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Discussione: Suggerimenti progettazione impianto micro idraulico

  1. #1
    Novizio/a

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    Predefinito Suggerimenti progettazione impianto micro idraulico



    Salve, sto CERCANDO di progettare per conto di uno studio di ingegneria un micro impianto idraulico.
    Qui alcuni dati.
    Ho un salto UTILE di 50 m
    Portata a fine marzo aprile di 10 l/s, non conosco la curva di durata ma il cliente ci ha detto che non cambia di tanto da estate ad inverno essendo un corso d'acqua che sgorga nel suo terreno da una sorgiva.
    Il corso d'acqua si svilupperebbe in una condotta più o meno lunga un 150 - 200 metri, seguendo il livello di inclinazione del terreno. Opterò per il polietilene con fibra di vetro rinforzata (PRFV), anche perché la sorgente è di acqua sulfurea e in attesa delle analisi chimiche voglio stare in sicurezza sulla scelta dei materiali (corrosione)
    Altre cose che posso aggiungere è la sicura necessità di prevedere un bacino di sedimentazione (lo calcolerò considerando la velocità delle particelle e il loro diametro) e vari filtri.

    Io vorrei progettare una ipotetica turbina per poi vedere, dati alla mano, quale potrebbe meglio fare per noi considerando che le case con cui ci interfacciamo hanno spesso prodotti standard.

    Io fino ad ora ho provato ad andare avanti in questo modo:
    Calcolo la P teorica
    P reale(eta 0,7) che viene 3,7 kW.
    Ipotizzando di usare una micro pelton, calcolo la c (vel effl), la u (vel tang). D
    Disponibilità di usare 6 getti scelgo il numero di getti considerando quale meglio poi con l'altra ipotesi di D/d=10 mi fa arrivare ad un n vicino a quello dell'alternatore.
    Trovo d= 9mm, D 90 mm, ed n 3080 g/m (molto vicino ad una condizione di ottimo funzionamento).
    Numero pale = 15+D/(2*d)) e vall'intero più vicino viene 20

    Poi cosa potrei fare? Essendo che comunque devo presentare una sorta di progetto di massima cosa potrei aggiungere?

    grazie

  2. #2
    Seguace

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    Ciao Carlo ,
    L'obbiettivo principale da seguire durante la progettazione di un impianto micro idroelettrico da 3.5kW è il costo .
    Se l'impianto è destinato al funzionamento "stand alone " si pùò anche pensare di spendere di più , ma se va in parallelo alla rete , tutto va ridotto al minimo indispensabile .
    Supponiamo che l'impianto è destinato all'immissione in rete , a 5 bar di funzionamento i fenomeni di erosione non sono importanti ,quindi una semplice vasca di decantazione è sufficiente .
    La condotta in polietilene DN 125 PN 10 PE100 è sufficiente ,anche con contenuti di zolfo importanti .
    La turbina invece va progettata a 1500 giri , non 3000 . L'uso di un'unica spina tipo doble in acciaio inox regolabile manualmente o elettrica risolve parecchi problemi ,non vorrai posare una condotta vetrorinforzata e poi usare una cassa -distributore in ferro !?
    ci resta la ruota idraulica che dovrà essere 170 mm di diametro .Per farci entrare un unico getto da 21 mm che porta 10l/s a 5 bar devi necessariamente usare una Turgo . Il generatore sarà asincrono da 5.5kW 4 poli alta efficienza IE2
    Per risolvere parecchi problemi è preferibile usare un inverter solare per l'immissione in rete da 4.5kW preceduto da un sistema d'eccitazione per l'asincrono, un raddrizzatore trifase e un limitatore di tensione con resistenze zavorra .
    Questo è come io vedo realizzato un'impianto così piccolo .
    Saluti

  3. #3
    Paladino del Forum

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    Concordo pienamente su tutto con Sandro, ma con 10 litri al secondo e 50 metri di salto difficilmente supererai i 3 kW, volendo con una girante Pelton sempre da 170mm e 2 spine ci si potrebbe riuscire, ma appunto costerebbe molto di più e la differenza sarebbe praticamente nulla!

  4. #4
    Novizio/a

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    Sandro, anche io sono d'accordo con te. Avevo per prova visto la micro pelton inizialmente ma sicuramente la turgo è più adatta anche perchè la curva del rendimento è molto più piatta e in queste condizioni per me sarebbe meglio. Vedrò ora coni tuoi suggerimenti se riesco ad insinuare qualche dubbio nei miei superiori. VI farò sapere.
    Potete, se avete, materiale o siti riguardanti le turgo? potete mandarmi pm se qui non è possibile grazie!

  5. #5
    Novizio/a

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    Ringrazio di nuovo a chi mi ha scritto.

    Alla fine il cliente non ha voluto/potuto continuare e quindi non si è fatto nulla.
    Ora il vicino mi ha commissionato la seguente.
    20 m di salto
    0,6 lt/s ora in estate, ma in generale molto costante.
    Sempre la solita acqua sulfurea

    Per che cosa potrei optare? Quali aziende (sentitevi liberi di messaggiarmi in pvt se non si può fare qui in pubblico) mi consigliate per chiedere un preventivo?

  6. #6
    Paladino del Forum

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    50W

  7. #7
    Novizio/a

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    A me viene qualcosina in più. Ma siamo sempre lì. In caso un numero di ore ragionevole su cui potere basare uno pseudo plan lato turbina quanto potrebbero essere?
    Siamo proprio al limite.

  8. #8
    Paladino del Forum

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    Ciao, ma mica vuoi pretendere un efficienza del 50% su una cosa del genere, sono stato pure alto ! Per le ore se c'è l'acqua sempre e costante anche 8700, ad esempio l'anno scorso ho dovuto fermare la turbinetta per una giornata, a causa della rottura della cinghia che non avevo di scorta, poi ne ho approfittato per un po' di manutenzione e controllo a tutto, ha girato praticamente 364 giorni di fila ! se invece manca l'acqua in certi periodi il discorso cambia, a me non manca mai, anzi nei periodi di disgelo in primavera, ne perdo pure dal troppo pieno della vasca di carico.

  9. #9
    Novizio/a

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    Appunto, Anche io tagliai netto a 0,5 come rendimento. Mo controllo di nuovo!
    364 giorni di fila, che ****ta! Chiedevo per le ore perché in questo caso anche le piccole cifrette di centinaia di euro contano parecchio nella stesura di un progetto di massima. Io per tenermi basso basso ho fatto i conti con 5000.

  10. #10
    Paladino del Forum

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    Fai bene, dipende tutto dalla curva della portata, io sapevo che l'acqua aumentava solo durante il disgelo e diminuisce leggermente in inverno, ho fatto la turbina praticamente su misura e a regolazione manuale, cosa che praticamente non uso mai tanto da bloccarsi. Ciao

  11. #11
    Appassionato/a

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    Salve a tutti,Sono incappato in questo Forum di sfuggita, io frequento (ma sarebbe meglio dire leggo) soprattutto quello biomassoso...Mi trovo nella possibilità di fare un qualcosa di simile, e mi si è accesa una lampadina leggendo i vostri Post:Sorgente d'acqua che utilizziamo per uso domestico, non essendo serviti dal Comune.L'acqua in questione è leggermente inquinata, per cui non la beviamo.Se potessi depurarla in sorgente (2,2 Km di acquedotto...) sarebbe perfetto, mi ha sempre frenato la necessità di un allacciamento elettrico in situ.A fianco della sorgente corre un ruscello, piuttosto costante nell'anno, con un minimo che potrei quantificare in mezzo litro/sec.Questo ruscello ha un dislivello di circa 20 metri rimanendo nella mia proprietà.Potrei pensare ad un picoidro che mi dia quei 50W che mi servono per l'ultravioletto del depuratore?Di che costi stiamo parlando (molto spannometricamente)?Mi potete cortesemente rimandare a informazioni circa gli adempimenti per poter toccare questa roggia, (sono in regione Veneto)?Certo che se potessi sfruttare l'acquedotto vero e proprio, sono da sorgente a casa mia 200 m di dislivello per 2l/s tutto l'anno...
    Ultima modifica di Stela; 29-11-2013 a 15:17

  12. #12
    Seguace

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    Ciao
    probabilmente l'acquedotto ha un diametro piccolo e le perdite di carico sono notevoli con 2 l/s ,altrimenti sarebbe una buona idea
    puoi fare 2 kW non di più ...ma sono 50 kw /giorno se usati bene, ad esempio in una pompa di calore ,produci 150 kW termici /giorno .
    Hai gia la concessione per la potabile .. per ottenere le potenze indicate devi avere una condotta da almeno 63 mm o superiore .

