Projetos piloto com sistemas fotovoltaicos de irrigação foram implementados ao redor do mundo para avaliar a confiabilidade e a viabilidade desta aplicação frente a outras opções de bombeamento. O presente trabalho dedicou atenção à compilação de informações sobre projetos com sistemas fotovoltaicos de bombeamento para uso na irrigação. A partir dessa compilação foi realizada uma síntese das experiências com identificação das principais barreiras e potencialidades de seu uso no Brasil. Levando em conta as lições aprendidas em projetos anteriores, o trabalho é finalizado com recomendações e orientações para implantação de projetos de sistemas fotovoltaicos de bombeamento para irrigação em pequenas propriedades rurais. / Pilot projects with photovoltaic irrigation systems have been implemented around the world to evaluate the reliability and feasibility of this application. This paper has devoted attention to compiling information about projects with photovoltaic pumping systems for use in irrigation. From this compilation, a synthesis of experience, the key barriers and the potential for their use in Brazil were made. Taking into account the lessons learned in previous projects the work shows recommendations and guidelines for implementation of projects for photovoltaic pumping systems for irrigation on small farms.

O bombeamento de água por meio da energia solar vem se mostrando uma alternativa para localidades onde outras fontes de energia não estão disponíveis ou são limitadas. Torna-se interessante aliar essa alternativa a um sistema de irrigação que opera com vazão e pressão relativamente baixas, como a irrigação localizada por microtubos, possibilitando assim a obtenção de alta eficiência. No presente trabalho teve-se por objetivo dimensionar e avaliar um kit de irrigação por microtubos, alimentado por bomba acionada com energia solar; e apresentar o custo e a economia de energia obtida com a utilização do kit desenvolvido. O kit foi composto por linhas laterais de irrigação, moto-bomba de deslocamento positivo (DC), gerador fotovoltaico, bateria, controlador de carga e válvulas solenóides. Assim, três etapas foram realizadas sendo o dimensionamento e avaliação dos emissores e das linhas laterais; a escolha e a avaliação do conjunto de bombeamento por energia solar; e, por fim, a instalação do kit em quatro canteiros de irrigação de cultivo de alface para avaliação do kit de irrigação. Em laboratório, as linhas laterais apresentaram \"excelente\" uniformidade (maior que 95,8%) para os três coeficientes de uniformidade avaliados; e a moto-bomba selecionada potencializou a irrigação de até 15 canteiros (270 m2) com rendimento de 10,8%. Nos canteiros, o sistema de irrigação também apresentou \"excelente\" uniformidade (maior que 94,7%) para os coeficientes avaliados. Nos maiores tempos observados, o sistema de bombeamento apresentou rendimentos do conjunto moto-bomba, de conversão e global de 9,7%, 36,6% e 2,4%, respectivamente. O custo fixo total de implantação do kit desenvolvido para a irrigação de 15 canteiros foi de R$ 4.313,33 com automação, ou R$ 3.088,33 sem automação. Na área e no período avaliado, o kit desenvolvido promoveu economia de energia de 4,5 kWh. Simulando-se o cultivo da alface por um ano, estimou-se uma economia de 63 kWh. Assim, o kit desenvolvido mostrou-se tecnicamente viável para irrigação da olerícola, observando-se a necessidade de equipamentos com diferentes características no mercado, que poderiam potencializar a eficiência do sistema. / The water pumping by solar energy has proven to be an alternative to locations where energy sources are not available or are limited. It\'s interesting to combine it with an irrigation system that operates with relatively low flow and low pressure, as drip irrigation with microtubes, in order to obtain high efficiency. The present study aimed to design and evaluate a microtubes irrigation kit, powered by solar energy pump; and show the cost and energy saving provided by the use of the kit developed. The kit was provided by lateral irrigation lines, positive displacement pump (DC), photovoltaic generator, battery, charge controller and solenoid valves. Three steps were followed: the design and evaluation of emitters and lateral lines; the selection and evaluation of the pumping set by solar energy; and the installation of the kit in four flowerbeds irrigating lettuce to evaluate the irrigation kit. In the laboratory, the lateral lines had \"excellent\" uniformity (greater than 95,8%) for the three uniformity coefficients evaluated; and the selected pump potentiated irrigation up to 15 flowerbeds (270 m2) with a 10.8% efficiency. In flowerbeds, the irrigation system also presented \"excellent\" uniformity (greater than 94.7%) for the evaluated coefficients. In the days when the irrigation time were higher, the pumping system presented motor pump set, conversion and overall efficiencies in the order of 9.7%, 36.6% and 2.4%, respectively. The total fixed cost of deployment kit developed for irrigation of 15 flowerbeds was R$ 4313.33 with automation, or R$ 3083.33 without automation. In the area and period evaluated, the developed kit promoted 4.5 kWh energy savings. Simulating the cultivation of lettuce for a year, a 63 kWh saving was estimated. Therefore, the kit developed proved to be technically feasible for lettuce irrigation, observing the need for equipment on the market with different characteristics that could increase the system efficiency.