perdite di carico nella condotta

ciao a tutti!

ho trovato queste formula ma ho riscontrato alcuni problemi
dateci un occhio!

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ho fatto un errore cretino !

però continuo a non capire le perdite di carico

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forse voi fate in altro modo...
che ne so magari con colebrook-white e Re...

non capisco la relazione che ha la perdita di carico con la formula per calcolare la potenza!

vi prego aiutatemi!!

[sandroturbine]

Ciao flussoicrociato .

Le perdite di carico non sono altro che la perdita di pressione di una condotta quando l'acqua scorre nel tubo . Sono sempre indicate in metri d'altezza su 1Km di lunghezza di tubo .

Ricordati che sono dovute essenzialmente dall'attrito che ha l'acqua sulle pareti interne . Un calcolo empirico velce ma valido è questo: La velocità dell'acqua in una condotta non deve superare 1mt/sec .
Valori molto diversi dai calcoli si ottengono da condotte vecchie in acciaio o ghisa dove non è possibile calcolare la scabrezza reale del tubo .

La perdita di carico "dinamica" influisce sulla potenza di una turbina perchè riduce la pressione effettiva all'ugello essendo la potenza d'uscita direttamente proporzionale alla pressione o caduta . semplice no ?
Ciao.

okkei e grazie sandro credo di aver capito !

provo a calcolare con la formula di colebrook-white:

inserisco
1-portata: 50 l/s

2-scabrezza: 0.02 mm (pvc pe)

3-diametro interno: 176 mm

risultati:

A = 0.024328493 = Area sezione in m2
V = 2.055203337 = Velocità m/sec
EPS = 0.000113636 = Scabrezza Relativa
N = 1.006E-06 = Viscosità cinematica m2/sec
RE = 359558.43669185 = Numero di Reynolds
Lambda = 0.015174133469556 = Coefficiente di resistenza con formula di Colebrook
J = 0.01856859 = m/m

mi hai detto che non bisogna superare 1 m/s di velocità:

io con 50 l/s e un tubo dal diametro di quasi 18 centimetri ho 2 m/s

ci riprovo con un diametro più grande!
D = 0.2468 = Diametro della condotta (m)
Q = 0.05 = Portata della condotta (m^3)/s
A = 0.04783879 = Area sezione in m^2
E = 0.02 = Scabrezza (mm)
EPS = 8.1037E-05 = Scabrezza Relativa
V = 1.045176936 = Velocità m/sec
N = 1.006E-06 = Viscosità cinematica (m^2)/sec
Lambda = 0.015629773340009 = Coefficiente di resistenza con formula di Colebrook
RE = 256411.20060119 = Numero di Reynolds

J = 0.003527485 m/m

ci sono, devo prendere un tubo di 246.8 mm (esterno 280 mm) >40 euro/m!!!!!!!!!!!!!

ora vorrei capire la formula di hazen-williams con la quale si può calcolare la portata di una condotta di cui si conoscono materiale, diametro, lunghezza, dislivello (o pressione motrice):

inserisco il diametro di prima per portare 50 l/s con basse perdite di carico

D = 0.2468 = Diametro della condotta (m)
scabrezza = 150 (pe pvc)
dislivello = 7.5 m
lunghezza = 8.5 m

risultato:

Q = 0.9850348312993992 (m^3)/s = circa 985 l/s

non sono 50 l/s

come devo interpretare questi risultati?

ciao e grazie per l'attenzione, sandro ">

[sandroturbine]

Ciao flussoincrociato,

La formula da te usata è valida per Y=J cioè la perdita di carico =al dislivello piezometrico quindi 0 pressione all'uscita del tubo . Logicamente se entro in una turbina con pressione 0 e 1m^3 /sec otterrò
0 potenza in uscita.

