Vol 4 Avaliacao de Estacoes Elevatorias

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VOLUME 04
AUTORES
Augusto Nelson Carvalho Viana
Renato Swerts Carneiro Dias Junior
COORDENADOR TÉCNICO
Peter Batista Cheung
COORDENADOR EDITORIAL
Alexandre Batista Pereira Gealh
Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL
Avaliação de Estações Elevatórias
GUIA PRÁTICO
Guias práticos / organização, Peter Batista Cheung. – Campo 
 Grande: Espaço, 2016. 5 v.
 Conteúdo: v. 4. Avaliação de estações elevatórias. / Augusto 
Nelson Carvalho, Renato Swerts Carneiro Dias Junior
 ISBN 978-85-63202-05-5
 1. Estações elevatórias. 2.Medições e Análises. I. Carvalho, 
Augusto Nelson. II. Dias Junior, Renato Swerts Carneiro. III. Título.
CDU – 628.1 
5G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
1. APRESENTAÇÃO
Este Guia Prático de Avaliação de Estações Elevatórias aborda medições e análises que devem ser realizadas no diagnóstico 
hidroenergético de uma estação elevatória. É complementar ao Guia Prático de Planejamento e Boas práticas em campo, e 
apresenta procedimentos para identificar e avaliar oportunidades de uso mais eficiente de energia em estações elevatórias.
2. INTRODUÇÃO
O diagnóstico energético de uma instalação é uma avaliação sistemática do uso da energia em suas operações, e envolve le-
vantamento de dados, medições e análises visando oportunidades de uso mais eficiente.
As estações elevatórias em sistemas de saneamento são instalações com o objetivo de transportar água entre pontos de dife-
rentes níveis. Estas podem ser utilizadas tanto para o recalque de água bruta como também de água tratada.
Geralmente são compostas por conjuntos motobomba, tubulações e seus acessórios (válvulas, tês, reduções, etc.) Que succio-
nam a água de um poço de sucção e recalcam para outra unidade do sistema, como estação de tratamento, reservatório ou 
direto na rede. As elevatórias tipo “booster” se destinam a aumentar a pressão em adutoras ou redes de distribuição de água.
6 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Este trabalho é fruto do convênio ECV-DTP 004/2011 firmado entre a ELETROBRAS, no âmbito do PROCEL e a UFMS/FAPEC, tendo como 
um de seus produtos a elaboração de guias técnicos para auxiliar a realização de Diagnóstico Hidroenergético e controle operacional em 
sistemas de abastecimento de água.
ELETROBRAS/PROCEL
PRESIDÊNCIA 
José da Costa Carvalho Neto
Superintendência de Eficiência Energética
Renata Leite Falcão
Departamento de Projetos de Eficiência Energética
Marcel da Costa Siqueira
Divisão de Eficiência Energética no Setor Público
Denise Pereira Barros
EQUIPE TÉCNICA - ELETROBRAS/PROCEL
Camila Capobiango Martins
Davi Veiga Miranda
Jailson José Medeiros Alves
Marcus Paes Barreto
Thiago Vogt Campos
EQUIPE
UFMS
REITOR
Marcelo Augusto Santos Turine
VICE-REITORA
Camila Celeste Brandão Ferreira Ítavo
AUTORES
Peter Batista Cheung
Raquel Rabello Akagi 
COORDENADOR TÉCNICO
Peter Batista Cheung
COORDENAÇÃO EDITORIAL 
Alexandre Batista Pereira Gealh
CONSULTORIA TÉCNICA EXTERNA
Airton Sampaio Gomes
REVISOR TÉCNICO
Fábio Veríssimo Gonçalves
EQUIPE TÉCNICA - LENHS/UFMS
Peter Batista Cheung (Coordenador)
Alexandre Batista Pereira Gealh
Carlos Nobuyoshi Ide
Fábio Veríssimo Gonçalves
Ingrid Craco Anders de Almeida
Jhonatan Barbosa da Silva
Johannes Gerson Janzen 
Moacir Muniz Pereira Júnior
Narumi Abe
Paulo Jose A. de Oliveira
Raíssa Honorio Barreto Antunes
Raquel Rabello Akagi
Taiani Tiemi Shirado Sakihama
Vinícius Battistelli Lemos
Weslley Henrique Alves Barbosa
W
7G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
W
S U M Á R I O
1. APRESENTAÇÃO ........................................................................................................................ 5
2. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 5
3. METODOLOGIA DE DIAGNÓSTICO ....................................................................................... 9
3.1 PLANO DE MEDIÇÕES ........................................................................................................... 9
4. EQUIPAMENTOS E MEDIÇÕES ................................................................................................. 9
4.1. MEDIÇÕES DE VAZÃO ........................................................................................................... 9
4.1.1 Medidor de Vazão Ultrassom .....................................................................................9
3.2. RELATÓRIO E ENCERRAMENTO ........................................................................................... 9
4.2 MEDIÇÕES DE GRANDEZAS ELÉTRICAS .............................................................................. 14
4.3 ROTAÇÃO ................................................................................................................................. 14
5. AVALIAÇÃO DE INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E ELÉTRICAS ................................................ 14
5.1 PLACA DA BOMBA COM OS DADOS NOMINAIS ................................................................ 14
5.2 TEMPERATURA ......................................................................................................................... 14
5.3 VIBRAÇÃO ................................................................................................................................. 15
5.4 PLACA DO MOTOR E DADOS NOMINAIS ............................................................................ 15
5.5 AVALIAÇÃO GERAL DE CONDIÇÕES ELÉTRICAS ................................................................ 16
5.5.1 Tensão de alimentação ...............................................................................................16
5.5.2 Desequilíbrio de Tensão ............................................................................................16
5.5.3 Corrente .....................................................................................................................16
5.5.4 Distorção harmônica ..................................................................................................16
6. ENSAIOS DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO ......................................................................... 17
6.1 ENSAIO DE RENDIMENTO DE CONJUNTOS MOTOBOMBA ............................................ 17
6.1.1 Determinação da Curva do Sistema e da Bomba .....................................................18
6.1.2 Determinação da Curva da Bomba ...........................................................................18
6.1.3 Determinação da curva do sistema ...........................................................................18
6.1.4 Interpolação por três pontos .....................................................................................19
6.1.5 Altura Total de Elevação ............................................................................................19
6.1.6 Rendimento do motor ................................................................................................20
6.1.7 Rendimento do conjunto ............................................................................................20
7. MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS HIDRÁULICOS E ELÉTRICOS .............................. 20
8. ANÁLISE DE DADOS .................................................................................................................. 22
8.1 HISTÓRICO DAS FATURAS DE ENERGIA ............................................................................... 22
8.1.1 Classificação das Unidades Consumidoras ................................................................22
8.1.2 Consumo de energia [kWh] .......................................................................................22
8.1.3 Demanda [kW] ...........................................................................................................22
8.1.4 Fator de Potência .......................................................................................................238.1.5 Custos da energia .......................................................................................................23
8.2 ESTABELECIMENTO DE LINHA DE BASE .............................................................................. 23
8.3 CÁLCULO DE INDICADORES ................................................................................................ 24
8.3.1 Consumo específico de energia (CE) .........................................................................24
8.3.2 Consumo específico normalizado (CEN) ....................................................................24
W
9. PROPOSIÇÃO DE MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA COM ESTIMATIVA DE BENEFÍ-
CIOS ................................................................................................................................................. 24
9.1 MELHORIA DE RENDIMENTO DOS EQUIPAMENTOS ........................................................ 24
9.1.2 Exemplo de substituição de bomba ...........................................................................25
9.1.3 Motores .......................................................................................................................26
9.2 REDUÇÃO DA ALTURA TOTAL DE ELEVAÇÃO.................................................................... 27
9.2.1 Exemplo em limpeza de adutora ...............................................................................27
9.3 OTIMIZAÇÃO DO USO DE RESERVATÓRIOS ....................................................................... 28
9.3.1 Cálculo do volume útil ................................................................................................28
9.3.2 Exemplo de redução de bombeamento no horário de ponta ...................................29
9.4 MEDIDAS DE REDUÇÃO DO CUSTO DA ENERGIA ............................................................. 29
9.4.1 Enquadramento da demanda contratada ..................................................................29
9.4.2 Escolha do sistema de Tarifação .................................................................................30
9.4.3 Correção do fator de potência ...................................................................................30
9.4.4 Principais Causas de um Baixo Fator de Potência ....................................................30
9.5 APLICAÇÃO DE CONVERSORES DE FREQUÊNCIA ............................................................. 30
9.5.1 Condições de Aplicação ..............................................................................................30
9.5.2 Seleção da Bomba para Operar com Rotação Variável ............................................31
9.5.3 Determinação da Rotação de Trabalho .....................................................................32
9.5.4 Determinação do Rendimento ...................................................................................32
 do Conjunto ........................................................................................................................32
9.5.5 Determinação da Economia de Energia ....................................................................32
9.5.6 Estimativa da Redução do Volume Perdido em Vazamentos ...................................32
9.5.7 Vantagens e Desvantagens ao se Utilizar Conversores de Frequência ....................33
10. ANÁLISE ECONÔMICA DAS SOLUÇÕES ............................................................................... 33
10.1 VALOR PRESENTE LÍQUIDO (VPL) ....................................................................................... 33
10.2 TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR) .................................................................................. 33
10.3 TEMPO DE RETORNO (TR) - PAYBACK .............................................................................. 34
10.4 CUSTOS EVITADOS E PREMISSAS PARA O CÁLCULO DA RELAÇÃO BENEFÍCIO/CUSTO 
NA METODOLOGIA DA ANEEL ................................................................................................... 34
11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................. 34
9G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
3. METODOLOGIA DE DIAGNÓSTICO
De maneira geral o diagnóstico energético pode ser decomposto em etapas de planejamento, plano de medições, medições 
em campo e análise de dados e apresentação dos resultados através do relatório do diagnóstico, como ilustra o diagrama da 
Figura 1 e metodologia detalhada, apresentada no Guia Prático de Planejameno e Boas Práticas em Campo, Volume 3 (VIANA; 
DIAS JUNIOR, 2017).
Dois aspectos devem ser destacados, o plano de mediçoes e o relatório de encerramento, metodologias e ferramentas que ga-
rantem um diagnóstico energético bem elaborado, e que não foram abordados no Guia Prático de Planejameno e Boas Práticas 
em Campo, Volume 3 (VIANA; DIAS JUNIOR, 2017).
Figura 1 - Diagrama do processo de Diagnóstico Energético - Adaptado de (“NBR ISO 50002:2014)
Após coleta de informações iniciais deve ser traçado o plano 
de medições, que envolve: 
-Listar pontos de medição relevantes;
-Metodologia dos ensaios e combinações de conjuntos que 
serão avaliados;
 -Duração e frequência de medição para cada medição, isto é, 
medição pontual dos ensaios e do monitoramento contínuo;
 -Frequência de aquisição para cada medição e variáveis rele-
vantes disponibilizadas pela empresa, p. ex., parâmetros de 
operação; 
-Volumes bombeados (macromedição);
-Responsabilidades para a execução das medições, incluindo 
equipe de diagnóstico e pessoal da empresa envolvido;
-Análise de riscos e equipamentos de proteção.
3.1 PLANO DE MEDIÇÕES
Com os resultados das medições e análises é elaborado o rela-
tório do diagnóstico, que deve apresentar pelo menos:
• Caracterização da área de estudo;
• Instrumentação e sistemas de medição utilizados;
• Resultados das medições e análises;
• Medidas de eficiência hidroenergética propostas, com esti-
mativa de custos e benefícios.
O relatório deverá ser enviado a empresa para análise e então 
deve ser realizada uma reunião de apresentação de resulta-
dos, para esclarecimentos, dúvidas e tomada de decisão da 
implantação das medidas.
3.2. RELATÓRIO E ENCERRAMENTO
4. EQUIPAMENTOS E MEDIÇÕES
4.1. MEDIÇÕES DE VAZÃO
O local ou os locais de medidas de vazão dependem da ins-
talação de bombeamento a ser estudada. Para que a medida 
tenha a menor incerteza possível, alguns critérios devem ser 
utilizados. 
Os procedimentos e metodologia para determinar os pontos 
de medição de vazão e executar as medições de vazão pela 
metodologia de Pitot-Cole são apresentadas no Guia Prático 
de Planejameno e Boas Práticas em Campo, Volume 3 Volu-
4.1.1 Medidor de Vazão Ultrassom
Este tipo de medidor é eficaz, de simples instalação e de rá-
pida resposta. Ele possui sensores emissores e receptores não 
intrusivo, é portátil, pode ser conectado às tubulações com 
diâmetros externos de 25 a 5000 mm e com a espessura da 
parede do tubo de até 40 mm. O medidor de vazão ultras-
som, além de mostrar em seu display a vazão medida, permi-
te realizar a aquisição dos dados, pois trabalha com sinais de 
4[mA] a 20[mA].
O princípio funcionamento dos medidores de vazão ultras-
sônicos é o da propagação das ondas sonoras nos meios, no 
caso fluido em escoamento, com frequências compreendidas 
entre 150[kHz] e 5[MHz].
Os medidores de vazão ultrassônicos mais utilizados no sane-
amento são os do tipo tempo de transito, que se baseiam na 
medição dos tempos que ondas acústicas emitidas simultane-
amente no sentido do escoamento e contra a mesmo. Estes 
medidores podem ter o sistema emissor/receptor colocado ex-
ternamente ao tubo ou internamente denominados, respec-
tivamente, medidores de vazão ultrassôni-cos não intrusivos 
e medidores de vazão ultrassônicos intrusivos. Para o caso de 
ensaios de campo, o não intrusivo torna-se mais prático. 
Ele é adequado para medida de líquidos limpos e homogêne-os, ou sejam, líquidos sem grandes concentrações de partícu-
las suspensas ou bolhas de ar ou gases. 
Com base no tempo de trânsito de duas ondas sonoras o me-
didor de vazão calcula a velocidade média do fluido. A velo-
cidade média de escoamento é determinada em função do 
tipo de escoamento, que envolve a viscosidade do fluido e o 
diâmetro do tubo.
me 3 (VIANA; DIAS JUNIOR, 2017) e na série Guias Práticos 
do PNCDA, Volume 2, Ensaios Pitométricos (FRANGIPANI, 
2007a). 
Os procedimentos e metodologias para determinação de 
pressão em tubulações e equipamentos (bombas, reservató-
rios, etc.) estão detalhados na série Guias Práticos do PNCDA, 
Volume 1, Macromedição (FRANGIPANI, 2007b). 
W
10 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Figura 2 - Medidor de vazão ultrassom de tempo de trânsito com sistema emissor/receptor não intrusivo.
A Figura 2 apresenta o esquema de um medidor de vazão 
não intrusivo. A praticidade desse tipo de medidor torna-se 
bastante interessante no sentido da sua facilidade de instala-
ção e operação e da não necessidade de furação da tubulação 
e da não inserção de qualquer corpo ou ponta no interior da 
mesma. Porém o local de sua instalação deve ser escolhido 
com cuidado, em um trecho retilíneo, para que não haja in-
terferência da turbulência ocasionada por singularidades.
Os escoamentos de fluxo, ou sejam, seus perfis de velocidades, 
requerem sempre um trecho reto de conduto para esta-rem 
perfeitamente desenvolvidos. Assim sendo, para que a medi-
da de vazão pelo ultrassom tenha incerteza menor possível, 
algumas recomendações em relação à instalação devem ser 
respeitadas. As Figura 3 e a Figura 4 apresentam recomen-
dações em relação as distâncias de válvulas, curvas, reduções, 
derivações, proximidades de bombas e outras.
Figura 3 – Distâncias recomendadas para utlização do medidor de vazão 
ultrassom
Figura 4 – Distâncias recomendadas para utlização do medidor de vazão 
ultrassom
4.1.3.1 Como instalar e medir a vazão com o 
ultrassom
O medidor de vazão precisa ser configurado e os transduto-
res devem ser espaçados de modo adequado em ordem para 
eles detectem sinais ultrassônicos e meça o fluxo. A seguir 
uma sequência de passos para a medição com o ultrassom.
1º passo: Selecionar o adequado obedecendo as distâncias 
recomendadas como mostrado nas Figura 3 e Figura 4. A 
escolha a seção que a tubulação esteja sempre cheia de líqui-
do com um tubo vertical sempre com o fluxo na ascendente 
ou um tubo horizontal completo. Evitar locais no interior da 
tubulação que tenham corrosão excessiva ou de formação 
de carepas. 
2º passo: Determinar a distância dos transdutores e instalar 
(Tabela 1).
3º passo: Determinar a vazão e a velocidade de escoamento. 
O procedimento está na Tabela 2.
Existem vários fabricantes de medidores de vazão ultrassô-
nicos. Cada um tem a sua particularidade e traz um manual 
completo com todas as informações sobre o equipamento, 
inclusive a forma de opera-lo para se obter a vazão, a veloci-
dade de escoamento e também o volume. No caso descrito 
apresentados nos três passos acima, de uma forma geral, 
todos medidores operam dessa forma. Tem medidores com 
limitações de diâmetros, como até 1[m], de custos mais bai-
xos, entretanto a seguir será mostrado um exemplo de um 
equipamento que pode medir vazão em diâmetros de tu-
bulações até 6[m] e neste caso de custos mais altos. 
SEQUÊNCIA
1– Medir o diâmetro externo e a espessura da 
parede do tubo. Na sequência o menu solicita 
os diâmetros externo e interno da tubulação.
SUGESTÕES OBSERVAÇÃO
Tabela 1 – Procedimento para a determinação da distância dos sensores e sua instalação.
1.1 – Diâmetro externo Dext[m]. 
Envolve a trena diametralmente em volta da tubulação. Deter-
