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BOMBEAMENTO DE ÁGUA A Alternativa Solar Grupo:Bianca de Castro Leyen Ricardo Cerbino Salles Grupo:Bianca de Castro Leyen Ricardo Cerbino Salles.

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2 BOMBEAMENTO DE ÁGUA A Alternativa Solar Grupo:Bianca de Castro Leyen Ricardo Cerbino Salles Grupo:Bianca de Castro Leyen Ricardo Cerbino Salles

3 Principais Tópicos: Comparação entre bombas manuais, a diesel e solares. Principais vantagens e desvantagens do sistema de bombeamento de água movido a energia solar FV, e suas características. Tipos de bombas mais utilizadas. Tipos de motores. Balanço eletromecânico do sistema. Exemplo de aplicação. Comparação entre bombas manuais, a diesel e solares. Principais vantagens e desvantagens do sistema de bombeamento de água movido a energia solar FV, e suas características. Tipos de bombas mais utilizadas. Tipos de motores. Balanço eletromecânico do sistema. Exemplo de aplicação.

4 Principais Métodos para o Fornecimento de Água EM LOCAIS ACESSÍVEIS: –Bombas Mecânicas ligadas à rede. EM LOCAIS ACESSÍVEIS: –Bombas Mecânicas ligadas à rede. EM LOCAIS DE DIFÍCIL ACESSO: –Desvio da água da chuva ou de um rio próximo por escoamento gravitacional. –Bombas Hidráulicas manuais. –Bombas Mecânicas acionadas por motores a óleo diesel. –Bombas mecânicas acionadas por energia solar. EM LOCAIS DE DIFÍCIL ACESSO: –Desvio da água da chuva ou de um rio próximo por escoamento gravitacional. –Bombas Hidráulicas manuais. –Bombas Mecânicas acionadas por motores a óleo diesel. –Bombas mecânicas acionadas por energia solar.

5 Bombas Manuais VANTAGENS: –Baixo custo. –Tecnologia simples. –Fácil manutenção. –Não requer combustível. –Limpeza. VANTAGENS: –Baixo custo. –Tecnologia simples. –Fácil manutenção. –Não requer combustível. –Limpeza. DESVANTAGENS: –Manutenção constante. –Baixo fluxo de água. –Demanda de muito tempo e energia humana para a sua utilização. –Profundidade do poço limitada em 15 metros. PRINCIPAL APLICAÇÃO: Consumo residencial.

6 Bombas Diesel VANTAGENS: –Custo inicial baixo. –Portáteis. –Larga experiência de utilização. –Fácil instalação. VANTAGENS: –Custo inicial baixo. –Portáteis. –Larga experiência de utilização. –Fácil instalação. DESVANTAGENS: –Ruído. –Poluição. –Fumaça. –Custo operacional elevado - Preço alto do combustível. –Difícil manutenção. –Na maioria das vezes são subaproveitadas - Baixo rendimento. PRINCIPAL APLICAÇÃO: Irrigação de grandes áreas.

7 Bombas Solares VANTAGENS: –Pequena necessidade de Manutenção. –Limpeza e não agressão ambiental. –Não requer combustível. –Fácil instalação. –Durabilidade e Confiabilidade. –Operação desassistida. –Baixos custos recorrentes. –Sistema modular. –Perfeita adequação das épocas de maior recurso energético e maior demanda de água. VANTAGENS: –Pequena necessidade de Manutenção. –Limpeza e não agressão ambiental. –Não requer combustível. –Fácil instalação. –Durabilidade e Confiabilidade. –Operação desassistida. –Baixos custos recorrentes. –Sistema modular. –Perfeita adequação das épocas de maior recurso energético e maior demanda de água.

8 Bombas Solares DESVANTAGENS: –Custo inicial elevado. –Baixa produtividade em dias nublados. –Não-familiaridade da maioria dos usuários com o sistema. –Necessidade de existência de recursos solares adequados. DESVANTAGENS: –Custo inicial elevado. –Baixa produtividade em dias nublados. –Não-familiaridade da maioria dos usuários com o sistema. –Necessidade de existência de recursos solares adequados.

9 Bombas Solares PRINCIPALMENTE UTILIZADA EM APLICAÇÕES INTERMEDIÁRIAS: –Pequenas cidades ( habitantes). –Necessidades agrícolas moderadas. PRINCIPALMENTE UTILIZADA EM APLICAÇÕES INTERMEDIÁRIAS: –Pequenas cidades ( habitantes). –Necessidades agrícolas moderadas.

10 Regiões de aplicabilidade de diversas opções de bombeamento Fluxo Diário (m 3 /dia) Profundidade de Bombeamento (m)

11 Bombas Solares RECURSOS SOLARES ADEQUADOS CASO DO NORDESTE BRASILEIRO DEMANDA DE ÁGUA MODERADA

12 Bombas Solares LIMITES: –Radiação Média Global Local 2.8 KWh/m 2. –Vazão X Profundidade do poço entre 600 e 1200 m 4. –Altura Manométrica (profundidade do poço) entre 15 e 60 metros. LIMITES: –Radiação Média Global Local 2.8 KWh/m 2. –Vazão X Profundidade do poço entre 600 e 1200 m 4. –Altura Manométrica (profundidade do poço) entre 15 e 60 metros.

13 Diagrama de blocos: Bombeamento de Água por Energia Solar Arranjo Fotovoltáico Arranjo Fotovoltáico Inversor Motor Bomba Sol Poço Motor Bomba

14 Configuração Esquemática: Bombeamento de Água por Energia Solar

15 Tipos de Bombas Centrífuga: Volumétrica:

16 Bomba Centrífuga Revestimento Impulsores Nível de Água durante o bombeamento 25 pés ou menos

17 Bomba Centrífuga Características: –Grandes Volumes de água (1 a 1000m 3/ dia). –Pequenas alturas manométricas (1 a 6 m). –Comumente disponíveis no mercado. –Tolera quantidades limitadas de detritos. –Existem em dois tipos: Superficiais e Submersas. Características: –Grandes Volumes de água (1 a 1000m 3/ dia). –Pequenas alturas manométricas (1 a 6 m). –Comumente disponíveis no mercado. –Tolera quantidades limitadas de detritos. –Existem em dois tipos: Superficiais e Submersas.

18 Bomba Centrífuga Superficial:

19 Bomba Centrífuga Submersa:

20 Bomba Volumétrica

21 Características: – Pequenos ou médios volumes de água (0.3 a 40 m 3 /dia). –Grandes alturas manométricas (10 a 500m). –Necessitam de MPPT. –Funcionam com pouca insolação. Características: – Pequenos ou médios volumes de água (0.3 a 40 m 3 /dia). –Grandes alturas manométricas (10 a 500m). –Necessitam de MPPT. –Funcionam com pouca insolação.

22 Comparação entre Bombas Meses do ano Quantidade de água mensal (% da média anual) Bomba Centrífuga (Saída Anual Normalizada = 0.89) Bomba Volumétrica (Saída Anual Normalizada = 1.00)

23 Tipos de Motores: Corrente contínua. Corrente alternada. Corrente contínua. Corrente alternada.

24 Motores CC Características: –Somente fabricados em potências a baixo de 15 HP. –Compatíveis com os arranjos FV. –Alto custo comparado ao motor CA. –Possuem escovas. Características: –Somente fabricados em potências a baixo de 15 HP. –Compatíveis com os arranjos FV. –Alto custo comparado ao motor CA. –Possuem escovas.

25 Motores CC Aplicação: –Ligação direta com o arranjo FV, funciona na superfície e em pequenas alturas. Aplicação: –Ligação direta com o arranjo FV, funciona na superfície e em pequenas alturas.

26 Motores CA Características: –Necessitam de inversor. –Baixo custo. –Recomendados para potências maiores que 15 HP. Características: –Necessitam de inversor. –Baixo custo. –Recomendados para potências maiores que 15 HP.

