Otimização do Sistema de Bombeamento


Otimização do Sistema de Bombeamento

Bem Vindo a Era do Gerenciamento Inteligente de Motobombas


O DPO (Dynamic Pump Optimizer) é um computador industrial desenvolvido pela Specific Energy. É instalado dentro do painel onde fica o CLP da estação de bombeamento e monitora (através do CLP): vazão, pressão de sucção e pressão de recalque do sistema, além de potência e velocidade de cada bomba, conforme imagem abaixo:

Através dos testes de bomba que são realizados pelo DPO, curvas de bombas reais são geradas, e o DPO pode: 

  1. Determinar a Faixa de Operação Preferencial (FOP).
  2. Acompanhar o estado de saúde da bomba ou sua eficiência ao longo do tempo e com isso sugerir quando é o momento ideal para se trocar o equipamento.
  3. Selecionar entre milhares de opções a melhor combinação de bombas e velocidades.
  4. Reduzir os transientes evitando a parada brusca da bomba e consequentemente diminuir os vazamentos.

Analisaremos item por item a seguir:

Determinar a Faixa de Operação Preferencial (FOP)

A área em verde é chamada de FOP, e os seus limites são: 70 a 120% do BEP* (definido pelo Hydraulic Institute Standards (HI) e American Petroleum Institute Standard 610)curva da bomba a 60Hz (azul escuro) e curva da bomba a 45Hz (podendo este número variar).

Através de testes da bomba é possível determinar as curvas reais (altura manométrica x vazão) e manter as bombas operando dentro desta região ótima, evitando assim que as bombas cavitem ou operem com excessiva vibração, o que irá aumentar consideravelmente a vida útil deste ativo.

*BEP é o best efficiency point ou ponto de melhor eficiência.

Acompanhamento da Saúde da Bomba

Cada bomba tem o seu boletim de saúde gerado automaticamente todo mês. Como ilustrado abaixo:

Esta tecnologia faz uma troca virtual da bomba e com isso consegue estimar qual seria a redução no consumo de energia comparando um bomba nova com a bomba atual, leva em consideração a vida útil da bomba, neste caso 10 anos, e traz os ganhos de economia para o valor presente. Analisando a tabela acima vemos que o custo de troca seria $25.000, economia anual de $12.280, e trazendo para valor presente, teríamos uma economia de $104.748. Isso nos dá um NPV para este projeto de $79.748 e ROI de 318.9%.

A ideia é que o cliente não precise esperar a bomba parar de funcionar para fazer a sua troca, trazendo economias significativas para a companhia.

Selecionar a melhor combinação visando o menor consumo de energia

Este é o gráfico Energia Específica (Potência/Vazão) x Vazão, e é o coração do funcionando do DPO. Quanto mais baixo no eixo "y", menor será o consumo de energia.

Cada ponto verde deste gráfico representa a maneira mais eficiente de uma ou mais bombas operando em conjunto para produzir uma determinada vazão.Cada ponto vermelho também representa um ponto ótimo, mas pelo menos uma bomba está funcionando fora da sua Faixa de Operação Preferencial (FOP) nesses pontos.

Os diferentes clusters (são cinco no total) representam a quantidade de bombas operando simultaneamente para a estação neste exemplo, sendo o 1o cluster, uma única bomba, 2o cluster, duas bombas e assim sucessivamente. 

Aqui podemos ver que para operar cinco bombas simultaneamente eventualmente um ou outra bomba operarão fora de sua faixa ótima de operação, por isso, a linha em vermelho. Não recomendamos que as cinco operem continuamente a não ser que seja extremamente necessário.

Se pegarmos o ponto de 2500 gpm (567.812 l/h), o DPO determina que para se obter a menor Energia Específica devemos operar a bomba1 em 53.2hz e a bomba 5 em 51.2hz. Sem os dados deste gráfico, é virtualmente impossível escolher a configuração ideal. 

Estes parâmetros são recalculados pelo DPO uma vez a cada segundo em função de alterações operacionais, como nível do reservatório por exemplo.

Desta forma o sistema garante que o cliente estará sempre operando a estação de bombeamento da forma mais eficiente possível.

Controle Digital de Transiente - Redução de Vazamentos

Os vazamentos são um problema persistente para as concessionárias de água. Além do custo da água perdida, uma empresa de saneamento típica gasta cerca de 30% de seu orçamento operacional reparando vazamentos. Quase todos os rompimentos de linha ocorrem durante um evento de transiente de pressão.

A operação suave da estação de bombeamento não apenas reduzirá os custos de reparo e manutenção, mas também o consumo de energia.

As figuras abaixo ilustram a diferença que o controle digital de transiente pode fazer na infraestrutura da tubulação. A primeira figura mostra as tendências da vazão (em azul) e pressão (em roxo) para uma estação de bombeamento onde uma bomba é desligada sem o Controle Digital de Transientes. A segunda figura mostra a mesma bomba sendo desligada com o Controle Digital de Transientes.

Sem o controle digital a diferença entre os valores máximo e final é de 70 psi. Com o controle digital, a diferença entre os valores máximo e final é de apenas 13 psi.

O Controle Digital de Transientes não apenas reduz a flutuação máxima da pressão, como também reduz a taxa de variação da pressão. Ambas as reduções são benéficas para a saúde das bombas e da tubulação.

Assista uma demonstração da solução feita pelo Mike Bernard, vice presidente da Specific Energy

Links relacionados a esta solução: