Discussione: studio di fattibilità con coclea idraulica

Buongiorno a tutti,
sono nuovo del forum, e abbastanza in materia...sto preparando l'ultimo esame a ingegneria (ambiente e territorio), che è appunto impianti idroelettrici...

Devo fare degli studi di fattibilità su 3 siti potenzialmente sfruttabili. Sono già forniti di traversa, il salto varia orientativamente tra 2 e 4m, la portata non dovrebbe essere alta ( sicuramente <5m3/s), ma non ne conosciamo la curva di durata. Avrei alcuni problemi che non sono riuscito a risolvere consultando la guida minihydro dell'ESHA:

1. Come faccio a ricavare il salto (geodetico) senza effettuare un rilievo topografico? Avrei pensato al DTM, magari con griglia 1m, ma non so dove trovarlo... e se esiste! altrimenti con aste graduate, ma la cosa non appare fattibile dalla conformazione del fiume, che non ha punti di accesso praticabili ai lati...forse con elaborazione digitale delle foto?
2. per la portata avrei bisogno di dati un po' più "accurati", ovvero dei dati storici per poter ricavare la curva di durata...sul Serchio, che è accanto al fiume in esame ho trovato il sito dell'autorità di bacino, su cui sono presenti tutti i dati necessari...ma per il Versilia non ho trovato niente di analogo. Non è che devo fare tutto lo studio idrologico del bacino a partire dai dati di piovosità?
3. Per la scelta della macchina idraulica avrei pensato a una coclea idraulica...certo altre opzioni sarebbero più raffinate, ma anche più costose, e poi c'è il problema dei pesci...certo che senza conoscere i dati a monte la scelta è un po' azzardata...

Aggiungo in allegato una foto per ciascun sito, da monte verso valle...

Spero di trovare qlke anima buona ( e competente...) che mi possa dare una mano!

ciaonic

probabilmente la coclea è la miglior macchina per piccoli salti da sfruttare in prossimità di briglie, non ti illudere che sia economica, non sono ancora riuscito a trovare un costruttore che mi facesse un' offerta. probabilmente potresti fartela anche da solo, per i pesci sappi che molte province accettano la coclea come rampa di rislita pesci???? altre macchine utilizzabili sono le pompe utilizzate come turbine, ma non sono regolabili, occorrerebbe metterne diverse e fare una regolazione a gradini, se ti interessa parlare cercami, forse non stiamo lontani
ciao

Ciao e bemvenuto,installare delle coclee in alveolo non é il massimo,in caso di piena (anche a cadenza centennale o duecentennale) ti rancherebbe via tutto!
Ho visto alveoli tranquilli come quello straripare !

altre macchine utilizzabili sono le pompe utilizzate come turbine

Hai detto bene,utilizzabili,vanno bene per impiantini economici ed isolati,funzionanti in isola,molto usate nei paresi in via di sviluppo !
Ecco un esempio http://www.pumpsasturbines.org.uk
Ciao
P.S. l'unico sitema per fare un riglievo attendibile é quello di misurare fisicamente il salto,i metodisono diversi! Per la portata serve una misurazione FISICA di almeno 12 mesi !

veramente io nella mia centralina di Corlaga ho installato a titolo sperimentale uan pompa turbina , per la precisione una CAPRARI BHR 250 che con un salto di 12 metri mi ha dato netti ai morsetti dell' alternatore ( quindi comprensivi del rendimento della pompa, del generatore asincrono da 22 Kw ( +o- 85%), della cinghia di trasmissione) 15 KW diconsi quindici KW.
Il vero inconveniente della pompa turbina è lo stesso delle Francis ossia l' acqua deve essere plitissima altrimenti le foglie si accumulano sulle palette della girante e piano piano riducono la luce di passaggio e la potenza.
Ad ogni modo per pulirla basta interrompere il flusso dell' acqua per pochi secondi, la forza centrifuga smuove le foglie e quando torna l' acqua le porta via.
provare per credere.
attualmente non funziona perchè avevo realizzato il tubo in aspirazione in PVC e dopo qualche tempo è imploso, lo sostituirò con uno in acciaio o alluminio se continuerò a tenere la centralina.

Ovviamente la macchina non è regolata.
Il segreto delle pompe turbine è centrare perfettamente i giri di funzionamento col salto disponibile e non sarebbe difficile, basterebbe realizzare un giunto a cinghia condiversi rapporti di trasmissione e quindi tracciare una curva della potenza erogata, posizionandosi al max della curva si ha il punto ottimale.
Meglio sarebbe poter misurare anche la pportata nelle varie cprove per vtrovare anche il punto di maggior rendimento oltre che di maggior potenza.
Ciao e frazie per l'a ttenzione, scusate la prolissità

L' installazione di una coclea non va certamente fatta in mezzo al fiume, va realizzato un tratto di canale separato, di pochi metri, di alimentazione.
il vantaggio della coclea è che è autoregolante e autopulente, lo svantaggio è la eccessiva lentezza che richiede un moltiplicatore costoso e forse con basso rendimento al quale vanno aggiunti gli attriti.

Ciao carrara ,
Mi sembra particolarmente buono il rendimento della tua pompa turbina .Vedo che hai esperienza , riesci a dare alcuni dati in più dei 12 mt di dislivello ?
Sono daccordo con te che il sistema a cinghia consente di trovare il punto di massimo rendimento facendo alcune prove . Vorrei provare le Groundfoss calettate direttamente al motore .
Ciao.

La cosa interessa molto anche a me e tu Sandro lo sai perchè.
Tenetimi informato se potete
Ciao
Rem

Originariamente inviata da carrara_54031

altre macchine utilizzabili sono le pompe utilizzate come turbine

Sono anni che lo dico, per certe applicazioni non vanno male.

bye
m.

cominciamo a precisare alcune cose.
le pompe funzionano meglio delle turbine di pari potenza , entro certi limiti, perchè non hanno il distributore a fare attrito.
la mancanza del distributore le rende non regolabili e questo è un difetto in parte aggirabile.
le turbine vengono progettate e costruite ad hoc per un determinato salto e per una determinata portata mentre le pompe vanno prese da un catalogo, ma ce ne sono tantissime, e non sempre i giri sino quelli giusti.
alcuni costruttori addirttura usano giranti di pompe, eventualmente lo torniscono un momento e poi fanno da soli il distributore.
una turbina francis può costare 10 volte di più di una pompa con le stesse caratteristiche.
nei grandi impianti di ciclaggio di carico, pompaggio notturno e generazione elettrica diurna, si usa spesso la stessa macchina, a volte come pompa a volte come turbina.
data una curva caratteristica della pompa che ci interessa, vediamo che c' è un punto a massimo rendimento, es 75, 83, 85 % insomma quel che sarà, e in corrispondenza di quel punto c' è una prevalenza esempio 10 metri e una portata, esempio, 100 litri al secondo.
se si usa la pompa come turbina, con un salto di 1,4 x prevalenza cioè 10 x 1,4 si trova 14 metri e allora, quasi sicuramente, la pompa andrà bene e consumerà grosso modo 100 x 1,4 - 1,5 = 140 150 litri al secondo fornendo più o meno la potenza di 14 x 140 : 100 x 0,8 = 15 kw all' asse della pompa che poi saranno un po' meno ai morsetti dell' alternatore.
ciao e grazie per la pazienza.
peccato che per regolamento non posso inviarvi direttamente la mia mail altrimenti era più facile dare altre notizie, diagrammi, calcoli etc.
flavio

la wortingthon ha studiato le pompe turbine ad alta prevalenza nei sistemi di recupero dell' energia dell' acqua in pressione degli impianti ad osmosi inversa, precedentemente il recupero era fatto con una piccola pelton
ciao

appena avrò ripristinato il tubo di scarico della pompa - turbina voglio riavviarla misurando l' acqua turbinata per calcolare il rendimento complessivo. eventualmente comprerò un po' di puleggie di vario diametro e traccio la curva completa.
calcolata per un' altezza si può riparametrare per tutte le altezze.

una domanda, cosa vuol dire potenza della reputazione?

carrara,

EnergeticAmbiente.it - Regole e FAQ: Uso del Forum qui e' spiegato.

ciao!

Ciao,il problema delle pompe come turbine "PAT" é proprio la scelta giusta,la variazione della portata influisce parecchio e di conseguenza i rendimenti,é un po come comprare a scatola chiusa.(non costano come le caramelle) Sono molto adatte dove la portata é costante e in impianti in isola,per via dei costi inferiori,ma se si sbaglia... (Mica si strozza l'uscita se turbina troppa acqua,o si lima)

Ad esempio ho un salto di circa 10metri e circa 55-60 litri al secondo,mi sono autocostruito una turbina Banki con ottimi risultati... Ho fatto vari test e tentativi,ad esempio la regolazione,prima l'ho fatta di tipo "Cink/Irem" poi ho provato con la classica regolazione a tegolo deflettore tipo Mitchell-Banki/Ossberger,ora (da tempo ormai,dato che la portata é stabile)ho costruito un "distributore" fisso,(avevo in mente un brevetto di una terza possibilità di regolazione ma mi hanno fregato col tempo!) poi prima ho montato un alternatore asincrono (motore) auto eccitato con i condensatori sitema trifase,poi ho provato col sitema C-2C in monofase,poi ho provato con un alternatore sincrono della MeccAlte in monofase,ora sta girando un altro motore asincrono !

Secondo te che tipo di Pompa potrei provare ad usare nel mio "casino" ?
Come faccio a capire il punto di cavitazione con una girante/turbina gia pronta,vigila la regola dello scarico "normale" e non tronconico e/o di dislivello massimo di 1/1,5 metri?(in aspirazione)
Il calcolo da té fatto sopra,su cosa si basa quel 1,4 ?
Susate l'OT
Grazie
Ciao

Originariamente inviata da carrara_54031

cominciamo a precisare alcune cose.
le pompe funzionano meglio delle turbine di pari potenza , entro certi limiti, perchè non hanno il distributore a fare attrito.
la mancanza del distributore le rende non regolabili e questo è un difetto in parte aggirabile.
le turbine vengono progettate e costruite ad hoc per un determinato salto e per una determinata portata mentre le pompe vanno prese da un catalogo, ma ce ne sono tantissime, e non sempre i giri sino quelli giusti.
alcuni costruttori addirttura usano giranti di pompe, eventualmente lo torniscono un momento e poi fanno da soli il distributore.
una turbina francis può costare 10 volte di più di una pompa con le stesse caratteristiche.
nei grandi impianti di ciclaggio di carico, pompaggio notturno e generazione elettrica diurna, si usa spesso la stessa macchina, a volte come pompa a volte come turbina.
data una curva caratteristica della pompa che ci interessa, vediamo che c' è un punto a massimo rendimento, es 75, 83, 85 % insomma quel che sarà, e in corrispondenza di quel punto c' è una prevalenza esempio 10 metri e una portata, esempio, 100 litri al secondo.
se si usa la pompa come turbina, con un salto di 1,4 x prevalenza cioè 10 x 1,4 si trova 14 metri e allora, quasi sicuramente, la pompa andrà bene e consumerà grosso modo 100 x 1,4 - 1,5 = 140 150 litri al secondo fornendo più o meno la potenza di 14 x 140 : 100 x 0,8 = 15 kw all' asse della pompa che poi saranno un po' meno ai morsetti dell' alternatore.
ciao e grazie per la pazienza.
peccato che per regolamento non posso inviarvi direttamente la mia mail altrimenti era più facile dare altre notizie, diagrammi, calcoli etc.
flavio

Preciso che le turbine vanno "a prescindere" meglio delle pompe perché il fluido è accelerato, mentre nelle pompe il fluido viene decelerato. Il distributore non influisce più di tanto, infatti in certe pompe di grossa portata viene messo all'uscita per evitare perdite eccessive in voluta e recuperare pressione.

Le macchine reversibili vengono sempre progettate a pompa perché è in quella fase che il funzionamento è più critico.

