Discussione: Dimensionamento turbina e regolazione

Salve,
sono un nuovo utente e vorrei chiedere lumi su scelta e dimensionamento di una turbina e sua regolazione.
Intendo procedere con una concessione : H= 65m netti, Qmax
= 450l/s (90gg ), 180l/s ( 90gg) , 80l/s per (30gg) al netto del DMV; è un torrente e le portate variano parecchio. Condotta L=500 m.
Non sono esperto in materia, spulcio su vecchi testi ma ora che le cose "si fan serie" vorrei approfondire bene per arrangiarmi se posso e per valutare cosa le ditte del settore stan cercando di vendermi.
Mi han proposto : una pelton 5 getti, una Francis " che è un orologio svizzero e va bene anche se la portata varia molto", una doppia francis con generatore centrale.
Cosa consigliate ?
Secondo mio cruccio: la regolazione della macchina. Ho chiesto ad alcuni ex prof. di Padova...ma niente, e non vorrei complicare la faccenda andando a campi con simulazioni su Matlab e robe simili se non necessario.
Mi potete suggerire dei testi, appunti, siti, esperienze pratiche... che trattino in maniera adeguata i due aspetti?
Qualcuno mi può dire che regolatore è bene usare?

Grazie!

CITAZIONE (Ricc-71 @ 18/2/2008, 21:11)

.........
Intendo procedere con una concessione : H= 65m netti, Qmax
= 450l/s (90gg ), 180l/s ( 90gg) , 80l/s per (30gg) al netto del DMV; è un torrente e le portate variano parecchio. Condotta L=500 m.
...........Mi han proposto : una pelton 5 getti, una Francis " che è un orologio svizzero e va bene anche se la portata varia molto", una doppia francis con generatore centrale.

Buonasera e ben arrivato,
credo che prima di pensare a turbine e regolazioni bisogna fare un pochino di chiarezza sulle portate indicate e sui periodi.
Fatto questa precisazione si puo' parlare di altro anche se, continuando nella lettura della Tua mail, " a braccio" nn riesco a capire come si possa proporre una soluzione a "doppia Francis con generatore centrale" tanto e troppo diversa dalla altre.
ciao
car.boni

Le portate le ho misurate ogni settimana per quattro anni e mediamente ho ricavato i dati per i giorni indicati.
Certo come dicevo è un torrente con portata piuttosto variabile e posso avere oltre 1000l/s come solo 80l/s...
poi il 2003 è stato "anno triste". Secondo il tecnico "delle 2 francis" il sistema gli è congeniale ( forse per le sue tasche) perchè a basse portate funzionerebbe la macchina più piccola mentre con maggiore disponibilità, andrebbe in funzione anche la seconda più grande.
Per la Pelton era proposto un range da 10l/s fino 500L/s con 5 getti

CITAZIONE (Ricc-71 @ 18/2/2008, 21:11)

....Qmax= 450l/s (90gg ), 180l/s ( 90gg) , 80l/s per (30gg) ............

Buongiorno,
a 90 gg nn possono coesistere due valori di portata !
Probabilmente c'e' un errore di battitura.
Questa e' la precisazione che chiedevo.
Il discorso delle due francis e' comprensibile in quanto quella tipologia di macchina "taglia" molto piu' in alto rispetto ad una pelton ma la mia osservazione era pero' riferita a come poteva funzionare con un " generatore centrale".
Nn sono un grande esperto e sicuramente sbagliero' ma ogni turbina ha il suo.
Lascio gli amici del forum, che sono super esperti, il giudizio.
ciao
car.boni

Buongiorno,
le portate le ho registrate in questo modo : misurato la portata per i giorni di durata della stessa, ho ottenuto che nell'arco di un anno, l'evento massimo (che intendo chiedere in concessione ) a 450l/s si verifica per circa 90gg distribuiti su 365, così per i 180 e per gli 80l/s ( se esiste un metodo diverso dite pure ); in mezzo a questi dati poi ho una serie di valori intermedi di durata inferiore.
dei quattro anni di misure ne ho fatto la media
Mi avevano detto di far così in modo da capire la curva di durata delle portate e centrare meglio il tipo di macchina.
A me la doppia macchina non ha convinto tanto...costi astronomici, dimensioni, tutto doppio...io intendo fare una cosa compatta e armonizzata con l'ambiente, senza costruire una cattedrale che già devo fare la VIA... lascio a voi la sentenza!

