Para Onde Vai a Energia da Estação de Bombeamento?


Vamos dividir ...

Para compreender como reduzir os custos de energia, precisamos entender para onde vai a energia usada por uma estação de bombeamento. Parte da energia é usada para realizar trabalhos úteis, normalmente elevando a água de um tanque de armazenamento no solo para um tanque elevado. O restante é perdido por ineficiências no conjunto de manobra, motor, bomba, perdas por atrito na tubulação, válvulas e outras restrições.

Eficiência do sistema é a razão entre o trabalho útil executado por uma estação de bombeamento e a energia total consumida por ela. Para otimizar todo este processo utilizamos o Dynamic Pump Optimizer (DPO) fabricado pela Specific Energy.


Perdas no inversor de frequência

Os inversores são tipicamente 95% a 97% eficientes. No entanto, se você optar por operar sua estação de bombeamento com o DPO, essa perda de eficiência será facilmente superada ao operar próximo ao ponto de maior eficiência do sistema. Hoje, na indústria de saneamento, a maioria dos inversores é usada para iniciar e parar suavemente as motobombas ou para controle de vazão ou pressão. Nesses casos, o benefício potencial de ajustar continuamente a velocidade de operação da estação de bombeamento para maximizar a eficiência é ignorado. O Dynamic Pump Optimizer lida com essa oportunidade perdida de motobombas controladas por inversores computando combinações e velocidades ideais para maximizar a eficiência energética, atendendo às demandas atuais e iniciando e parando as bombas com facilidade.

Perdas no motor

Motores grandes de indução são muito eficientes na conversão de energia elétrica em energia rotacional, principalmente quando operados a plena carga ou perto dela. Motores de indução de eficiência premium NEMA com mais de 200 cavalos de potência atingem 95% de eficiência ou melhor em cargas nominais máximas. Motores menores e submersíveis para bombas de poço normalmente apresentam eficiências mais baixas. A eficiência do motor diminui um pouco quando a carga diminui para 50% da carga nominal e começa a cair de forma mais significativa. Como o DPO utiliza energia total em seus cálculos, a eficiência do motor é automaticamente levada em consideração ao calcular soluções para uma estação de bombeamento.

Perdas da bomba

As grandes bombas centrífugas mais eficientes podem atingir eficiência de pico superior a 80%. Este pico de eficiência da bomba só é alcançado quando a bomba está operando no Melhor Ponto de Eficiência (BEP em Inglês) para essa bomba. Ao contrário de um motor, é improvável que uma bomba funcione naturalmente próximo ao pico de eficiência. Com o DPO, as bombas com inversores podem ser ajustadas para operar sob todas as condições com eficiência máxima.

Perdas por atrito

A tubulação do sistema de água contribui para as perdas de energia por perdas por atrito. O componente de perda por atrito para um sistema de tubulação de longo curso pode ser significativo. Existem duas estratégias disponíveis para reduzir as perdas por atrito. O óbvio é instalar tubos maiores e de menor rugosidade. Uma solução menos óbvia é agendar os vazões da estação de bombeamento para uniformizar as vazões sobre os padrões de demanda diários. Em vez de operar as bombas em velocidade máxima por 8 horas por dia para atender às demandas diárias, muitas vezes pode ser mais eficaz operar as bombas mais lentamente durante 20 horas ou mais. Como as perdas por atrito são basicamente uma função da vazão ao quadrado, reduzir pela metade a vazão reduz as perdas por atrito da tubulação em um fator de quatro! Com o Dynamic Pump Optimizer, a programação inteligente das estações de bombeamento pode reduzir drasticamente a energia perdida por perdas de fricção na tubulação.

Trabalho útil

Há uma quantidade significativa de energia específica necessária para se obter a altura manométrica desejada.  Uma estação de bombeamento que bombeia água de um tanque de armazenamento para outro que está a 30m de altura, exigirá 314 quilowatt-hora de energia por milhão de galões, mais energia para superar o inversor, o motor, as ineficiências da bomba e as perdas por atrito da tubulação. Em outras palavras, elevar um milhão de galões de água em 0.3m aumenta a energia potencial dessa água em 3,14 kWh. A única maneira de reduzir a quantidade de trabalho útil exigido por uma estação de bombeamento é aumentar o nível do tanque de origem ou diminuir o nível do tanque de destino.