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CONSIDERAÇÕES RELEVANTES
NA ANÁLISE DE
SISTEMAS DE BOMBAGEM
(O Custo do Ciclo de Vida)
Luanda, 12 de Outubro 2011 * C. Freire
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METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DO CCV
Esta metodologia resulta da colaboração destes 3 organismos
internacionais:
> O Instituto Hidráulico (Hydraulic Institute ), fundado em 1917, é a maior
associação de fabricantes e de fornecedores de bombas dos Estados Unidos da
América. Estabelece padrões e organiza seminários para a partilha de informações
técnicas há mais de 80 anos.
> O Europump, estabelecido em 1960, age como porta-voz dos 15 principais
fabricantes europeus de bombas, representando mais de 400 fabricantes. O
Europump serve e promove a indústria europeia das bombas hidráulicas.
> O Departamento de Energia dos Estados Unidos (U.S. Department of Energy),
promove parcerias com indústrias e grupos de comércio, para a implementação de
sistemas de elevada eficiência energética, de energias renováveis de prevenção da
poluição e tecnologias para aplicações industriais.
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O QUE É O CUSTO DO CICLO DE VIDA (CCV)?
> É uma ferramenta de gestão que pode ajudar a minimizar os desperdícios e
a maximizar o rendimento de variados tipos de sistemas, incluindo sistemas de
bombeamento.
> Representa o custo total dum sistema durante o seu período de vida útil
onde são considerados os custos de aquisição, instalação, ensaios,
energéticos, operação, manutenção (preventiva e correctiva), paragens,
ambientais, desmontagem e desmantelamento final do equipamento.
> O processo de cálculo do CCV indicará, de forma isenta, a solução que
apresenta menor custo global, com base nas informações disponíveis.
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RAZÕES PARA A UTILIZAÇÃO DO CCV
Consumo mundial de energia eléctrica
20%
Outras aplicações
Sistemas de bombagem
80%
> Os sistemas de pressurização são compostos por obras de construção civil,
equipamentos eléctrico, electrónico e electromecânico, tubagens e acessórios, constituindo
um sistema indissociável entre si.
> Como qualquer investimento, a selecção dos elementos que constituem o sistema
devem obedecer a considerações de eficiência e de economia.
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RAZÕES PARA A UTILIZAÇÃO DO CCV
Sistemas de bombagem – custos globais
9%
18%
Custos de exploração
Custos de investimento
Custos de manutenção
73%
Alguns estudos mostram que 30% a 50% da energia consumida pelos actuais sistemas de bombeamento
podem ser poupados através da alteração dos controlos dos sistemas (Europump, 2000).
Os sistemas existentes podem contribuir com uma maior fatia na redução energética por duas razões:
> Existem pelo menos 20 vezes mais sistemas em operação do que os colocados anualmente em
operação;
> Muitos dos sistemas em operação possuem bombas ou controlos que não estão ajustados às
necessidades actuais, também motivados pela evolução tecnológica verificada nos últimos anos.
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DETERMINAÇÃO DO CUSTO DO CICLO DE VIDA
> Processo matemático que permite a comparação de soluções alternativas, em
termos de custos tendo sempre em conta as melhores soluções técnicas de
equipamentos e acessórios.
> Extremamente dependente da informação disponível, logo os resultados do
processo apresentam certamente um grau de fiabilidade similar ao dos dados de
base.
> Os sistemas de bombeamento têm em média um período estimado de
funcionamento de 15 a 20 anos. A selecção destes equipamentos deve ser
efectuada com base em cálculos onde os detalhes do projecto do sistema devem ser
tidos em conta.
> O exercício deve ser objectivo na análise e âmbito podendo no entanto ser lato
nas alternativas analisadas.
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DETERMINAÇÃO DO CUSTO DO CICLO DE VIDA
O Custo do Ciclo de Vida, como sendo a soma das seguintes parcelas:
CCV  C ci  C in  C e  C o  C m  C pp  C a  C d
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DETERMINAÇÃO DO CUSTO DO CICLO DE VIDA
CCV  C ci  C in  C e  C o  C m  C pp  C a  C d
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Cci - CUSTOS INICIAIS
> Custos envolvidos na aquisição e instalação de equipamentos e obras
de construção civil, necessárias ao arranque do sistema.