Ciao,
benvenuto nel forum e mi pare di capire che sei Padova o nelle vicinanze quindi siamo di casa.
Non so se ho capito bene, 2 Francis e un generatore?
Sulla soluzione di due Francis , di potenza diversa, e due generatori va bene ma un solo generatore non mi sembra una buona idea.
Concordo con Car.boni.
Una Pelton a 5 getti comunque non costa poco se ben strutturata, magari si possono valutare le due tipologie con calma.
Comunque per dimensionare bene la questione servirebbe altri dati...parliamone ;-)
Ciao e complimenti per il campionamento di 4 anni, un bel periodo per fare del profiling.
Ciao
Rem

Ciao Ricc-71 ,
La scelta della turbina è sempre condizionata dal suo costo rapportato a quanto produce .
Nel tuo caso il funzionamento è limitato a 6 -7 mesi ,dovrai anche escludere le portate limite per non fare una turbina mastrodontica per 15 gg di funzionamento a regime e trovarti con rendimenti scarsi con portate normali . Non è vero che una Francis ha lo stesso rendimento a 600lt come a 80 .
Per i costi troppo elevati è improponibile anche una doppia Francis . L'altenativa razionale nel tuo impianto è sicuramente una turbina ad azione multigetto come la pelton e la turgo .
Fissiamo dei limiti ragionevoli della tua portata : 500 lt max e 80 lt min .
Sulla Pelton ho delle riserve per il suo diametro eccessivo ,quindi costo elevato e bassi giri che necessitano di un generatore 10 -12 poli più costoso di uno della stessa potenza a 8 poli .
Sto parlando di generatori Asincroni perchè una macchina sincrona di questa potenza (250Kw ) non esiste in commercio .

Una buona soluzione penso che sia la turgo ... e qui si scateneranno gli amici del forum che mi conoscono bene . Però facendo i conti riesci a usare una ruota da 400mm e un generatore 8 poli da 250 kw ,6 getti da 55mm con un rendimento quasi costante da 80 lt a 500 . Certo il rendimento a pieno carico è inferiore di qualche punto rispetto una Francis ,ma ti costerà circa come un SUV non come un attico nel centro di Milano o Roma .
Ciao.

Mi mancavo questo paragone,che la turbina costa come un SUV e non come un attico a Milano;-)
Ciao sandro e stammi bene
Rem

Sono in zona Vicenza e ben volentieri se servono altri dati, chiedi pure.
l'idea è di acquistare la sola turbina o al limite turb+ gen e poi tutto il resto me lo prendo io.
Per dire, la centralina dei servomotori fatta fare da un artigiano della zona, mi costa quasi la metà!
Dal punto di vista meccanico non son un asso ma insomma qualche macchina l'ho fatta sporcandomi le mani e poi conosco un paio di ex-montatori della De Pretto Escher-Wiss che magari qualche aiuto e " tirata d'orecchie" me la darebbero.
Per lavorazioni mecc., trattamenti, ecc... nessun problema. Trovo in zona.
Ok anche per la parte elettrica ed per l'automazione (parte il dubbio sul regolatore) sia della presa che del contorno macchina.
Unico generatore doppia macchina, questa la proposta.
Meglio Pelton mi sembra di capire?
4 anni di misure, 1 terreno acquistato pe rla centrale, 1 fazzoleto per evitare che qualcuno possa far richiesta di concessione in concorrenza, 32 servitù di passaggio costituite su 500 metri di condotta diam 600 (calcolo mio, non so se è sufficiente) . Spero che poi ne valga la pena; ho stimato circa 250Kw la potenza max, concordate?
Ciao!

