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PublicouRaul Pedrosa Alterado mais de 10 anos atrás
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BOMBEAMENTO DE ÁGUA A Alternativa Solar Grupo: Bianca de Castro Leyen
Ricardo Cerbino Salles
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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.
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Principais Métodos para o Fornecimento de Água
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.
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Bombas Manuais 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.
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Bombas Diesel 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.
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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.
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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.
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Bombas Solares PRINCIPALMENTE UTILIZADA EM APLICAÇÕES INTERMEDIÁRIAS:
Pequenas cidades ( habitantes). Necessidades agrícolas moderadas.
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Regiões de aplicabilidade de diversas opções de bombeamento
Profundidade de Bombeamento (m) Fluxo Diário (m3/dia)
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RECURSOS SOLARES ADEQUADOS
Bombas Solares RECURSOS SOLARES ADEQUADOS DEMANDA DE ÁGUA MODERADA CASO DO NORDESTE BRASILEIRO
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Bombas Solares LIMITES: Radiação Média Global Local 2.8 KWh/m2.
Vazão X Profundidade do poço entre 600 e 1200 m4. Altura Manométrica (profundidade do poço) entre 15 e 60 metros.
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Bombeamento de Água por Energia Solar
Diagrama de blocos: Arranjo Fotovoltáico Inversor Motor Bomba Sol Poço Motor Bomba
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Bombeamento de Água por Energia Solar
Configuração Esquemática:
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Tipos de Bombas Centrífuga: Volumétrica:
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Bomba Centrífuga Impulsores Revestimento 25 pés ou menos
Nível de Água durante o bombeamento Impulsores Revestimento
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Bomba Centrífuga Características:
Grandes Volumes de água (1 a 1000m3/dia). Pequenas alturas manométricas (1 a 6 m). Comumente disponíveis no mercado. Tolera quantidades limitadas de detritos. Existem em dois tipos: Superficiais e Submersas.
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Bomba Centrífuga Superficial:
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Bomba Centrífuga Submersa:
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Bomba Volumétrica
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Bomba Volumétrica Características:
Pequenos ou médios volumes de água (0.3 a 40 m3/dia). Grandes alturas manométricas (10 a 500m). Necessitam de MPPT. Funcionam com pouca insolação.
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Comparação entre Bombas
Meses do ano Quantidade de água mensal (% da média anual) 1.00 1.25 0.75 0.50 0.25 Bomba Centrífuga (Saída Anual Normalizada = 0.89) Bomba Volumétrica (Saída Anual Normalizada = 1.00)
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Tipos de Motores: Corrente contínua. Corrente alternada.
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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.
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Motores CC Aplicação: Ligação direta com o arranjo FV, funciona na superfície e em pequenas alturas.
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Motores CA Características: Necessitam de inversor. Baixo custo.
Recomendados para potências maiores que 15 HP.
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Motores CA Aplicação: Em grandes profundidades, trabalham como motor de indução, com inversores trifásicos, que possuem variação da freqüência para controle da velocidade.
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PROFUNDIDADE DE BOMBEAMENTO (m)
Bomba Volumétrica Prof. Poço x Vazão = 200m4 Turbina CA ou CC Submersa Com múltiplos estágios Bomba CA ou CC Submersa Bomba CC Superficiais Bomba Manual VAZÃO (m3/dia) PROFUNDIDADE DE BOMBEAMENTO (m)
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Sistema de Bombeamento
Balanço eletromecânico: Energia hidráulica (kWh/dia) EH = DhTg onde: D = demanda diária de água (m3/dia). hT = altura total de bombeamento (m). = densidade da água (1000kg/m3). g = aceleração da gravidade (9.8 m/s2).
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Sistema de Bombeamento
Balanço eletromecânico: Potência do arranjo FV (kW) PFV = EH/imbHdiário onde: imb = eficiência do sistema inversor-motor-bomba. Hdiário = radiação solar diária incidente nos módulos FV(kWh//dia).
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Sistema de Bombeamento
Balanço eletromecânico: Vazão bombeada máxima (m3/dia) Vbmáx = 367 x PFV imb/hT 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.
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Exemplo de Aplicação: Bombeamento solar de água instalado no sertão do Ceará - capacidade: 11.9 m3/dia (5.4kWh/m2).
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Exemplo de Aplicação: Comparação entre sistemas de abastecimento:
Caminhão-pipa: dólares/m3. Moto-Bomba Diesel: dólares/m3. Bombeamento Solar FV: dólares/m3.
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Conclusões: Bombeamento Solar FV é ideal para necessidades moderadas de água e recursos solares abundantes. Perfeitamente adequado ao nordeste brasileiro. Bomba Centrífuga: Maior volume d’água. Menores alturas. Bomba Volumétrica: Menor volume d’água. Maiores alturas. Motor CC: Menor potência Pequenas alturas. Maior custo e eficiência. Motor CA: Maior potência Grandes alturas. Necessita Inversor.
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