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This research aimed to study the support capacity of shallow tubular wells as a source of water to irrigation in the current conditions of water scarcity in the Curu Irrigated Perimeter - Pentecost, located on the Curu river watershed. After registering the wells, it was done pumping tests in 14 wells, and physicochemical analysis of water, static levels and the elaboration of a groundwater flow network. It was done 14 aquifer tests to obtain the hydrodynamic parameters of saturated soil (hydraulic conductivity, transmissivity and effective porosity).We adopted the method of "auger hole" to obtain the hydraulic conductivity of saturated soil. It was also used the scaled three-step method for the production of 11 wells. Through georeferencing tools to register the water wells and the survey of the water table, we plotted up the data in the flow network map using the Surfer 8.0 software, which allows us to trace the equipotential lines and flow lines. The results led us to the following conclusions: The high variability in flow rates in shallow wells, represented by the high variation coefficient is inherent to the variability characteristics of the alluvial soils layers. The average flow in the studied wells provides support for irrigation of all "agricultural plots" assessed on a daily journey of 12 hours work; Despite the high correlations between flow and hydrodynamic properties of the soil, hydraulic conductivity and transmissivity, the flow estimation through these variables, although salutary because of the savings cost and time to perform the pumping tests, it is not recommended for current conditions of this research, considering the possibility of high relative errors values for some hydraulic conductivity ranges and transmissivity; The time reduction in water distribution flow to the main channels and thus the return flow to Curu river through drains and groundwater discharge are primarily responsible for shaping the equipotential curves generated from the water table. The water quality coming from the shallow wells has no physical and/or chemical limitations for irrigation to the major farming in the Curu Irrigated Perimeter - Pentecost, especially considering the irrigation water system to be practiced, microprinkler, and efficiencies provided, with little significance as aquifer recharge source. / A pesquisa teve como objetivo estudar a capacidade de suporte de poÃos rasos tubulares como fonte de Ãgua para irrigaÃÃo para as condiÃÃes atuais de escassez hÃdrica no PerÃmetro Irrigado Curu â Pentecoste, inserido na Bacia HidrogrÃfica do Rio Curu. ApÃs o cadastro dos poÃos realizaram-se testes de bombeamento em 14 poÃos, alÃm de anÃlises fisico-quÃmicas da Ãgua, levantamento de nÃveis estÃticos e elaboraÃÃo de uma rede de fluxo do lenÃol freÃtico. Realizou-se 14 testes do aquÃfero para obtenÃÃo dos parÃmetros hidrodinÃmicos do solo saturado (condutividade hidrÃulica, transmissividade e porosidade efetiva). Adotou-se o mÃtodo de âauger holeâ para obtenÃÃo da condutividade hidrÃulica do solo saturado. Utilizou-se ainda o mÃtodo escalonado com trÃs etapas para o teste de produÃÃo em 11 poÃos. AtravÃs do georreferenciamento dos poÃos cadastrados e do levantamento dos nÃveis estÃticos, plotou-se o mapa da rede de fluxo utilizando o programa Surfer 8.0, que permitiu traÃar as linhas equipotenciais e as linhas de fluxo. Os resultados permitiram as seguintes conclusÃes: A elevada variabilidade nos valores de vazÃo dos poÃos rasos, traduzida pelo elevado coeficiente de variaÃÃo à inerente Ãs caracterÃsticas de variabilidade das camadas constituintes dos solos aluviais. A vazÃo mÃdia relativa aos poÃos avaliados proporciona suporte para irrigaÃÃo de todos os âlotes agrÃcolasâ avaliados com uma jornada diÃria de trabalho de 12 horas; Apesar das elevadas correlaÃÃes entre vazÃo e os atributos hidrodinÃmicos do solo condutividade hidrÃulica e transmissividade, a estimativa de vazÃo atravÃs destas variÃveis, embora salutar em razÃo da reduÃÃo de custos e tempo para a realizaÃÃo dos testes de bombeamento, nÃo à recomendÃvel para as condiÃÃes da presente pesquisa, tendo em vista a possibilidade de elevados valores de erros relativos para algumas faixas de condutividade hidrÃulica e de transmissividade; A reduÃÃo temporal das vazÃes de distribuiÃÃo de Ãgua para os canais principais e, portanto, das vazÃes de retorno para o Rio Curu atravÃs dos drenos e da descarga subterrÃnea sÃo os principais responsÃveis pela conformaÃÃo das curvas equipotenciais geradas a partir dos nÃveis freÃticos. A qualidade da Ãgua oriunda dos poÃos rasos nÃo apresenta limitaÃÃes de ordem fÃsica e/ou quÃmica para fins de irrigaÃÃo dos principais cultivos no PerÃmetro Irrigado Curu Pentecoste, sobretudo considerando o sistema de aplicaÃÃo da Ãgua de irrigaÃÃo a ser praticado, microaspersÃo, e as eficiÃncias previstas, com pouca significaÃÃo como fonte de recarga do aquÃfero.