  13. #13
    Appassionato/a

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    Grazie Sandro, sempre preciso e efficace...Immagino tu ti riferisca all'uso del solo acquedotto.Purtroppo non ho una concessione per la potabile, è un acquedotto "sempre esistito", mio padre lo rifece con tubo Dalmine da due pollici, ormai 50 anni fa...Certo 150 kW al giorno non mi farebbero mica schifo, anzi! Tieni conto che in inverno, quando la corrente per scaldare mi servirebbe di più, la portata è anche superiore ai 2 l/s. Ma quanto potrebbe costare, a spanne?Senza contare che, se uso l'acqua per alimentare una turbina, poi me la ritrovo senza pressione per i rubinetti di casa, o sbaglio? Al limite dovrei produrre energia con meno caduta lungo la conduttura, e poi ripartire con una vasca per arrivare alle case. Si capisce che sono un superdigiuno di queste cose, abbiate pietà...

  14. #14
    Seguace

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    Ciao ,
    si mi riferisco solo allo sfruttamento dell'acqua che già usi ,Il tubo in polietilene da 75 mm costa mediamente 4 €/mt ,se tuo padre ha fatto il lavoro ,forse anche da solo e a mano , è giusto che ora lo rifai tu ...magari con l'ausilio di un piccolo scavatore ! Per quanto riguarda la concessione inesistente forse ora è preferibile chiederla ,magari per il doppio uso potabile -idroelettrico per autoconsumo . Per l'acqua potabile non c'è problema : una derivazione a monte della turbina e ti ritrovi 20 bar che riduci a 4 con un normale riduttore da acquedotto .Probabilmente quando usi l'acqua in casa la potenza della turbina calerà un poco ,ma non è un problema .. pensa che una doccia ,di quelle moderne che piacciono alle donne ,con il soffione da 30 cm consuma 30 l/min. cioè 0.5l/s
    Se d'inverno hai 3l/s ,con la condotta da 75 mm fai 3.3 kW elettrici , il costo della turbina è metà del costo complessivo del l tuo acquedotto il debatterizzatore uv lo puoi mettere in casa a valle del riduttore di pressione

  15. #15
    Appassionato/a

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    Tutto chiaro, grazie.Il soffione grande piace anche a me!...In realtà il tubo usato all'epoca era qualcosa di tosto, e riposarlo adesso sarebbe impossibile, attraversa terreni altrui e boschi, roba che una volta si faceva, oggi costerebbe un polmone...Devo verificare il diametro, perchè due pollici mi pare meno, molto meno del diametro che ho nella mia testa...
    Ho verificato, ma tu per tubo da 75mm intendi esterno? Perchè allora equivale al 2”1/2 acciaio, quindi ci sono, o quasi!
    Ultima modifica di Stela; 29-11-2013 a 22:26

  16. #16
    Seguace

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    Il 2 pollici acciaio ha un diametro esterno di 60.3 mm 2 l/s producono nella tua condotta 50 mt di caduta ,ti trovi a casa 15 bar che corrispondono a 2 kW scarsi . Aumentando la portata le perdite aumentano in modo esponenziale ad esempio con 3 l/s perdi100 mt ...rimangono 10 bar a casa e la potenza è uguale a quella con 2 lt !

  17. #17
    Pietra Miliare

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    Prendi quel che c'è e utilizzalo tutto senza andare in rete, con quello che ti avanza scaldi casa o scaldi acqua sanitaria.

    La tua turbinetta è "solo" un riduttore di pressione dell'acquedotto, trova un giocattolino e vai tranquillo.

    Buon lavoro
    Spes

  18. #18
    Appassionato/a

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    Salve a tutti,Dopo un po' di tempo torno alla carica...Ricapitolo la situazione:Acquedotto privato, in tubo Dalmine da due pollici di ferro, attraversa due Km e mezzo di boschi e un paio di valli...Portata alla sorgente, da settembre a maggio, sempre superiore ai 2 l/s.Sulla linea, prima di casa, c'è una saracinesca che viene tenuta quasi completamente chiusa per ridurre la pressione.L'acquedotto termina in una vasca di raccolta da 80 mc e da questa a perdere in un bosco.Pensavo di inserire una semplice turbina (il "giocattolino" di @spes) al posto della saracinesca.Quanto produrrei? Mi aiutate con qualche link, anche in privato se non si può, di dove acquistare il prodotto giusto?Perchè funzioni quindi dovrei "sprecare" i due l/s riversandoli nella vasca di raccolta? (Abbiate pietà...) In questo caso potrei utilizzare un ulteriore salto di 10 m di dislivello tra questa vasca di raccolta e una valle sottostante nella quale si riverserebbe l'acqua, avrebbe senso una seconda turbina sempre da 2 l/s?