> Os custos dos equipamentos electromecânicos são diluídos no valor
da construção civil. Este facto pode originar a que seja menosprezada a
sua importância final nos custos globais.
Ter em atenção também as seguintes parcelas:
> Serviços de Engenharia (estudos, projecto, especificações etc.);
> Processo de aquisição;
> Construção civil;
Equipamento electromecânico e sistema de arranque:
> Inspecção e testes;
> Peças de reserva;
> Formação;
> Outros equipamentos auxiliares se for caso disso.
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Cin - CUSTOS DE INSTALAÇÃO E ENSAIOS
Incluem os seguintes itens:
> FUNDAÇÕES (PROJECTO, PREPARAÇÃO, BETÃO, ETC.);
> LIGAÇÕES DE TUBAGENS ;
> LIGAÇÕES ELÉCTRICAS E DE INSTRUMENTAÇÃO;
> VERIFICAÇÕES E REGULAÇÕES DURANTE O ARRANQUE.
> Os ensaios requerem uma especial atenção com base nas instruções
do fabricante para a execução do arranque e operação.
> Deverá ser seguida a lista de verificações proposta pelo fabricante de
modo a assegurar que os equipamentos e o sistema possam operar
dentro de parâmetros específicos.
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Ce - CUSTOS ENERGÉTICOS
> O consumo energético é significativo no valor final do CCV.
> A energia consumida pode ser estimada pela seguinte equação:
t1
E kWh   
to
  Qt   H t 
dt
c  m
P  Potência kW 
  Peso específico do líquido (kN/m3 )
Q  Caudal (m3 /s)
H  Altura manométrica (m.c.a)
 c  Rendimento da bomba
 m  Rendimento do motor
> O cálculo energético torna-se mais complexo com bombas em
funcionamento em paralelo ou se for(em) utilizado(s) variador(es) de
velocidade.
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Co – CUSTOS DE OPERAÇÃO
> Os custos de operação são os custos associados à mão-deobra relacionados com o funcionamento do sistema.
> Uma análise periódica das condições de funcionamento do
sistema pode alertar os operadores para eventuais perdas de
desempenho do sistema. Os indicadores de desempenho
incluem alterações em vibrações, temperaturas, ruído, consumo
energético, gamas de caudais, pressão etc.
> Uma bomba instalada em ambientes corrosivos pode requerer
verificações diárias, enquanto um sistema semelhante com
outro fluido pode apenas necessitar de supervisões semanais
ou mensais.
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Cm – CUSTOS DE MANUTENÇÃO E REPARAÇÃO
> Os custos dependem do tempo e da frequência das
intervenções, mas também dos custos dos materiais.
> O programa de manutenção pode ser cumprido com menor
frequência mas com maior atenção aos detalhes ou com maior
frequência mas com intervenções mais simples.
> Embora as avarias não possam ser previstas, podem ser
estimadas estatisticamente pelo cálculo do tempo médio entre
avarias.
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Cpp – CUSTOS DE PARAGENS IMPREVISTAS
> Podem representar uma parcela muito significativa no valor
final do CCV e podem rivalizar com os custos energéticos ou
com os custos dos materiais de substituição.
> Na maior parte das vezes estes custos são relevantes e
inaceitáveis por representarem custos superiores à instalação
de um equipamento de substituição ou reserva.
> O custo de perda de produção ou de indisponibilidade podem
ser considerados dependendo do tempo de paragem e devem
ser analisados para cada caso específico.
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Ca – CUSTOS AMBIENTAIS
> O custo da destruição e eliminação de fluidos
contaminantes varia bastante dependendo da natureza do
produto bombeado.
> Os custos de infracção ambiental deverão ser incluídos.
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Cd – CUSTOS DE DESMONTAGEM E
DESMANTELAÇÃO
> Na maioria dos casos, o custo da desmantelação de um
sistema de bombeamento tem pequenas variações em
relação a diferentes concepções.