Tendo como motivação os altos gastos energéticos em estações de recalque de água, esta pesquisa está centrada na avaliação hidroenergética de estações de bombeamento que não utilizaram o conceito de eficiência energética como premissa na sua concepção. Para tanto, foi desenvolvida a avaliação da elevatória que abastece o anel viário do Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O desenvolvimento do diagnóstico hidroenergético só foi possível ser realizado após a obtenção de informações documentais junto aos órgãos da Universidade; aquisição em campo de dados mecânicos, elétricos e hidráulicos como a obtenção da curva característica de consumo de água da área em estudo. Para a avaliação da estação em estudo, utilizaram-se os indicadores de desempenhos contíguos a um simulador hidráulico de redes de abastecimento. No simulador, foram desenvolvidos quatro diferentes cenários: Cenário I, buscou-se reproduzir as grandezas obtidas em campo visando validar o modelo gerado; Cenário II permitiu fazer um diagnóstico do comportamento e do consumo de energia na estação em estudo frente a novos valores de demanda de água; No Cenário III, foram propostas novas formas de se realizar o bombeamento de água na demanda atual e, na de final de plano, objetivando melhorar o desempenho e reduzir o consumo e o custo energético sem ser necessária nenhuma intervenção física no sistema existente; e no Cenário IV, foram sugeridas alterações de componentes físicos do sistema (adutora, grupo motobomba e implantação de sistema de acionamento e monitoramento) para possibilitar a implantação de leis guias de bombeamento mais complexas. A identificação da curva de consumo de água foi um dos principais resultados obtidos nesta pesquisa, pois retratou as diferentes sazonalidades que a área de estudo está sujeita, durante um ano inteiro. Os cenários criados foram modelados considerando a curva de consumo anual. Pelos valores encontrados é possível afirmar que o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 33% do Cenário I para o Cenário III na tarifa Horo-Sazonal Verde, que é a tarifa mais aconselhável para o sistema em estudo. Porém mesmo tendo-se economizado com o custo da energia elétrica o Cenário III apresentou valores de indicadores de desempenho mais distantes do ideal teórico. Então, entende-se que a melhora dos indicadores de desempenho analisados, por serem índices de desempenho técnicos e não financeiros, não repercute necessariamente em economicidade para o sistema. O Cenário IV foi o que apresentou os melhores valores tanto em termos de consumo de energia, quanto financeiros e nos índices de desempenho. A redução no consumo de energia elétrica, neste cenário, foi da ordem de 60%, o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 70% e, as melhoras dos indicadores de desempenho foram de até 60%. Porém mesmo assim dependendo do material a ser utilizado na implantação da nova adutora pode não haver o retorno do investimento inicial. Esta pesquisa salientou a importância da aplicação dos índices de desempenho atrelados à simulação hidráulica e a análise econômica para o desenvolvimento de diagnósticos hidroenergéticos em estações de recalque. / Having as a motivation the high energy costs of water booster stations , this research is focused on the evaluation of hydropower pumping stations that did not use the concept of energy efficiency as a basis in its design . Therefore, the evaluation of the station that supplies the Beltway off the Valley Campus of the Federal University of Rio Grande do Sul was developed. The development of the hydropower diagnosis was only possible to be done after obtaining documentary information from the organs of the University; acquisition in the field of mechanical, electrical and hydraulic data and obtaining the characteristic curve of water consumption of the study area. For the evaluation of the station under study, we used the indicators contiguous to a hydraulic supply network simulator performance. In the simulator , four different scenarios were developed: The Scenario I sought to reproduce the magnitudes obtained in the field aiming to validate the model generated; Scenario II allowed to diagnose the behavior and the energy consumption in the study station in view of the new values of water demand; in Scenario III a, new way of performing the pumping of water from current demand was proposed and that, in the final plan , aiming to improve performance and reduce energy consumption and costs without requiring any physical intervention on the existing system. In Scenario IV , changes in physical components of the system ( pipeline , pump unit and drive system deployment and monitoring) that enabled the implementation of more complex laws guiding, pumping were suggested. One of the main results obtained in this study was the identification of the consumption of water curve, which portrayed the seasonality that study area is subject to for a whole year. The scenarios created were modeled considering the curve of annual consumption. From the values found we can say that the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 33 % from Scenario I to Scenario III - using Horo-Sazonal Verde tariff, which is the most desirable for the system under study. But even having saved in the cost of electricity, Scenario III showed values of the performance indicators far from the theoretical ideal. It is understood that the improvement of the performance indicators analyzed, being indices of technical and not of financial performance, do not necessarily reflect an operational economy for the system . Scenario IV showed the best values in terms of energy consumption, financial and performance ratios. The reduction in electricity consumption in this scenario was approximately 60 %, the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 70 %, and the improvement of the performance indicators were up 60 %. However, depending on the material used in the implementation of the new pipeline there can be no return on initial investment. This research emphasized the importance of the application of performance indicators linked to hydraulic simulation and economic analysis for the development of hydropower diagnostics booster stations.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2018-06-26T14:28:30Z No. of bitstreams: 2 Bruno_Meneghel_Zilli.pdf: 2648925 bytes, checksum: 08fd69f79ec208d953d18a5a99774857 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-26T14:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Bruno_Meneghel_Zilli.pdf: 2648925 bytes, checksum: 08fd69f79ec208d953d18a5a99774857 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA) / Water resources have fundamental importance both for life of living beings and for human activities. The lack of water can be a limiting factor for occupation and development of a certain region. Pumping systems are an alternative solution for these cases, with electric generation from photovoltaic panels being a locally pollutant-free option with less maintance when compared to combustion-generation engines. This work aims the analysis of a photovoltaic pumping system with two cell technologies, amorphous silicon and polycrystaline. The experiment was installed in the dependencies of the State University of West Paraná – campus Cascavel-PR. The data of voltage and electric current generated by panels, ambient and panels temperature, solar irradiation and water flow were collected. From these data, the volume pumped in the establised period, the flow as a function of the irradiation and the energy consumed, the behavior of the available and consumed energies, as well as the panel’s temperature on efficiency, were analyzed. The average volume pumped was 2,255.44 and 2,397.01 liters per day in the amorphous and polycrystalline systems, respectively. The best efficiency results in both systems were given at 800 W m-2, 4,69% for amorphous and 7,75% polycrystaline. However, the firt one presented lower voltage drop with panel’s temperature increasing. It was obtained higher flow and overall efficiency in the polycrystalline system. / Os recursos hídricos são de fundamental importância tanto para a vida dos seres vivos, quanto para as atividades antrópicas. A falta destes pode ser um fator limitante para a ocupação e desenvolvimento de uma determinada região. Sistemas de bombeamento de água são uma alternativa para solução destes casos, sendo a geração elétrica a partir de painéis fotovoltaicos uma opção localmente sem poluentes e com menos manutenção quando comparado a moto geradores à combustão. Este trabalho visa a análise de um sistema de bombeamento fotovoltaico com duas diferentes tecnologias de células, silício amorfo e policristalino. O mesmo foi instalado nas dependências da Universidade Estadual do Oeste do Paraná – campus Cascavel-PR. Coletou-se os dados da tensão e corrente elétrica gerados pelos painéis, temperatura ambiente e dos painéis, irradiação solar e vazão da bomba d’água. A partir destes, foram avaliados o volume bombeado no período estabelecido, a vazão em função da irradiação e da energia consumida, o comportamento das energias disponível e consumida, assim como a influência da irradiação e da temperatura do painel sobre a eficiência do mesmo. O volume médio bombeado foi de 2.255,44 e 2.397,01 litros por dia nos sistemas amorfo e policristalino, respectivamente. Os melhores resultados de eficiência em ambos os sistemas se deram a 800 W m-2, sendo 4,69% para o amorfo e 7,75% no policristalino. No entanto o primeiro apresentou menor queda de tensão com o aumento de temperatura. Obteve-se no sistema policristalino maior vazão, eficiência global e menores custos específicos.