Per i calcoli precisi della macchina visto che siamo in zona ne possiamo parlare come del progetto ...
Direi che hai "seminato" bene e meriti di raccogliere perchè so cosa significa fare tutte le cose che hai fatto tu, bel lavoro ;-)
Concordo con Sandro sulla scelta della macchina bisogna valutare molti dettagli, però io a Cles ho visitato una centrale dalle caratteristiche simili Sandro, i generatori per scelta della committenza erano sincroni però è venuto un bel lavoro.
Il salto era di 50 metri e la portata 250 l/sec e le macchine erano 2 pelton.
Il prezzo comunque , usando la "tua unità di misura", era come un attico a Padova in Via Altinate.
Ciao
Rem

Grazie Sandro,
certo asincrono. Sulla Turgo so poco niente; i costruttori locali interpellati non le propongono ma se il costo è decisamente interessante sarebbero molti di più i clienti.
Si trova qualche libro tecnico? ho sentito della "bibbia" Buchi
Il range di portata 450 - 80l/s era quello che pensavo pure io.
Ciao!

Ce l'abbiamo il Buchi, anche il Medici se è per quello...

Ciao Rem , ciao Ricc.71

Si infatti la Turgo è poco conusciuta in Italia , dove lavoro facciamo macchine di questo tipo su commisione per la Svezia . Vedo che hai pianificato la tua centrale , bene mi fa piacere parlare di progetti concreti. In pvt ti posso mandare più dettagli e foto .
Non sono daccordo sulla doppia macchina e singolo generatore fatto ad hoc , troppi costi , c'e poi anche un problema di manutenzione ,reperibilità dei componenti in tempi utili per non perdere la produzione di un'anno, usura degli stessi ...
Ciao.

Ciao

Eccomi qua...

Allora lascia stare la doppia Francis su questo siamo tutti daccordo e se vuoi ti faccio una lezione sul perchè... (sto scherzando naturalmente solo che devo farla sul serio e allora la ripassavo).
Una Pelton da 5 getti secondo me è l'ideale, anche la Turgo di Sandro potrebbe essere una ottima soluzione.
Se riesci a farmi avere la curva di durata totale (ogni quanto hai campionato la portata??) posso farti un analisi per determinare la portata di progetto ottimale in funzione del tipo di macchina per massimizzare la produzione di kWh.
Poi se vuoi ti posso fare il progetto esecutivo della Pelton a 5 getti (come anche della Francis in caso) altrimenti Sandro ti fa la Turgo che già ho visto e che sono una sinceramente una ****ta. In questo caso mi sa che la scelta è sul costo di una o l'altra soluzione, forse (Sandro permettimelo) la Pelton qualche punto in più arriva di rendimento... (forse dai mettiamo un dubitativo).
Cmq per salti/portata tipo il tuo ho diversi esempi di Pelton installate e funzionanti, con ottime prestazioni in termini di rendimento e regolazione.

Scusa ma ti faccio alcune domande visto che abiti in zona.
Ma sei venuto a PD a parlare con qualche proff di macchine? Cazzarola io lavoro sulle turbine possibile che non ti abbiano mandato da me?
Il tuo progettista è di Vicenza centro??

Infine, come sei messo con la concessione già partito l'ITER con il genio civile? Attento ai tempi, magari adesso sei spaventato dai costi della turbina, ma se ti servono altri 2 anni meglio se ti spaventi più avanti....

bye
m.

P.S.
Complimenti per i dati come dice REM è raro trovare qualcuno con 4 anni di misure.

P.P.S.
Il Buchi il Medici, il Nechleba, il Vivier se vuoi ho un'intera biblioteca in merito alle turbine idrauliche, ho persino il primo articolo sulla turbina Banki.

Ciao Ricc-71
Nn prendermi per un rompi scatole ma nn avendo avuto la risposta sul rebus delle portate e nn conoscendo almeno il dato della portata media come si fa a dire che e' un impianto da 250 kw?
Quella potenza si ottiene turbinando ca. 460 l/sec con un rendimento prudenziale del 85%.
Ma per quanto tempo?
E' vero che una Pelton gira anche con basse portate ma il rischio e' di avere costi d'impianto alti a fronte di un rendimento, nn in % ma di kw, inferiore a quella prevista. Pertanto, personalmente, credo che l'ipotesi 250 kw sia surdimensionata.
ciao
car.boni

Grazie Rem e Sandro,
mi puoi mandare i titoli per esteso dei testi? ( il più adatto secondo te)
Ci trovo anche la banchi?
Ben venga per foto e dettagli d'esempio su turgo. Sempre multigetto immagino.

