BOMBEAMENTO DE ÁGUA
A ALTERNATIVA SOLAR
Prof: KLEBER MONTALVÃO
Principais Tópicos:

Comparação entre bombas manuais, a diesel e solares.

Principais vantagens e desvantagens do sistema de
bombeamento de água movido a energia solar FV, e suas
características.

Tipos de bombas mais utilizadas.

Tipos de motores.

Balanço eletromecânico do sistema.

Exemplo de aplicação.
Principais Métodos para o
Fornecimento de Água

EM LOCAIS ACESSÍVEIS:

Bombas Mecânicas ligadas à rede.
• EM LOCAIS DE DIFÍCIL ACESSO:
– Desvio da água da chuva ou de um rio próximo
por escoamento gravitacional.
– Bombas Hidráulicas manuais.
– Bombas Mecânicas acionadas por motores a
óleo diesel.
– Bombas mecânicas acionadas por energia solar.
Bombas Manuais

VANTAGENS:

DESVANTAGENS:

Baixo custo.

Manutenção constante.

Tecnologia simples.

Baixo fluxo de água.

Fácil manutenção.


Não requer combustível.
Demanda de muito tempo e
energia humana para a sua
utilização.

Limpeza.

Profundidade do poço limitada em
15 metros.
PRINCIPAL APLICAÇÃO: Consumo residencial.
Bombas Diesel

VANTAGENS:

DESVANTAGENS:

Custo inicial baixo.

Ruído.

Portáteis.

Poluição.

Larga experiência de
utilização.

Fumaça.

Custo operacional elevado - Preço alto d
combustível.

Difícil manutenção.

Na maioria das vezes são subaproveitada
Baixo rendimento.

Fácil instalação.
PRINCIPAL APLICAÇÃO: Irrigação de grandes áreas.
Bombas Solares

VANTAGENS:

Pequena necessidade de Manutenção.

Limpeza e não agressão ambiental.

Não requer combustível.

Fácil instalação.

Durabilidade e Confiabilidade.

Operação desassistida.

Baixos custos recorrentes.

Sistema modular.

Perfeita adequação das épocas de maior recurso
energético e maior demanda de água.
Bombas Solares

DESVANTAGENS:

Custo inicial elevado.

Baixa produtividade em dias nublados.

Não-familiaridade da maioria dos usuários com o sistema.

Necessidade de existência de recursos solares adequados.
Bombas Solares

PRINCIPALMENTE UTILIZADA EM APLICAÇÕES
INTERMEDIÁRIAS:

Pequenas cidades (100 - 1000 habitantes).

Necessidades agrícolas moderadas.
Profundidade de Bombeamento (m)
Regiões de aplicabilidade de
diversas opções de
bombeamento
Fluxo Diário (m3/dia)
Bombas Solares
RECURSOS SOLARES ADEQUADOS
DEMANDA DE ÁGUA MODERADA
CASO DO NORDESTE BRASILEIRO
Bombas Solares

LIMITES:

Radiação Média Global Local   2.8 KWh/m2.

Vazão X Profundidade do poço  entre 600 e 1200 m4.

Altura Manométrica (profundidade do poço)  entre 15 e 60
metros.
Bombeamento de Água por
Energia Solar

Diagrama de blocos:
Sol
Arranjo
Fotovoltáico
Inversor
Motor
Bomba
Bomba
Poço
Bombeamento de Água por
Energia Solar

Configuração Esquemática:
Tipos de Bombas

Centrífuga:

Volumétrica:
Bomba Centrífuga
25 pés
ou
menos
Nível de Água
durante o
bombeamento
Impulsores
Revestimento
Bomba Centrífuga

Características:

Grandes Volumes de água (1 a 1000m3/dia).

Pequenas alturas manométricas (1 a 6 m).

Comumente disponíveis no mercado.

Tolera quantidades limitadas de detritos.

Existem em dois tipos: Superficiais e Submersas.
Bomba Centrífuga

Superficial:
Bomba Centrífuga

Submersa:
Bomba Volumétrica
Bomba Volumétrica

Características:

Pequenos ou médios volumes de água (0.3 a 40
m3/dia).

Grandes alturas manométricas (10 a 500m).

Necessitam de MPPT.

Funcionam com pouca insolação.
Comparação entre Bombas
Quantidade de água mensal (% da média anual)
1.25
Bomba Volumétrica
(Saída Anual
Normalizada = 1.00)
1.00
0.75
Bomba Centrífuga
(Saída Anual
Normalizada = 0.89)
0.50
0.25
1
2
3
4
5
6
7
8
Meses do ano
9
10
11 12
Tipos de Motores:

Corrente contínua.

Corrente alternada.
Motores CC

Características:

Somente fabricados em potências a baixo de 15
HP.

Compatíveis com os arranjos FV.

Alto custo comparado ao motor CA.

Possuem escovas.
Motores CC

Aplicação:

Ligação direta com o arranjo FV, funciona na
superfície e em pequenas alturas.
Motores CA

Características:

Necessitam de inversor.

Baixo custo.

Recomendados para potências maiores que 15 HP.
Motores CA

Aplicação:

Em grandes profundidades, trabalham como motor
de indução, com inversores trifásicos, que possuem
variação da freqüência para controle da
velocidade.
Bomba Volumétrica
Prof. Poço x Vazão = 200m4
Turbina CA ou CC Submersa
Com múltiplos estágios
Bomba CA ou CC Submersa
Bomba Manual
Bomba CC Superficiais
VAZÃO (m3/dia)
Sistema de
Bombeamento

Balanço eletromecânico:

Energia hidráulica (kWh/dia)
EH = DhTg
onde:
D = demanda diária de água (m3/dia).
hT = altura total de bombeamento (m).
 = densidade da água (1000kg/m3).
g = aceleração da gravidade (9.8 m/s2).
Sistema de
Bombeamento

Balanço eletromecânico:

Potência do arranjo FV (kW)
PFV = EH/imbHdiário
onde:
imb = eficiência do sistema inversor-motor-bomba.
Hdiário = radiação solar diária incidente nos módulos
FV(kWh//dia).
Sistema de
Bombeamento

Balanço eletromecânico:
Vazão bombeada máxima (m3/dia)
Vbmáx = 367 x PFV imb/hT

Nota: Este valor é importante porque define qual
deve ser a capacidade mínima do poço para
que o sistema de bombeamento não provoque o
seu secamento.
Exemplo de Aplicação:

Bombeamento solar de água instalado no sertão do Ceará capacidade: 11.9 m3/dia (5.4kWh/m2).
Item
Módulos fotovataicos
Inversor CC/CA de 1.5kW
Moto-bomba submersa de 0.55kW
Suportes e materiais diversos
Poço com profundidade de 50 m
Reservatório e canalização
Instalação
Total
Custo (dólares)
5600
2000
1800
900
3500
1500
3000
18300
Exemplo de Aplicação:

Comparação entre sistemas de
abastecimento:
 Caminhão-pipa:
 Moto-Bomba
Diesel:
 Bombeamento
dólares/m3.

2.29 dólares/m3.
0.99 dólares/m3.
Solar FV:  0.72
Conclusões:
 Bombeamento
Solar FV é ideal para
necessidades moderadas de água e recursos
solares abundantes.
 Perfeitamente adequado ao nordeste
brasileiro.
 Bomba Centrífuga:  Maior volume d’água.
 Menores alturas.
 Bomba Volumétrica:  Menor volume d’água.
 Maiores alturas.
 Motor CC:  Menor potência  Pequenas
alturas.
 Maior custo e eficiência.
 Motor CA:  Maior potência  Grandes
alturas.