Orientador: Daniel Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:13:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_LeversonFariasLamonier_M.pdf: 8864755 bytes, checksum: 9cc11407fd8ca760c98f10fccd697ba2 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho realizamos, pela primeira vez, o bombeamento óptico da molécula de metanol CH3OD utilizando um laser guia de ondas de CO2 de grande sintonizabilidade (290MHz). Utilizamos as bandas de emissão 9P e 9R deste laser. Os dados relativos a espectroscopia à Transfonnada de Fourier (F.T), espectros contínuos do isótopo de metanol CH3OD, para a região em tomo de 1000cm-l, com resolução de O. 12cm-l, foram apresentados. Destes espectros foi possível determinannos: a boa coincidência com o espectro de emissão do laser de CO2; o valor do número quântico J dos multipletos principais dos ramos P e R de absorção do modo de estiramento CO. Com uma cavidade Fabry-Perot aberta, foi possível obter dados de espectroscopia fotoacústica de alta resolução e identificação de 19 novas linhas IVL, entre 72.9m m - 446.2 m m. Outras 4 emissões IVL já conhecidas previamente, foram observadas para determinar o off-set de absorção / Abstract: In this work we did, for the first time, the optical pumping of the molecule of methanol CH3OD using a CO2 waveguide laser with largetuning range (290MHz). We used the 9P and 9R emission bands of this laser. The data conceming the Fourier Transform Spectroscopy (F.T), spectra continue of methanol CH3OD isotopes for region around 1000 cm-l with 0.12cm-l of resolution was reported. From these spectra was possible to determine: the good coincidence with the spectral emission of the CO2 laser; the value of the quantum number J of the principal multiplets of the branches P and R of absorption CO stretching mode. With Fabry-Perot cavity opened it was possible to obtain spectroscopy photoacoustic data with high resolution and identification of 19 new far-infrared lines between 72.9m m - 446.2m m. Other 4 far-infrared emissions already known were observed to determine the off-set of absorption / Mestrado / Física / Mestre em Física

A presente dissertação aborda a avaliação de três sistemas fotovoltaicos de bombeamento, que compreendem duas configurações com equipamentos dedicados à tecnologia fotovoltaica e um com equipamentos alternativos com potências entre 0,75 CV e 1,0 CV. Os resultados mostram que a configuração alternativa apresenta menor eficiência diária do sistema motobomba. A avaliação econômica revela a competitividade da configuração alternativa frente aos sistemas importados dedicados à tecnologia fotovoltaica. Alia-se a isso a disponibilidade dos equipamentos de condicionamento de potência e a facilidade de reposição. Verificou-se também que a configuração alternativa, conversor de freqüência WEG CFW08 e motobomba SOMAR de 1,0 CV e 8 estágios, trabalha com eficiência diária próxima aos 30% na faixa de operação de 20 a 40 metros de coluna dágua. Portanto, com uma adequada escolha da motobomba para a configuração alternativa, podem-se obter desempenhos semelhantes aos obtidos com sistemas importados dedicados à tecnologia fotovoltaica. Para 30 metros, a configuração alternativa bombeou somente 1% a menos do que o sistema Grundfos. O custo do volume bombeado para 30m de altura manométrica total do sistema alternativo é 22% menor do que o sistema Grundfos e 51% mais econômico do que o sistema Solarjack (Sun Pumps). / The present dissertation shows the evaluation of three Photovoltaic Pumping Systems, which involves two configurations: the equipment dedicated to the photovoltaic technology and the alternative equipment with nominal powers between 0.75 CV and 1.0 CV. The results show that the alternative configuration attained minor daily efficiency of the motopump system. The economic evaluation reveals the competitiveness of the alternative configuration in comparison with imported photovoltaic technology dedicated systems. It also should be considered the availability of equipment for power conditioning and the facility of replacement. It was also verified that the alternative configuration, variable speed drive WEG CFW08 and 1.0 CV SOMAR motor pump with 8 stages, works with daily efficiency near 30% in the 20 to 40 meters operation range. Therefore, with an adequate choice of the motor pump for the alternative configuration, performances similar to the imported photovoltaic technology dedicated systems can be obtained. For 30 meters, the alternative configuration pumped only 1% less than the Grundfos system. The cost of pumped volume for 30 meters of manometer total height of the alternative system is 22% cheaper than the system Grundfos and 51% cheaper than the system Solarjack (Sun Pumps).