La formula permette anche di sapere quanti metri di carico sono necessari all'ingresso condotta per ottenere una certa portata con un determinato tubo . Questi calcoli servono a chi progetta acquedotti,per le turbine usa le tabelle sono più immediate (quelle dell'Unidelta per il polietilene sono perfette )
Nel tuo caso puoi usare il PVC ,quello arancio con l'innesto a bicchiere e la guarnizione , è comune ,robusto e fino a 2 bar va bene . Devi interrarlo perchè non sopporta bene gli UV e posarlo con i bicchieri a valle iniziando dalla turbina . Anzi io di solito muro un pezzo di tubo di acciaio del diametro del PVC . Dal lato interno potrai saldare una flangia cosi da poter fare il raccordo con la turbina ,all'esternio lo fai sporgere 20cm ,infili il bicchiere del PVC e parti . In alto sulla vasca di carico metti un'altro pezzo di tubo d'acciaio come quello a valle , esistono i raccordi femmina /femmina in PVC
infili quello sul tubo d'acciaio ,tagli il tubo alla lunghezza giusta prima di interrarlo ,lo infili e sei a posto .
Ricorda che tutta la raccorderia per questi diametri costa molto solo il PVC costa meno .
Ciao Sandro .

bene!
allora:
per portare 50l/s con 1m di colonna d'acqua ogni 100m di lunghezza del tubo di perdite di carico
devo usare
un tubo lungo 8.5m dal diametro interno Di > 200mm

ho 7,5m di salto e perderò 8.5cm


7,4*9.81*1000*0.05*0.6*0,7*0,7=1kw


se poi metto una curva a 30° e/o una conificatura vado sotto al k...

il pvc da max 2 bar è quello per fognature?
se si, sdr 51, 41 ,34?

riuscirò a trovare l'acciaio con lo stesso diametro esterno del pvc?
speriamo...
grazie sandro
ciao

Edited by flussoincrociato - 22/9/2006, 20:55

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[sandroturbine]

se ho capito bene la tua condotta è posizionata quasi in verticale (7.5 mt di dislivello e 8.5mt di sviluppo)

In questo caso non impazzire con riduzioni e cose strane , comprati del tubo nero d'acciaio da 8" compra anche una curva 90 gradi che poi taglierai come ti va bene ti serve anche una flangia DN200 PN10 compra una serracinesca dn 200 economica . Porta tutto a casa salda tutto assieme , una bella mano di catrame e puoi montare tutto . Ricordati che i tubi vanno saldati a elettrodo citoflex poi basico oppure a TIG con il riporto .

Per la gioia tua e di Buran voglio dirvi qualcosa a proposito della turbina .

Hai 3600W potenziali e pensate di ottenere 1000W elettrici ? che delusione!! OK è tutto home -made ma è veramente poco .
Io sono un radioamatore e in passato mi dedicavo all'autocostruzione . Ogni componente viene sfruttato ben oltre le sue caratteristiche di progetto senza pregiudicarne l'affidabilità .

Questo per dire che si deve ricercare sempre la massima efficienza e affidabilità . Ora io pretenderei almeno 2KW dal tuo impianto , 1 KW corrisponde a meno del 30 % cioè come un puzzolente motore diesel !

Ciao ragazzi.

[buran001]

Ciao a tutti,io ero rimasto a max 50 l/s ed un salto di 7.5 mt !!
é cambiata la portata o il salto??? 3600w da dove li tiri fuori ??
Ciao

[sandroturbine]

Perché ? 3600W è l'energia potenziale no? possiamo pretendere il 50 % di efficienza totale no?
potenza uscita = 1800 W + un bonus per i lavori fatti bene = 2000W elettrici , altrimenti sarebbe umiliante se lo dovessi fare io.
Ciao a tutti del "ghetto

ciao a tutti
prima vorrei specificare che il salto è si 7.5m ma c'è anche 1.7m di vasca!
be , credo di non afferrare l'utilità nel scegliere l'acciaio dato che è più scabro
però apprezzo l'ambiziosità di sandro riferisco ai 2k.... solo che
i miei problemi sono essenzialmente 4:

-sono uno studente(tra l'altro non studio neanche meccanica)
-ho poca portata (media52 minima29 massima>100)
-poco salto
-sito quasi irraggiungibile

sono disposto a fare la girante a cnc e poi saldata (non ad arco ma coi gas) su misura per salto, portata, num, caratteristici ecc..ma non trovo formule e quindi mi tocca copiarne una già disegnata in 2d e inventarmi la 3°d
io di kw ne vorrei 4.9 come a casa

correggetemi se sbaglio ma mi sembra di aver capito che anche nella migliore delle ipotesi:
tubo (non artigianale) perdo 1%
turbina (cnc !) perdo 30%
cinghia (non artigianale) perdo 30%
motore (non artigianale) perdo 30%
99*07^3=0.340
0,340*50*9.81*7.5=1.2 kw senza contare distribuzione trasformazione e regolazione

vero che la banki non ha uno dei migliori rendimenti, forse turgo e pelton sono migliori in questo senso
però dicono che la crossflow se ben regolata ha un rendimento abbastanza costante anche in casi di variazioni di portata(che a me succedono spesso).


per concludere la mia ignoranza sfoggerà una meravigliosa domanda (i deboli di cuore clikkino alt+f4)

si può prelevare l'acqua a valle e mettere in serie un'altra turbina?
(nel caso non convenisse usare una condotta unica per perdite di carico)

ciao ragazzi!!

[sandroturbine]

Ciao flussoincrociato ,

Meglio se sei uno studente ,la tua mente è sicuramente meno fossilizzata della mia .
20 anni fa quando studiavo non c'era internet e chiedere un consiglio era come rubare un segreto !
Chi se ne frega se non hai il capitale per fare il lavoro , stai costruendo un impianto che farà minimo 50 KWh /giorno , vuol dire 3000€ l'anno di corrente , troverai una nonna che ti finanzia no?
Se vuoi fare l'impianto per sperimentare,invece ,non mi sembra il luogo adatto .

Poi voglio dirti un'altra cosa . 50 lt con 9mt di salto non sono uno scherzo . se ti parte una giunta o un tubo nel vano turbina , in 2 secondi l'acqua ti arriva alla gola e oltre . fai attenzione capito?!

Ok torniamo al progetto .

segui il mio ragionamento . Che senso ha fare una turbina che va a 50 lt/sec quando il sito è irraggiungibile ,l'efficienza del sistema è minore quando lavori a regime parzializzato .non parliamo dei 100 lt /sec che hai sicuramente per poco tempo .

Potresti fare una turbina ad azione con 4 getti da 30 mm per una portata di 9lt/sec x4 ,ottenere in uscita 2 kw e soprattutto calettare il mozzo direttamente sul generatore 8 poli . pensaci.
ciao.

ciao sandro!

Chi se ne frega se non hai il capitale per fare il lavoro , stai costruendo un impianto che farà minimo 50 KWh /giorno , vuol dire 3000€ l'anno di corrente , troverai una nonna che ti finanzia no?

non posso
purtroppo ho già chiesto e mi hanno risposto che se voglio allacciarmi devo pagare molto per portare i tralicci .
tentatore ..
e sai che voglio portare avanti diverse idee, ci ho gia pensato !
quindi se autocostruibile la azione 4 getti mi sembra anche meglio della banki(un numero di giri caratteristico da favola!)


secondo me è un buon posto per capire come inquinare di meno ecc.., non mi sembra un buon posto per capire come guadagnare ecc.
è ovvio, se fossi qui per guadagnare penserei che fosse tutto un segreto.

ciao

[sandroturbine]

E' propio un peccato produrre energia elettrica e dissiparla in aria o acqua . Non è nemmeno il momento di costruire linee di distribuzione (il rame è raddoppiato in quest'ultimo anno )

Ma se non riuscirai a coprire almeno in parte le spese il tuo progetto rimarrà nel cassetto .
Sicuramente il progetto e la realizzazione di una turbina ad azione tipo turgo è piu semplice ,piu affidabile nel tempo . Hai l'imbarazzo della scielta ,se fai una turgo rompi le scatole a me ,altrimenti ,sefai una banki le rompi a buran .
Ciao.

Ciao sandroturbine
dato che mi interessano tutte e due le turbine, non ho bisogno di alcun finanziamento(data la mia autonomia economica) ma ho bisogno solo di una lunga e astenuante consulenza pratica romperò a tutti e due,
intanto colgo l'occasione per chiederti se questo motore va bene
grazie!
si chiama JM 132 S
motore elettrico asincrono trifase
rotore a gabbia in corto circuito ,chiuso,autoventilato esternamente (IC 411),classe termica d’isolamento F.
servizio continuo a frequenze nominali
temperatura –15 +40
altitudine massima 1000m
carcassa in lega leggera di alluminio pressofusa
albero al carbonio C45
estremità cilindriche foro filettato in testa e linguetta unificati.




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[sandroturbine]

Ciao , importante che sia 230-400 V però se prevedi una linea lunga puoi usare anche il 400-690
e a valle metti un trasformatore per ottenere il 230V .
Chiaramente solo se vuoi fare un accoppiamento diretto ha senso l'8 poli altrimenti va meglio il 4 poli che,a parità di potenza, è grande un quarto e costa un quarto.
ciao.

ciao sandro
ho una linea di 28 m quindi prendo il 230-400 V !
poi se ho capito bene per usare l'asincrono in isola devo usare C 2C assieme ad IGC è vero?
i componenti in lista e gli schemi vanno bene per P=2kw ?

[buran001]

Ciao, forse mi sono perso qualcosa....,l'IGC se é in monofase é gia' un C2c, é iplementato,il sistema di controllo IGC serve per controllare ed eccitare motri asincroni mediante condensatori di ecitazzione anche a piu stadi per compensare fino ad un certo limite i carichi induttivi "minimi"e la dissipazione a zavorra per il controllo della velocita della turbina ,IGC sta' per Induction Generator Controller e si differeza dal ELC che serve per gli alternatori sincroni che a solo la funzione di dissipazzione a zavorra per mantenere l'alternatore sotto carico costante e di conseguenza la velocita' di rotazzione della turbina al variare del carico in modo che la tensione e fequenza di uscita rimanga stabile al variare del carico, in rete di scemi non se ne trovano molti,specialmente per la dissipazzione,ne ho trovato uno che pero' mi sembra un po ecessivo in elettronica anche se a quanto sembra a caratteristiche ottime, io ho risolto copiandolo pari pari da un impianto da 20 kw (di progetto)al quale faccio manutenzione, avevo anche inizziato per sfizzio personale a farne uno mediante PlC S7-200 della Siemens ma mi sono fermato per mancanza di tempo,alla fine comunque costa di piu'di tutta la turbina completa,ma visualizzare in realtime tutti i parametri della turbina con un interfaccia grafica (SCADA) e creare database e telecontrollo su internet mi stuszzica,ora c'é solo un combinatore gsm che mi avvisa tramite sms in caso di anomalia
Ciao

[sandroturbine]

L'IGC si defferenzia dall' ELC solo perchè contolla la tensione mediante zavorra mentre l'ELC controlla la frequenza .
L'eccitazione si fa sempre a parte trifase oppure C-2 C monofase . La compensazione della reattiva e quindi dell'eccitazione tramite l'inserimento di ulteriore capacità è un'altra cosa ancora .
La meccalte ha un dispositivo cosi per correggere la tensione dei suoi generatori eccitati a condensatore . Va bene ma è delicata essendo a IGBT . Non è facile parzializzare un carico reattivo -capacitivo puro . Sto studiando qualcosa di simile ma fino a 10 Kw non mi è mai servito perchè la perdita momentanea di tensione provocata da un carico induttivo mi serve da soft-start , la ruota idraulica mantiene la coppia e il motore parte .

Grazie buran che pubblichi le mie foto ,ma non serve mi faccio gia abbastanza pubblicità da solo !
Per mia soddisfazione ti vorrei fare sentire il rumore di quella turbina : sembra una pompa ad immersione ,anche meno . Fa 3500 giri a 10 bar con 1 litro secondo carica un pacco batterie da 600 Ah a 24 V Genera 20 A quindi 500 W con un normale motore AEG eff2 trifase .
Ciao

[buran001]

Ciao Sandro e flussocostante!!, certo che tu per lavoro disponi di apparecchiature e strumentazzione che un hobbista non dispone o sono troppo onerose da acquistare per progettare e testare dispositivi elettronici ecc,ed anche avere a disposizzione un laboratorio atrezzato e magari anche un tecnico elettronico e componenentistica varia non é cosa da poco, la fai troppo facile per chi non é del mestiere e si perde con una cinghia o non sa come collegare un tubo a una turbina,non voglio immaginare il rischio ce corre quando dovra' mettere mani sulla parte elettrica finita la turbina.
3500 giri con un salto di 100 mt!! ma chi lo dispone dietro casa?? magari avercelo!!
Ciao

ciao a tutti
è incredibile che più mi ci metto e meno capisco
mentre i lavori vanno avanti ho preso un pò di tempo per scegliere il tubo .

l'unidelta mi suggerisce la A.Giovannini (formula approssimata con dei limiti di validit&agraveper calcolare le perdite di carico :
apro visual basic e mi faccio il mio bel eseguibile

inserisco la lunghezza, la portata (che mi da il fiume) e il diametro, come risultato trovo una perdita di carico accettabile nel mio caso.

la portata del fiume però potrebbe aumentare,

allora inserisco nella formula una portata più grande e mi accorgo che lasciando inalterati gli altri dati (lunghezza e diametro) la perdita di carico aumenta.

movimentato da questa "illuminazione" aumento la portata fino a che non trovo dei valori mi correggo di salto netto negativi!!!!! ">

io vorrei avere una pressione a valle costante nel tempo !

ma se il fiume s'ingrossa dovrei limitare la portata in eccesso?

ebbene si ho provato con un imbuto nel lavandino :
quando la portata e troppo grande l'acqua strabocca dal mmbuto
ma allora non è vero che il tubo porta via tutto quello che arriva dal fiume!!
se è così come faccio a sapere qual'è il limite di portata trasportabile?


ciao ciao

Edited by flussoincrociato - 18/10/2006, 15:29

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[sandroturbine]

Ciao flussoincrociato,
Non interessa quanta aqua puo portare un tubo nel dimensionamento di una condotta per una turbina ,ma solamente la perdita di carico con una portata ben definita corrispondente alla portata massima che riesce a digerire la tua turbina . mica si puo fare una turbina che funziona bene da 5 lt secondo a 500 lt /sec. Poi durante le piene i corsi d'acqua trasportano limo , alberi e altre cose che vanno a intasare la tua griglia o peggio la tua condotta .
Ciao.

ciao sandroturbine
prima di tutto grazie per la pazienza
giustamente mi dici che la turbina deve essere alimentata da una portata il più costante possibile ma il fiume non lo è per niente,
quindi il tubo deve essere dimensionato per avere perdite di carico basse in riferimento ad una portata di progetto.
Lo stesso tubo però mi sembra di capire abbia la possibilità di ingoiare dalla presa una portata molto più grande rispetto a quella di progetto, "lui non lo sa" che io ci voglio mettere una turbina sotto e quindi che mi serve il salto.
ad esempio quando io faccio finta che di volere una perdita di carico lungo la condotta uguale o quasi al dislivello della condotta risultato: pochissima pressione a valle con una portata abbondante, ma è possibile?
vuoi dire che la turbina (digerendo) limita la portata dell'impianto?
oppure a limitare è la griglia?
boh
a proposito cosa succede se i sassolini sbattono sulla turbina?

vostro sconsolato

ste

[sandroturbine]

no no è il diametro dei getti oppure l'area della bocchetta d'alimentazione di una banki che fissano la portata . devi sapere che la velocità d'eflusso dell'aqcua da un bocchello o getto vale : radice quadrata di 2x pigreco x dislivello in metri . il risultato moltiplicato per 0.98 e trovi la velocità in mt./sec dell'acqua . moltiplichi per l'area d'eflusso del getto e trovi la portata . semplice no?
L'energia dei sassolini sulle pale dipende sempre dalla loro massa e dalla loro velocità ma fino a 20 Bar non producono grossi guai .

[snowstorm]

Ciao sandroturbine

sono curioso di sapere il costo approssimativo dell'impianto ,quello da 500w ,100metri di salto e batterie

ciao ciao

ciao
be ma così è perfetto
quindi non sono io a dovere mettere un dispositivo per limitare, il discorso
interessa invece a chi fa l'ugello che deve essere dimensionato in base alla portata di progetto
benissimo

poi volevo chiederti un altra cosa ,visto che i getti sono 4 cosa ne dici se scendo con 4 tubi lunghi 100 m
con diametro interno di 70 mm che portano 7.5 l/s con una pressione di 1.9 bar quindi un salto netto di quasi 19 m
in teoria ci sono 1400 w di potenza idraulica per tubo 1400x4x 0.5 (rendimento) =2800( in effetti a me servon solo 2 kw)
sarai sorpreso dal salto che si è sorprendentemente alzato ...
devi sapere che ho provato un altimetro e ho scoperto parecchie possibilità con potenziali più alti dei fino adesso citati
io pensavo a suddividere la portata in 4 perchè
il pvc non posso interrarlo allora ho optato per il pe che è anche flessibile (il che mi aiuta molto)
data la lunghezza è impensabile mettere un raccordo ogni dieci metri spenderei troppo e poi avrei perdite in più
allora ho trovato queste matasse che come diametro massimo hanno il 90 mm interno
cosa dici si può fare con 4 tubi?

[sandroturbine]

ciao,
sto realizzando un impianto propio come lo vuoi fare tu .Per reciclare 500mt di Pe sto facendo una condotta con 3 tubi . si puo fare . Attenzione al dislivello . L'altimetro non è preciso su questi valori , il gps è da buttare , se un geometra riesce a battere 2 punti ti da il dislivello ,oppure in 2 persone con un metro una livella e un prfilato rettilineo con un po di pazienza si trova il dislivello esatto.

con i l tubo da 75 perdi 2mt con 4 lt/sec e sei al limite . la potenza teorica è di 660 w ogni tubo
I diametri si misurano sempre esterni .
Il 110 PN 16 misura 90 interno quindi hai 9lt/sec con 2 mt di perdita = 1500W teorici .
Per spendere meno di generatore e ruota idraulica dovresti arrivare a 23 mt di salto lordo .
ciao.
Se ne metti 2 ottieni 18 lt con 17 mt di salto =3000W teorici =2000W d'uscita generatore .
Il lavoro è molto piu semplice , Metti un terzo tubo se vuoi e facciamo 3 Kw . Con le valvole a sfera vicino alla turbina ottieni il funzionamento parzializzato 9-18-27 lt /sec 1-2-3 Kw uscita .

ciao sandroturbine

in effetti gli altimetri meccanici ad indice hanno una divisione di scala di 20,10m.
però alcuni digitali mi hanno davvero sorpreso, vengono usati persino per rilevamenti topografici e per opere di ingegneria civile,
devo ammettere che il mio ha solo 1 m di sensibilità con tolleranza (o livelli di compensazione termica) non comunicata dal costruttore,
non è molto precisa però ho provato ad integrarla con una misura manuale e con un livello laser,
ho confrontato e c'è uno scarto molto basso (solo 2,3 decimetri).

senz'altro con un livello o un tacheometro ottico di un geometra sarebbe meglio,
purtroppo non accetterebbe mai nessuno di venire in una foresta vergine come quella ,
non si riesce neanche a camminare dai rovi e ci sono punti davvero semi irraggiungibili !!

il lavoro più grosso è quello di bonifica,
pensa che ci sono 3 massi giganti in cima alle "sponde"(frane vere e proprie) del fiume,
potrebbero cadere da un momento all'altro e quindi in qualche modo devo farli cascare anche se non è per niente bello.
in alcuni punti dove ho tolto degli arbusti, una settimana dopo c'era stata una frana
senza scherzare penso che se dovessi togliere un albero crollerebbe l'intera montagna.

comunque son proprio contento perchè 30 o ancora meglio 27 l/s li ho 365 giorni all'anno,
quindi ricapitolando se approfitto di un salto lordo di 23m
con lunghezza 100m usando 3 tubi pe del 110 posso usare la turgo con 3 getti e valvole a sfera?
ho capito bene?il parzializzato mi sembra ottimizzante di brutto!!

ciao e grazie ancora

[sandroturbine]

Hai capito bene
Ciao.

[snowstorm]

Ciao a tutti

volevo chiedere , ma se si istallassero le prese d'acqua delle 3 o 4 condotte a varie profondita' ci sarebbe una parzializzazione automatica della turbina .
Pero' in questo modo ci sarebbe lo svuotamento della tubazione che uscirebbe dall'acqua.

Sarebbe conveniente quest' idea ?


ciao ciao