Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-08T11:45:59Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2545609 bytes, checksum: 4e5949004925ca40a736357762ea4d01 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T11:45:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2545609 bytes, checksum: 4e5949004925ca40a736357762ea4d01 (MD5) Previous issue date: 2002-12-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na cafeicultura irrigada, existe um grande interesse, por parte dos produtores, na determinação de métodos de manejo da água de irrigação, que possibilitem o uso mais racional da mesma, ou seja, um método que atenda de forma satisfatória às necessidades hídricas da cultura e que permitam uma redução nos custos de produção. Grande parte dos custos de produção, em sistemas de irrigação, são atribuídos aos gastos com energia elétrica. Os motores elétricos utilizados nos sistemas de bombeamento são os principais responsáveis por esses gastos. Conhecendo-se a importância da redução destes custos, o presente trabalho objetivou a racionalização do uso da água (via tensiômetro e tanque classe "A" (manejo real), comparados com manejo via simulação (SISDA 3.5)) e de energia elétrica (adequação da força motriz e de sistema de bombeamento) na cafeicultura irrigada, avaliados em sistemas de irrigação do tipo pivô central e gotejamento, localizados na Fazenda Vista Alegre, município de Jaboticatubas - MG, no ano agrícola de 2001. Observou-se que, para o manejo da água de irrigação adotado pelo empresário durante o ano agrícola avaliado, os teores de umidade mantiveram- se em níveis considerados baixos para o bom desenvolvimento e produtividade da cultura do café, o que, de certa forma, explica as baixas produtividades alcançadas na fazenda, nos últimos anos. Na avaliação do manejo simulado com o programa SISDA, os teores de umidade mantiveram-se próximos à capacidade de campo, para o equipamento de pivô central, o que, devido às melhores condições para o desenvolvimento da cultura, possibilitou a obtenção de maiores produtividades na cultura do café. Para o equipamento de gotejamento, durante o período de maior demanda hídrica, o teor de umidade manteve-se abaixo dos valores recomendados, devido, principalmente, às limitações do equipamento, mas, ainda proporcionando melhores condições ao bom crescimento e produtividade da cultura do café. Constatou-se que a adequação de força motriz, mediante a substituição dos motores-padrão, em uso na propriedade, por motores-padrão adequados, por motores de alto rendimento de mesma potência, e por motores de alto rendimento adequados, tornou-se uma alternativa viável sob o ponto de vista técnico-econômico. Uma outra alternativa seria a substituição dos conjuntos motobombas, em uso, por conjuntos motobombas adequados às condições de projeto, podendo-se obter resultados satisfatórios quanto aos índices técnico-econômicos. Observou-se também que o número de horas de uso, recomendado para o manejo simulado, (com o uso do SISDA), foi superior ao manejo adotado na fazenda, (com o manejo real). Uma das vantagens do manejo com o SISDA seria o fornecimento de água de forma precisa e suficiente para obtenção de produtividades elevadas e competitivas. Outro fator relevante seria o gasto específico com energia hidráulica útil que, principalmente, devido à adequação dos motores e dos sistemas de bombeamento, bem como a otimização do número de horas de funcionamento de cada motor, poderia ser reduzido. Um dos principais aspectos a ser observado na avaliação da rentabilidade da cafeicultura irrigada é a produtividade. Os níveis de produtividade considerados baixos para a atividade inviabilizam a utilização da irrigação, ressaltando a importância da programação do manejo da irrigação para obtenção de maiores índices de produtividade e redução nos custos dos fatores de produção, propiciando, assim, a elevação das receitas da atividade cafeeira. / In the irrigated coffee growing, the producers are highly interested in the determination of irrigation water management methods, that may turn possible its most rational use. In other words, a method that would satisfactorily attend the water needs of this cropping, while allowing for a reduction in the production costs. In the irrigation systems, a large part of the production costs are attributed to the expenses with electric power. The electric motors used in the pumping systems are the main responsible for these expenses. Considering the importance of the reduction in these costs, the present study aimed at the rationalization in using the water (managed via tensiometer and the A class tank real management, compared to the management via simulation (SISDA 3.5)), as well as the electric power (adjustment of the driving power and the pumping system) in the irrigated coffee growing, evaluated in the irrigation systems of the central pivot and trickle types, located at Vista Alegre Farm, Jaboticatubas county - MG, during the agricultural year of 2001. In the water irrigation management adopted by the entrepreneur during this agricultural year, the contents remained at the levels considered as low ones for the satisfactory development and productivity of the coffee crop, which, on a certain way, explains the low productivities attained in the farm over the last years. In evaluating the management simulated by the SISDA program, moisture contents remained proximal to the field capacity, for the central pivot, which made possible to obtain higher coffee productivities due to the best conditions for this crop development. For the trickle equipment, over the higher water demand period, the moisture content remained below the recommended values, mainly due to the limitations of the equipment, but still providing better conditions to the satisfactory growth and productivity of the coffee crop. It was found that the adjustment of the driving