CPL (Capillary Pumped Loop) é um sistema de transporte de calor na forma de um circuito fechado por onde circula um fluido, bombeado de pressão capilar. O calor é transportado utilizando-se os processos de evaporação e condensação que o fluido sofre ao longo do circuito. Neste trabalho, uma nova configuração de CPL é estudada experimental e teoricamente. Com o objetivo de criar uma interface fixa entre o líquido e o vapor dentro do circuito, o condensador convencional tipo serpentina é substituída por um contendo material poroso no seu interior. A idéia é ter um sistema simples, leve e confiável, sem os problemas operacionais do CPL convencional. Um protótipo é fabricado e testado em diferentes condições de operação, demonstrando a funcionalidade e indicando o desempenho deste tipo de CPL. Um modelo matemático, que simula o comportamento térmico e hidrodinâmico do dispositivo em função das condições de operação, é desenvolvido e validado com dados experimentais. Utilizando o modelo, estudam-se as características opercaionais deste sitema, incluindo levantamento das condições necessárias para operação e inicialização, identificação e caracterização do modo de operação, e análise de sensibilidade em relação aos principais parâmetros de projeto.

O consumo de energia dispendido pelos sistemas de bombeamento apresenta valores elevados e que podem onerar a operação dos sistemas de abastecimento de água realizada pelas companhias de saneamento. Assim, esta pesquisa está centrada no desenvolvimento de uma metodologia para análise da eficiência energética desses sistemas. O procedimento metodológico foi desenvolvido para uma tipologia genérica de sistema composta de dois reservatórios, inferior e superior, um conjunto motobomba e uma adutora, responsável pelo transporte de água entre eles. Foram avaliadas 96 possibilidades geométricas para esse sistema, formadas a partir da combinação de diferentes alturas geométricas, comprimentos e diâmetros da linha adutora. Ainda, foram estudados três formatos de curva, com quatro volumes de consumo diário distintos, em duas situações, início e fim de projeto. O algoritmo Shuffled Complex Evolution – SCE-UA foi empregado para obter a regra de operação otimizada do sistema de bombeamento e a função-objetivo foi formulada para representar os custos de energia para 20 anos de operação somado aos custos de instalação do sistema de bombeamento (adutora, reservatório superior e conjunto motobomba). Além disso, foram calculados índices e indicadores para facilitar o entendimento e a avaliação da eficiência energética de sistemas de bombeamento. A partir da análise dos resultados dos sistemas cuja operação foi otimizada, e dos resultados dos índices e indicadores, foram estabelecidos critérios e equações que podem ser utilizados para análise da operação, dimensionamento e eficiência energética de sistemas de bombeamento de água. Também, foi desenvolvida uma metodologia para a estimativa da energia mínima que um sistema de bombeamento pode consumir se todos os critérios de eficiência energética forem satisfeitos, ou seja, quando todas as grandezas que compõem o cálculo da energia forem determinadas a partir de critérios otimizados. Essa metodologia foi aplicada em dois cenários: projetos de sistemas de bombeamento de água e diagnóstico de sistemas de bombeamento de água existentes. Na primeira abordagem, o indicador se mostrou útil para inferir sobre consumo de energia e, inclusive, definir o diâmetro ótimo da linha adutora com maior ponderação. Já na segunda abordagem, o indicador tem potencial para ser utilizado na definição da linha de base do sistema e pode auxiliar a tomada de decisão e gestão hidroenergética desses sistemas. / The energy consumed by the pumping systems has high values and can overload the operation of the water supply systems carried out by the sanitation companies. Thus, this research is focused on the development of a methodology to analyze the energy efficiency of these systems. The methodological procedure was developed for a generic system composed of two reservoirs, upper and lower, pumping system and a pipeline, responsible for transporting water between the reservoirs. It was evaluated 96 geometric possibilities for this system, formed from the combination of different static heights, lengths and diameters of the pipeline. Also, three curve formats were studied, with four