> Existem geralmente procedimentos legais e
regulamentares para líquidos tóxicos ou qualquer outro
tipo de líquido agressivo.
> Quando a destruição tem um custo demasiado elevado, o
CCV torna-se particularmente sensível à vida útil do
equipamento.
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CUSTOS TOTAIS DO CICLO DE VIDA
> Os custos totais representam a soma das várias parcelas
atrás referidas.
> Existem também factores financeiros a serem tomados em
consideração no desenvolvimento do CCV. Estes serão
influenciados pelas seguintes variáveis:
> Preços actualizados e anualizados da energia;
> Taxa de inflação;
> Taxa de juro;
> Vida útil esperada para o equipamento.
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IMPLEMENTAÇÃO NA FASE DE PROJECTO E
IMPORTÂNCIA DAS CARACTERÍSTICAS
TÉCNICAS DOS EQUIPAMENTOS
> Será importante analisar a adaptabilidade do sistema escolhido a situações
diferentes das previstas no projecto;
> Uma quantidade considerável das perdas energéticas no sistema são devidas
às perdas de carga contínuas;
> Os diâmetros de tubagem devem ser seleccionados com base em vários
factores como: pormenores do traçado, materiais de construção, velocidades
mais indicadas, acessórios incluídos, etc…;
> O tipo de equipamento electromecânico de bombagem, suas características
técnicas e construtivas ,tipo de accionamento, motorização etc…;
> O modo de controlo e regulação do sistema;
> Analisar com pormenor os parâmetros de regulação;
> Devem ser considerados os tempos previstos para os diferentes pontos de
funcionamento.
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IMPLEMENTAÇÃO NA FASE DE PROJECTO E
IMPORTÂNCIA DAS CARACTERÍSTICAS
TÉCNICAS DOS EQUIPAMENTOS
> Será importante analisar a qualidade do abastecimento eléctrico se for o
caso.
> Protecções especificas deverão ser consideradas de acordo com o tipo
de equipamento utilizado.
> Especial atenção deverá também ser dada à selecção dos motores
eléctricos quanto ao seu rendimento ( IE3 e futuramente IE4). Por exemplo:
> Necessidades de comunicação de dados à distância.
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APLICAÇÃO A SISTEMAS EXISTENTES
Identificar pontos onde seja possível melhorar um sistema existente:
> Realizar um levantamento completo do sistema de bombeamento;
> Determinar os caudais requeridos e o perfil de carga do sistema;
> Equilibrar o sistema para optimizar os caudais e alturas requeridas.
Várias opções podem ser consideradas se houver um
sobredimensionamento dos equipamentos:
 Introdução de válvulas redutoras
 Rectificação do(s) impulsor(es) da(s) bomba(s)
 Introdução de um variador de velocidade ou mais.
> Avaliar e minimizar as perdas de carga na globalidade do sistema;
> Identificar as bombas com custos de manutenção elevados
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EXEMPLIFICANDO A UTILIZAÇÃO DO WINCAPS:
O objectivo deste
programa é oferecer
uma ferramenta
completa que além de
conter um extenso
catálogo de produtos
Grundfos, inclui um
programa de
dimensionamento
para selecção do
sistema mais
adequado e a opção
do cálculo do CCV.
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EXEMPLIFICANDO A UTILIZAÇÃO DO WINCAPS:
Selecção de aplicações
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EXEMPLIFICANDO A UTILIZAÇÃO DO WINCAPS:
Selecção da aplicação específica e introdução de dados
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EXEMPLIFICANDO A UTILIZAÇÃO DO WINCAPS:
Selecção do sistema
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EXEMPLIFICANDO A UTILIZAÇÃO DO WINCAPS:
Comparação de soluções
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NOTAS BIBLIOGRÁFICAS
Pump Life Cycle Costs
Hydraulic Institute/Europump
WinCaps
Grundfos Pumps
XIVth IWRA World Water Congress September
25-29, 2011 – Brazil
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OBRIGADO.
[email protected]
LUANDA - EDIFÍCIO NOVA SOTECMA
Av. Deolinda Rodrigues 399
LOBITO - FILIAL
Rua 15 de Agosto 38-42
932 405 507 * 918 084 959
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