power upon the replacement of the standard motors, used in the property, by adequate standard motors, by highly efficient motors with the same potency, and by adequate highly efficient motors became a viable alternative under the technical -economical viewpoint. Another alternative would be the replacement of the power pump sets under use by the power pump sets adequate to the project conditions, so turning possible to obtain satisfactory results as to the technical-economical indices. It was observed that the hour numbers of use recommended for the simulated management by SISDA was superior to the management adopted in the farm (real management). One advantage of using the SISDA management would be an accurate and sufficient supply of water to obtain high and competitive productivities. Another important factor would be the specific consumption with the effective hydraulic energy that might be reduced from the adjustment of the motors and pumping systems, besides the optimization of the number of the operating hours in each motor. One of the main aspects to be observed when evaluating the profitability of the irrigated coffee growing is the productivity. The productivity levels considered as low ones for this activity turn unviable the use of the irrigation, thus emphasizing the importance of the irrigation management program in obtaining the higher productivity indices and the reduction in the costs of the production factors, so providing the rising of the incomes from coffee activity. / Dissertação importada do Alexandria

In this work, it was made an applied research in two stations, the first one located at Canabarro locality and the second one at Politécnico School at UFSM, in Santa Maria city, RS, with wind and photovoltaic equipments for pumping water. These ones are used for fruit trees irrigation in irrigation systems of low pressure. The research work was developed from September 2007 to August 2009, when the results showed the viability of wind and photovoltaic equipments for utilization in the complementary irrigation in fruit cultures such as guava, fig and grape trees. In the fruit culture sector, are installed: one multivane fans windindicator one savonius windindicator and respective pumps as well as pump set and a photovoltaic board. With the photovoltaic system, the pumped volume was about 5000 m3/ha and, with the wind system, the pumped volume was approximately 6m3/ha. The wind groups demonstrated low efficiency, if compared to photovoltaic systems, which showed more efficient. / No presente trabalho, foi realizado uma pesquisa aplicada em duas estações, a primeira localizada na localidade de Canabarro e a segunda no Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria na cidade de Santa Maria , RS, com equipamentos eólicos e fotovoltaicos para bombeamento de água . Esses foram utilizado para irrigação em frutíferas, em sistemas de irrigação localizada de baixa pressão. O trabalho de pesquisa realizou-se de setembro de 2007 a agosto de 2009, quando se chegou a resultados que demonstram a viabilidade de equipamentos eólicos e solares fotovoltaicos para utilização na irrigação complementar nas culturas de goiabeira, figueira e videira. No setor de fruticultura, estão instalados um cata-vento de múltiplas pás, um cata-vento Savonius com respectivas bombas e um conjunto de bomba e placa fotovoltaica para bombeamento de água. Com o sistema fotovoltaico, o volume bombeado foi de aproximadamente 5000 m3/ha e com o sistema eólico o volume bombeado foi de aproximadamente 6 m3/ha .Os conjuntos eólicos demonstraram baixa eficiência, se comparados com os sistemas fotovoltaicos, os quais se mostraram mais eficientes.

O trabalho dedica atenção à otimização do acoplamento de geradores fotovoltaicos a motores de corrente alternada através de conversores de frequência comerciais, para acionar bombas centrífugas para fins de bombeamento de água. Procedimentos para otimização deste novo tipo de configuração são propostos. As ações de otimização são avaliadas através de ensaios experimentais realizados em uma bancada desenvolvida para este propósito. A bancada desenvolvida permite simular poços de até 100 m de profundidade. Resultados da operação de um protótipo instalado em campo são apresentados. Os resultados da pesquisa comprovam que este novo tipo de configuração é confiável e economicamente viável, podendo ser adotada como uma solução universal para sistemas de bombeamento de água que utilizam motobombas com potência igual ou superior a 1/2 CV. / This work is concerned with in the optimization of photovoltaic pumping systems that make use of a variable-speed drive and conventional induction motor with centrifugal pumps. Procedures for optimization of this new kind of configuration are proposed. The optimization actions are evaluated through experimental measurements accomplished in a test facility developed for this purpose. The developed test facility allows the simulation of wells with total head up to 100 m. Operation results of a prototype installed in the field are shown. The research results prove that this new kind of configuration is reliable and economically feasible, and could be adopted as a universal solution for water pumping systems with motors of 1/2 HP (metric) or higher.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roger Nabeyama Michels.pdf: 4361240 bytes, checksum: 896b2cd719d7885b070fecc71373f7e7 (MD5) Previous issue date: 2007-06-06 / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná FTUPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira s latitude and longitude are 25º17 43 south and 54º03 38 west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons). / A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR, Campus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17 43 Latitude sul, 54º03 38 Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros.