Il costo di una turbina costruita ad Hoc è si 10 volte di una pompa, ma questa ultima è fatta in serie quindi i costi fissi vengono diluiti su tutta la produzione anche delle altre serie.

Per potenze >100kW è difficilissimo trovare pompe adatte al funzionamento in turbina, e cmq il solo corpo pompa non verrebbe a costare tanto meno di un corpo turbina (non dimentichiamoci che una turbina è composta anche da sistema di controllo, generatore, quadri elettrici ecc) .

In ogni caso a me carrara interesserebbero i tuoi calcoli, ti invio se vuoi un articolo sulle PAT dove è indicato come calcolare le prestazioni della turbina a partire dagli angoli della pala della pompa. In questo articolo sono in parte confermati i tuoi calcoli che, ripeto, sono molto molto interessanti e infatti ti faccio i complimenti.

Ti mando un MP (messaggio privato) con il mio indirizzo mail così possiamo parlarne ancora.

Concludo dicendo che il problema principale delle PAT stà nei costruttori di pompe, io ne ho parlato diverse volte con un grosso costruttore ma non vuole capire. Se loro facessero un catalogo con le prove in turbinaggio delle loro macchine (un lavoro con costo non eccessivo) avremmo una serie di macchine belle pronte per i piccoli impianti. Purtroppo non ci sentono.

bye
m.

Hai ragione, non costerebbe molto fare una curva della pompa usata come turbina; concordo che è molto difficile trovare pompe con potenze sopra 100 Kw e ad ogni modo è meglio cadere sul sicuro quando un impianto comincia ad essere impegnativo, pochi punti di rendimento dovuti ad una scelta sbagliata ripagherebbero rapidamente il costo della macchina nuda mentre per impianti piccoli i vantaggi sono interessanti.
quando penso alle pat penso a tutta quella miriade di mulini disseminati nel territorio che potrebbero essere riavviati producendo un piccolo reddito e con i prezzi di oggi neanche tanto piccolo, recuperando tutta una serie di strutture altrimenti destinate ad un rapido degrado e migliorando le finanze di chi ha deciso di vivere in campagna.
intendiamoci, non risolviamo il problema energetico, ma perchè buttare via soldi?
ciao
appena posso ti mando il materiale
p.s.
non ho inventato io il metodo di calcolo, è il risultato di letture sulla documentazione pubblicata

se mi dici che salto hai e la portata posso gurdare se fra le curve delle pompe che ho io ce ne una adatta. ciao

Ciao carrara ,
I tuoi dati corrispondono a quelli in mio possesso ,quindi sono sulla buona strada . Grazie .

Buran ,nel tuo caso devi cercare una pompa che abbia il suo massimo rendimento con 7 mt di dislivello e 40 lt /sec di portata .
Per la pressione negativa allo scarico conviene seguire gli esempi di chi costruisce Francis . 1 mt max 1.5 mt sono un gia un bel valore . Ho visto una francis installata a 4000 mt di quota in Perù: bene aveva una rimonta di 3 mt sullo scarico per evitare la cavitazione !
Oppure puoi guardare sui grafici delle pompe il dato NPSH , penso si possa mantenere anche come turbina ( è vero Max ??)
Senti Buran facciamo così : Io ho a disposizione qualche risorsa per R&D ma non ho un sito dove provare . guarda i dati della pompa Grundfoss TP125/110 è gia equipaggiata con un motore eff1 da 4 Kw , lo prendiamo trifase 230 V ,facciamo il c/2 c ,tu fai i raccordi idraulici ,io il controllo IGC e la proviamo . Se i dati sono corretti dovremmo fare circa 4 Kw .
Ciao a tutti .

Originariamente inviata da sandroturbine

Oppure puoi guardare sui grafici delle pompe il dato NPSH , penso si possa mantenere anche come turbina ( è vero Max ??)

Allora, siccome sia nelle pompe che nelle turbine la cavitazione avviene nella stessa zona (bordo di ingresso pompe, bordo di uscita turbine), e dipende dal numero di giri e dalla altezza dello scarico (oltre che dalla geometria ma lasciamo stare) direi che come dato indicativo può andare. Diminuisci di 0.5m (se possibile) per sicurezza e sei a posto.

bye
m.

