I = Corrente circulante no gerador.

Utilizando o gráfico da Figura 4 e da Eq (8), podemos determinar o valor da resistência interna do motor,

através da aplicação com a queda de tensão da resistência de 3 Ohms, e quando o gerador trabalha em circuito

fechado. Desta forma, obtém-se que r = 1.3 Ohms.

Multiplicando ambos os lados da Eq (8) por I, obtemos os valores das potências geradas por cada elemento. No

caso da necessidade de fornecer uma tensão de 5, 9 e 12 V (margem prática de mercado), os valores são postos a

luz da queda de tensão dos cabos e dos diodos, considerando-as de 1V. Assim, o valor de potência gerado na

turbina deve ser de:

, para 5 V

, para 9 V

, para 12V

Considerando o rendimento um valor razoável para a turbina, e desprezando as perdas na transmissão

da energia mecânica, os valores de corrente são, respectivamente:

para 5 V

A, para 9 V

, para 12V

Para encontrar o valor da tensão produzida no gerador, divide-se a potência gerada pela turbina pela corrente,

encontrando:

para 5 V

, para 9 V

, para 12V

Da Figura 4, nota-se que a rotação do eixo do rotor, que é a mesma do eixo da turbina se situa num valor entre

250 e 400 rpm. Os resultados para a rotação no eixo do rotor são explicitados pela Tabela 5.

Tabela 5 – Rotação no eixo do rotor para geração de diferentes voltagens com um gerador de corrente

contínua específico.

Rotação – N (RPM) Voltagem Gerada (V)

274.94 5

344.57 9

402.93 12

Gerador AC.

Por questões de simplicidade, considerar-se-á a utilização de um gerador síncrono (isto é, com s = 0). A rotação

no rotor, a fim de gerar-se corrente alternada, tem uma dependência direta com a frequência que se quer gerar na

rede elétrica. A Equação 10 explicita essa relação:


N = Rotação do eixo

f = Frequência da rede

= Número de pólos do gerador

Sendo a frequência da rede nacional padronizada em 60 Hz, e considerando a utilização de motores de 2 a 12

pólos, os valores possíveis para a rotação no eixo do rotor foram escritos na Tabela 6:

Tabela 6 – Rotação no eixo do rotor para máquinas com diferentes números de pólos de uma máquina

síncrona.

Número de pólos Rotação – N (RPM)

2 3600

4 1800

6 1200

8 900

10 720

12 600

Comparando os valores da Tabela 5 e 6, percebe-se que uma rotação maior é desejável para uma máquina

assíncrona, a fim de que a potência gerada seja adequada para utilização direta na rede elétrica do edifício.

Escolha do Rotor.

As turbinas hidráulicas poder ser qualificadas em dois tipos:

Turbinas Hidráulicas de Ação.

As turbinas de ação tem como característica principal transformar a energia hídrica em energia cinética,

para depois transformar em mecânica, processo que geralmente ocorre a pressão atmosférica. As

turbinas de ação mais comuns são as do tipo Pelton, Turgo e Bombas de fluxo cruzado.

Turbinas Hidráulicas de Reação.

As turbinas de reação são totalmente submersas na água, e a sua presença no sistema implica em uma

diminuição da pressão e da velocidade ao longo do fluxo hidráulico. As turbinas típicas desse tipo são

as do tipo Francis, Hélice e Kaplan.

O rendimento das turbinas de ação e reação são variados e dependem da vazão no fluxo. Tais valores de

rendimento estão discriminados na Figura 4.

Figura 4 – Rendimento de alguns tipos de turbinas de acordo com a variação das vazões, mantendo a

altura de queda constante.

Fonte: Mello Jr, 2011.


Uma opção bastante atraente para o projeto da VRPI é a utilização da tecnologias de BFT`s. Trata-se

basicamente do uso de bombas hidráulicas Para a produção de BFT`s, é necessário que haja a inversão do

sentido do fluxo hidráulico. A inversão gera um consumo na energia de pressão do fluido, transformando-a em

energia mecânica na turbina (VIANA; NOGUEIRA, 2010).

A grande vantagem do uso de uma BFT no projeto se dá pelo seu baixo custo, quando comparado a Turbinas

equivalentes de mesma potência. O gráfico mostrado na Figura 5 mostra as relações existentes entre o

rendimento, altura e potência de uma Bomba funcionando no sentido convencional e de uma BFT.