mina-se o comprimento do tubo. Assim o diâmetro externo 
será: 
1.2 – Espessura da tubulação: e[m] O resultado é o diâmetro interno: Dint = Dext - 2e
Utilizar trena para o diâmetro e um medidor de 
espessura do tipo ultrassom para a espessura 
(acessório).
Existe um menu no equipamento e é segui-
da a sequência.
[ ]tubo
ext
L m
D
π
=
11G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
2 – O menu pede o material da tubulação e 
revestimento interno. 
Essas informações são obtidas no local da 
medição. 
Dentro do menu existem vários materiais para 
serem selecionados.
Raspagem do tubo Medida da espessura
2.1– Material da tubulação. Material aço carbono (captação de água bruta) Material PVC (água tratada de lavagem dos filtros)
2.2 – Material de revestimento interno e sua espessura
O menu apresenta vários revestimentos, mas normalmente para o sane-
amento usa-se a opção sem revestimento.
3– O menu solicita o tipo de fluido.
Esse medidor mede muito bem água tratada e 
água bruta sem excesso de sólidos em suspensão.
O menu apresenta vários líquidos, mas no ex. a opção 
é água sem distinção se é tratada ou bruta.
4– O menu pede o tipo de transdutor.
Selecionar no menu Standard (padrão). Para líqui-
do frio.
A outra opção é para líquido quente (menu Hi-
-temp).
5– O menu pede o tipo de montagem 
do transdutor.
Tipos de montagem. Existem três montagens do transdutor, ou seja, 
V, W e Z. 
6– O menu apresenta o resultado da 
distância dos transdutores.
Instalar os transdutores, utilizando a pasta de 
acoplamento acústico (veja tabela 6, item 1.3). 
Essa distância entre os transdutores estará ar-
mazenada.
SEQUÊNCIA SUGESTÕES OBSERVAÇÃO
Tubulação de PVC de 4”
1 – Método V Verificar se o método V foi selecionado 
durante a configuração.
Método padrão.
2- Método W Verificar se o método W foi selecionado 
durante a configuração.
Para tubos metálicos de diâmetros pequenos (D 
< 2”). 
Tubulação de 2” 
de aço carbono
3- Método Z Verificar se o método V foi selecionado 
durante a configuração.
Utilizado onde o método V está tendo interfe-
rências como ar, sólidos em excesso. Tubulações 
maiores.
Tubulação de 
1,60[m] 
SEQUÊNCIA OBSERVAÇÃO
Tabela 2 – Determinação da vazão e da velocidade de escoamento.
1 – Ajuste da vazão. Existe um menu no equipamento e é seguida a sequência.
1.1 – Unidades da vazão. No menu escolhe-se a unidade da vazão como Litros/s, m3/s, m3/h e tam-
bém pode ser em unidades inglesas
1.2 – Vazão máxima e vazão mínima. No menu escolhe-se a faixa de vazão - melhora o tempo de resposta.
1.3 – Amortecimento – valor em segundos Para aumentar ou diminuir o tempo de resposta.
2 – Determinação da vazão e da velocidade de escoamento. Há no menu a determinação da vazão e da velocidade de escoamento.
Tabela 1 – Procedimento para a determinação da distância dos sensores e sua instalação.
12 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
4.1.3.2 Exemplo de Determinação da Vazão e da Velocidade de Escoamento
Medir a vazão em uma tubulação de 2” do circuito de ensaios 
do Laboratório de Etiquetagem de Bombas da Universidade 
Federal de Itajubá. A bomba centrífuga instalada opera va-
zões de zero a 12[m3/h] ou 3,33[Litros/s]. 
1º passo: Selecionar o local mais adequado e levantar as dis-
tâncias recomendadas, a espessura da parede e os diâmetros 
externo e interno (Tabela 3)
2º passo: Determinar as distâncias dos sensores ou transdu-
tores. 
A Tabela 4 mostra o procedimento para a determinação da 
distância dos transdutores. Cabe verificar detalhadamente no 
manual do equipamento a ser utilizado quais os procedimen-
tos de inserção das informações através do menu do medidor.
3º passo: Instalar os transdutores e conectar os cabos dos 
transdutores ao medidor. A Tabela 5 ilustra o procedimen-
to de instalação dos transdutores e a conexão dos cabos dos 
transdutores ao medidor.
4º passo: Realizar os ajustes para a medição da vazão e da 
velocidade de escoamento. 
A Tabela 6 aponta passo a passo os ajustes e verificações para 
as medidas de vazão e velocidade de escoamento. 
SEQUÊNCIA
1 – Local adequado.
SUGESTÕES OBSERVAÇÃO
Tabela 3 – Local adequado para a medição, determinação da espessura do tubo e diâmetros
Flange desaída da válvula. Flange do medidor eletromagnético 
Entre o flange de saída da válvula esférica e 
o medidor de vazão eletromagnético.
Lembre-se que teremos que colocar os transdutores a 
10.D do flange da válvula e 5.D do flange do medidor 
eletromagnético.
2 – Verificação da medida da posição dos transdutores.
Montante - 10.D = 10.2” = 10.25,4mm = 254[mm] Jusante – 5.D (no caso tem mais que 5.D)
O primeiro transdutor na faixa amarela.
3 – Medida da espessura do tubo. Utilizar o medidor ultrassom de espessura. Valor obtido: e = 4[mm] 
Zerando o medidor. Espessura do tubo (utilizar vaselina).
4 – Medida do diâmetro externo. Utilizar uma fita ou trena para o perímetro do tubo. Valor obtido do perímetro: Ltubo = 192[mm] 
Tabela 4 – Determinação das distâncias dos sensores ou transdutores.
1 – Distância entre os transdutores. Ligar o painel do medidor. Utilizar o menu.
1.1 – Entrar com o valor do diâmetro externo do tubo. Dext = 
61,11[mm]. 
1.2 – Entrar com a espessura do tubo e = 4[mm].
1.2.1 – Resultado diâmetro interno Dint = 53,11[mm].
1.3 – Entrar com o material do tubo – aço carbono.
1.3.1 – Resultado da velocidade do som no tubo – 3230,01[m/s].
1.4 – Entrar com o revestimento do tubo - nenhum. 
1.5– Entrar com o tipo de fluido – água. 
SEQUÊNCIA SUGESTÕES OBSERVAÇÃO
[ ] [ ]
[ ]int
192 61,11
2 61,11 2 4 53,11
tubo
ext
ext
L m
D m
D D e m
π π
= = =
= − ⋅ = − ⋅ =
1.5.1 – Resultado da velocidade do som na água – 1432,34[m/s].
1.6 – Entrar com o tipo de montagem dos transdutores. Entrar 
com W para tubos menores ou iguais a 2”. Ainda se tem a mon-
tagem dos transdutores WV e WW.
2 – Resultado da distância dos transdutores para essa montagem. 
Ltransdutor=80,66[m]
13G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
Tabela 5 – Instalação dos transdutores e ligação dos cabos no aparelho.
1 – Instalar os transdutores. Limpar o local. Utilizar o menu.
1.1 – Marcar com uma fita o local do transdutor de montante.
1.2 – Verificar o lado do transdutor de montante. O lado da direita fica 
contra o transdutor de jusante. Existe uma seta indicando essa posição.
1.5 – Fixar o transdutor de jusante. Os itens 1.1. a 1.3 deverão ser repe-
tidos para o transdutor de jusante. A fixação pode ser com corda ou fita 
de nylon ou ainda com régua de ajuste dos sensores.
SEQUÊNCIA SUGESTÕES OBSERVAÇÃO
2 – Ligação dos cabos. Verificar as cores de cada cabo para conectar 
dos transdutores ao medidor. Ligar os cabos dos transdutores ao medidor.
2.1 – Conectar os cabos nos transdutores. Transdutores fixados com régua 
de ajuste e guia corrediça (utilizada para tubos de diâmetro menores) e 
conectar os cabos no medidor.
SEQUÊNCIA OBSERVAÇÃO
Tabela 6 – Verificações e medições da vazão e velocidade.
1 – Verificações a serem realizadas. Utilizar o menu de configurações de vazão.
1.1 – Definir as unidades da vazão. Neste caso define-se a vazão como Litros/segundo. 
1.2 – Definir a faixa de vazão mínima e máxima. Definir uma faixa ótima de vazão melhora o tempo de resposta do medidor.
1.2.1 – Vazão máxima – 4[L/s]. 1.2.2 – Vazão mínima – 0[L/s]
1.3 – Definir o amortecimento (damping). O amortecimento é o tempo de resposta para determinar a média das vazões. Neste caso T = 10[s].
1.4 – Verificar a vazão e velocidade no menu. Q = 3,29[L/s] e v = 1,49[m/s].
1.5 – Verificar a intensidade de sinal.
Esse item no menu é importante, principalmente quando a vazão está instável ou não está medindo. 
Se a intensidade estiver muito baixa, menor que 5[%], deve ser verificado todos os itens anteriores no 
menu e/ou modificado o tipo de montagem. Em último caso escolher outro local. 
1.3 – Aplicar uma boa quantidade de pasta de acoplamento acústico. 
Essa pasta é fornecida pelo fabricante, mas para escoamento a tempe-
raturas de 20o a 30o pode ser utilizada qualquer pasta a base de água. 
1.4 – Fixar o transdutor de montante
4.1.3.2 Exemplo de Determinação da Vazão e da Velocidade de Escoamento
A Tabela 7 apresenta as vantagens e desvantagens dos medidores de vazão Pitot-Cole e ultrassom tempo de trânsito. Em linhas 
gerais a maior vantagem do medidor Pitot-Cole é o seu baixo custo e a maior desvantagem é sua dificuldade de instalação e 
operação. No caso do ultrassom sua maior vantagem é a facilidade de instalação, mas sua maior desvantagem é seu alto custo.
TIPO DE MEDIDOR VANTAGENS DESVANTAGENS
Simples e de baixos custos de aquisição, manutenção 
e calibração.
Apesar de existirem distâncias recomendadas para sua 
instalação próximas de curvas, válvulas e acessórios, 
quando não houver essas distâncias ele mede o perfil 
de velocidades, possibilitando uma aproximação do 
cálculo da vazão. 
PITOT-COLE
Dificuldade de montagem, principalmente da insta-
lação do tap e a vazão é medida indiretamente pela 
diferença de pressão (necessidade de instalação de 
um transdutor de pressão); maior trabalho de cálcu-
los para a determinação da vazão.
Inseri perda de carga e possui interferência no es-
coamento, pois existe uma área no interior da tu-
bulação.
Tabela 7 - Vantagens e desvantagens dos medidores Pitot-cole e ultrassom de tempo de trânsito.
14 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Tabela 7 - Vantagens e desvantagens dos medidores Pitot-cole e ultrassom de tempo de trânsito.
Facilidade de montagem; a vazão pode ser lida no dis-
play após as informações necessárias solicitadas pelo 
menu do instrumento e/ou aquisitada.
Não inseri perda de carga e não possui interferência no 
escoamento, pois seus sensores estão instalados exter-
namente na tubulação.
Quando bem instalado e bem calibrado possui incerte-
zas nas medidas menores (de 0,5% a 1%). 
ULTRASSOM 
(tempo de Trânsito)
 Complexo e altos custos de aquisição, manutenção 
e calibração.
Quando não obedecer às distâncias recomendadas, 
ele não mede a vazão; mesmo com distâncias reco-
mendadas, se houver vibração na tubulação, poderá 
não medir a vazão.
Mesmo bem instalado e calibrado, possui incertezas 
maiores em relação ao ultrassom (1,5%) 
4.2 MEDIÇÕES DE GRANDEZAS ELÉTRICAS
Para a medição das grandezas elétricas deverão ser utilizados 
analisadores de energia elétrica. Os analisadores permitem 
registrar as seguintes grandezas elétricas: tensão, corrente, 
potência ativa, potência reativa e potência aparente, fator 
de potência, frequência e distorções harmônicas, permitindo 
uma analisar os parâmetros de operação dos motores ou ins-
talações elétricas.
A medição com analisadores de grandezas elétricas consis-
te basicamente na instalação de transdutores de tensão e 
de corrente no circuito de alimentação do motor, junto ao 
quadro de comando e proteção ou diretamente na caixa de 
ligação do motor.
A instalação de equipamentos elétricos deve ser realizada por 
pessoal qualificado e experiente, com treinamento e certifica-
ção na norma regulamentadora de segurança em instalações 
elétricas – NR-10. De acordo com a norma, o trabalho em 
instalações elétricas deve ser realizado com o sistema desliga-
do e desenergizado, ou seja, o motor deve estar desligado e 
a chave seccionadora aberta, de forma que não haja tensão 
nos pontos de instalação. Caso não seja possível desligar e 
desenergizar o painel, deverão ser utilizados equipamentos 
de proteção individuais apropriados para trabalhar em insta-
lações energizadas:
• Óculos ou máscara para proteção do rosto;
• Luva isolante de acordo com o nível de tensão;
• Luva protetora da luva isolante
• Roupa “anti-chama”
• Botas para eletricista, sem bico de aço
• Capacete
• Roupa de proteção contra arcos elétricos, de acordo a cor-
rente de curto circuito do ponto de instalação.
4.3 ROTAÇÃO
A rotação de um motor pode ser medida através de tacôme-
tros, que podem ser mecânicos, eletromagnéticos ou ópticos. 
Entretanto, para ensaios de campo os mais comuns são os 
ópticos. Estes podem ser divididos em laser e estroboscópico. 
O primeiro apresenta um baixo custo e funciona com a refle-
xão de um laser em uma fita reflexiva. O segundo emite umaluz intermitente, que, quando coincidente com a frequência 
de rotação, fará com que uma marca feita no eixo pareça 
estacionária. Nos dois casos é necessário que o conjunto mo-
tobomba seja parado para que seja colocada a fita reflexiva ou 
para que seja feita uma marca no eixo. Para bombas peque-
nas, também podem ser utilizados os tacômetros de contato 
eletromecânicos, que possuem uma ponteira que deve ficar 
em contato com o eixo. 
A Figura 5 apresenta estes equipamentos.
Figura 5 - Medidores de rotação: a) Óptico; b) Estroboscópico; c) Eletrome-
cânico
a) b)
c)
5.1 PLACA DA BOMBA COM OS DADOS NOMI-
NAIS 
5. AVALIAÇÃO DE INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E ELÉTRICAS
Na visita deve-se verificar se as bombas possuem placa de 
identificação conforme indicado no Guia Prático de Plane-
jamento e Boas Práticas em Campo (VIANA; DIAS JÚNIOR, 
2017).
5.2 TEMPERATURA
A temperatura é um parâmetro de grande importância para 
uma rápida avaliação das condições de operação de um mo-
tor. Um aumento de 10oC na temperatura dos mancais e rola-
mentos, resultado de uma má lubrificação, pode reduzir pela 
metade sua vida útil. No caso de isolantes elétricos, o aumen-
to de temperatura pode indicar sua degradação. 
As principais causas de aquecimento dos motores são:
• Variação e desequilíbrio da tensão e frequência de alimen-
tação;
Figura 6 -Termografia em motor
• Elevação da temperatura ambiente;
• Excesso de partidas e paradas (corrente de partida elevada);
• Falta de limpeza (depósitos de poeira podem formar pontes 
condutoras);
• Ataque por vapores ácidos ou gases arrastados pela venti-
lação.
Além reduzir a vida útil do motor, o aumento da temperatura 
15G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
Figura 7 – Termografia – desequilíbrio de fases
Figura 8 – Termografia – Manutenção de instalações elétricas
dos enrolamentos causa uma queda em seu rendimento, já 
que as perdas joule se elevam. A medida da temperatura dos 
enrolamentos através de termômetros ou sensores de tem-
peratura não é fácil de ser obtida, já que a temperatura varia 
de um ponto a outro, dificultando a identificação do ponto 
mais quente. 
O uso de câmeras termográficas facilita o trabalho, já que esta 
apresenta o perfil de todo o motor, sendo fácil reconhecer o 
local de maior aquecimento. As Figuras 6, 7 e 8 mostra este 
equipamento e o perfil de temperaturas resultante.
Comparando-se a medida de temperatura realizada com o 
limite definido pela classe de isolamento do motor (Tabela 
8) têm-se um parâmetro para de sua condição de operação.
5.3 VIBRAÇÃO
A vibração em conjuntos motobombas está ligada diretamen-
te com problemas de instalação. Vibrações excessivas podem 
reduzir a vida útil do conjunto e afetar seu desempenho. As 
principais causas de vibração são:
• Desequilíbrio na tensão de alimentação;
• Desbalanceamento (problema de fábrica);
• Desalinhamento do eixo;
• Desgaste de mancais e rolamentos;
• Folgas nos mancais;
• Má lubrificação.
A análise de vibrações, quando feita corretamente, pode ser 
uma importante ferramenta para a manutenção preditiva. A 
medição pode ser feita através de simples medidores portá-
teis ou através de analisadores que já indicam possíveis pro-
blemas do conjunto. A medição deve ser feita nos mancais, 
próximo ao eixo, em três direções perpendiculares.
A Tabela 9 apresenta as zonas de avaliação da vibração, que 
fornece uma estimativa qualitativa da vibração do conjunto, 
permitindo que sejam definidas diretrizes com base nos re-
sultados obtidos.
Tipo de
Equipamento
0,28
V
IB
R
A
Ç
Ã
O
 [
m
m
/s
]
Classe I
Até 15 kW
Classe II
Entre 15 e 
75 kW
Classe III
Acima de 75 kW 
(Fundação Rígida)
Classe IV
Acima de 75 kW 
(Fundação Flexível)
0,45 Bom
0,71
1,12
1,80
2,80 Satisfatório
4,50
7,10 Insatisfatório
11,20
18,00
Tabela 9 - limites de vibração para máquinas rotativas (ISO 10816, 1995)
5.4 PLACA DO MOTOR E DADOS NOMINAIS
Os dados de placa de um motor (Figura 9) apresentam as principais características nominais de sua operação devem ser 
identificados para cada motor. Alguns fabricantes disponibilizam ainda as curvas de desempenho (Figura 10), que devem ser 
obtidas via internet.
Figura 9 - Dados de placa de motores de indução trifásico
AClasse de Isolamento
105
Temperatura máxima do 
ponto mais quente (oC)
E B F H
120 130 155 180
Tabela 8 – limite de temperatura do ponto mais quente do motor de acordo 
com a classe de isolamento
28,00 Inaceitável
45,00
• Nome e/ou marca do fabricante; 
• Modelo (MOD) atribuído pelo fabricante; 
• Designação da carcaça da máquina, 
• Número de série (n°) e/ou código de data de fa-
bricação; 
• Número de fases; 
• Potência nominal (em cv e em kW) 
• Frequência nominal; 
• Velocidade de rotação nominal; 
• Rendimento nominal 
• Fator de potência nominal; 
• Razão da corrente com rotor bloqueado para a 
corrente nominal, (Ip/In); 
• Classificação térmica (ISOL). 
• Categoria 
• Grau de proteção (IP XX);
• Categoria
• Regime de operação( S1: contínuo); 
• Tensão(ões) nominal(is). 
• Corrente(s) nominal(is), de acordo com as ten-
sões; 
• Diagrama de ligações, 
• Fator de serviço, quando diferente de 
1,0; 
16 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Por norma todo motor de indução deve conter informações 
relativas às suas características de operação e de fabricação 
marcadas de forma legível, indelével e durável diretamente 
na carcaça. No entanto, em muitas instalações estes dados 
não são legíveis. Motores mais antigos apresentavam menos 
informações em suas placas, especialmente o rendimento no-
minal. A figura 11 ilustra conjuntos motobomba com moto-
res em torno de 15 e 30 anos e operação.
Figura 10 - Curvas de desempenho do motor
Figura 11 - Exemplo de placa de motor (ano 2000)
5.5 AVALIAÇÃO GERAL DE CONDIÇÕES ELÉTRICAS
A tensão de alimentação de uma instalação é a tensão medida 
no ponto de conexão com a rede elétrica. Para consumidores 
do Grupo A o fornecimento é em média tensão (normalmente 
13,8 kV), e então ligado a subestação onde os transformado-
res abaixam para a baixa tensão, que alimenta os motores em 
220 V, 380 V ou 440 V.
A tensão de alimentação do motor pode ser medida com um 
multímetro no quadro de comando ou nos bornes da caixa 
de ligação do motor. Caso apresente uma de variação fora 
dos limites pode comprometer o rendimento da operação do 
motor. Os valores permitidos são de 7,5 % de variação, resul-
tando nos limites apresentados na Tabela 10.
5.5.1 Tensão de alimentação
Tensão
Nominal (V)
127
Tabela 10 – Valores limites de tensão
Valores Limite (V)
117,5 / 136,5
220 203,5 / 236,5
380 351,5 / 408,5
440 407,0 / 473,0
O desvio da tensão nominal deve ser analisado, pois pode ser 
devido a um problema externo, e a concessionária de energia 
deve ser notificada. Caso seja um problema interno a rede elé-
trica deverá ser inspecionada, pois pode apontar um proble-
ma no transformador ou na rede de distribuição de energia.
5.5.2 Desequilíbrio de Tensão 
A utilização do motor sob tensões desbalanceadas não é dese-
jável, pois pode reduzir a sua eficiência, ou mesmo, danificar 
o motor ao provocar o aumento da temperatura. Normas in-
ternacionais recomendam que o desequilíbrio em motores de 
indução seja de no máximo 1%.
O desequilíbrio de tensão pode ser determinado a partir da 
medição da tensão nas três fases, e calculado como sendo o 
máximo desvio da tensão em uma fase em relação a tensão 
média, dividido pela tensão média, conforme as equações.
Onde:
dV [%] – desequilíbrio de tensão;
Va [V] – tensão na fase A;
Vb [V] – tensão na fase B;
Vc [V] – tensão na fase C;
Vmed [V] – tensão média.
 
