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Discussione: un salto troppo alto

  1. #1
    Novizio/a

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    Predefinito un salto troppo alto



    Salve gente, sono un vecchio utente, qualcuno magari si ricorda ancora di me, e' bello vedere il sito ancora attivo.


    Vorrei portare acqua potabile ad una baita situata in fondo valle partendo da una sorgente ben 300 metri più in alto.
    Sto cercando di capire se sia possibile utilizzare un tubo in plastica PE100 PN16, lasciando defluire sempre una portata minima in modo da mantenere una pressione nel tubo minore di 16 bar.

    L'idea mi è stata proposta (da uno non del settore) e devo dire che seppur mi sembri da criminali è alquanto allettante, vorrei quindi verificare che sia fattibile e quali siano eventualmente i migliori accorgimenti per la sicurezza dell'impianto.

    Come dicevo il salto e' di 300 metri ma la condotta dovrà essere lunga 2.5km dunque non dovrebbe essere difficile perdere 140 metri di salto selezionando un diametro sufficientemente piccolo.

    Se fosse possibile a valle vorrei sfruttare la portata in eccesso con una turbina pelton da massimo 250W gia' in mio possesso (con un piccolo brushless trifase a magneti permanenti), le perdite di carico della condotta dovranno limitare quindi anche la potenza idraulica su questa turbina.

    Da conti fatti con hazen-williams, per mantenere la pressione compresa tra 1 e 16 bar, ad esempio con un tubo dal diametro interno di 20.4mm, la portata dovrà essere compresa tra 0.47 e 0.31 litri/secondo, supponendo di fare uscire tutta la portata sul nozzle della turbina, dovrei variare il foro tra 6.52 e 2.66mm.

    La sorgente e' lontana dal luogo di utilizzo dunque se fosse possibile vorrei poter chiudere a valle, ora, supponendo ad esempio di voler chiudere l'acqua sia alla turbina che alla baita, la pressione salirebbe a 30 bar rompendo la condotta.

    Uno potrebbe dire, va beh, apri prima un rubinetto e poi ne chiudi un altro, ma temo che un errore umano in questi casi possa costare molto caro.

    Esiste un modo, una valvola di sicurezza automatica in grado di aprirsi autonomamente lasciando defluire la portata minima necessaria a garantire la caduta di pressione prima che la condotta esploda?

    Ha senso sta roba o e' da pazzi?

    Grazie mille

  2. #2
    Monumento

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    Scusa , ma le perdite di carico della condotta dove le metti ?
    Ciao,


    -Illo41100-

  3. #3
    Novizio/a

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    non capisco la domanda, vorrei sfruttare le perdite di carico causate da una portata minima per mantenere la pressione nella condotta nei termini accettabili.

    cerca di avere pazienza ma sono un elettronico, ti chiedo gentilmente di rispondere in maniera piu' esaustiva, se e' una assurdita' vorrei capire il perche'.

  4. #4
    Novizio/a

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    Sei stato chiarissimo, e' un calcolo che ho fatto anche io, vedi primo post:
    Da conti fatti con hazen-williams, per mantenere la pressione compresa tra 1 e 16 bar, ad esempio con un tubo dal diametro interno di 20.4mm, la portata dovrà essere compresa tra 0.47 e 0.31 litri/secondo, supponendo di fare uscire tutta la portata sul nozzle della turbina, dovrei variare il foro tra 6.52 e 2.66mm.
    ho arrotondato il valore ma ti confermo che con hazen-williams mi risulta 0.476 l/s a pressione zero, 0.467 l/s ad 1 bar, sotto i 0.31 l/s la pressione supera i 16 bar e rompe la condotta.

    Quindi adesso che siamo allineati ripropongo il problema iniziale:
    supponendo esatta la stima delle perdite di carico, secondo voi e' lecito usare una condotta da massimo 16 bar, se sono in grado di garantire sempre una minima portata di 0.31 l/s? E' possibile garantire questa condizione di portata minima in tempi di intervento utili?

  5. #5
    Monumento

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    Ho fatto due calcoli e avresti una portata di 0,47 litri/sec a 0 bar.

    Quindi il tuo calcolo e' esatto , ma a pressione atmosferica. Esistono comunque valvole di scarico che intervengono dopo una certa pressione... ammesso che il tubo regga... ma il vero problema e' il "colpo d'ariete" ovvero la sovrepressione dovuta ad una chiusura repentina...

    Alla fine comunque avresti una potenza se non ho commesso errori con i decimali di 0,0045 Watt teorici a cui devi sottrarre i rendimenti meccanici ed elettrici. ( supponendo di realizzare una pressione di 1 Bar)

    Non credo che il gioco valga la candela...
    Ciao,


    -Illo41100-

  6. #6
    Novizio/a

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    Si la mia preoccupazione sono esattamente i transitori di pressione, immagino che di queste valvole ne dovrei mettere piu' di una lungo la condotta, il punto e' capire se ne esistono di idonee, dimensionarle e confrontare i costi di una soluzione simile rispetto ad una condotta in acciaio ad esempio, solo che non saprei dove cercare.

    La potenza idraulica ad una pressione di 16 bar e 0.31 l/s mi viene circa 500W, considerando un rendimento di 0.5 avrei giusti giusti 250W che e' il massimo che la turbina puo' erogare e oltretutto 16 bar e' anche la massima pressione consigliata per la mia pelton. Ad ogni modo come dicevo l'obbiettivo non e' sfruttare il salto intero ma dimezzarlo e portare almeno 0.1 l/s ad 1 bar di acqua potabile alla baita, se la turbina aiuta a recuperare energia dalla portata in eccesso bene, altrimenti se ne fa anche a meno.

    Un'altra cosa che mi piacerebbe sapere, se fosse possibile quantificare l'incremento della temperatura nella condotta dovuto alle perdite di carico, e se questo possa aiutare ad evitare rischi di congelamento dell'acqua, dato che in inverno la temperatura in montagna va giu'. Questo mi aiuterebbe a capire se sia necessario interrare la condotta o meno.

  7. #7
    Novizio/a

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    ciao, non ho fatto conti e non ho esperienze pratiche in merito, ma provo a darti uno spunto (da rielaborare secondo fattibilità):
    - a valle metti una valvola di sicurezza tarata a 16 bar (qualche metro prima della turbina in modo da farla scaricare in sicurezza) e una valvola manuale a manettino, in modo da obbligarti ad una chiusura lenta e limitare il colpo d'ariete. problema: se un sassolino ti intasa l'ugello ti ritroverai comunque con un bel colpo d'ariete! che non sia il caso di pensare ad un vaso di espansione (esistono? bo... quanto costano? bo...)
    - a monte metti una valvola a tre vie 2 posizioni comandata da valle, che quando chiudi il passaggio d'acqua mette la condotta in comunicazione con l'atmosfera... annulli la pressione nel circuito ed in più se hai problemi di congelamento in inverno ti serve per svuotare la condotta.

    PS: in effetti, per 250W netti devi essere mosso più per il gusto di fai da te che per la resa...

  8. #8
    Novizio/a

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    rispolverando le nozioni universitarie aggiungo alcune note:
    1- la pressione di 16 bar indicata sulla pelton credo si riferisca all'energia totale del fluido prima dell'ugello, insomma, quella che ti serve a calcolare la velocità del fluido in atmosfera (parametro fondamentale per la pelton). Nel calcolo del diam dell'ugello,e quindi la velocità del fluido in atmosfera, hai considerato anche l'energia cinetica del fluido prima dell'ugello?

    Screenshot_20170821-122154.jpg

    2- ritornando alla tua domanda iniziale, cioè sulla fattibilità di dosare la portata in ingresso, hai qualcosa in mente per farlo? considerando che se vai sopra i 0.31 l/s diminuisce di molto la potenza, se vai sotto diminuisce molto la pressione è importante che tu riesca a dosarla in modo accurato...