  19. #19
    Paladino del Forum

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    Ciao, come ipotizzato da Sandro, con una portata di 2 litri al secondo e 15 Bar avresti poco meno di 2 kW elettrici, non é un giocattolino 15 Bar é la pressione massima di esercizio di un comune idrante UNI 45, si fa fatica a maneggiarli con un idrante a lancia classica in ottone
    ecco uno stracco UNI 45 se non esiste già sarebbe da fare, con circa 2 kW di produzione conviene usare un comune motore asincrono trifase come alternatore non di certo un magneti permanenti scadente, poi se ne trovi uno a buon prezzo da 2.5/3kW...
    con un motore asincrono trifase eccitato tramite condensatori col sistema C-2C e un regolatore elettronico a derivazione di carico chiamato IGC produrresti e useresti direttamente la tensione alternata 230V 50HZ senza troppe conversioni o elettronica switching di bassa qualità che a lungo tempo da problemi, io ad esempio se devo risparmiare su un inverter preferisco uno a bassa frequenza con trasformatore di uscita toroidale che una porcata ad alta frequenza economica che può mollarti dall'oggi al domani come già capitato, con circa 2kW ma ache solo con uno andare in diretta é sempre la cosa giusta ameno che tu non debba caricare banchi batterie di accumulo come quelle dei muletti elettrici... Unica pecca di produrre energia elettrica direttamente a 230V e 50hz é quella dell'assoluto obbligo di usare un controllo elettronico IGC (induction generator controller) cosa reperibile solo da ditte del settore e da fabbricanti e venditori di turbine,esistono versioni moderne fatte con PLC ed addirittura con l'Arduino ma cmq costano e io ho desistito per un impiantino stagionale per via del costo di quest'ultimo.
    Non acquistare roba troppo plasticosa e Cinese.


    Col mio impianto ultimamente ho adottato un sistema ibrido, raddrizzo con un ponte di diodi dopo L'IGC (una volta usavo direttamente la 230V a 52HZ generata in isola) vado in rete con un inverter-Grid per fotovoltaico omologato e derivo l'eccedenza con un sistema elettronico usato anche nel fotovoltaico Generazione idroelettrica connessa direttamente alla rete per aumentare l'autoconsumo e non regalare, con l'eccedenza ci scaldo l'acqua, praticamente sono in parallelo alla rete ma non immetto mai neanche 10W e non ho neanche cambiato contatore!

    Se la casa é grande anche l'idea della pompa di calore non é male, ma per sfruttarla il fabbisogno deve essere quasi pari al generato altrimenti si spereca con continui spegnimenti, in un altra discussione Sandro se non ricordo male aveva ipotizzato di accoppiare direttamente un compressore frigorifero apposito direttamente alla turbina !

    Ad esempio con un termosifone ad olio da 1200W sempre acceso H24 mantenevo i 20° con picchi di 23° (spostandolo dove più serviva) in un appartamentino/baita in montagna di circa 50 metri quadri isolato bene negli anni 90, ovviamente era la zavorra/freno diretta di una turbina senza regolatore elettronico, acqua >girante >motore asincrono trifase normale> 3 condensatori in C-2C >termosifone a olio, quando staccavo raramente la spina sentivo un sibilo era la turbinetta che andava in fuga perché senza carico elettrico, generando oltre 400V al posto dei 230, questo perchè era senza IGC, fatto in economia senza la possibilità di usare la tensione generata per altro, se non per dissiparla in una stufa ad olio con resistenze corazzate in immersione.

  20. #20
    Appassionato/a

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    Ecco, lo spirito è proprio quello: vorrei inizialmente scaldare una resistenza inserita in un puffer (che ancora non ho) della caldaia a legna (che ho), per scaldare l’acqua tecnica e magari l'acqua sanitaria se ci metto un tank in tank o uno con serpentina. Il tutto rigorosamente off grid. Per ora mi basterebbe così, poi magari in un secondo tempo potrei fare come dici, PDC in inverno alimentata con corrente idroelettrica e in estate da tre chiletti di fv... Sogni per ora, mi devo concentrare su una cosa per volta e vorrei portare avanti l'idea picoidro...

  21. RAD
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