( )max : :a med b med c medV V V V V V
dV
V
 − − −
=   
  3
a b c
med
V V VV + +
=
5.5.3 Corrente
A corrente solicitada por um motor elétrico pode ser medi-
da através de transdutores de corrente, normalmente alicates 
amperímetros, que envolvem os cabos de alimentação e for-
necem um sinal proporcional à corrente medida. É necessá-
rio, portantoconhecer a relação de transformação do sensor 
de corrente para configurar adequadamente o analisador de 
energia.
5.5.4 Distorção harmônica
As distorções harmônicas são fenômenos associados com de-
formações nas formas de onda das tensões e correntes em 
relação à onda senoidal da frequência fundamental. Em esta-
ções elevatórias esta distorção ocorre quando os motores são 
acionados por conversores de frequência.
A distorção harmônica total (DHT) não deve ultrapassar 10%, 
para tensões até 1 kV. 
Durante a partida, os valores de corrente podem atingir picos 
de até 8 vezes a corrente nominal. Desta maneira, é importan-
te verificar se há dispositivos de partida de motores (inversores 
ou chaves de partida) quem inimizem as perdas na partida.
17G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
6. ENSAIOS DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO
Nos ensaios de avaliação do desempenho de uma estação 
elevatória são realizadas medições que permitam avaliar o de-
sempenho dos conjuntos motobomba e subsidiar análises de 
melhoria.
Serão abordados três tipos de medições:
• Rendimento dos conjuntos motobomba,
• Consumo específico das diferentes combinações de ope-
ração
• Avaliação de perdas de carga nas tubulações
6.1 ENSAIO DE RENDIMENTO DE CONJUNTOS MOTOBOMBA
O ensaio pode ser realizado com medições pontuais das gran-
dezas, mas recomenda-se a aquisição dos dados, para que 
possam ser feitas mais medições e assim melhorar a confiabi-
lidade das medições. O tempo total de execução depende do 
número de conjuntos e as combinações de operação em para-
lelo possíveis. O período de medições em cada ponto pode ser 
pequeno (5-10 min.), no entanto sugere-se que o intervalo 
entre as medições seja curto (a cada 30 ou 10 segundos). 
Com isso tem-se mais medições para traçar uma média.
Os resultados destas medições são os pontos de operação da 
curva e os rendimentos e consumos específicos de cada ope-
ração, como apresentam as tabelas e figuras a seguir para 
uma estação elevatória com 6 conjuntos, dos quais os conjun-
tos 2 e 3 não estavam operando por manutenção.
Bombas
Tabela 11 – Exemplo de dados coletados nos ensaios individuais dos conjuntos
VALORES MEDIDOS
p1 [m]
Entrada
p2 [m] 
Saída
1
4
5
6
n
[rpm]
Q
[m3/s]
Q
[m3/h]
Pel
[kW]
Bombas
VALORES CALCULADOS
H
[m]
Ph
[kW]
1
4
5
6
Pe
[kW]
nm
[%]
nb
[%]
nc
[%]
Bombas
VALORES CORRIGIDOS – n = 1775[rpm]
Q
[m3/s]
1
4
5
6
H
[m]
Q
[m3/h]
Ph
[kW]
Pe
[kW]
Pel
[kW]
Figura 12 - Consumo específico das diferentes associações
1,15
1,30
1,34
1,12
45,9
45,0
46,8
46
1400
1390
1394
1400
0,2356
0,2280
0,2100
0,2340
848,2
820,8
756,0
842,4
161,0
197,0
158,0
197,0
47,3
46,1
47,5
47,4
109,4
103,2
97,9
108,9
154,6
189,1
151,9
189,8
96,0
96,0
96,1
96,3
70,8
54,6
64,4
57,4
68,0
52,4
62,0
55,3
0,2987
0,1170
0,2636
0,2967
1075,4
1033,4
949,1
1068,0
76,1
75,2
77,0
76,3
223,0
214,8
202,8
221,9
315,1
393,8
313,6
386,7
328,1
410,2
326,2
401,5
Associação
Tabela 12 - Resultados das diferentes associações
Bomba Q [m3/h] Pel [kW]
Qtotal 
[m3/h]
Ptotal [kW]
CE 
[kWh/m3]
1
4
5
6
1/6
4/5
4/5/6
848
821
756
842
1832
1872
2642
161
197
158
197
482
481
944
0,190
0,240
0,209
0,234
0,263
0,257
0,357
1
4
5
6
1
6
4
5
4
5
6
848
821
756
842
895
937
868
1004
929
822
892
161
197
158
197
215
267
238
243
341
250
353
H [m]
47,3
46,1
47,5
47,4
56,0
56,3
61,8
61,7
81,4
81,4
81,4
CEN 
[kWh/m3/100m]
47,3
46,1
47,5
47,4
56,0
56,3
61,8
61,7
81,4
81,4
81,4
18 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Associação
Tabela 12 - Resultados das diferentes associações
Bomba Q [m3/h] Pel [kW]
Qtotal 
[m3/h]
Ptotal [kW]
CE 
[kWh/m3]
1/5/6
1/2/5/6
1/4/5/6
2317
2491
2534
772
1121
1122
0,333
0,450
0,443
802
684
831
688
471
559
774
628
627
541
737
243
225
304
242
336
224
319
246
323
229
324
H [m]
81,3
81,5
81,1
99,3
100,0
99,5
100,2
99,9
100,1
100,5
100,4
CEN 
[kWh/m3/100m]
81,3
81,5
81,1
99,3
100,0
99,5
100,2
99,9
100,1
100,5
100,4
1
5
6
1
2
5
6
1
4
5
6
6.1.1 Determinação da Curva do Sistema e da Bomba
Existem situações em que não se tem disponível a curva da 
bomba fornecida pelo fabricante ou, devido ao desgaste da 
bomba e do sistema de tubulações, pelo uso prolongado, tor-
na-se inviável a utilização da curva do fabricante ou o seu 
ajuste através de equações teóricas. Fazendo-se necessário a 
obtenção das curvas características reais, com a finalidade de 
realizar uma análise mais confiável.
Os testes requeridos para o levantamento da curva da bomba 
podem ser realizados de duas formas: no local de operação 
da bomba, caso não seja possível a retirada da mesma, ou em 
laboratório. Já para obtenção da curva do sistema os testes 
só são possíveis de se realizar na própria instalação, devido 
à inviabilidade na retirada da linha de tubulações ou sua re-
produção em laboratório. Outra dificuldade para obtenção 
da curva do sistema é o fato de que no ensaio a bomba deve 
operar em diferentes rotações, mas é acionada por um motor 
elétrico de rotação constante. Desta forma, a troca do motor 
por outro acionamento, ou a ins-talação de um acoplamento 
de rotação variável, para realização dos ensaios é uma alter-
nativa técnica e economicamente inviável.
A seguir é apresentada uma metodologia que permite rea-
lizar, no campo, os ensaios necessários para obtenção das 
curvas, sem que ocorra a retirada da bomba ou mudança do 
acionamento da mesma.
6.1.2 Determinação da Curva da Bomba
Analisando a Figura 13, observa-se que o estrangulamento 
da válvula provoca uma alteração na curva do sistema e, man-
tendo constante a rotação do motor, o ponto de operação do 
conjunto desloca-se sobre a curva da bomba, que permanece 
inalterada. Assim, com a medição de valores de pressão e va-
zão em diversas posições de abertura da válvula, adquire-se 
um conjunto de pontos que representam a curva da bomba, 
em uma dada rotação.
Para a determinação da curva da bomba os seguintes passos 
devem ser seguidos:
1. Com a válvula de controle toda aberta e a bomba em sua 
rotação nominal, medir a vazão e a pressão;
2. Repetir a mesma leitura anterior para diversas aberturas de 
válvula, até que esteja totalmente fechada;
3. Em um gráfico de pressão em função de vazão marcar os 
pontos medidos, e obter a curva da bomba ajustando um po-
linômio do segundo grau, de acordo com a equação abaixo, 
resultando em uma curva como mostrada na Figura 13.
 
