Energetic diagnosis for a water pumping station – Case study

Estações de captação de água para abastecimento de cidades têm a função de retirar a água de seu curso natural ou de um reservatório e transportá-la a uma estação de tratamento. Sabe-se que quase a totalidade da energia consumida é para o funcionamento dos conjuntos motobombas, sendo, portanto, importante conhecer o funcionamento destas máquinas, portanto se faz necessários estudos que objetivam a integração dos dimensionamentos elétricos e hidráulicos, com a avaliação do impacto da qualidade de energia e da automação de estações de captação de água. Tudo isso visando a economia de energia, o controle e a supervisão do sistema e à minimização dos impactos da variação do sinal elétrico. O objetivo geral deste trabalho foi de desenvolver metodologia de diagnóstico energético de instalações de captação de água. Para tal foi estudado e simulado as instalações de captação de água do Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Viçosa – SAAE, Viçosa, MG. Para o gerenciamento energético de qualquer instalação é requerido o pleno conhecimento dos sistemas energéticos existentes. Sendo assim, avaliou-se a energia elétrica fornecida pela concessionária em relação ao nível e desbalanceamento do sinal de tensão da rede, o uso adequado do consumo de energia elétrica na estação de captação, e a caracterização das cargas, incluindo: (i) potência nominal e potência em uso; (ii) tensão nominal e de fornecimento; (iii) corrente em função da carga e da tensão de fornecimento; (iv) horas de funcionamento anual; (iv) regime de trabalho (v) procedimentos operacionais, como a forma de partida; e (vi) potência hidráulica útil. A partir destes conhecimentos dimensionou-se individualmente a bomba, o motor elétrico e o conjunto motobomba e com isto foi possível realizar a simulação do consumo e da demanda de energia elétrica para o sistema corretamente dimensionado e simulação de tarifa de energia elétrica ideal para contratação. Concluíu-se que em relação a qualidade da tensão o potencial de economia de energia foi pequeno pois a tensão se encontrou dentro dos padrões, 98,26% na fase A, 97,36% na fase B e 72,36% na fase C e com esta variação de tensão encontrada obteve-se uma diferença final no rendimento de 0,36% na pior situação, portanto devendo-se trabalhar com a tensão na qualidade fornecida sem mexer na estrutura instalada, já em relação a adequação de força motriz e de bombas verificou-se um grande potencial de economia de energia pois na planta atual havia bombas com um rendimento muito baixo e apenas a troca da bomba e do motor no conjunto dois poderia-se obter uma economia de 16,8% apenas no consumo de energia elétrica e na adequação tarifaria verificou-se um grande potencial de economia de energia, pois no contrato atual tem-se bombas com rendimento muito baixo e tarifas não adequadas a situação. O sistema proposto necessitava de um manejo adequado, que permitiria-se chegar a uma economia financeira de 48,18% em todo o sistema.The water pumping stations for supplying the localities operate by removing the water from its natural course or a reservoir and transporting it to the treatment plant. It is well-known that almost the total consumed energy is to the operation of the power pumping sets, therefore is important to know the operation of these machines. Thus, there is a need for studies that aim the integration of the electric and hydraulic dimensioning, such as, the evaluation of the impact of the energy quality and automation of the water pumping stations, on the energy economies, control and supervision of the system, as well as to the minimization of the impacts from the variation in electric sign. In this context, the present study was carried out to diagnose energetically a water pumping station, as well as to develop a methodology to accomplish the energetic diagnosis in the water pumping system of the Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Viçosa – SAAE, Viçosa -MG. The energy management in any facility requires the complete knowledge of the existing energetic systems. Then, the electric power supplied by the utility is evaluated, relative to the level and imbalance of the network tension sign, whereas the way the electric power is consumed in the water pumping station is studied, by surveying the characteristics of each electric charge, as including: (i) nominal power and power in use; (ii) both nominal and supplied tensions; (iii) current as a function of the load and supplied tension; (iv) yearly operating hours; (iv) work regime; (v) operational procedures, as a starting way; and (vi) effective hydraulic power. Based on this knowledge, the dimensioning were only performed for the pump, the electric motor and both. So, it was possible to simulate the consumption and demand of the electric power for the correctly dimensioned system and to simulate the tariff of the ideal electric power for contract. It is concluded that in relation to tension quality, the energy economy potential is low because the tension is within the standards for 98.26% of the cases at phase A, 97.36% at phase B and 72.36% at phase C, and this variation in the tension provides a final difference of 0.36% in efficiency under the worst situation. Thus, it is advised to work with the tension under the supplied quality, so maintaining the structure as it really is. In relation to the adequacy of the engine power and pumps, a high potential for energy economy is verified, since there are low efficient pumps in the current project, so just changing the pump and engine in set 2 might provide an economy of around 16.8% in the consumption. Concerning to tariff adequacy, there is a high potential for energy economy, since in the current contract the pumping system shows a very low efficiency as well as tariffs not appropriate to the situation. The proposed system needs an adequate management, as an economy of 48.18% in the whole system might be obtained.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio