Projecto de uma micro-hídrica com turbina Pelton

[serges]

Muito interessante Hynek sempre em grande...

Obrigado por mais uma partilha!

[hynek]

Um outro objectivo do projecto é aprender, por isso vamos medir o desempenho da turbina para confrontar os resultados com teoria e criar uma base mais sólida para os futuros projectos. Vamos medir o torque, velocidade, caudal e pressão de água no tubo.
Se a turbina tiver 80% de rendimento, fico contente. Do gerador também não espero mais que 80% de rendimento. Vamos ver qual será a realidade....

Pormenor do rotor com jactos

Pelton - disposição

Ideia para medidor de torque

[OliveiraF]

Uma pergunta fora do tópico, se me é permitida. Esses desenhos são feitos com que software, sketchup?

[hynek]

Uma pergunta fora do tópico, se me é permitida. Esses desenhos são feitos com que software, sketchup?

Autocad 3D

[fredfm]

existe um software muito bom para este tipo de desenho, é uma mistura de autocad com solidworks
é o autodesk fusion 360

[hynek]

existe um software muito bom para este tipo de desenho, é uma mistura de autocad com solidworks
é o autodesk fusion 360

obrigado pela dica

[OliveiraF]

Obrigado a ambos!!

[hynek]

A micro-hídrica já está a funcionar. O atraso deve-se a algum atraso no fabrico da turbina, mas sobretudo à dificuldade em sincronizar a disponibilidade dos vários envolvidos. Também não houve uma pressa por causa da falta de água, aqui podemos culpar o fenómeno El Niño .

A turbina ficou um pouco simplificada em relação ao projecto, não tem janelas para observar os jactos, nem sistema de afinação dos jactos. Também a regulação do 1. jacto ficou mais simples, sem indicador de abertura. Mas como uma volta corresponde à abertura de 10%, não tem muita importância.

A turbina ficou montada numa manhã e durante da tarde fizemos testes com freio. Infelizmente o freio, como está feito, não foi capaz de travar a rotação como estava previsto. Não tinha força suficiente. Está a ser remodelado e mais tarde vamos voltar a fazer testes.

No fim do dia foi ligado gerador e feito teste com resistências. Notámos tensão abaixo da esperada. O Paulo ficou com tarefa de concluir ligação eléctrica e prosseguir com os testes para descobrir valores ideais de excitação.

Alguma fotos da montagem:

A base do freio, rotor Pelton

IMG_20170311_095705.jpg (100.26 KiB) Visto 16985 vezes

Gerador com tampa

IMG_20170311_095724.jpg (97.88 KiB) Visto 16985 vezes

A futura casa da máquina

IMG_20170311_095737.jpg (74.41 KiB) Visto 16985 vezes

[hynek]

Base ancorada na pedra, medidor do caudal

IMG_20170311_114527.jpg (60.39 KiB) Visto 16983 vezes

Turbina no seu lugar

IMG_20170311_120851.jpg (67.71 KiB) Visto 16983 vezes

Aspecto final

[hynek]

Saída de água

Saída de água

Quadro eléctrico de interligação

[hynek]

Neste momento é difícil prever o desempenho desta tecnologia. Estamos a testar e aprender. Não sabemos como se vai comportar a Pelton, qual o rendimento, Pamor não disponibiliza valores, também não sabemos nada sobre gerador, foi comprado no OLX. Só podemos fazer estimativas a partir de outros equipamentos parecidos.

Quando projectei o equipamento, estava apontar para potência máxima, na saída do inversor, de 1.500 W. Estimei também rendimentos da turbina e do gerador, não entrei com perdas na ligação eléctrica nem perdas no rectificador. Os valores calculados e esperados, na saída do invesor, são os seguintes:

Valores teóricos

Onde:
Jacto 1 (%) - abertura do jacto regulável
Q (lt/s) - caudal
H líq (m) -queda líquida
Q (%) - caudal em relação ao caudal máximo do jacto
Eta turb (%) - rendimento da turbina
P turb (W) - potência no veio da turbina
Carga ger (%) - carga do gerador
Eta ger (%) - rendimento do gerador
P ger (W) - potência nos bornes do gerador
P inv (W) - potência na saída do inversor


Neste momento a micro-hídrica está a produzir, em média, uns 430 W, isso corresponde ao caudal de 1.37 litros/s e uma produção diária de 10.3 kWh.

Produção 20170330 1055.jpeg (28.74 KiB) Visto 16972 vezes

A produção pode ser acompanhada on-line aqui:
http://pvoutput.org/intraday.jsp?id=509 ... 8&gs=0&m=1

Penso que esta informação é suficiente para ter uma ideia sobre o que é uma micro-hídrica.
Quando tivermos valores todos, vamos divulgar o investimento envolvido.

[udos46]

Olá

parabéns para a construção
Eu também sou um fã de pico hidro
Além disso, você me encontrar no youtube e em muitos lugares, se você olhar udos46

você pode colocar em detalhes o projeto da dupla tomada?
Eu gostaria de fazer um 1 "
já que é difícil encontrar
bom trabalho e grande satisfação
udos46

[visitante1]

Olá

parabéns para a construção
Eu também sou um fã de pico hidro
Além disso, você me encontrar no youtube e em muitos lugares, se você olhar udos46

você pode colocar em detalhes o projeto da dupla tomada?
Eu gostaria de fazer um 1 "
já que é difícil encontrar
bom trabalho e grande satisfação
udos46

penso que o que procuras esta descrito uns post´s acima, com desenho

[hynek]

Olá

parabéns para a construção
Eu também sou um fã de pico hidro
Além disso, você me encontrar no youtube e em muitos lugares, se você olhar udos46

você pode colocar em detalhes o projeto da dupla tomada?
Eu gostaria de fazer um 1 "
já que é difícil encontrar
bom trabalho e grande satisfação
udos46

gostei de ver os seus trabalhos, parabéns.

O quê é que precisa em relação aos 2 jactos? Contacte-me por mail: [email protected]

[agomes24]

Parabéns pelo excelente protejo, que têm estado a desenvolver.
Gostava de saber é qual o desnível entre a tomada de agua e o gerador (queda bruta)?
Vi que tinha uma foto onde era visível uma pressão de +/- 5bar, ?
Mais um pergunta quanto e que lhe custou o fabrico da parte da derivação dos injectores em inox ?

[hynek]

Parabéns pelo excelente protejo, que têm estado a desenvolver.
Gostava de saber é qual o desnível entre a tomada de agua e o gerador (queda bruta)?
Vi que tinha uma foto onde era visível uma pressão de +/- 5bar, ?
Mais um pergunta quanto e que lhe custou o fabrico da parte da derivação dos injectores em inox ?

como não foi feito um levantamento topográfico e medimos só a pressão no tubo, estimo a queda bruta de 54 m. Foram utilizados 3 manómetros diferentes, dois analógicos e um digital. A escala dos analógicos não permite muita precisão. Com tubo cheio, sem caudal, um indicava 5.05 bar, outro 5.4 bar, o digital (Chinês) indicava 5.5 bar.

[hynek]

Já foi explicado noutro lado qualquer que o gerador é um vulgar motor trifásico de indução, a excitação é feita por condensadores. A tensão de produção ronda uns 400 V, corrente alternada. Energia eléctrica produzida está transmitida, por um cabo de cca 350 m, para equipamento que assegura, entre outros, a rectificação e liga ao inversor (solar) que trata do resto (=saída de 220 V, alternada, etc.).

O Paulo publicou algumas fotos do desempenho conseguido com abertura máxima da turbina. A potência é mais baixa do que calculada, porque a partir de uns 900 W começa a notar-se o estrangulamento na captação que causa perda excessiva de carga (perda da pressão no tubo). O sistema de captação terá de ser alterado. Depois da solução deste problema a potência máxima deve ultrapassar os 1.500 W esperados.

A parte eléctrica foi desenvolvida e executada pelo Paulo.

Tensão de produção

Monitoriz entrada.jpg (86.11 KiB) Visto 16869 vezes

Monitorização de saída

Monitoriz. Saida.jpg (83.52 KiB) Visto 16869 vezes

Monitorização de saída e contagem da produção

Monittoriz. ct.jpg (86.64 KiB) Visto 16869 vezes

[visitante1]

Já foi explicado noutro lado qualquer que o gerador é um vulgar motor trifásico de indução, a excitação é feita por condensadores. A tensão de produção ronda uns 400 V, corrente alternada. Energia eléctrica produzida está transmitida, por um cabo de cca 350 m, para equipamento que assegura, entre outros, a rectificação e liga ao inversor (solar) que trata do resto (=saída de 220 V, alternada, etc.).

O Paulo publicou algumas fotos do desempenho conseguido com abertura máxima da turbina. A potência é mais baixa do que calculada, porque a partir de uns 900 W começa a notar-se o estrangulamento na captação que causa perda excessiva de carga (perda da pressão no tubo). O sistema de captação terá de ser alterado. Depois da solução deste problema a potência máxima deve ultrapassar os 1.500 W esperados.

A parte eléctrica foi desenvolvida e executada pelo Paulo.

Só uma pequena correcção
o cabo é um LSVAV 4x16mm aluminio c/ protecção mecânica e tem uma extensão de pouco mais de 400 metros. O tubo é que tem cerca de 360m.

[serges]

Então e novidades deste fantástico projeto...

[hynek]

Então e novidades deste fantástico projeto...

a micro-hídrica já está parada para dar prioridade à rega. Entretanto foi alterado o freio para medir o torque e, logo que conseguiremos coordenar as nossas disponibilidades, vamos fazer novas medições para testar o comportamento e apurar a performance da turbina e do gerador.

Neste momento estou a desenvolver uma turbina para quedas baixas (2 a 10 m), pensando nos moinhos, açudes, canais de rega, etc., com potências de 0.5 a 10 kW. A ideia é testar uma solução mais simples possível com vista à redução do investimento, para autoconsumo e consumo isolado sem rede.