Onde:
K1= A. n2;
K2= B. n;
A, B, C – constantes dependentes do projeto da bomba;
n [rpm] – rotação da bomba;
Q [m³/s] – vazão;
H [m] – altura de elevação total. 
O chamado ensaio de recepção, que serve para verificar as 
condições reais de funcionamento da bomba.
Figura 13 - Obtenção da curva da bomba.
2
1 2H k k Q C Q= + ⋅ + ⋅
6.1.3 Determinação da curva do sistema
A análise da Figura 14 mostra que uma alteração na curva 
da bomba através da regulagem de sua rotação, mantendo 
a mesma abertura de válvula, provoca um deslocamento do 
ponto de operação do conjunto sobre a curva do sistema, que 
por sua vez permanece inalterada. Assim, a curva do sistema 
para uma dada condição de linha de tubulações é obtida me-
dindo os valores de pressão e vazão para diversas rotações 
da bomba. Contudo a bomba a ser ensaiada é acionada por 
um motor elétrico de rotação constante o que impossibilita o 
levantamento da curva do sistema. No entanto, mesmo o mo-
tor sendo de rotação única, pode-se afirmar que num dado 
intervalo de tempo tanto o motor quanto a bomba irão traba-
lhar com rotação variável. O referido intervalo corresponde ao 
instante de tempo em que o motor é desligado, e sua rotação 
19G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
decresce desde a nominal até a rotação igual a zero.
Através de um sistema informatizado, com alguns transdu-
tores e programas computacionais, é possível acompanharo 
decréscimo da rotação do conjunto motor- bomba, lendo e 
armazenando os valores de pressão e vazão para as diferen-
tes rotações, desde o desligamento do motor até sua parada 
completa. 
A seguir o procedimento de campo para levantamento da cur-
va do sistema:
1. Com a válvula de controle totalmente aberta, ajusta-se a 
bomba ao ponto nominal de operação;
2. Liga-se o sistema de aquisição de dados;
3. Desliga-se o motor e faz-se a leitura dos valores de pressão, 
vazão e rotação ao longo do tempo, até que ele pare;
4. Em um gráfico de pressão em função da vazão marcam-se 
os pontos e determina a curva do sistema, ajustando um poli-
nômio do segundo grau, tal como na Figura 14.
Figura 14 - Obtenção da curva do sistema.
6.1.4 Interpolação por três pontos
Em casos onde há a impossibilidade de realização dos testes 
para levantamento das curvas, seja por dificuldades na imple-
mentação do sistema de aquisição dos dados ou restrições 
impostas pelo processo onde a bomba está instalada, é pro-
posto à estimativa das curvas características com base no co-
nhecimento de três pontos distintos.
A Figura 15 apresenta a curva de uma bomba instalada em 
um sistema com ponto nominal de operação representado 
por N, fornecendo uma vazão QN e pressão HN. A condição de 
operação com a válvula toda fechada e máxima pressão é p, 
com vazão zero e pressão Hp, chamado de ponto de “shutoff” 
da bomba. As diferenças geométricas de cotas entre os reser-
vatórios de sucção e descarga são representadas pela altura 
estática H0 de instalação. 
Tanto a curva da bomba quanto a do sistema são expressas 
por um polinômio do segundo grau, isto é, admite-se que a 
altura de carga total fornecida pela bomba e as pressões im-
postas pelas linhas de tubulações são expressas por equações 
com a forma: 
Figura 15 - Estimativa das curvas características por três pontos
Da curva do sistema, observa-se que para condição de vazão igual 
a zero, a Equação fica: 
e para condição nominal: 
Para a curva do sistema a expressão simplificada fica:
Da mesma maneira, deduz-se que a curva da bomba de forma 
simplificada é expressa pela equação:
Assim, se forem conhecidas as ordenadas dos pontos de “shu-
toff” da bomba, a altura estática da instalação e um ponto 
de operação do sistema, que pode ser a condição nominal de 
trabalho, é possível estimar as curvas características da bomba 
e da instalação.
6.1.5 Altura Total de Elevação
A altura total de elevação de uma bomba corresponde à soma 
de duas parcelas de altura: a altura estática e dinâmica. A par-
cela de altura estática representa a diferença entre os níveis 
que o fluido precisa vencer, ou seja, representa a diferença de 
energia que separa a superfície livre do reservatório de sucção 
e o local onde é feita a descarga do recalque. Ela pode ser 
subdividida em duas outras parcelas: a altura de sucção e a 
altura de recalque, referenciadas com relação ao centro do 
rotor da bomba. Caso os reservatórios sejam pressurizados, a 
altura estática contará ainda com uma parcela corresponden-
te a diferença de pressão nos reservatórios. Já a altura dinâmi-
ca corresponde a parcela devido à diferença de velocidades, 
Portanto, analisando a altura total de elevação pelo lado da 
instalação, chega-se a seguinte equação. 
2 2
3 4 1
0 2 p
p v vH H H
g gρ
−
= + + +
⋅
2H a b Q= + ⋅
0
2
N
N
H Hb
Q
−
=
20
0 2
N
S
N
H HH H Q
Q
 −
= + ⋅ 
 
2
2
N P
B P
N
H HH H Q
Q
 −
= + ⋅ 
 
nos reservatórios de sucção e recalque, que são desprezíveis, 
pois para grandes volumes a velocidade se aproxima de zero, 
e principalmente, devido às perdas de carga ocorridas nas 
tubulações. A Figura 16 um caso típico em sistemas de abas-
tecimento de água com suas respectivas alturas.
0H a=
20 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Figura 16 - Esquema de uma instalação de bombeamentoonde:
H [m] – altura total de elevação;
H0[m] – desnível geométrico entre os níveis de sucção e re-
calque;
v4[m/s] – velocidade do líquido no nível do reservatório de 
recalque;
v1[m/s] – velocidade do líquido no nível do reservatório de 
sucção;
Hp[m] – perdas de carga na linha de sucção e recalque.
Este tipo de análise, feita pelo lado da instalação, é realizada 
em fase de projeto, quando será selecionada a bomba. Para 
avaliar as condições de operação de uma bomba que já este-
ja operando deve-se realizar a análise pelo lado da bomba, 
ou seja, deve-se aplicar a equação de Bernoulli considerando 
como fronteiras do sistema a entrada e a saída da bomba. 
Portanto, a altura de elevação total pode ser calculada por. 
onde:
H [m] – altura total de elevação;
p3/pg [m] – pressão manométrica na saída da bomba;
p2/pg [m] – pressão manovacuométrica na entrada da bomba;
v3 [m/s] – velocidade na saída da bomba;
v2 [m/s] – velocidade na entra da bomba;
z3-z2 [m] – diferença de cota entre a posição de entrada e 
saída da bomba.
Na prática, utilizam-se os bujões das bombas para realizar 
as medidas de pressão na entrada e saída da bomba e, co-
nhecendo-se seus diâmetros calculam-se as velocidades v3 e 
v2 através da expressão: 
0H a=
( )
2 2
3 3 22
3 22
p v vpH z z
g g gρ ρ
−
= − + + −
⋅ ⋅
onde:
v [m/s] – velocidade na entrada ou saída da bomba;
D [m] – diâmetro da entrada ou saída da bomba;
Q [m3/s] – vazão do sistema.
2
4 Qv
Dπ
⋅
=
⋅
6.1.6 Rendimento do motor
O rendimento do motor pode ser obtido a partir de dados 
do fabricante e do seu carregamento, dado pela potência de 
traba-lho em relação à potência nominal do motor. A maioria 
dos motores são projetados para operar na faixa entre 50% a 
6.1.7 Rendimento do conjunto
Para avaliar o rendimento do conjunto é necessário determi-
nar primeiramente a potência hidráulica, responsável pelo 
escoamento do fluido. Através do ensaio da bomba em cam-
po, determina-se a altura total de elevação, que representa 
a quantidade de energia por unidade de peso bombeado e 
a vazão. Assim a potência hidráulica pode ser calculada por: 
onde:
Ph [kW] – potência hidráulica;
p[kg/m3] – massa específica da água;
g [m/s2] – aceleração da gravidade;
Q [m3/s] – vazão;
H [m] – altura total de elevação.
Medindo-se a potência elétrica consumida pelo conjunto, cal-
cula-se seu rendimento : 
onde:
nc [%] – rendimento do conjunto;
Ph [kW] – potência hidráulica;
Pel [kW] – potência elétrica consumida.
O valor encontrado para o rendimento do conjunto deve ser 
confrontado com o valor nominal do conjunto, obtido pela 
multiplicação dos rendimentos do motor e da bomba. 
Caso o rendimento encontrado esteja muito abaixo do espe-
rado, é necessário realizar uma análise do porquê desta ocor-
rência e definir medidas como troca ou reparo do conjunto a 
fim de aumentar sua eficiência, reduzindo assim o consumo 
de energia.
100% da carga nominal. Se o carregamento de um motor for 
maior que 75%, o motor pode ser considerado bem dimen-
sionado, pois trabalha em uma região de operação em que os 
rendimentos são elevados.
O monitoramento de grandezas hidráulicas e elétrica deve 
compreender um período que seja representativo do com-
portamento típico da estação elevatória. É bastante comum 
que em estações elevatórias de água tratada haja variação da 
demanda de água e consequentemente de energia nos finais 
de semana. É o caso por exemplo de cidades turísticas, onde 
o consumo de água aumenta ou de distritos industriais, onde 
o consumo nos finais de semana é reduzido.
Recomenda-se, portanto, que o período de monitoramento 
seja de pelo menos 7 dias. Para este monitoramento de maior 
prazo, o intervalo entre as medições pode ser maior, reduzin-
7. MONITORAMENTO DOS PARÂMETROS HIDRÁULICOS E ELÉTRICOS
do assim o volume de dados armazenados no datalogger e 
que posteriormente deverão ser analisados. Medições a cada 
5 minutos são suficientes para o monitoramento.
O exemplo da Figura 16 apresenta os dados de monitoramento 
de vazão total de uma estação elevatória e a potência dos con-
juntos motobomba. 
No monitoramento das grandezas o tempo de mediçãoé 
maior, e com isso a medição está mais sujeita a problemas. 
Recomenda-se que ao menos uma vez ao dia seja feita uma 
avaliação do sistema de medições, verificando:
310hP g Q Hρ −= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
h
c
el
P
P
η =
21G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
Figura 17 – Exemplo de monitoramento de vazão da estação elevatória e potência dos motores
• Alimentação dos medidores na rede elétrica;
• Capacidade de armazenamento de dados dos datalog-
gers;
• Funcionamento adequado de medidores e transdutores;
• Continuidade das medições.
Caso algum problema seja encontrado, deverá ser feita 
uma avaliação se o monitoramento deve ser reiniciado ou 
se os dados coletados até o momento são suficientes.
Durante o período de monitoramento, a equipe deve 
acompanhar eventuais eventos atípicos na operação da 
elevatória. Atividades de manutenção, faltas de energia ou 
situações de consumo anormal de água irão afetar a ope-
ração típica da elevatória, e os dados monitorados serão 
também atípicos da operação.
Estas situações devem ser acompanhadas para que os resulta-
dos possam considerar esta operação anormal e sejam feitos 
os devidos ajustes.
Uma vez planilhados, os dados poderão ser analisados através 
de gráficos e cálculos. A planilha apresentada na Tabela 13 é 
um exemplo das grandezas monitoradas ao longo do tempo.
Tabela 13 - Tabela de dados de monitoramento
Data e Hora
Vazão 
Barrilete
(l/s)
20/08/2015 
00:00 688
644
685
689
666
20/08/2015 
01:00
20/08/2015 
02:00
20/08/2015 
03:00
20/08/2015 
04:00
59
54
57
60
56
Vazão 
Filtros
(l/s)
Nível
(mca)
2,48
2,67
2,64
2,54
2,21
1256
1000
1223
1217
1217
Demanda 
total 
(kW)
Potência 
Motor 1
(kW)
339
351
331
331
331
Potência 
Motor 2
(kW)
Potência 
Motor 3
(kW)
338
330
330
330
330
Potência 
Motor 4
(kW)
255
249
243
243
Potência 
Motor 5
(kW)
325
318
312
312
312
Potência 
Motor 6
(kW)
4
3
4
4
4
Conjuntos 
ligados
A apresentação dos dados de monitoramento em gráficos 
permite ainda identificar um comportamento comum da 
estação e também anormalidades, que devem ser con-
frontadas com os eventos e a operação dos conjuntos do 
período de monitoramento.
Nos gráficos apresentados na Figura 18 e Figura 19 
tem-se o monitoramento da demanda total e da vazão e 
pressão no barrilete da adutora do mesmo período. Neles 
observa-se que a vazão, pressão e demanda da estação 
elevatória estão diretamente relacionadas. 
Observa-se ainda uma redução de todas as grandezas no 
mesmo período, que se trata da redução do bombeamen-
to no horário de ponta para reduzir custos. Na área central 
do gráfico não ocorre esta redução, devido ao fato de ser 
sábado e domingo, quando não há horário de ponta. 
Figura 18 - Exemplo monitoramento de demanda
22 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Figura 19 - Exemplo de monitoramento de vazão e pressão no barrilete
8.1 HISTÓRICO DAS FATURAS DE ENERGIA
8. ANÁLISE DE DADOS
O histórico de energia permite analisar diversas grandezas e 
seu comportamento (variação de consumo, demanda, tarifas 
e encargos) ao longo dos meses. O período de análise deve 
ser de no mínimo de 12 meses.
A seguir são apresentadas informações que devem ser iden-
tificadas na fatura e as análises que podem ser realizadas a 
partir dos dados que devem ser planilhados mês a mês. 
8.1.1 Classificação das Unidades Consumidoras
Os consumidores de energia são identificados por classes e 
subclasses de consumo em função da atividade exercida pe-
las mesmas: residencial, rural, iluminação pública e demais 
classes (consumidores industriais, comerciais, serviços e poder 
público). As empresas de abastecimento de água são classifi-
cadas como Serviço Público, na qual se enquadram os servi-
ços de água, esgoto e saneamento.
São dois os grupos de faturamento para consumidores de 
energia elétrica: Grupo A e Grupo B. 
O Grupo B engloba consumidores de baixa tensão (tensão de 
fornecimento menor do que 2,3 kV e é o caso das estações 
elevatórias de menor porte, atendidas em 220 V. É caracteri-
zada pela estrutura tari-fária monômia, onde é cobrado ape-
nas o consumo de energia. 
Já o Grupo A consiste em consumidores de alta tensão, ou 
seja, com tensão de fornecimento superior a 2,3 [kV]. É ca-
racterizada pela estrutura tarifária binômia, onde é cobrado o 
consumo de energia e de demanda. 
Estações elevatórias de maior porte, que possuam transfor-
mador próprio normalmente são atendidas em 13,8 kV, per-
ten-cendo ao subgrupo A4. Existem três modalidades de for-
necimento para este grupo: convencional, horo-sazonal azul 
e horo-sazonal verde.
O consumo faturado se refere a energia ativa, capaz de pro-
duzir trabalho. Corresponde ao valor acumulado pelo uso da 
potência elétrica disponibilizada ao consumidor ao longo de 
um período de consumo, normalmente de 30 dias. O consu-
midor paga este consumo no mês seguinte à sua utilização. 
O consumo total de energia da instalação é a soma da energia 
consumida no horário de ponta e fora do horário de ponta.
Consumo no horário de ponta e fora do horário de ponta 
[kWh]
O Horário de Ponta é definido pela concessionária e compos-
to por 3 horas diárias consecutivas entre as 17:00 e 22:00, 
exceção feita aos sábados, domingos e feriados nacionais. 
Neste período a tarifa de energia é maior, e por isso há discri-
minação do consumo no horário de ponta. O Horário fora de 
ponta compreende as demais 21 horas do dia. 
Nas faturas de energia podem haver variações nos períodos 
de leitura da medição, com 32 ou 28 dias por exemplo. Para 
que essa diferença não afete a análise deve-se utilizar a média 
8.1.2 Consumo de energia [kWh]
de consumo diário, ou seja, o consumo total mensal dividido 
pelo número de dias entre os períodos de medição.
Sazonalidade do consumo
A variação do consumo ao longo do ano pode ser visualizada 
através de uma curva neutra, composta pelo valor do con-
sumo mensal dividido pela média de consumo no período. 
Assim, um valor igual a 1 significa o valor médio. 
Perfis diversos podem ser encontrados, como por exemplo: o 
consumo de energia se mantem praticamente constante no 
período; ou pode-se apresentar uma amplitude em torno de 
30% de diferença entre os meses de menor consumo e o mês 
de janeiro onde foi registrado o pico de consumo no período, 
cenário esse comum em uma cidade turística. 
Potência Ativa [kW]
Quantidade de energia elétrica solicitada da rede em um 
dado instante.
8.1.3 Demanda [kW]
Média da potência elétrica solicitada pela carga instalada em 
operação na unidade consumidora ao sistema elétrico, du-
rante um intervalo de tempo especificado (normalmente 15 
minutos). A demanda registrada é o maior valor no período.
A Demanda Contratada é colocada continuamente e obri-
gatoriamente à disposição do consumidor por parte da con-
cessionária e deve ser paga mensalmente em sua totalidade.
Demanda de Ultrapassagem
Parcela da demanda medida que excede o valor da contrata-
da, considerando uma tolerância de 5%. A partir deste limite 
é cobrado o valor da demanda de ultrapassagem (duas vezes 
o valor da contratada).
Demanda Faturada
É o valor considerada para fins de faturamento. Consiste no 
maior valor entre a demanda medida e a contratada. No caso 
de uma demanda registrada maior que 105% o valor da con-
tratada, será cobrada a demanda contratada com a tarifa 
comum e a demanda de ultrapassagem com a tarifa de ultra-
passagem. Caso a registrada seja menor que a contratada, o 
custo será referente a demanda contratada.
Fator de Carga
Grau de utilização da energia disponível. Pode ser entendi-
do como o consumo de energia pelo tempo de utilização da 
demanda máxima. Pode ser calculado a partir da demanda 
média do monitoramento de energia ou a partir do consumo 
total, como mostram a expressão abaixo.
onde:
F.C. [1] - fator de carga;
Dmed [kW] – demanda média no período;
Dmax [kW] – demanda máxima no período;
E [kWh] – energia consumida no período.
max max max
. . med medD D tEF C
D D t D t
⋅∆
= = =
⋅∆ ⋅∆
23G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
8.1.4 Fator de Potência
Os motores, transformadores e outros equipamentos de 
unidades consumidoras requerem para o seu funciona-
mento as potências ativa e reativa. A potência ativa, ex-
pressa em kW, é a potência que efetivamente produz tra-
balho. A potência reativa, expressa em kVAr, é distribuída 
nos elementos indutivos e capacitivos do circuito, sendo 
que estabelece o campo magnético nas indutâncias e os 
campos elétricos nos capacitores. 
Desta forma, pode-se dizer que a potência reativa não 
produz trabalho, mas que sem ela o trabalho não se re-
alizaria. A composição destas duas resulta na potência 
aparente ou total.
O valor do fator de potência da instalação pode ser cal-
culado a partir dos valores de demanda ativa e reativa 
(P e Q) ou das respectivas energias (EA e ER), que são 
apresentadas nas faturas de energia da concessionária. O 
fator de potência é calculado utilizando-se as seguintes 
equações:
A melhoria do fator de potência resulta em reduzir custos, 
pois maximiza a capacidade do sistema, melhora a qualidade 
da tensão e reduz as perdas de energia. Instalações com bai-
xo fator de potência necessitam de transformadores, relés de 
proteção e outros equipamentos maiores do que o indicado.
Além da redução na eficiência no uso de energia, a legislação 
brasileira determina que o fator de potência deve ser mantido 
o mais próximo da unidade, mas permite um valor mínimo de 
0,92. Se o fator de potência estiver abaixo desse mínimo, a 
conta de energia elétrica terá um custo adicional pelo consu-
mo excedente de reativo.
Para diminuir este custo e aumentar a eficiência, a energia 
reativa pode ser fornecida através de fontes externas, em que 
os bancos de capacitores têm sido os mais utilizados para a 
compensação de energia reativa.
8.1.5 Custos da energia
O histórico das faturas de energia traz ainda informações das 
tarifas e custos com energia. 
O custo específico é dado pelo valor total da fatura, em R$, 
dividido pelo consumo total, em kWh. O custo específico 
engloba as tarifas de consumo, demanda, taxas, impostos e 
encargos. É bastante utilizado na estimativa da redução dos 
custos com medidas de economia de energia.
A Figura 20 ilustra o aumento do custo específico devido a 
reajustes tarifários e o custo adicional de bandeiras tarifárias.
Figura 20 – Evolução do custo específico
8.2 ESTABELECIMENTO DE LINHA DE BASE
A linha de base é um modelo do consumo de energia e acor-
do com uma variável independente relacionada ao uso final 
da energia. Em geral, uma análise de regressão entre a ener-
gia medida e a variável independente.
Deve-se procurar um modelo que represente, de forma 
aproximada, o consumo energético do equipamento em suas 
diversas condições de operação. Em estações elevatórias a 
variável independente pode ser a vazão ou volume de água 
bombeado, sendo este o uso final da energia consumida.
Na Figura 21 observa-se um bom exemplo de linha de base 
de uma estação de bombeamento. Neste caso há uma boa 
aderência entre o volume bombeado e a energia consumida, 
que pode ser visto pelo coeficiente de correlação (R²) próximo 
da unidade.
Já no exemplo da Figura 22 não há uma boa correlação, e 
estes dados não devem ser utilizados na linha de base. Neste 
caso o consumo de energia foi obtido das faturas da conces-
sionária, que envolve diferentes setores (baixo recalque, alto 
recalque e tratamento). Esta correlação pode ser melhorada 
se forem utilizados medidores dedicados a cada setor, tanto 
de energia como também de vazão. 
Figura 21 - Exemplo de linha de base – Boa correlação
Figura 22 - Exemplo de má correlação entre energia e volume
max max max
. . med medD D t EF C
D D t D t
⋅∆
= = =
⋅∆ ⋅∆
24 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
8.3 CÁLCULO DE INDICADORES 
O consumo específico de energia elétrica (CE) indica a energia 
requerida para que um metro cúbico de água seja elevado 
pelo conjunto motobomba. Este indicador mostra a qualida-
de do conjunto motobomba e também do sistema de tubula-
ções à jusante da bomba, pois a melhoria do rendimento do 
conjunto ou a redução da perda de carga da tubulação irão 
reduzir a potência necessária para elevar o metro cúbico de 
água. Quanto menor for seu valor menos energia é gasta. É 
calculado pela seguinte equação: 
onde: 
CE– consumo específico de energia elétrica [kWh/m³]; 
EEcons – energia elétrica consumida no período [kWh]; 
Vbom – volume bombeado no período [m³]. 
8.3.1 Consumo específico de energia (CE)
8.3.2 Consumo específico normalizado (CEN) 
É um indicador utilizado para comparar diferentes instala-
ções, que possuem alturas manométricas próprias. Assim foi 
definido o CEN como a energia gasta para elevar um metro 
cúbico de água a 100 metros de altura manométrica, e é dado 
pela equação: 
onde: 
CEN – consumo específico de energia elétrica [kWh/m³/100m]; 
EEcons – energia elétrica consumida no período [kWh]; 
Vbom – volume bombeado no período [m³]; 
Hman – altura manométrica [m].
Como referência este indicador é da ordem de 0,5 kWh/m³ 
para 100 m. Sistemas com valores inferiores ainda podem ser 
melhorados, porém se o resultado for maior indica que há 
uma grande chance de reduzir o gasto com energia. 
9. PROPOSIÇÃO DE MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA COM ESTIMATIVA DE BE-
NEFÍCIOS
O consumo de energia de uma instalação de bombeamento 
pode ser dado pela expressão abaixo:
Onde ρ e g o peso específico da água e constante gravitacio-
nal, que podem ser consideradas constantes. Assim, temos 
que a redução de despesas com energia pode decorrer de:
a) Melhoria do rendimento do conjunto (ηbomba e ηmotor)
b) Redução da altura manométrica total (H)
c) Redução da vazão (Q)
d) Redução do tempo de operação (t)
e) Redução dos custos de energia (tarifa)
A seguir são apresentadas algumas destas oportunidades.
9.1 MELHORIA DE RENDIMENTO DOS EQUIPAMENTOS
A partir dos resultados dos ensaios de rendimento da bom-
ba é possível avaliar os benefícios da substituição por uma 
bomba nova. Em alguns casos a substituição visa restaurar as 
características nominais, e em outros casos a substituição é 
necessária pela alteração dos parâmetros de operação, como 
aumento da vazão ou da altura manométrica pela expansão 
da rede, pode exemplo.
9.1.1 Bombas
A substituição de bombas deve buscar o modelo de melhor 
desempenho par o ponto de operação. O Programa Brasileiro 
de Etiquetagem (PBE) abrange conjuntos motobomba para 
potências de até 25cv de potência, e para bombas até esta po-
tência deve-se privilegiar aquelas com etiqueta categoria “A”, 
preferencialmente com o Selo Procel de economia de energia.
9.1.2 Exemplo de substituição de bomba
Uma determinada bomba de estação elevatória de captação 
apresenta os seguintes valores nominais: Q = 600 m³/h, H = 
80 mca. A partir das curvas de catálogo do fabricante temos 
que tal ponto de operação corresponde a uma eficiência de 
mais de 70%, conforme mostrado na Figura 23.
No entanto, com as medições dos ensaios de desempenho 
constatou-se que seu ponto de operação é: Q = 414 m³/h, H 
= 70 mca. A partir destes resultados foi calculada a potência 
hidráulica,utilizando a seguinte equação: 
Onde:
Ph = potência hidráulica [kW]
g = aceleração gravitacional [m/s²]
H = altura manométrica [m]
Q = vazão [m³/s]
100
cons
man
bom
EECEN
HV
=
 ⋅ 
 
