Fatores para bombas de abastecimento em aplicações de águas subterrâneas e irrigação
Você sabia que cerca de 10% da eletricidade mundial é consumida por bombas elétricas? Essa taxa de consumo poderia ser reduzida quase pela metade se equipamentos obsoletos fossem adaptados com tecnologias de bombeamento energeticamente eficientes que existem hoje. Esta estatística apresenta um enorme potencial para os membros da indústria de bombas causarem impacto na preservação do clima e na redução de energia, ao mesmo tempo em que aproveitam novas oportunidades de negócios. Este artigo apresentará três exemplos de como essas mudanças na indústria de bombeamento de águas subterrâneas podem fazer a diferença.
Eficiência da bomba, consumo de energia, facilidade/velocidade de manutenção, confiabilidade comprovada e disponibilidade das bombas afetam o custo total de propriedade—esses são fatores importantes ao selecionar uma bomba ou sistema para uma nova instalação ou um retrofit. O tipo de equipamento selecionado afeta dois resultados diferentes:
O segundo é o custo vitalício de propriedade. Em bombas maiores (tamanhos de motores), cerca de 5% a 10% do custo está relacionado ao investimento e cerca de 2% a 4% está relacionado à manutenção da bomba ao longo de sua vida útil. Então, cerca de 90% aponta para o consumo de energia, o que significa que a eficiência é o verdadeiro impulsionador da redução das despesas operacionais (opex) na operação da bomba. Suponha que uma bomba esteja consumindo 100 quilowatts-hora (kWh) de energia. Um ponto de melhoria de eficiência se transforma facilmente em 5.000 a 7.500 kWh em redução de energia ano a ano, dependendo das horas de operação por dia.
A seguir estão três exemplos de bombas comuns usadas na indústria de água subterrânea e irrigação e fatores que devem ser considerados ao selecionar cada tipo de bomba.
Bomba submersível de ímã permanente
Em 1929, a primeira bomba de turbina submersível foi projetada para ser instalada em um poço onde o motor e a bomba estivessem ambos em águas profundas. A maioria dos motores submersíveis são motores submersíveis assíncronos de indução com um projeto de rotor/estator e existem há anos. Motores submersíveis de menor potência (hp) que incorporam design de ímã permanente estão no mercado há 20 anos. Dê uma olhada no motor submersível de águas subterrâneas de ímã permanente (PM) de 6 polegadas. No motor PM, o enrolamento de fio antigo é substituído por um design de ímã permanente de alta eficiência.
Com o aumento do fluxo e da carga dinâmica total (TDH) (1.500+galões por minuto [gpm]/2.000 pés+TDH), as aplicações para instalações de águas subterrâneas certamente aumentam. A temperatura máxima do líquido para motores padrão é de 104 F, enquanto alguns motores PM submersíveis aeram a 140 F. Em um projeto de motor PM, a eficiência é maior e as perdas são menores. Isso significa que menos calor é gerado pelo motor, o que ajuda o motor a lidar com temperaturas de líquido mais altas - portanto, um motor mais forte e eficiente.
Os fabricantes também oferecem a construção do motor em aço inoxidável 304 (SS) e uma opção para aço 904 L quando água agressiva pode estar presente. Alguns motores PM vêm de fábrica com um silício/silício
vedação mecânica do eixo de carboneto. Outra característica importante a ser observada em um projeto de motor PM é que os ímãs são protegidos em um invólucro enlatado de aço inoxidável. Isso ajuda a evitar a desmagnetização e aumenta a robustez do motor.
Todos os motores PM precisam de um variador de frequência (VFD) para operação, o que traz benefícios junto com ele. Como os motores PM são diferentes em comparação com os motores assíncronos, aqui estão algumas coisas que você deve saber sobre a operação de um motor PM:
O motor é um ímã permanente interno (IPM), portanto nem todos os VFDs funcionarão. O VFD deve ser projetado e configurado para executar motores submersíveis IPM PM. Use apenas um VFD projetado para executar motores PM para ser seguro, ou verifique um VFD de marca diferente para compatibilidade IPM com motores submersíveis PM.
Bomba Multiestágio Vertical
A primeira bomba em linha multiestágio vertical do mundo foi desenvolvida em 1971. Essa bomba tornou-se um padrão da indústria de águas subterrâneas e continua a ultrapassar os limites do que é possível para os usuários. A primeira foi desenvolvida para um agricultor que precisava de uma bomba de irrigação subterrânea. Atualmente, muitos fabricantes fornecem esse tipo de bomba para águas subterrâneas residenciais, agricultura, transferência de água, municipal, industrial e muito mais.
A seleção do fabricante da bomba é importante para garantir que o fabricante forneça experiência mostrando confiabilidade, desempenho, eficiência e baixo custo de propriedade. Nos últimos dois anos,
essas bombas verticais do tipo multiestágio mostraram ainda mais melhorias, especialmente em eficiência energética e capacidades de elevação de sucção aprimoradas (cabeça de sucção positiva líquida ou NPSH).
Acionamentos de frequência variável e/ou inversores solares renováveis
Os VFDs podem controlar o desempenho da bomba multiestágio vertical e submersível PM ajustando a velocidade do motor. Também ajudam a operar a bomba próximo ao ponto de melhor eficiência (BEP), o que ajuda a reduzir o consumo de energia.
Ao selecionar um VFD para bombas, é importante selecionar um que seja projetado para operar bombas. Um VFD projetado especificamente para bombas oferece excelente proteção contra sobrecarga, subcarga, perda de perna, sobretensão, subtensão, desequilíbrio de fase, funcionamento a seco e muito mais.
O VFD iniciará a bomba como uma partida suave, reduzindo assim a corrente de irrupção. A tecnologia de partida suave também reduz o estresse do golpe de aríete na bomba e nas linhas de abastecimento. Os verdadeiros VFDs da bomba são programados para aplicações de bombeamento e um assistente de configuração rápida pode ajudar a configurar os VFDs em apenas alguns minutos, pois muitos parâmetros são pré-carregados por tipo de bomba.
Alimentando bombas com energia renovável
Existem três maneiras de alimentar as bombas submersíveis PM ou as bombas verticais de vários estágios. A primeira é a rede elétrica de 460 volts fornecida por uma empresa de serviços públicos.
Outra maneira é observar a operação de bombas normais de corrente alternada (energia da rede CA) com energia de corrente contínua (CC). Os avanços na tecnologia de inversores solares permitem que uma ampla variedade de bombas e tamanhos de HP aumentados sejam operados com tensão CC. Os inversores solares estão crescendo em popularidade para alimentar bombas e motores novos e existentes. Eles podem ser programados para fornecer todas as opções e proteção que um VFD oferece.
Um último exemplo de operação de sistemas de bombeamento é incorporar o melhor dos dois mundos - usando e combinando energia CA e CC. Os inversores solares agora têm a tecnologia para combinar simultaneamente energia CC e CA. Tanto a combinação de CA e CC quanto o uso apenas de CC oferecem economia e uma maneira de oferecer aos usuários algo que pode causar impacto. O aumento de 10% na eficiência pode permitir que os usuários forneçam mais água com o mesmo HP e também pode reduzir o número de painéis solares necessários em algumas aplicações.
Os usuários de bombas de água subterrânea e irrigação têm a oportunidade de fornecer água enquanto também fazem sua parte para reduzir a pegada de carbono e causar um impacto positivo no meio ambiente.