Domanda: per 500l/s ho calcolato la condotta con diam 600 e perdite di carico di 3 metri; esagerata?
Con il gasolio consumato andare e venire per 4 anni, la domenica mattina, e soprattutto con somma pazienza dell'altra metà del cielo l'impianto lo devo fare per forza

accidenti......
stavo scrivendo insieme a Max (che saluto insieme agli altri bravi tecnici)
e mi dimenticavo di ribadire il concetto delle misurazioni che e' un'ottima cosa ma bisogna elaborare una curva di durata per avre risposte certe.
ciao

Quanti m è lunga la condotta?? La perdita è circa 4.88m/km

bye
m.


P.S.
Il buchi sicuramente, però non so se lo trovi, è del 50... anche gli altri sono molto vecchi.



P.P.S.
Stiamo scrivendo tutti in contemporanea, ciao Car.Boni.
Questo post attira, perchè è pratico come diceva Sandro, complimenti Ricc-71!

Azz..che volume di fuoco! Cerco di non lasciare indietro niente. stasera rileggo tutto ed integro.
Lunghezza condotta 500m.
450l/s per 90gg sicuri ma ne vengono giù oltre 500l/s ( una brentana, si dice su da me) e ho tolto il DMV. Non conto fenomeni di piena che stimo di 5000 - 8000l/s della durata di tre quatto giorni.
Ho chiesto a docenti del DEI di Controlli per la regolazione ma sai...non ho insistito; c'è sempre un filo di riverenza e non intendo essere impertinente.
Il progetto pensavo di farlo io aiutato ovviamente da amici, così dispongo del geologo ed agronomo per VIA , VINCA ecc.. uno strutturista pre le opere civili sulla traversa e in centrale...io dovrei curare solo l'aspetto degli impianti e del sw.
L'aspetto puramente idraulico della macchina, della condotta e degli organi di presa, come ho detto, ho cercato di arrangiarmi alla buona con testi vecchi(la passione sennò a cosa serve?)
in questo modo ho approntato progetto e spediti a Genio, VIA, Unità Energia, Prov. Reg, Comune con l'ottica di chi prima arriva meglio alloggia
e Pubblico a breve penso. poi farò delle varianti, se richieste dalle unità competenti.
Così ho evitato concorrenze pure degli enti locali

CITAZIONE (Ricc-71 @ 19/2/2008, 15:06)

Azz..che volume di fuoco! Cerco di non lasciare indietro niente. stasera rileggo tutto ed integro.
Lunghezza condotta 500m.
450l/s per 90gg sicuri ma ne vengono giù oltre 500l/s ( una brentana, si dice su da me) e ho tolto il DMV. Non conto fenomeni di piena che stimo di 5000 - 8000l/s della durata di tre quatto giorni.
Ho chiesto a docenti del DEI di Controlli per la regolazione ma sai...non ho insistito; c'è sempre un filo di riverenza e non intendo essere impertinente.
Il progetto pensavo di farlo io aiutato ovviamente da amici, così dispongo del geologo ed agronomo per VIA , VINCA ecc.. uno strutturista pre le opere civili sulla traversa e in centrale...io dovrei curare solo l'aspetto degli impianti e del sw.
L'aspetto puramente idraulico della macchina, della condotta e degli organi di presa, come ho detto, ho cercato di arrangiarmi alla buona con testi vecchi(la passione sennò a cosa serve?)
in questo modo ho approntato progetto e spediti a Genio, VIA, Unità Energia, Prov. Reg, Comune con l'ottica di chi prima arriva meglio alloggia
e Pubblico a breve penso. poi farò delle varianti, se richieste dalle unità competenti.
Così ho evitato concorrenze pure degli enti locali

Mitico, un vero fai da te.
Per i docenti pensavo fossi passato per le turbine e non per i controlli, cmq si effettivamente alcuni docenti hanno uno stacco esagerato tra università e mondo reale.

Quando dicevo della curva di durata, ti chiedevo se avevi fatto misure precise intervallate o solo a "periodi" diciamo.

Per il resto ti auguro buona fortuna e se hai bisogno, chiedi.


bye
m.

Bravo Ricc con questo post hai rivitalizzato un vero post sulla costruzione di un impianto, le cose pratiche sono quelle che mi piacciono di più.
Come tecnici vedo che sei attorniato da bravi progettisti (Max) bravi costruttori (Sandro) e bravi gestori (car.boni) cosa vuoi di più della vita ;-)
Più i dati di progetto sono precisi , come mi sembra nel tuo caso, migliore è l'impianto finale.
Ciao
Rem

Per sandro : interessante la Turgo come alternativa, invia pure esempio su multigetto

Per Car-boni : i dati di portata sono sufficienti per la stima della potenza? ( Non essendo del settore forse ometto qualcosa di essenziale)

Per Max-santi : ho campionato ogni settimana con misure di sezione*velocità su una zona ad andamento abbastanza costante come larghezza e ripetute più volte al centro e ai lati; non ho costruito uno stramazzo però forse era meglio?
Ti posso mandare il grafico che ne ho ricavato delle portate in un anno; se ci puoi dare un'occhiata...così da capire la potenza massima e che macchina è meglio usare.

Feci una simulazione sul controllo di velocità con un PID "secondo me" con turbina+gen. e tachimetrica..ma non ho avuto il fegato di farlo vedere Alcuni dicono: " basta un controllo di livello solo proporzionale, e dei giri fregatene, tanto c'è l'asincrono che tira" ; pero Enel vuole uno scostamento <2% sul sincronismo prima di chiudere il parallelo e se faccio casini sulla linea poi?

Ciao!

Ciao Max e tutti del "ghetto" microhydro,

Sono convinto che qualche punto percentuale in più con una pelton lo raggiungi però devi avere un rapporto ruota /getto decente diciamo non piu del 11 % .Quindi con 5 getti da 60 mm ottieni 500lt sec max . Ti serve una ruota da 550mm che girerà a 570 giri . La dovrai fare un po più grande e usare un 12 poli da 250 kw ,una macchina non standard che ti dovranno fare apposta .
Io sono ancora più cauto di Car-boni ,una ruota con 5 getti con quel rapporto non supererà mai l'85 % di rendimento anche se lo scarico è ben progettato ,max lo sa che non è uno scherzo smaltire 500lt/sec su una ruota da 600mm Pelton senza interferenze .
Ai morsetti mi accontenterei di un onesto
80% ammesso che L'asincrono arrivi al 95% .

Ciao.

Mi fa piacere se l'argomento è interessante Rem e mi interessa sicuramente la disponibilità tecnica di un team completo anche perchè, non l'ho detto prima, ma dispongo anche di altri tre siti sui quali mi sto muovendo; due piccolini 600l/s per 7.5m e 1600l/s per 3.40m mentre l'altro sono 10.000l/s max per 3,50m e data la mia modesta e acerba esperienza ben vengano consigli e opinioni!

In merito all'attuale concessione, non mancherò di interpellarvi per i miei dubbi tecnici.

Ciao!!

CITAZIONE (Ricc-71 @ 19/2/2008, 18:22)

Per Car-boni : i dati di portata sono sufficienti per la stima della potenza? ( Non essendo del settore forse ometto qualcosa di essenziale)

Per Max-santi : ho campionato ogni settimana con misure di sezione*velocità su una zona ad andamento abbastanza costante come larghezza e ripetute più volte al centro e ai lati; non ho costruito uno stramazzo però forse era meglio?

Ciao,
ho lasciato le parti che riguardano la portata che, come vedi, riguarda anche il discorso che fai a Max.
Sicuramente i dati che hai postato nn sono, secondo me, esaustivi del problema.
Ritengo Max persona estremamente competente e meglio preparata di me per rispondere correttamente.
Per cio' che concerne la domanda che fai a me, se dai dati che hai raccolto riesci ad elaborare un dato di portata media annuale puoi ipotizzare un impianto la cui potenza installabile e' dato dal prodotto della Qm x 2.
Ancora una domanda : con quale strumento e/o metodo hai misurato la velocita' ?
Ciao
car.boni


X Rem,
come sempre sei gentile ed elegante nei Tuoi interventi.
ciao