Figura 5 – Curvas de altura, Potência de eixo e rendimento versus vazão para Bomba e BFT.

Fonte: Viana, Nogueira, 2011

Entre as desvantagens da utilização de uma BFT está uma operação ineficiente quando em condições muito

variantes de vazão, devido a falta de mecanismos de controle eficientes. A compensação de um menor

rendimento se dá através de uma altura e vazão maiores dos que a que seriam utilizadas por uma turbina

convencional.

A Rotação específica representa o número de rotações por minuto de uma turbina unidade, tomada como padrão

da turbina dada, e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes, desenvolvendo a

potência de P = 1 HP, sob uma queda H = 1 m (OLADE). A rotação específica pode ser dada em função da

vazão ou da potência no eixo da turbina, representados respectivamente pelas Equações 11 e 12:

( ) Eq (11)

N = Rotação do eixo;

Q = Vazão;

H = Altura da queda d’água.

( ) Eq (12)

N = Rotação do eixo;

P = Potência de eixo;

H = Altura da queda d’água.

A rotação específica tem uma baixa sensibilidade a variações no número de pavimentos. Entretanto, é mais

sensível a variações na rotação do eixo do rotor. Desta forma, o Gráfico 2 mostra valores de rotação específica

em função da rotação.


Gráfico 2 – Rotação específica em função da rotação do eixo do rotor

Os parâmetros de similaridade são números que definem o tipo de Bomba utilizada para o desempenho da

função desejada. No caso, dispondo das rotações específicas e sabendo que o diâmetros da turbina deve se

adequar ao da tubulação, girando em torno de 5 a 20cm. A Equação 13 representa as fórmulas para cálculos dos

parâmetros de similaridade e do diâmetro específico (BARBOSA, 2010):

Eq(13)

Os valores obtidos das equações 13 e 11, juntamente com os valores encontrados para potência no Gráfico 1,

levaram a construção das tabelas 7 e 8, que relacionam todas as grandezas encontradas, para diferentes números

de pavimentos.

Tabela 7 – Parâmetros de Similaridade, potência e Rotação específica para números de pavimentos

diferentes e rotação no eixo do rotor fixada em 300 RPM.

Número de

Pavimentos

Potência (70% de

rendimento)(W)

Rotação

específica

(Com N =

300RPM)

(Para diâmetro

de 0.1 m)

(Para diâmetro

de 0.1 m)

10 33.17 0.076 0.00108 0.333 23.12

20 161.10 0.070 0.002624 0.666 17.64

30 383.80 0.065 0.004167 1 15.49

Tabela 8 – Parâmetros de Similaridade, potência e Rotação específica para números de pavimentos

diferentes e rotação no eixo do rotor fixada em 3600 RPM.

Número de

Pavimentos

Potência (70% de

rendimento)(W)

Rotação

específica

(Com N =

3600RPM)

(Para diâmetro

de 0.1 m)

(Para diâmetro

de 0.1 m)

10 33.17 0.912 9. 0.002 23.12

20 161.10 0.845 0.000219 0.005 17.64

30 383.80 0.786 0.000347 0.007 15.49

Das tabelas 7 e 8, pôde-se perceber a conservação do diâmetro específico, que determina as características

geométricas da turbina a ser utilizada no projeto. Os valores de rotação específica são determinantes para a

escolha do ponto de operação da bomba.

As bombas comercializadas no Brasil apresentam valores de rotação específica da ordem de 0.1 a 0.8

(BARBOSA, 2010). Nesse caso, como visto pelas tabelas 7 e 8, faz-se mais viável a alternativa da utilização de

um motor de Corrente contínua, para geração de baixas voltagens.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45


Retorno Econômico

A utilização de um sistema de reaproveitamento da energia cinética gera uma quantidade de energia que pode

representar economia para o usuário. Para fazer um cálculo da economia média prevista para o equipamento,

dispõe-se do preço médio da energia no cenário da região metropolitana de São Paulo - R$ 0,29651/KWh

(ANEEL, 2011). Assim, tem-se a equação 14, que mostra o ganho de energia por determinada quantidade de

tempo de utilização do dispositivo:

( ) Eq(14)

Assim, pode-se construir a tabela 9, da economia de energia média gerada pela utilização da VRPI para edifícios

de 10, 20 e 30 pavimentos.