27 Motores CA Aplicação: –Em grandes profundidades, trabalham como motor de indução, com inversores trifásicos, que possuem variação da freqüência para controle da velocidade. Aplicação: –Em grandes profundidades, trabalham como motor de indução, com inversores trifásicos, que possuem variação da freqüência para controle da velocidade.

28 Bomba Volumétrica Prof. Poço x Vazão = 200m 4 Turbina CA ou CC Submersa Com múltiplos estágios Bomba CA ou CC Submersa Bomba CC SuperficiaisBomba Manual VAZÃO (m 3 /dia) PROFUNDIDADE DE BOMBEAMENTO (m)

29 Sistema de Bombeamento Balanço eletromecânico: –Energia hidráulica (kWh/dia) E H = Dh T g onde: D = demanda diária de água (m 3 /dia). h T = altura total de bombeamento (m). = densidade da água (1000kg/m 3 ). g = aceleração da gravidade (9.8 m/s 2 ). Balanço eletromecânico: –Energia hidráulica (kWh/dia) E H = Dh T g onde: D = demanda diária de água (m 3 /dia). h T = altura total de bombeamento (m). = densidade da água (1000kg/m 3 ). g = aceleração da gravidade (9.8 m/s 2 ).

30 Sistema de Bombeamento Balanço eletromecânico: –Potência do arranjo FV (kW) P FV = E H / imb H diário onde: imb = eficiência do sistema inversor-motor- bomba. H diário = radiação solar diária incidente nos módulos FV(kWh//dia). Balanço eletromecânico: –Potência do arranjo FV (kW) P FV = E H / imb H diário onde: imb = eficiência do sistema inversor-motor- bomba. H diário = radiação solar diária incidente nos módulos FV(kWh//dia).

31 Sistema de Bombeamento Balanço eletromecânico: Vazão bombeada máxima (m 3 /dia) V bmáx = 367 x P FV imb /h T Nota: Este valor é importante porque define qual deve ser a capacidade mínima do poço para que o sistema de bombeamento não provoque o seu secamento. Balanço eletromecânico: Vazão bombeada máxima (m 3 /dia) V bmáx = 367 x P FV imb /h T Nota: Este valor é importante porque define qual deve ser a capacidade mínima do poço para que o sistema de bombeamento não provoque o seu secamento.

32 Exemplo de Aplicação: Bombeamento solar de água instalado no sertão do Ceará - capacidade: 11.9 m 3 /dia (5.4kWh/m 2 ).

33 Exemplo de Aplicação: Comparação entre sistemas de abastecimento: –Caminhão-pipa: 2.29 dólares/m 3. –Moto-Bomba Diesel: 0.99 dólares/m 3. –Bombeamento Solar FV: 0.72 dólares/m 3. Comparação entre sistemas de abastecimento: –Caminhão-pipa: 2.29 dólares/m 3. –Moto-Bomba Diesel: 0.99 dólares/m 3. –Bombeamento Solar FV: 0.72 dólares/m 3.

34 Conclusões: –Bombeamento Solar FV é ideal para necessidades moderadas de água e recursos solares abundantes. –Perfeitamente adequado ao nordeste brasileiro. –Bomba Centrífuga: Maior volume dágua. Menores alturas. –Bomba Volumétrica: Menor volume dágua. Maiores alturas. –Motor CC: Menor potência Pequenas alturas. Maior custo e eficiência. –Motor CA: Maior potência Grandes alturas. Necessita Inversor. –Bombeamento Solar FV é ideal para necessidades moderadas de água e recursos solares abundantes. –Perfeitamente adequado ao nordeste brasileiro. –Bomba Centrífuga: Maior volume dágua. Menores alturas. –Bomba Volumétrica: Menor volume dágua. Maiores alturas. –Motor CC: Menor potência Pequenas alturas. Maior custo e eficiência. –Motor CA: Maior potência Grandes alturas. Necessita Inversor.


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