A Viabilidade De Conjunto Motor De Indução E Bomba Centrífuga

VIABILIDADE DE CONJUNTO MOTOR DE INDUÇÃO E BOMBA CENTRÍFUGA OPERANDO COMO TURBINA E GERADOR PARA PEQUENOS APROVEITAMENTOS DE POTENCIAL HÍDRICO

REGINALDO BARBOSA FERNANDES

2006

REGINALDO BARBOSA FERNANDES

VIABILIDADE DE CONJUNTO MOTOR DE INDUÇÃO E BOMBA CENTRÍFUGA OPERANDO COMO TURBINA E GERADOR PARA PEQUENOS APROVEITAMENTOS DE POTENCIAL HÍDRICO

Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras como parte das exigências do programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, área de concentração em Máquinas e Automação Agrícola, para a obtenção do título de "Mestre".

Orientador

Prof. Dr. Roberto Alves Braga Júnior

LAVRAS

MINAS GERAIS - BRASIL 2006

Ficha Catalográfica Preparada pela Divisão de Processos Técnicos da Biblioteca Central da UFLA

[pic 1]

REGINALDO BARBOSA FERNANDES

VIABILIDADE DE CONJUNTO MOTOR DE INDUÇÃO E BOMBA CENTRÍFUGA OPERANDO COMO TURBINA E GERADOR PARA PEQUENOS APROVEITAMENTOS DE POTENCIAL HÍDRICO

Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras como parte das exigências do Programa de pós-graduação em Engenharia Agrícola, área de concentração em Máquinas e Automação Agrícola, para a obtenção do título de "Mestre".

APROVADA em terça-feira, 7 de novembro de 2006

Prof. Dr. Carlos Barreira Martinez        UFMG

Prof. Dr. Giovanni Francisco Rabelo        UFLA

Prof. Dr. Alberto Colombo        UFLA

Prof. Dr. Roberto Alves Braga Júnior UFLA

(Orientador)

LAVRAS

MINAS GERAIS - BRASIL

Ofereço a Deus e à Nossa Senhora Aparecida,

por permitirem que tudo em minha vida aconteça, como, neste momento, a realização deste sonho.

Dedico esta vitória aos meus pais, Sãozinha e Tião Salgado; aos meus irmãos Ronaldo e Jaqueline; à minha avó Mariquinha e ao meu avô Tião

Barbosa que lá dos céus me dá forças;

Dedico, finalmente, à minha namorada, Tayse, pela paciência, carinho e

amor.

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar, a Deus e à Nossa Senhora Aparecida, pela presença em todos os momentos de minha vida: sucessos, vitórias, derrotas, oportunidades... Muito obrigado por mais essa conquista.

Aos meus pais, Sãozinha e Tião Salgado, pelo amor, educação, bons conselhos, apoio incondicional e por sempre confiarem em mim. Valeu mesmo, Mãe e Pai.

A “vó” Mariquinha, que também sempre me quer o bem e ao meu “vô” Tião Barbosa que, mesmo não estando presente no meio de nós, está sempre torcendo por mim. Tenho certeza disso.

A você, Roberto, pela brilhante orientação acadêmica e profissional. Obrigado por confiar em meu trabalho, pela paciência, amizade, compreensão, pelo incentivo e força naqueles momentos em que nada dava certo.

Aos meus co-orientadores, Alberto Colombo e Giovanni Rabello, pela dedicação paciência e amizade. Em especial ao Giovanni, pelas orientações no primeiro contato com a UFLA.

Ao professor Jacinto, pela disposição e ajuda na parte hidráulica.

Ao professor Martinez, da UFMG, pelo apoio e confiança em ceder o laboratório do Centro de Pesquisas Hidráulicas (CPH) da UFMG para a realização dos primeiros ensaios.

Ao Engenheiro Eletricista Rafael Emílio (Torinha), doutorando no CPH da UFMG.

Ao Nenê, técnico do Laboratório de Hidráulica da UFLA.

Ao doutorando Giuliane do Prado e ao graduando em Engenharia Agrícola na UFLA Célio, pela ajuda na montagem e na condução do experimento.

A Daniela, secretária da pós-graduação em engenharia agrícola, pela atenção e paciência. “Daniela, me empresta a chave?”

Aos amigos que fiz durante este tempo.

Aos amigos e colegas de graduação na Universidade Federal de São João Del Rei, Edson e Edgar, pelo apoio em Belo Horizonte, também atleticanos sempre.

Ao Departamento de Engenharia da UFLA, pela oportunidade. Ao CNPq, pela concessão da bolsa de estudos.

Finalmente, à minha namorada, Tayse e seus pais, Zé Maria e Lurdes, pela atenção, amor e carinho.

Muito obrigado a todos!

SUMÁRIO

LISTA DE SÍMBOLOS        i

RESUMO        iii

ABSTRACT        iv

1. Introdução        1
2. Objetivos        3
3. Referencial teórico        4

1. Funcionamento e partes principais da máquina de indução        4
2. Gerador de indução        7

1. Vantagens:        7
2. Desvantagens        7
3. Características de funcionamento        8
4. Operação isolada do gerador de indução        9
5. O processo de partida do gerador de indução auto-excitado        11
6. Método para cálculo dos capacitores de excitação        14

1. Bomba Funcionando Como Turbina (BFT)        17

1. Vantagens        18
2. Desvantagens        18
3. Métodos e Equações para Seleção da BFT        21

1. Material e métodos.        26

1. Seleção do conjunto BFT-GI        26
2. Teste dos parâmetros elétricos        27

1. Conjunto BFT-GI - Gerador de 3 CV        30

1. Alimentando cargas resistivas.        31
2. Alimentando cargas indutivas        35
3. Alimentando carga mista        35

1. Conjunto BFT-GI - Gerador de 7,5 CV        35

1. Desempenho dos conjuntos BFT-GI        36

1. Resultados e discussão        39

1. Seleção do Conjunto BFT-GI        39
2. Comportamento dos parâmetros elétricos        41

1. Conjunto BFT-GI – Gerador de 3 CV        41

1. Alimentando cargas resistivas.        41
2. Alimentando cargas indutivas        44
3. Alimentando carga mista (indutiva e resistiva).        45

1. Conjunto BFT-GI – Gerador de 7,5 CV        46

1. Desempenho do conjunto BFT-GI        47

1. Gerador de 3 CV        47
2. Gerador de 7,5 CV        48

1. Conclusões        51
2. Referências Bibliográficas        52

LISTA DE SÍMBOLOS

BFT	Bomba funcionando como turbina
GI	Gerador de indução
f.m.m	Força magneto motriz
kVA	Quilo volt ampère
CΔ	Capacitância em triângulo
Cs	Capacitância em estrela
Q	Vazão
H	Altura manométrica
CV	Unidade potência
3φ	Trifásico
S	Potência elétrica aparente
P	Potência elétrica ativa
Q	Potência elétrica reativa
W	Watt, unidade de potência elétrica ativa
VA	Volt ampère, unidade de potência elétrica aparente
γ	Peso específico da água
PH	Potência hidráulica
Pele	Potência elétrica
Cosφ	Fator de potência
VL	Tensão de linha