distinct daily consumption volumes, in two situations, beginning and end of the project. The Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) algorithm was employed to obtain the optimal operating rule for the pumping system and the objective function was formulated to represent the energy costs for 20 years of operation plus the pumping system installation costs (pipeline, upper reservoir and pumping system). In addition, indexes and indicators were calculated to facilitate the understanding and evaluation of the energy efficiency of pumping systems. Based on the analysis of the results of the systems whose operation was optimized, and the results of indexes and indicators, criteria and equations were established that can be used to analyze the operation, design and energy efficiency of water pumping systems. Also, a methodology was developed to estimate the minimum energy that a pumping system can consume if all the energy efficiency criteria are met, that is, when all the quantities that compose the energy calculation are determined from optimized criteria. This methodology was applied in two scenarios: projects of water pumping systems and diagnosis of existing water pumping systems. In the first approach, the indicator was useful to infer about energy consumption and, even, to define the optimum diameter of the most heavily weighted pipeline. In the second approach, the indicator has the potential to be used in the definition of the baseline of the system and may help decision making and hydropower management of these systems.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-03-20T18:01:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalAnalise.pdf: 5164783 bytes, checksum: 86f7882d5ca2558eb263a396e1c96241 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-03-27T15:53:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalAnalise.pdf: 5164783 bytes, checksum: 86f7882d5ca2558eb263a396e1c96241 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-27T15:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalAnalise.pdf: 5164783 bytes, checksum: 86f7882d5ca2558eb263a396e1c96241 (MD5) Previous issue date: 2012 / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / O objetivo desta dissertação é desenvolver uma ferramenta computacional para a análise do potencial de bombeamento de água com base nos valores de velocidades de vento de uma localidade, utilizando um aerogerador de pequeno porte acoplado a um conjunto motobomba convencional, por intermédio de um inversor de frequência. No trabalho são apresentados dois métodos para o cálculo da vazão. O método 1 utiliza um modelo teórico, enquanto que no método 2 o modelamento é feito a partir de dados de bombeamento obtidos em laboratório. Os dois métodos descrevem o funcionamento de um sistema de bombeamento de água envolvendo os equipamentos citados. Utilizando os modelos matemáticos descritos, foi criado um programa em linguagem Delphi®, para a obtenção dos valores de vazão e volume de água bombeada, além do número de pessoas que podem ser atendidas, com base nos dados de velocidade de vento do local, para com isso, ser possível analisar a viabilidade ou não de instalação do sistema. O funcionamento do programa é descrito através de um exemplo, que contém valores reais de velocidade de vento, e cujos resultados são analisados de forma a possibilitar seu entendimento. / The goal of this dissertation is to allow, through a computational tool, the analysis of the potential of a water pumping system based on the values of wind speeds in one location, using a small wind turbine coupled to a centrifugal pump through a variable speed drive. In the work two methods for the calculation of the flow are presented. Method 1 uses a theoretical model, while in method 2 the modeling is done from pumping data obtained in laboratory. The two methods describe the operation of a water pumping system involving the above equipment. Using the mathematical models described, a program was developed in Delphi® to obtain the values for the flow and volume of pumped water, and the number of people that can be supplied on the basis of the data of wind speed for the site, in order to analyze the feasibility of the system. The operation of the program is described through an example, in order to facilitate its understanding, which contains real values of wind speed, and the results are analyzed.