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1 Eficiência Energética em Sistemas de Irrigação do Tipo Pivô Central
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Eficiência Energética em Sistemas de Irrigação do Tipo Pivô Central
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Quadro resumo do projeto
Quadro resumo do projeto
Título do projeto
Eficiência Energética em Sistemas de Irrigação do Tipo Pivô Central
Concessionária CELG Distribuição S.A.
ESCO Universidade Federal de Goiás – UFG
Cliente Embrapa Arroz e Feijão – Unidade de Santo Antônio de GoiásValor
investidoR$ 152.654,98
Tipo Rural
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Objetivos
Implantação de dois sistemas de pivô central (40 cv e 100 cv) acionados com controle de velocidade a partir de informações de pressão no pivô.
Validação de metodologia de estimação de economia de energia resultante da implantação do sistema de acionamento.
Redução do consumo de energia elétrica de sistemas de irrigação
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Dados dos pivôs
Grandeza Pivô de 40 cv Pivô de 100 cv
Potência do motor prevista em projeto 21 cv 100 cv
Potência do motor utilizado 40 cv 100 cv
Desnível do centro do pivô ao ponto mais alto 5,5 mca 2,0 mca
Desnível da bomba ao centro do pivô 17,5 mca 26 mca
Economia estimada em razão do desnível 9,13 % 7,31 %
Economia estimada considerando desnível e potência do motor acima da prevista
35,61% -
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Metodologia de Redução de Vazão de Q1 para Q2
Método dissipativo:Ponto de operação muda de
A para B com estrangulamento de válvula
Método não dissipativo:Ponto de operação muda de A
para C com redução de velocidade da bomba
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Economia de Energia
A Economia de Energia é obtida através do Método não dissipativo,
com a redução da velocidade da bomba e, consequentemente, da
pressão de HB para HC. A economia obtida (kWh) é proporcional a
(HB - HC ):
( ) 32 10−××−= tQHHg
E CBECON η
ρ
Massa específica da água: 1000 kg/m3
Rendimento da bomba no ponto B
Vazão no ponto B
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A redução de pressão na linha lateral não compromete a lâmina d´água, desde que a pressão de entrada permaneça dentro da região de saturação (21 mca a 77 mca para a figura mostrada)
Curva dos aspersores
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O sistema de aquisição e controle capta sinais de pressão da linha lateral (transmissores 1 e 2) e envia para a CPU, responsável pelo controle de velocidade do motor, através do inversor de frequência.
Composição do sistema
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Dificuldades encontradas
Algumas dificuldades encontradas
Falta de energia, por motivos diversos, em várias visitas da equipe
Quadro de comando do motor de 40 cv com ausência de conexões previstas
Transmissão de dados prejudicada por antena inadequada
Danificação de equipamentos por descargas atmosféricas
Necessidade de ajustes no programa de controle do inversor e nos parâmetros do inversor para atender as condições de campoDanos ao equipamento da extremidade externa da linha lateral, em razão de
vibraçãoDanificação, após o segundo ano de uso, dos equipamentos de aquisição de dados,
devido a umidadeInterferências devido ao uso de frequências muito próximas e a proximidade física de
antenas de recepção e transmissãoAfundamentos de tensão no sistema de aquisição devido a falhas no anel coletor do
pivô central
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Impactos Sócio-Ambientais
Impactos sócio-ambientais esperados com o uso do projetoMelhor aproveitamento dos recursos naturais de água e energia elétrica para a
irrigação
Redução dos custos de produção agrícola do estado
Contribuição para a preservação do meio ambiente
Postergação de investimentos nos sistemas geração, transmissão e distribuição de energia elétrica
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Resultados Experimentais – equipamentos usados
Sistema de aquisição de dados
Unidade de controle
Inversor
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Resultados Experimentais
Grandezas analisadas 40 cv 100 cv
Tempo estimado de retorno do investimento 8,7 meses 29,1 meses
Estimativa do custo da energia evitada fora da ponta R$ 84,5/MWh R$ 84,5/MWh
Estimativa do custo da energia evitada no horário reservado
R$ 16,9/MWh R$ 16,9/MWh
Estimativa de redução da demanda na ponta 11,65 kW 5,98 kW
Consumo medido de energia elétrica sem controle de velocidade
369,57 kWh 685,81 kWh
Consumo medido de energia elétrica com controle de velocidade
244,16 kWh 689,94 kWh
Estimativa de economia de energia elétrica 35,61% 7,31%
Economia medida de energia elétrica33,93% -0,60%
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Conclusões
• A implementação do presente projeto atendeu quase que
totalmente os objetivos propostos no que se refere a
eficiência energética
• O resultados para o sistema de 40 cv foram totalmente
satisfatórios, uma vez que a economia de energia obtida
(33,93%) equivale ao valor estimado (35,61%) e pode ser
ainda maior, após ajustes na referência de pressão.
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Conclusões
• O resultado aparentemente ruim (- 0,60%) para o sistema
de 100 cv, em contraste com o valor estimado (7,31%) pode
ser justificado pela impossibilidade de operar o sistema para
uma volta completa durante a operação com controle de
pressão e as inúmeras interrupções do sistema, durante a
operação, por razões diversas.
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Conclusões
O projeto mostrou-se viável tecnicamente, até o momento,
e as melhorias implementadas permitem a implantação em
larga escala em pivôs do Estado de Goiás, o que certamente
resultará no uso mais racional da energia elétrica na
irrigação, uma vez que a grande maioria dos sistemas de
pivôs centrais são sobre-dimensionados, o que já permite a
redução do consumo de energia, independente da inclinação
do terreno.
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Novos projetos
O próximo passo desse trabalho é o estudo e implantação
de um sistema de controle para acionamento de um único
conjunto motor-bomba que atenda simultaneamente a mais
de um pivô central e a possibilidade de uso de PLC (Power
Line Communication), ao invés da transmissão via rádio
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Novos projetos
Equipe do Projeto: CELG Distribuição S/A.
Rafael Nielson – [email protected] Márcio Leonel S. Miguel – [email protected]
EEEC/UFG José Wilson L. Nerys – [email protected] M. de Oliveira – [email protected]ônio Marcos de M. Medeiros
