Pedro Leite; pedro.leite@noraqua.pt POTENCIAL DE OTIMIZAÇÃO ENERGÉTICA DE SISTEMAS ELEVATÓRIOS DE ÁGUAS RESIDUAIS Fernando Ferreira; ferreira@aguasgaia.pt

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<ul><li> Slide 1 </li> <li> Pedro Leite; pedro.leite@noraqua.pt POTENCIAL DE OTIMIZAO ENERGTICA DE SISTEMAS ELEVATRIOS DE GUAS RESIDUAIS Fernando Ferreira; ferreira@aguasgaia.pt Lus Tentgal Valente; luisvalente@noraqua.pt Eduardo Vivas; eduardo.vivas@smartive.net </li> <li> Slide 2 </li> <li> Enquadramento Em sistemas de drenagem de guas residuais a eficincia energtica depender da capacidade de adaptao do sistema s reais necessidades de bombeamento. EUROSTAT (2012) US-DOE et al (2001) Crescimento do custo de energia (/kWh) Importncia dos custos de energia Sistemas Elevatrios </li> <li> Slide 3 </li> <li> Enquadramento Acima do valor indicativo de sustentabilidade (0,33 kWh/m3) Indicador de sustentabilidade ambiental [kWh/m 3 de gua facturada] Acima do valor indicativo de sustentabilidade (0,44 kWh/m3) Dados RASARP 2010 (ERSAR, 2011) AR19a Utilizao dos recursos energticos (kWh/m3) SECTOR EM ALTA AR19b Utilizao dos recursos energticos (kWh/m3) SECTOR EM BAIXA </li> <li> Slide 4 </li> <li> Otimizao energtica 0,009 /m3 0,006 /m3 (-33%) 0,005 /m3 (-45%) EER = 67 % EER = 80 % EER = 82 % Custo de bombagem EER (Energy Efficiency Rating) = H man. terica x Q afluente x 100 H man. real x Q bombeado Energia Especfica = Energia Consumida (kWh/m 3 ) Volume bombeado EER (Energy Efficiency Rating) Avaliao por indicadores especfica </li> <li> Slide 5 </li> <li> Otimizao energtica SISTEMA CONTROLADO PELAS PERDAS DE CARGA SISTEMA CONTROLADO PELO DESNVEL GEOMTRICO EER (Energy Efficiency Rating) = H man. terica x Q afluente x 100 H man. real x Q bombeado Energia Especfica (E s ) = Energia Consumida (kWh/m 3 ) Volume bombeado Avaliao por indicadores especfica EER ESES ESES </li> <li> Slide 6 </li> <li> PUMP 3E Pump Energy Efficiency Evaluation Mdulo de seleco dos grupos electrobomba EER (Energy Efficiency Rating) = H man. terica x Q afluente x 100 H man. real x Q bombeado Energia especfica (kWh/m 3 ) EER (Energy Efficiency Rating) = H man. terica x Q afluente x 100 H man. real x Q bombeado Energia especfica (kWh/m 3 ) Definio de cenrios de caudais afluentes Identificao de possveis solues de eficincia energtica Avaliao de solues segundo dois parmetros de eficincia energtica: Simulao de funcionamento contnuo do sistema elevatrio (intervalos de 60s) Seleco e caracterizao do(s) grupo(s) electrobomba </li> <li> Slide 7 </li> <li> Critrios de avaliao Parmetros para seleo dos sistemas elevatrios que iriam ser alvo de uma avaliao energtica especfica: Fator hidrulico do sistema Relao entre o caudal mximo e o caudal mdio Energia especfica mensal Nmero de horas de funcionamento mensal dos grupos EE Esprito Santo EE Afurada EE Valadares </li> <li> Slide 8 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Esprito SantoAfuradaValadares Conduta elevatria FFD DN700 (L = 3.562 m)FFD DN700 (L = 1.878 m)FFD DN500 (L = 430 m) Grupo electrobomba ABS AFP 3502 ME 1100/6 (2+1)ABS AFP 2001 ME 750/4 (3+1)ABS AFP 2001 ME 750/4 (2+1) Ponto de funcionamento Q = 420 l/sQ = 161 l/sQ = 246 l/s Hman = 22,7 mcaHman = 21,5 mcaHman = 12,9 mca Pot = 175 kWPot = 41 kWPot = 33 kW </li> <li> Slide 9 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Anlise do funcionamento atual O caudal de bombagem mnimo aproximadamente 4 vezes superior ao caudal mdio afluente Medio de caudal feita no coletor a montante da cmara de visita de entrada. Caudal mximo registado de cerca de 215 l/s e mnimo ligeiramente superior aos 25l/s; Valor mediano situa-se nos 110 l/s; Os valores de caudal superior a 150 l/s tm frequncia de ocorrncia ligeiramente superior a 5%. Curva de caudais classificados (tempo seco) EE Esprito Santo Q BOMB = 483 l/s </li> <li> Slide 10 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Anlise do funcionamento atual EE Afurada EE Valadares 78 l/s 60 l/s 25 l/s 107 l/s 82 l/s 6,4 l/s O caudal de bombagem aproximadamente igual ao caudal mdio afluente Q BOMB = 67 l/s (GE N2 /GE N3) Q BOMB = 67 l/s (GE N2 /GE N3) Q BOMB = 84 l/s (GE N2 /GE N3) Q BOMB = 84 l/s (GE N2 /GE N3) </li> <li> Slide 11 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Anlise do tempos de funcionamento e do nmero de arranques Estao ElevatriaTempo de funcionamento dirio (h) N arranques/h Tempo mdio de funcionamento (min) Esprito Santo7,40 (31%)8,02,32 Valadares22,23 (93%)7,37,58 Afurada19,06 (79%)4,28,23 No perodo de arranque os grupos registaram valores de rendimento de, apenas, 15%. O consumo de energia no arranque, de, aproximadamente, 30% do consumo total. O volume do poo de bombagem no ajustado capacidade de bombagem do sistema, com um consequente aumento do consumo de energia Os grupos electrobomba apresentam um funcionamento praticamente contnuo, sem implicaes directas no consumo de energia </li> <li> Slide 12 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Anlise do ponto de funcionamento EE Esprito Santo = 2,9% (77,9% 75,0%) EE Valadares EE AfuradaEE Esprito Santo A reduo do rendimento global no ponto de funcionamento, por sistema: EE Valadares = 38,8% (76,8% 38,0%) EE Afurada = 44,8% (76,3% 31,5%) E S = - 46% E S = - 55% </li> <li> Slide 13 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Anlise do consumo energtico anual Custo energtico para o perodo de Maro de 2011 a Fevereiro de 2012 Nota: O custo mdio de energia mensal varia entre aproximadamente 2200 e 3300. Nota: O custo mdio de energia mensal varia entre aproximadamente 2200 e 3300. Equipamento Valor Faturado Mdio mensalTotal anual Esprito Santo3.111,9637.344,50 Afurada3.282,8839.394,52 Valadares2.197,0726.364,80 </li> <li> Slide 14 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Variadores de velocidade Reduo do custo de energia possvel at frequncia de 40Hz (788 rpm). No permite reduo significativa do nmero de arranques; Reduo do consumo de energia dirio ser no mx. 15%. O perodo de retorno inferior a 21 meses Reduo do consumo de energia dirio ser no mx. 15%. O perodo de retorno inferior a 21 meses Q = 125 l/s Hman = 9.7 mca = 78% Curva de caudais classificados (tempo seco) Instalao de uma bomba de menor capacidade Reduo do n de arranques dos grupos de maior potncia; Possibilitaria dispensar a utilizao dos grupos eletrobomba atuais em, aproximadamente, 75% do perodo em anlise; A reduo do consumo de energia dirio pode atingir 40%. Perodo de retorno de 8 meses. A reduo do consumo de energia dirio pode atingir 40%. Perodo de retorno de 8 meses. EE Esprito Santo </li> <li> Slide 15 </li> <li> Caso de estudo de otimizao energtica Anlise da degradao da eficincia dos impulsores REDUO LINEAR DA EFICINCIA DO IMPULSOR REDUO BILINEAR DA EFICINCIA DO IMPULSOR EE Valadares REDUO TRI-LINEAR DA EFICINCIA DO IMPULSOR E S = - 46% </li> <li> Slide 16 </li> <li> Principais concluses A EE de Esprito Santo eficaz na bombagem de caudais afluentes elevados associados a eventos de precipitao. Apresenta ineficincias na resposta variao de caudal afluente e associado ao tempo de arranque dos grupos. No que toca s solues de otimizao, a instalao de uma bomba de pequena capacidade apresenta maiores vantagens exclusivamente do ponto de vista da eficincia energtica. As vantagens de aplicao dos variadores de velocidade de forma isolada so limitadas. EE Esprito Santo </li> <li> Slide 17 </li> <li> Principais concluses As estaes elevatrias de Valadares e Afurada apresentam um desgaste significativo dos impulsores, implicando um aumento dos custos energticos. A substituio dos impulsores significa uma reduo dos custos energticos imediata de 46% no caso da EE de Valadares e 55% na EE da Afurada. Incorporando a lei de desgaste dos impulsores e os custos de operao e manuteno, a poupana ao longo do ciclo de vida, associada substituio peridica dos impulsores, ser no mximo de 20%. O desgaste acentuado do impulsor no perodo inicial da sua utilizao pode inviabilizar a reduo dos custos energticos. Valadares e Afurada </li> </ul>