Tabela 9 – Economia de energia gerada pela utilização da Válvula Redutora de Pressão Inteligente.

Pavimentos 1 Dia (R$) 1 Mês (R$) 1 Ano (R$) 10 Anos

(R$)

20 Anos

(R$)

10 0.236 7.080 84.970 849.70 1699.406

20 1.146 34.393 412.713 4127.13 8254.26

30 2.73 81.936 983.228 9832.28 19664.6

A tabela 9 mostra que vale a pena a utilização do equipamento proposto por esse trabalho, a partir de edificações

com um maior número de pavimentos, havendo a possibilidade de inclusive o retorno econômico supere o valor

do próprio equipamento em um determinado número de anos.

5. Considerações Finais

O estudo teórico da utilização de um sistema de aproveitamento energético em dutos hidráulicos fechados,

aplicado a instalações prediais de água fria é uma alternativa que promove a reutilização de uma parcela da

energia potencial existente na coluna d’água que alimenta os pavimentos inferiores em uma edificação com mais

de 40 m. A estratégia primária escolhida para análise teórica foi o de um sistema semelhante a uma PCH –

Pequena Central Hidroelétrica –, que produz uma pequena quantidade de energia, devido à pequena vazão

existente, mesmo em momentos de grande circulação (Chegando a máximos no dia de 600W, em edifícios mais

elevados).

Ainda assim, o sistema pode apresentar-se como economicamente viável, caso possa substituir a Válvula

Redutora de Pressão, tradicionalmente utilizada em sistemas hidráulicos para controle da pressão estática no

interior das tubulações.

O conceito de energia renovável aplica-se a quase todos os níveis. É importante que o engenheiro aguce seus

sentidos e perceba potencialidades de aproveitamento energético nos nichos em que atua.

6. Agradecimentos

Aos professores Wilson Cabral de Sousa Júnior, Marcelo De Julio e à professora Nadiane Smaha Kruk, da

divisão de Engenharia Civil-Aeronáutica do Instituto Tecnológico de Aeronáutica – ITA – , por acreditarem no

projeto e se prontificarem a ajudá-lo de todas as formas que estavam ao alcance para o seu sucesso. À FAE

Tecnologia, por meio dos engenheiros Fabiano Scipião e Robson Cardoso, que abriram novas possibilidades à

pesquisa e contribuíram fortemente com conhecimentos essenciais à conclusão do projeto.

Ao CNPq, por acreditar na renovação da engenharia e da ciência.


REFERÊNCIAS

Agência Nacional de Energia Elétrica, ANEEL. Valores de tarifas residenciais.

Disponível em: <www.aneel.gov.br>. Acesso em 25 Fev 2011

Andrade, Luiz; et al. ESTUDO COMPARATIVO DOS MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO – UMA

APLICAÇÃO EM COMISSIONAMENTO DE TURBINAS HIDRÁULICAS. Centro de Pesquisas

Hidráulicas e de recursos Hídricos – UFMG. Disponível em:

<http://www.renno.com.br/rennosonic/public/files/UFMG-Comp-AcustxOutros.pdf>. Acesso em 14 Jul 2011.

Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidroelétricas. Material de Referência – Turbinas.

Disponível em: <http://www.cerpch.unifei.edu.br/turbinas.php>. Acesso em 14 Jul 2011.

Gama, Fabiana. Inovações Tecnológicas em PCHs. Revista PCH Notícias & SHP News v.45. Itajubá – MG.

2010.

Kawano. Micro-hidrogerador com turbina pelton de cerâmica. Disponível em:

<http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?pid=MSC0000000022006000200012&script=sci_arttext>.

Acesso em 05 Jul 2011

Mello Jr. Tipos de turbinas hidráulicas aplicadas às pequenas, mini e microcentrais hidráulicas. Material

de Referência - Mackenzie. Disponível em:

<http://meusite.mackenzie.com.br/mellojr/Turbinas%20Hidr%E1ulicas/CAP%CDTULO%203REV.htm>.

Acesso em 13 Mai 2011.

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estudo do aproveitamento energético em · pdf fileanais do xvii encontro de...

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