P.S.
Se ci riuscite fateci sapere.

P.S.
Grazie Carrara per i dati, ti mando i miei prima possibile.

Sarei proprio curioso,Grande Sandro!
Con un salto di 10 metri e 55/60 l/s questa Grundfoss TP125/110/6 mi alletta molto,però é una pompa in linea,sembra veramente fatta bene! Il costo mi pare che sia intorno ai 1300 Euro Circa !!!
Ciao

io le conosco bene perchè in un teleriscaldamento a cippato ne ho collegate un camion , di tutte le misure ma sempre in linea ,sono supersilenziose e ben bilanciate ,la tenuta è in ceramica . il montaggio in linea è anche più semplice ,basta un plinto di cemento armato ,4 tasselli a espansione e ti trovi le flange pronte da imbullonare .
Lo scarico lo facciamo con una curva a saldare da 5 " e 2 flangie DN125 ,poi ho il plasma a controllo numerico ,tagliamo una lamiera da 2,5 mm lunga fino dove puoi scaricare l'acqua ,la calandriamo e otteniamo un bel cono di scarico . dovremo arrivare a 300 mm in uscita . Per il costo me la faccio dare alla meta circa .
Ciao.

con 7 metri di salto e 40 litri al secondo ci vuole tutta che fai 1 kw
ciao

Ciao Sandro,basta trovarla a un costo acessibile,al massimo la si rivende come pompa! (ottima pompa)
Per il resto riesco a fralo io tempo permettendo(parte idraulica carpenteria ed elettrica,al massimo l'IGC e accessori me li mandi smontati "sciolti" da assemblare e colegare)
Per Carra,ho circa 10 metri,mai misurati effettivamente e con precisione (leggo il manometro a lancetta) e senza contare il dislivello di scarico,la portata é di circa 55/60litri al secondo,condotta in PEAD da circa 260 mm interni,quasi 4Kw !

Ciao

per il calcolo della potenza ci vuole tutto il salto disponibile, parte superiore e parte inveriore che va in aspirazione e che è molto importante, se dallo scarico della pompa fino al canale di scarico ci sono 2 metri, ad esempio, si teve tenere conto di un salto disponibile di 12 metri.
Ad occhio e croce potrebbe andarti bene una pompa Calpeda NM4 11/200 fatta girarea circa 1000 giri con girante da 219 mm e con motore da 4Kw con una resa di 3 - 3,5 Kw. Il rendimento della pompa potrebbe essere anche superiore all' 80%.
penso che di macchina più generatore spendi meno di 1000 euro, poi ci vorrà un telaio per il basamento, un giunto e qualche altro piccolo accessorio. eventualmente potresti correggere i giri con la cinghia, ma diventa una complicazione non da poco.
non trascurare il diffusore di scarico fondamentale ai fini del rendimento della macchina e può andare anche con un dislivello di 5 - 6 metri tranquillamente a meno che non ti imploda come è successo a me per quello di plastica.
ciao

Ciao,come ho detto ho gia una turbina Banki autocostruita,la cassa della turbina é stagna con tenute all'albero,lo scarico é gia aspirato e tronconico,volevo solo fare un test/paragone,le pompe alla fine sono gia belle e pronte,con portata fisse tutto l'anno come la mia sarebbero economicissime ! (anche contro una Banki autocostruita,al prezzo della pompa ci compri l'acciaio e accessori... Senza contare le ore di lavoro!)

Mi pare che con due metri di salto in aspirazione ,si rischi gia la cavitazione! (poi dipende da molti fattori...) ad esempio le Banki non patiscono la cavitazione essendo principalmente turbine ad azione (ne esistono anche e con oltre 5 metri di scarico tronconico!)
Io con le pompe cercherei di non superare mai il metro e mezzo di scarico (per sicurezza) Se disgraziatamente cavita ti distrugge cassa e girante in poco tempo !
Ciao