Análise comparativa de eficiência energética de métodos de controle de estações elevatórias de esgoto de Itajaí/SC

Abstract

O presente trabalho aborda a implementação e a análise comparativa de três diferentes métodos de controle encontrados no sistema de automação de várias Estações Elevatórias de Esgoto - EEE - do SES do município de Itajaí/SC. Os três métodos de controle foram aplicados em uma única EEE, onde foram desenvolvidos ensaios para cada método de controle de motobombas submersíveis acionadas por conversores de frequência. O primeiro método é o controle liga- desliga de motobombas em velocidade constante, por bateladas. O segundo, é o método de controle por nível constante tradicional, com um sistema de controle proporcional integral derivativo, e o terceiro método sendo uma adaptação otimizada do segundo, com uma redução da faixa de frequência aplicada pelo inversor no motor da bomba, denominado método de controle de nível constante otimizado. A partir da coleta de dados obtidos em testes de um dia para cada método ensaiado, comparando o consumo de energia elétrica por volume de esgoto bombeado, observa-se que os métodos de controle de nível constante apresentaram uma eficiência de pelo menos 40% maior em relação ao método de controle de nível à batelada. Após a substituição do método de controle de nível anterior pelo identificado como mais eficiente, a unidade testada reduziu seu consumo específico em 18,82% e sua demanda em 26,50% em relação à média dos últimos 3 meses.

The present work addresses the implementation and comparative analysis of three diferent control methods applied in the automation system of several Wastewater Pumping Stations in the city of Itajaí/SC. In the studied wasterwater station, tests were developed for three diferente control method of pumps driven by frequency converters. Among the control methods tested and analyzed, the first is the control method with discontinuous driving of pumps, by batches. The second, being a traditional constant level control method, with a proportional integral derivative (PID) control system, and the third method being an optimized adaptation of the second, with a reduction in the adjustable frequency range, called optimized constant level control method. From the collection of data obtained in one-day tests for each method tested, comparing the specific consumption per volume of pressurized effluent, it is observed that the constant level control methods presented an efficiency up to 40% higher in relation to the on-off level control method. After replacing the previous level control method with the one identified as more efficient, the tested unit reduced its specific energy by 18.82% and its power demand by 26.50% in relation to the average of the last 3 months.