 
b m
Q H g tCUSTO DE ENERGIA tarifaρ
η η
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= =
⋅
cons
bom
EECE
V
=
hP g H Q= ⋅ ⋅
25G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
Deste modo o rendimento obtido da bomba foi de 64%, bem 
inferior ao esperado. Esse baixo rendimento significa que a 
bomba está consumindo uma maior potência de eixo e, con-
sequentemente, mais energia elétrica. Logo propôs-se a troca 
da mesma por outra bomba com melhor rendimento.
Partindo do mesmo ponto de operação da Bomba C (Q = 
600 m³/h, H = 80mca), fez-se uma cotação de bombas cen-
trifugas de melhor rendimento,chegando-se na INI150-400, 
cuja curva de operação e informações técnicas fornecidas 
pelo fabricante encontram-se ao lado.
Figura 23 - Exemplo ponto de operação bomba atual
Onde:
Peixo = potência mecânica de eixo [kW]
Pel = potência elétrica [kW]
Com a potência hidráulica e a potência de eixo em mãos po-
de-se calcular o rendimento da bomba. 
As medições do diagnóstico apontaram ainda que a potência 
correspondente do motor elétrico é 132 kW, e o mesmo é de 
alto rendimento, pode-se calcular a potência de eixo consu-
mida pela bomba, conforme a equação a seguir: 
Figura 24 – Curvas da bomba proposta
9.1.2 Exemplo de substituição de bomba
Partindo-se da premissa de que a potência hidráulica deve ser 
a mesma, já que ambas as bombas operam no mesmo ponto, 
com mesma vazão e mesma altura, dividiu-se esta potência 
hidráulica pelo rendimento de 80% (fornecido pelo fabrican-
te), obtendo-se a potência de eixo. Todas essas informações 
estão sintetizadas pela Tabela 14, onde se observa que a po-
tência de eixo solicitada pelo motor sofreu uma redução de 
24,5%. 
Antiga Bomba
ETA 150-50
Pot. Hidráulica [kW]
78,2
Rendimento
64%
Pot. Eixo [kW]
122,2
Nova Bomba
INI 150-400
Pot. Hidráulica [kW]
78,2
Rendimento
80%
Pot. Eixo [kW]
97,7
Através do monitoramento deste conjunto constatou-se que 
o tempo de operação médio, cerca de 10% do ano. Multipli-
cando-se esse tempo pela potência de eixo consumida, ob-
Antiga Bomba
ETA 150-50
Consumo anual [kWh]
107.010
Economia 
[kWh/ano] 21.402
Nova Bomba
INI 150-400
Consumo anual [kWh]
85.608
Tabela14 – Dados da bomba antigas e nova do exemplo
Tabela 15 – Economia de energia estimada no exemplo
teve-se o consumo energético anual tanto da bomba atual, 
quanto da bomba selecionada para substitui-la. Esta compa-
ração de consumo pode ser observada na Tabela 15.
MOTORPeixo Pelη= ⋅
Ph
Peixo
η =
413mm (Maximo)
384mm (Nominal)
326mm (Mínimo)
26 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
9.1.3 Motores
Os motores elétricos são máquinas eficientes, com rendimen-
tos nominais acima de 90%, mas o rendimento é afetado por 
condições de operação, manutenção, qualidade da energia 
e características da carga acionada. Os métodos de determi-
nação do rendimento são de difícil aplicação em campo, de 
forma que a análise do desempenho do motor pode ser fei-
ta pelo seu carregamento e tomando como referência dados 
fornecidos pelo fabricante.
O carregamento de um motor pode ser compreendido como 
a potência de trabalho em relação à potência nominal do mo-
tor. A maioria dos motores são designados para operar na 
faixa entre 50% a 100% da carga nominal. Um motor quando 
bem dimensionado trabalha em uma região de operação em 
que os rendimentos são elevados.
Seleção de motores de alto rendimento
A Portaria MME/MCT/MDIC 553/05 estabeleceu os níveis 
máximos de consumo específico de energia, ou mínimos 
de eficiência energética para motores elétricos trifásicos 
de indução, rotor gaiola de esquilo, conforme previsto 
pela Lei de Eficiência Energética (Lei nº10295 de 17 de 
outubro de 2001). Os rendimentos nominais mínimos es-
tabelecidos para os motores de indução seguem na ta-
bela 16:
Tabela 16 – Rendimentos nominais mínimos para motores trifásicos
Para a estimativa da economia proporcionada pela substituição de um motor padrão por um de alto rendimento pode ser 
utilizado o programa BD Motor, disponibilizado pelo Procel Eletrobras. A Figura 25 ilustra a simulação da substituição de um 
motor de 250cv, que opera em carga nominal em média 16 horas por dia.
Figura 25 – Simulação de substituição de motores com BDMotor
27G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
A altura total de elevação de um conjunto motobomba é 
função do desnível geométrico e da perda de carga do siste-
ma. Reduzindo-se as perdas de carga, a potência necessária 
irá diminuir, reduzindo assim o consumo de energia.
Em tubulações antigas pode ocorrer perda de capacidade e 
transporte devido ao processo de incrustação. Em adutoras 
é possível avaliar o problema da incrustação medindo-se a 
perda de carga entre duas seções da tubulação, instalando 
manômetros nestes dois pontos e medindo-se suas respecti-
vas cotas. A perda de carga é calculada por: 
onde:
9.2 REDUÇÃO DA ALTURA TOTAL DE ELEVAÇÃO
Hp [m] – perda de carga;
z1 [m] – cota da seção de montante;
p1/p.g [m] – pressão na seção de montante;
z2 [m] – cota da seção de jusante;
p2/p.g [m] – pressão na seção de jusante;
Além disso é necessário realizar a medida de vazão e co-
nhecer o comprimento do trecho e seu diâmetro. Assim é 
possível calcular o fator de atrito. 
onde:
Hp [m] – perda de carga distribuída;
f – fator de atrito;
L [m] - comprimento da tubulação;
onde:
f [1] – fator de atrito;
ε [mm] – rugosidade da tubulação;
D [mm] - diâmetro da tubulação;
Re [1] - Número de Reynolds.
A limpeza da tubulação é feita por dispositivos raspadores 
chamados scrapers das paredes puxados por um cabo desde 
um ponto de acesso à tubulação localizado à jusante, ou en-
tão através de pigs, que são feitos de espuma recoberta por 
fitas abrasivas e movem-se devido a pressão de montante na 
tubulação. A avaliação da necessidade de limpeza deve levar 
em conta os seguintes fatores:
• Comparação da redução do consumo de energia com os 
custos de implantação;
• Histórico de vazamentos e quebras da tubulação;
• Crescimento da demanda.
D [m] – diâmetro da tubulação;
v [m/s] – velocidade média na tubulação;
g [m/s²] – aceleração da gravidade;
Em seguida determina-se a rugosidade absoluta da tubu-
lação, que pode ser comparado de referência da Tabela 17. 
Caso o valor encontrado seja muito superior, deve-se avaliar a 
possibilidade de realizar uma limpeza na tubulação. 
Tabela 17 - Rugosidade das paredes dos tubos
Material E [m] – Tubos Novos E [m] -Tubos Velhos
Aço galvanizado
Aço rebitado
Aço revestido
Aço soldado
Chumbo
Cimento amianto
Cobre ou latão
Concreto bem acabado
Concreto ordinário
Ferro forjado
Ferro fundido
Madeira com aduelas
Manilhas cerâmicas
Vidro
Plástico
0, 00015 - 0, 00020
0, 0010 - 0, 0030
0, 0004
0, 00004 – 0, 00006
lisos
0, 000013
lisos
0, 0003 – 0, 0010
0, 0010 – 0, 0020
0, 00004 – 0, 00006
0, 00025 – 0, 00050
0, 0002 – 0, 0010
0, 0006
lisos
lisos
0, 0046
0, 0060
0, 0005 – 0, 0012
0, 0024
Lisos
-
Lisos
-
-
0, 0024
0, 0030 – 0, 0050
-
0, 0030
Lisos
Lisos
9.2.1 Exemplo em limpeza de adutora
Um exemplo do impacto da limpeza de adutoras é apresen-
tado a seguir, buscando melhorar o coeficiente de rugosida-
de das adutoras. Os ensaios realizados em duas adutoras em 
paralelo e de diametros diferentes apresentou um resultado 
de 92 para a adutora de 250 mm e de 56 para a adutora de 
400 mm (Figura 26). Com a limpeza, espera-se que possa ser 
atingido o valor de 120.
Os resultados obtidos da avaliação da economia proporcio-
nada são apresentadas na Tabela 18, onde se observa uma 
economia de mais de R$25.000 por ano e um retorno do in-
vestimento em pouco mais de um ano e meio.
1 2
1 2p
p pH z z
g gρ ρ
   
= + − +   ⋅ ⋅   
2
2
p
D gf H
L ν
⋅
= ⋅ ⋅
2
0.0625
0.9
5,743,7 10
Re
f Dε  = ⋅ − ⋅ 
 
Tabela 18 – Resultados para a limpeza das adutoras
Investimento [R$] 36.983
Economia de energia [kWh/ano]
Demanda evitada no HP [kW]
Economia [R$/ano]
Payback [anos]
84.452
3
25.580
1,68
28 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Figura 26 – Cálculo do coeficiente c com a interligação das adutoras fechada
9.3 OTIMIZAÇÃO DO USO DE RESERVATÓRIOS
O uso de reservatórios em sistemas de abastecimento de água 
se deve à necessidade de atender às variações do consumo 
horário, manter uma pressão mínima ou constante na rede e 
também atender demandas de emergência, como em casos 
de incêndio ou interrupções nos sistemas de captação e tra-
tamento. Os reservatórios podem ser de montante, quando 
estão localizados antes da rede de distribuição, ou de jusante, 
quando estão localizados após arede, recebendo água quan-
do o consumo é mínimo para que possa ajudar o abasteci-
mento no horário de maior consumo.
9.3.1 Cálculo do volume útil
Os reservatórios possuem limites operacionais máximos e mí-
nimos. O volume entre estes limites é chamado de volume 
útil, ou seja, é o volume que realmente poderá ser utiliza-
do para suprir o bombeamento no horário de ponta. Para 
avaliar se o volume útil do reservatório é capaz de atender a 
demanda no horário de ponta é utilizado o método dos vo-
lumes diferenciais. Este método pode ser utilizado quando o 
reservatório é de montante e quando a curva de demanda do 
dia de maior consumo é conhecida. Quando esta curva não 
é conhecida, recomenda-se que seja feito o monitoramento 
do reservatório pelo menos durante uma semana. Para deter-
minar o volume de entrada e saída pode ser feita a medição 
direta ou então realizar a medição apenas na entrada ou na 
saída e monitorar o nível d’água. Assim a vazão de saída ou 
de entrada pode ser determinada através de balanço hídrico. 
Esta alternativa é válida quando existe dificuldade em medir a 
vazão (tubulação enterrada, falta de trecho reto, etc.) 
onde:
ΔNA [m]– variação do nível do reservatório (positiva se há au-
mento e negativa se há redução);
Ares [m²] – área do reservatório;
Qe [m³/s] – vazão de entrada;
Qs [m³/s] – vazão de saída;
Δt [s] – intervalo de tempo entre as medidas;
No método dos volumes diferenciais é feita a soma das dife-
renças negativas entre a vazão de entrada e de saída a cada 
Em reservatórios de montante e elevados, ou seja, que pos-
suem cotas piezométricas suficientes para pressurizar as redes 
de distribuição, de forma que os pontos mais desfavoráveis 
da rede de abastecimento sejam atendidos, é possível realizar 
o deslocamento do bombeamento para fora do horário de 
ponta onde a tarifa de energia é mais cara. Porém, para que 
haja um bom funcionamento do sistema de reservação, é ne-
cessário que haja um bom nível de controle operacional. Além 
disso, é indispensável conhecer de maneira precisa a curva de 
demanda da área abastecida pelo reservatório, o que implica 
realizar a medição contínua da vazão de saída.
res e
s
NA A Q tQ
t
∆ ⋅ − ⋅∆
=
∆
res s
e
NA A Q tQ
t
∆ ⋅ + ⋅∆
=
∆
hora, para encontrar assim o volume útil necessário, como 
mostra a Tabela 19. Este valor deve ser igual a soma das dife-
renças positivas. Se o valor for menor pode haver vazamentos 
no reservatório, e se for maior, a demanda está maior do que 
a produção.
Caso a soma das diferenças negativas seja menor do que o 
volume útil atual do reservatório, podem ser feitas as seguin-
tes mudanças:
• Desligamento de todas as bombas no horário de ponta;
• Desligamento de um número de bombas inferior ao total de 
máquinas instaladas;
• Desligamento das bombas por um período inferior as três 
horas do horário de ponta.
Em todas estas situações deve ser feita uma simulação para 
verificar se a capacidade do reservatório é suficiente. O au-
mento da capacidade de reservação ou a construção de um 
novo reservatório de regularização, dependerá da sua viabili-
dade técnica e econômica. Os reservatórios elevados são, ge-
ralmente, muito caros e serão viáveis somente se a economia 
de energia elétrica, proporcionada pela parada das bombas 
no horário de ponta, compensar os custos deste investimento.
29G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
Tabela 19 - Método dos volumes diferenciais.
Hora
Qe [m³/h] Qs [m³/h]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Total
+ -
Saldo (Qe-Qs)Volume de 
Entrada
Volume de 
Saída
270
270
270
270
270
610
610
610
610
610
610
610
610
610
610
610
610
610
0
0
0
610
610
610
11110
437,49 
267,05
46,57
20,72
20,80
311,07
462,92
381,30
250,54
708,77
768,46
569,97
380,34
694,40
715,86
733,27
519,18
553,40
606,21
449,00
604,36
613,54
593,53
401,19
11110
 
457,7
2,95
223,43
249,28
249,20
298,00
147,08
228,70
359,46
40,03
229,66
90,82
56,60
16,47
208,81
2401
-167,49
-98,77
-158,46
-84,40
-105,86
-123,27
-606,21
-449,00
-604,36
-3,54
2401
2401
Volume Útil 
Necessário 
[m³]
Qmédia [m³/h]
A Figura 27 apresenta a operação típica de um reservatório a 
jusante de uma estação elevatória. Observa-se a operação dos 
reservatórios praticamente em nível constante, próximo aos 
80 % de sua capacidade. Nesta operação atual, o volume uti-
lizado é de 440m3 (soma do volume dos dois reservatórios). 
Utilizando métodos de otimização, obteve-se a operação da 
estação elevatória apresentada na Figura 28. Ressalta-se que 
todas as condições operacionais foram satisfeitas (níveis máxi-
mos e mínimos, vazão máxima aduzida, volume útil máximo). 
Nesta operação observa-se uma forte queda no nível dos re-
servatórios durante o horário de ponta, quando apenas um 
conjunto de um total de 4 opera, consumindo uma potência 
de 135 kW. 
A demanda contratada na ponta é de 420 kW, e poderia pas-
sar então para 140 kW, ou seja, uma redução de 280 kW. A 
tarifa precisaria ser então THS azul, com contratação diferen-
ciada para ponta e fora da ponta. Após o horário de ponta 
devem ser ligados três conjuntos para recuperação do nível. 
Com esta alteração da operação estima-se uma economia de 
R$ 40.000,00 por ano.
9.3.2 Exemplo de redução de bombeamento no 
horário de ponta
Figura 27 – Operação atual da estação elevatória e dos reservatórios
Figura 28 – Operação otimizada da estação elevatória e dos reservatórios
Figura 29 – Ajuste de demanda contratada
a) Excesso de demanda contratada. 
Deve ser reduzido o valor da demanda contratada, reduzindo 
custos fixos com energia.
b) Multa por ultrapassagem.
Deve ser reajustada a demanda contratada para controlar o 
consumo para não ultrapassar o limite contratado. 
Algumas análises podem ser feitas visando reduzir o custo 
associado ao consumo de energia. Embora não representem 
economia de energia estas medidas representam boas práti-
cas da gestão energética da estação e devem ser observadas.
9.4 MEDIDAS DE REDUÇÃO DO CUSTO DA 
ENERGIA
9.4.1 Enquadramento da demanda contratada
A demanda contratada representa um custo fixo na conta de 
energia, e pode ser otimiza a demanda contratada, deve ser 
verificado a possibilidade de: • Redução de Cargas Instala-
das; equipamentos com alto rendimento; equipamentos bem 
dimensionados; •Introdução de Controles Automáticos para 
modulação de carga; •Remanejamento de cargas para o ho-
rário fora de ponta.
30 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
9.4.2 Escolha do sistema de Tarifação
Alterações no sistema de tarifação são possíveis principal-
mente entre as tarifas Azul e Verde. Para a correta escolha do 
sistema de tarifação, deve-se:
• Verificar o regime de funcionamento da estação (curvas de 
carga típica);
• Verificar possibilidade de remanejamento ou modulação de 
cargas;
• Realizar simulações que permitam comparar os cenários, 
com um período de pelo menos 12 meses.
Em geral, pode-se observar as seguintes condições para a es-
colha do sistema tarifário, Tabela 20.
Tabela 20 - Tarifa azul x Tarifa verde
TARIFA AZUL
Empresas que não modulam a carga na ponta
TARIFA VERDE
Empresas com elevado consumo de 
energia ativa;
Fator de carga na ponta maior do que 0,65;
Quando é possível modular a carga no horário de ponta
Empresas sem consumo de energia ativa alto, mas com 
uma demanda elevada
Fator de carga na ponta menor do que 0,65;
------------------- Possam ter uma redução significativa do consumo ativo 
no horário de ponta
A melhoria do fator de potência de uma instalação não so-
mente irá evitar os custos de excesso de reativo da fatura, pois 
irá maximizar a capacidade do sistema, melhorando a quali-
dade da tensão e reduzindo as perdas de energia. Instalações 
9.4.3 Correção do fator de potência
com baixos fatores de potência necessitam de transformado-
res, cabos, relés de proteção e outros equipamentos maiores 
do que o indicado.
Antes de realizarqualquer investimento para correção de Fa-
tor de Potência é necessário a identificação da causa de sua 
origem, que em sistemas de abastecimento tem como prin-
cipais causas:
• Motores Operando a Vazio
• Motores Super Dimensionados:
• Transformadores Operando em Vazio ou com Pequenas 
Cargas
• Nível de Tensão acima da Nominal
• Grande Quantidade de Motores de Pequenas Potência
A correção do fator de potência pode ser realizada através da 
instalação de bancos de capacitores, e pode ser classificada 
quanto ao local da instalação deste banco de capacitores: 
• Correção na entrada da energia de alta tensão: corrige o 
fator de potência visto pela concessionária. O custo é elevado 
e todos os inconvenientes permanecem internamente. 
9.4.4 Principais Causas de um Baixo Fator de Potência
• Correção na entrada da energia de baixa tensão: Este 
tipo de correção é utilizada em instalações com quantidades 
elevadas de cargas com potências diferentes e regimes de uti-
lização não uniformes. Normalmente são utilizados bancos de 
capacitores automáticos.
• Correção por grupos de cargas: o capacitor é instalado de 
forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas má-
quinas (<10cv). É instalado junto ao quadro de distribuição 
que alimenta esses equipamentos. Tem como desvantagem 
não diminuir a corrente nos circuitos de alimentação de cada 
equipamento;
• Correção localizada: é obtida instalando-se os capacito-
res junto ao equipamento que se pretende corrigir o fator 
de potência. Representa, do ponto de vista técnico, a melhor 
solução, apresentando as seguintes vantagens:
 - reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
 - diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipa-
mentos;
 - gera potência reativa somente onde é necessário.
Os conversores de frequência são equipamentos eletrônicos 
acoplados aos motores de indução trifásicos dos conjuntos 
motobombas, cuja função é controlar da velocidade de rota-
ção do conjunto. O processo se desenvolve pela variação do 
fluxo magnético, que é proporcional a variação da tensão e 
da frequência.
Os conversores consomem em média de 4 a 10 % da energia 
necessária para acionar o conjunto. Seu rendimento diminui 
9.5 APLICAÇÃO DE CONVERSORES DE FREQUÊNCIA
O uso de conversores de frequência é justificável em situações 
onde há variação da carga hidráulica ao longo do dia, o que 
ocorre quando o bombeamento é feito diretamente na rede 
de distribuição, isto é, quando não há um reservatório de re-
gularização. Nesta situação a variação ocorre de acordo com 
o consumo, apresentando um valor máximo de vazão entre 
as 9 e as 15 horas e um valor mínimo durante a madrugada. 
O comportamento da pressão ocorre de maneira inversa, pois 
com baixas vazões a pressão fornecida pela bomba é maior. 
9.5.1 Condições de Aplicação
com a redução da frequência de saída e da carga, sendo que 
a de maneira geral a faixa de operação ideal fica entre 30 e 60 
Hz. Quando aplicado de maneira correta, estas perdas se tor-
nam irrelevantes quando comparadas à redução no consumo 
de energia devido à operação com rotação variável.
A Figura 30 mostra as variações de vazão e pressão em um 
sistema de abastecimento convencional.
As variações no consumo ocorrem pelo estrangulamento de 
válvulas dos consumidores. As válvulas utilizadas podem ser 
tipo globo, gaveta ou borboleta, sendo manobradas de acor-
do com a demanda. Com o fechamento há uma redução do 
diâmetro da tubulação, criando uma resistência adicional, ou 
seja, inserindo uma perda de carga localizada. Desta forma há 
uma mudança na curva do sistema, deslocando o ponto de 
31G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
Figura 30 - Variações de vazão e pressão em um sistema com bombea-
mento direto na rede
Na seleção da bomba que opera com rotação variável deve-se 
consdierar alguns fatores, entre eles optar por bombas que 
apresentem curvas mais acentuadas, pois os de curvas suaves 
tem variação mínima. 
Após o correto dimensionamento do sistema, é conhecido o 
ponto de operação de vazão máxima. As bombas, normal-
mente, conseguem operar dentro da faixa de vazão entre 70 e 
120%, onde as variações de rendimento são menores. Assim, 
na seleção da bomba, o ponto de vazão máxima deve estar a 
direita do ponto de máximo rendimento, pois à medida que a 
rotação é reduzida o ponto de operação se desloca em dire-
ção ao ponto de máximo rendimento (Figura 33). Em sistemas 
9.5.2 Seleção da Bomba para Operar com Ro-
tação Variável
Figura 31 - Esquema de controle de vazão através de uma válvula.
Figura 32 - Esquema do controle de vazão através de um conversor de frequência.
operação (interseção entre a curva da bomba e do sistema). 
Quanto maior for o fechamento, maior a perda de carga e a 
redução da vazão, como mostra a Figura 31.
Como a operação ocorre em cima da curva da bomba, para 
baixas vazões ocorre um desperdício de energia devido ao 
aumento de pressão. Quando é feito o controle de pressão 
através de conversores de frequência os desperdícios de ener-
gia são eliminados, pois com a redução da rotação há um 
deslocamento da curva da bomba sobre a curva do sistema, 
como mostra a Figura 32. 
Porém, em sistemas onde a parcela de altura estática tem 
maior relevância na curva do sistema do que a parcela de 
altura dinâmica, ou seja, quando o desnível geométrico é 
maior que as perdas de carga do sistema, com uma pequena 
variação da rotação do conjunto motobomba há uma grande 
variação da vazão e eficiência da bomba, e, portanto, os con-
versores de frequência não são recomendados.
onde há variação na altura manométrica com vazão constante, 
(ex. balsas de captação) a seleção deve se basear no ponto de 
pressão máxima, que deve estar à esquerda do ponto de máxi-
mo rendimento.
32 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Figura 33 - Pontos de operação da bomba de uma bomba com rotação variável
Conhecendo-se a curva do sistema é possível calcular a rotação de trabalho através das leis de semelhança:
9.5.3 Determinação da Rotação de Trabalho
onde:
n1, Q1, H1 e Pe1 – rotação, vazão, altura e po-
tência de eixo no ponto de rotação nominal;
n2, Q2, H2 e Pe2 – rotação, vazão, altura e potên-
cia de eixo no ponto da nova rotação.
1 1
2 2
Q n
Q n
=
2
1 1
2 2
H n
H n
 