[pt] A produção de petróleo offshore tem requerido cada vez mais a utilização de equipamentos de bombeio no leito marinho para a produção de poços a longas distâncias das unidades de produção. A grande maioria destes equipamentos tem dificuldade de operar com a presença de gás, ainda mais em condições de golfadas, onde a fração de vazio na sucção pode variar significativamente. Isto limita enormemente a janela operacional dos equipamentos. Uma forma de minimizar os efeitos das golfadas e, assim, ampliar a janela de operação destes equipamentos é a instalação de misturadores de fluxo na sucção das bombas, que atuam de forma a garantir uma maior sobrevida ao equipamento. Portanto, o projeto e a previsão do comportamento deste tipo de equipamento são fundamentais para bom funcionamento dos sistemas de bombeamento submarino. O presente trabalho investiga numericamente, com o modelo de dois fluidos, a eficiência de um tipo de misturador em uniformizar as frações de vazio. Diferentes configurações geométricas são analisadas e a influência das vazões de admissão de ambas as fases é discutida. A metodologia é validada através da comparação da queda de pressão através do misturador com dados experimentais disponíveis, onde se observou boa concordância. O modelo numérico mostra ainda que uma reserva de líquido é mantida no interior do equipamento e, o gás é forçado a se dispersar na corrente de líquido para sair do misturador. O comportamento do misturador frente à presença de golfadas também é investigado. Ao final do trabalho é proposta uma nova geometria, que se mostra mais tolerante a intermitências no escoamento. / [en] The offshore oil production is increasingly using pumping equipment at the seabed for production of wells at long distances from production units. Most of these devices have difficulty to operate in the presence of gas, especially in slug flow conditions, where the pump suction s void fraction can vary significantly. This problem limits the equipment s range of operation. One way to minimize the effects of slugging and thus enlarge the operation range of these devices is to use flow mixers at the pump s suction, which helps to ensure the operation even in the presence of large gas bubbles. Therefore, the design and prediction of the behavior of this type of equipment are essential for proper operation of subsea pumping systems. At the present work, the efficiency of a type of flow mixer to provide uniform void fractions at its outlet is numerically investigated, with the two fluid model. Different geometric configurations are analyzed and the influence of intake flow of both phases is discussed. The methodology is validated through comparison of the pressure drop through the flow mixer with available experimental data, where good agreement was observed. The numerical model also shows that a buffer of liquid is maintained inside the equipment and the gas is forced to disperse in the liquid stream to exit the mixer. The mixer s behavior in the presence of slugs is also investigated. Finally, a new geometry is proposed, which seems to be more efficient to avoid flow s intermittencies.

O trabalho dedica atenção à otimização do acoplamento de geradores fotovoltaicos a motores de corrente alternada através de conversores de frequência comerciais, para acionar bombas centrífugas para fins de bombeamento de água. Procedimentos para otimização deste novo tipo de configuração são propostos. As ações de otimização são avaliadas através de ensaios experimentais realizados em uma bancada desenvolvida para este propósito. A bancada desenvolvida permite simular poços de até 100 m de profundidade. Resultados da operação de um protótipo instalado em campo são apresentados. Os resultados da pesquisa comprovam que este novo tipo de configuração é confiável e economicamente viável, podendo ser adotada como uma solução universal para sistemas de bombeamento de água que utilizam motobombas com potência igual ou superior a 1/2 CV. / This work is concerned with in the optimization of photovoltaic pumping systems that make use of a variable-speed drive and conventional induction motor with centrifugal pumps. Procedures for optimization of this new kind of configuration are proposed. The optimization actions are evaluated through experimental measurements accomplished in a test facility developed for this purpose. The developed test facility allows the simulation of wells with total head up to 100 m. Operation results of a prototype installed in the field are shown. The research results prove that this new kind of configuration is reliable and economically feasible, and could be adopted as a universal solution for water pumping systems with motors of 1/2 HP (metric) or higher.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roger Nabeyama Michels.pdf: 4361240 bytes, checksum: 896b2cd719d7885b070fecc71373f7e7 (MD5) Previous issue date: 2007-06-06 / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná FTUPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira s latitude and longitude are 25º17 43 south and 54º03 38 west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons). / A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR, Campus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17 43 Latitude sul, 54º03 38 Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros.