Discussione: Ruota Idraulica di sopra : alcuni problemi!!

Salve a tutti !

Sono un nuovo utente del forum e vorrei approfittare della vostra competenza per risolvere alcuni problemi di natura tecnica che assillano me e il progetto della mia micro centrale da ormai diversi mesi.

Per inciso la micro-centrale in questione vi potrebbe sembrar banale, così come le mie domande, ma facendo una ricerca sulla rete le risposte sembrano scarseggiare e anche qui su questo bellissimo forum, esaminando le vecchie discussioni, ho trovato poco al riguardo e quindi mi sono convinto ad aprire un argomento ex-novo !

La "turbina" che intendo utilizzare è una bellissima e antichissima Ruota idraulica per di sopra . Come sapete può essere utilizzata con salti relativamente piccoli e sfrutta il peso dell'acqua(l'energia potenziale) e non la sua velocità( energia cinetica) .

Il mio primo problema è avere qualche consiglio su dove reperire informazioni sul rendimento di tale sistema.
In rete ho trovato calcoli ottocenteschi et simili che spiegano come il rendimento di tale Ruota Idraulica non possa superare il 70%, ma mi chiedo se ci siano degli studi più approfonditi e in particolar modo con un qualche studio dietro e una qualche spiegazione teorica.

Il mio secondo problema è puramente elettronico, teorico e forse banale, ma dopo aver chiesto a metà degli elettricisti che conosco senza ricevere una risposta soddisfacente incomincio a preoccuparmi.
Supponiamo di avere una Ruota idraulica( diametro 1m) alimentata da un canale con la sufficente portata( ai fini del mio problema quantizzare la portata dovrebbe essere irrilevante); tale Ruota Idraulica compie X giri al minuto e il suo asse è collegato attraverso gruppi di moltiplicazione vari ad un bel alternatore.
Tralasciando il rendimento della ruota, le perdite meccaniche nel gruppo di moltiplicazione, il rendimento dell'alternatore e le perdite(minime) legate al possibile circuito di raddrizzamento e di stabilizzazione, se alla fine del circuito di raddrizzamento io tiro fuori 50 W, come si fà a calcolare quanti kWh produco ?
Se i miei 50W fossero in qualche modo connessi ad un giro della ruota o ad 1 secondo sarebbe facile calcolare i kWh prodotti, ma non conoscendo tali informazioni non sò proprio come eseguire questo calcolo.
Elettronicamente parlando 1 W = 1 V * 1 A -> più genericamente P[W] = V[V] * I[A] , ma in questa formula non compare nessun legame con il tempo ed è qui essenzialmente il mio problema.
Se fossero W/s basterebbe moltiplicare per 3,6 per ottenere i Kw/h ma visto che così non è non sò proprio come fare.

Come avrete sicuramente capito, dei due problemi il secondo è sicuramente quello più importante e quello che al momento mi blocca maggiormente nel proseguo del mio hobby...

Qualcuno di voi può aiutarmi o indicarmi un link o un libro dove reperire qualche informazione in più?


Purtroppo la Ruota Idraulica per di sopra è un sistema abbastanza vecchio e non paragonabile per questioni di rendimenti e di efficenza alle moderne turbine e quindi reperire materiale su di esso non è esattamente facile.
Nei vari siti che ho ispezionato si trovano spesso e volentieri delle bellissime illustrazioni e descrizioni molto generali sull'algomento, ma di formule.... sembra che non ne servano secondo loro!
L'unico aiuto che ho ricevuto per il momento lo devo ad un libro intitolato "la costruzione di una ruota idraulica" di Luciano Paolini, Editrice Il Rostro, nel quale ho trovato qualche formula e un po' di spiegoni e trucchetti per costruire la Ruota Idraulica dei propi sogni... Se ne avete l'opportunità dateci un'occhiata : molte cose sono veramente interessanti!

L'ultima domanda riguarda un aspetto prettamente didattico delle centrali idroelettriche : c'è la possibilità di reperire un documento dove vengano esplicitati i vantaggi e gli svantaggi di ogni turbina, i rispettivi rendimenti, costi di produzione et simili....? Se poi ci fossero anche rendimenti, vantaggi e svantaggi delle ruote idrauliche poi sarebbe un sogno ad occhi aperti...


A presto e grazie per l'attenzione !!

Davide

Ciao Davide,

se cerchi nel forum la discussione "coclea potenza attiva" troverai un documento che ho inserito in inglese con un confronto fra le varie tipologie di macchine, penso sia quello che tu stai cercando.
per il discorso rendimenti la ruota colpita al vertice è quella che ha maggior rendimento, metti in conto che i giri minuto di una ruota in media sono dai 6 ai 12 con un punto ottimale attorno ai 9 ... questi però sono dati indicativi. Ho cercato anchio in rete materiale ma non è così semplice da reperire ... prova nelle biblioteche.
Per i kwh il discorso è molto semplice ... prendi in valore di produzione w ... KW ... MW e lo moltiplichi per le ore che produce ... trovi così i KWH!
In bocca al lupo per il tuo hobby ma stai attento a non farti contaggiare!!

ciao
Matteo

Ti ringrazio per la dritta sul documento esplicativo dei rendimenti!! Ora vado a cercarlo!!!

Riguardo al discorso della conversione da W a kWh potresti essere un po' più specifico?
Come punto di partenza devo prendere i W che produco in un secondo, in un giro della ruota, in un giro dello statore dell'alternatore....?

La formula per calcolare la potenza effettiva trasmissibile sull'albero di una ruota è all'incirca :
P = 10 Q H n

Dove:
P= Potenza [Kw]
Q= Portata [mc/s]
H= salto disponibile [m]
n= rendimento della ruota

grazie a questa formula è possibile calcolare la potenza della mia ruota, ma poi come faccio a sapere se tale potenza si riferisce "al secondo", al giro o a qualcos'altro...?
Come si vede in questa formula non compare nessuna grandezza connessa al tempo ed è questo che mi frega!!
Anche per dimensionare ruota e alternatore e batterie in un secondo tempo ho bisogno di sapere quanti kWh produce la ruota in media e questo lo posso fare teoricamente considerando, nella suddetta espressione, la portata massima e quella minima, sempre supposto che tu possa dirmi come calcolare i kWh e indicandomi una formula o un testo di riferimento sul quale reperire qualche informazione di natura teorica...!!

Spero che tu possa essermi d'aiuto, ma anche se così non fosse, grazie ancora per l'attenzione !!

Davide

Ciao Davide,

una volta che hai i dati da inserire nella formula da te citata troverai la potenza istantanea, la potenza che la ruota è in grado di generare poi basta moltiplicarla per il tempo. Esempio:
P= 50 kW tempo di lavoro 5000 h = 250.000 KWh ... tutto qua.
Per il dimensionamento del sistema non ti servono i KWh, ti serve solo sapere il salto e la portata ... tu dimensioni sulla potenza non sulla produzione ... la produzione ti potrebbe servire per capire quanti soldi andrai a prendere ma non ti serve certo per dimensionare l'alternatore. (non esiste un alternatore dimensionato in KWh ... lo trovi in KW, KVA, CV !)
Spero di esserti stato utile
ciao

matteo