=  
 
3
1 1
2 2
e
e
P n
P n
 
=  
 
Com a variação da rotação os rendimentos do motor e da 
bomba também irão sofrer alterações, e o rendimento do 
conversor de frequência também deve ser considerado (em 
torno de 97%). No caso de motores, considera-se que, se sua 
operação ocorre na faixa entre 75 e 100 % de carregamento, 
seu rendimento se mantém constante. Já no caso das bombas 
a variação do rendimento pode ser estimado pela equação.
9.5.4 Determinação do Rendimento do Conjunto
onde:
n1, η1 – rotação e rendimento no ponto de rotação nominal;
n2, η2 – rotação e rendimento no ponto da nova rotação.
A redução no consumo de energia pode ser calculada pela 
equação abaixo. Para determinar a economia diária divide-se 
o dia em faixas de operação com vazão e altura conhecidas 
com duração de uma hora: 
9.5.5 Determinação da Economia de Energia
onde:
E [kWh] – energia economizada;
P [kg/m³] – massa específica da água;
g [m/s²] – aceleração da gravidade;
Q – [m³/s] – vazão requerida pelo sistema;
H1 [m] – altura sem o uso do conversor (obtida pela curva da 
bomba);
O chamado conceito FAVAD – Fixed And Variable Area Dis-
charge – teoriza a experiência prática que demonstra que as 
vazões de vazamentos em um orifício variam com a pres-
são em relações superiores a quadrática, conforme a rigi-
dez dos materiais componentes das redes e ramais. Quando 
se utilizam conversores de frequência, a pressão na rede é 
controlada, e, portanto, a redução do volu-me perdido em 
vazamentos pode ser estimada pela seguinte equação: 
9.5.6 Estimativa da Redução do Volume Perdi-
do em Vazamentos
onde:
Q1 [m³/h] – vazão do vazamento normal;
Q2 [m³/h] – vazão do vazamento com a redução dapressão;
p1 [m] – pressão normal;
p2 [m] – pressão reduzida;
n - 0,5 para tubos rígidos, 2,5 para tubos flexíveis e 1,15 na média geral 
da rede de distribuição.
H2 [m] – altura com o uso do conversor (obtida pela curva do 
sistema);
ηm1 [1] – rendimento do motor sem o uso do conversor;
ηm2 [1] – rendimento do motor com o uso do conversor;
ηconv [1] – rendimento do conversor de frequência;
ηb1 [1] – rendimento da bomba sem o uso do conversor;
ηb2 [1] – rendimento da bomba com o uso do conversor;
t [h] – tempo de operação.
( )
0,1
1
2 1
2
1 1 n
n
η η
 
= − − ⋅ 
 
1 2
1 1 2 2m b m conv b
H HE g Q tρ
η η η η η
 
= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 
2
2 1
1
n
pQ Q
p
 
= ⋅ 
 
33G U I A P R Á T I C OAvaliação de Estações Elevatórias
Como visto anteriormente o uso de conversores de frequência se mostra adequado em situações onde é feito o bombeamento 
direto na rede, controlando-se a pressão de saída e assim obtendo um benefício duplo: redução do consumo de energia e 
redução das perdas por vazamentos (Tabela 21).
9.5.7 Vantagens e Desvantagens ao se Utilizar Conversores de Frequência
Tabela 21 – Vantagens e desvantagens do uso de conversores de frequência
VANTAGENS
Facilidade, suavidade e confiabilidade no controle operacional das 
bombas;
DESVANTAGENS
Melhor resposta em situações de emergência como incêndios e 
rompimentos de tubulações;
Eliminação do transitório hidráulico causado pelo acionamento e para-
da da bomba;
Introdução de distorções harmônicas da tensão
Elevação da temperatura na superfície dos motores
Atenção especial aos cabos, que devem ser de baixa impedância
Controle do fator de potência; Limitada distância entre o inversor e o motor
Eliminação da alta corrente de partida; Instalação de medidores de pressão, vazão e nível em pontos críticos
Redução nos custos de manutenção; Alteração em parâmetros da bomba, como o rendimento e o NPSHr
Para realizar a análise econômica do investimento é necessário 
construir um fluxo de caixa diferencial ou descontado (Figura 
34), ou seja, o benefício será a economia de energia obtida 
com as melhorias do sistema. Desta forma existem pelo me-
nos quatro diferentes métodos usados para avaliar a viabilida-
de e atratividade do investimento nas melhorias. 
10. ANÁLISE ECONÔMICA DAS SOLUÇÕES
Figura 34 – Fluxo de caixa típico de um projeto de eficiência energética
Este método de análise se caracteriza por transferir para o 
presente todas as variações de caixa esperadas ao longo da 
vida útil do investimento.
Onde:
-FCr é o fluxo de caixa líquida (entradas de caixxa subtraídas 
de saídas de caixa) no período t
-r é a taxa de desconto ou retorno requerido
10.1 VALOR PRESENTE LÍQUIDO (VPL)
O VPL igual a zero é a condição necessária para que haja atra-
tividade no projeto, sendo mais atrativa quanto maior for o 
valor. 
É a taxa de juros para a qual o valor presente das receitas 
se torna igual aos gastos, ou seja, a TIR é a taxa que torna 
nulo o VPL, sendo entendida como a taxa de remuneração do 
capital. A TIR é comparada com a TMA (Taxa Mínima de Atra-
tividade) da empresa. Se for maior o investimento se mostra 
10.2 TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR) 
Onde:
-TIR: taxa interna de retorno
-VPL: valor presente líquido do projeto, igual a zero quando a 
taxa utilizada for a taxa interna de retorno
-FCr: fluxo de caixa no período t
-T: tempo de vida do projeto
atrativo, mas se for menor entende-se que existem outros in-
vestimentos mais vantajosos. Se dois projetos que possuem o 
mesmo montante de investimento inicial e duas TIRs diferen-
tes, o projeto com maior TIR é o mais lucrativo.
( )0 1
T
t
t
t
FCVPL
r=
=
+
∑
( )0
0
1
T
t
t
t
FCVPL
TIR=
= =
+
∑
34 G U I A P R Á T I C O Avaliação de Estações Elevatórias
Indica o tempo necessário para que a somatória dos benefí-
cios seja igual à dos custos, considerando uma determinada 
taxa de juros. Este parâmetro é importante, pois indica a ra-
pidez com que o investimento irá gerar lucros, diminuindo 
os riscos e permitindo que o lucro seja usado em projetos de 
maior interesse. 
10.3 TEMPO DE RETORNO (TR) - PAYBACK 
O payback é dado em número de períodos (meses ou anos), 
e pode ser calculado com base nos valores nominais (payback 
simples) ou com base no fluxo de caixa trazido para valores 
presentes (payback descontado). Quanto menor o payback, 
mais atrativo é o projeto.
10.4 CUSTOS EVITADOS E PREMISSAS PARA O CÁLCULO DA RELAÇÃO BENEFÍCIO/CUSTO NA 
METODOLOGIA DA ANEEL
O Programa de Eficiência Energética (PEE) da ANEEL estabele-
ce que as concessionárias de energia devem investir 0,5% de 
sua receita operacional em projetos de eficiência energética 
em unidades consumidoras. Estes projetos são captados atra-
vés de chamadas públicas de projetos, realizados por cada 
concessionária de energia em sua área de atuação.
O cálculo da viabilidade econômica de um projeto de efici-
ência energética no âmbito do PEE/ANEEL é estabelecido no 
Módulo 7 dos Procedimentos do Programa de Eficiência Ener-
gética, sendo o principal critério para avaliação da viabilidade 
econômica de um projeto do PEE é a relação custo benefício 
(RCB) que ele proporciona, e deve ser menor que 0,8 para que 
o projeto seja considerado viável.
O benefício considerado é a valoração da energia economi-
zada e da redução da demanda na ponta durante a vida útil 
do projeto para o sistema elétrico. O custo são os aportes 
feitos para a sua realização (do PEE, do consumidor ou de 
terceiros).
A energia economizada, medida em MWh, e a redução de 
demanda no horário de ponta, medida em kW, são os prin-
cipais indicadores quantitativos para projetos de eficiência 
energética.
O custo da energia evitada (CEE) e o custo evitado de 
demanda (CED), são definidos pela concessionária, e va-
riam de acordo com o nível de tensão de fornecimento de 
energia, sendo que seu va-lor não depende da modalidade 
tarifária (convencional, azul ou verde).
( )1 1
 
T t
tt
FC
r
Payback
Investimento Inicial
= +
=
∑
11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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