  9. #9
    Novizio/a

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    Ciao Andrix, grazie mille per le risposte, per la potenza, so che e' poca, ma l'obbiettivo primario come dicevo e' portare acqua potabile.

    Ok per la valvola di sicurezza e' quello che avevo in mente anche io, ho provato a cercare qualcosa su RS ma e' tutta roba piccola (sia come pressione che portata di scarico), conosci per caso qualche modello o sito di fornitore specifico dove posso dare un occhio ai prezzi?

    Si all'occlusione del tubo da detriti ci avevo pensato, in realta' per come e' fatta la presa non dovrebbe poter accadere, ma nel caso, la valvola di sicurezza dici che non interviene in tempo?

    Il vaso di espansione se ho ben capito dovrebbe assolvere la stessa funzione della valvola di sicurezza, senza pero' sprecare acqua, confermi?

    La cosa della valvola a 3 vie vorrei capirla meglio, c'entra con la pressione differenziale? Intendo, se non metto la condotta in comunicazione con l'atmosfera, cosa succede alla valvola a monte quando la chiudo?

    Riguardo all'ultimo post invece, l'indicazione dei 16 bar per la pelton in realta' e' piu' una mia interpretazione, il venditore mi ha mandato una tabella di caratterizzazione/stima della turbina e il salto massimo indicato e' 150m.

    Il diametro dell'ugello l'ho calcolato con l'equazione Q=A*V, con V=rad(2gh) e con h=H-J (salto netto all'entrata dell'ugello), ho dimenticato qualcosa?

    Per la regolazione della portata minima, speravo di contare sul corretto dimensionamento dell'ugello, ma adesso che mi ci fai pensare, non credo si possa, nel senso che dovresti partire da un foro sovradimensionato per sicurezza e poi scendere di diametro fino ad ottenere la pressione massima voluta, metodo applicabile solo realizzando una serie di ugelli tutti di diametro diverso, a questo punto forse ha piu' senso un ugello regolabile tipo a spillatore (si chiama cosi?). Per la portata massima non e' un problema, se la baita ha bisogno di tutta la portata e la turbina si spegne, va bene cosi. Ha senso?

  10. #10
    Novizio/a

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    Ciao, ripeto che non sono un esperto del settore, ma provo a risponderti secondo le conoscenze teoriche che ho. vedi i commenti in maiuscolo...

    Quote Originariamente inviata da crossflow Visualizza il messaggio
    Ciao Andrix, grazie mille per le risposte, per la potenza, so che e' poca, ma l'obbiettivo primario come dicevo e' portare acqua potabile.

    Ok per la valvola di sicurezza e' quello che avevo in mente anche io, ho provato a cercare qualcosa su RS ma e' tutta roba piccola (sia come pressione che portata di scarico), conosci per caso qualche modello o sito di fornitore specifico dove posso dare un occhio ai prezzi?

    ONESTAMENTE NON SAPREI, DA UNA VELOCE RICERCA SU AMAZON QUALCOSA SI TROVA CREDO

    Si all'occlusione del tubo da detriti ci avevo pensato, in realta' per come e' fatta la presa non dovrebbe poter accadere, ma nel caso, la valvola di sicurezza dici che non interviene in tempo?

    NON CREDO CHE LE VALVOLE DI SICUREZZA SIANO RITENUTE LA SOLUZIONE PER IL COLPO D'ARIETE...MA ONESTAMENTE NON SO, IL CONSIGLIO CHE TI POSSO DARE È DI NON DARLO PER SCONTATO E VERIFICARLO DA ALTRE FONTI DIVERSE DAL SOTTOSCRITTO

    Il vaso di espansione se ho ben capito dovrebbe assolvere la stessa funzione della valvola di sicurezza, senza pero' sprecare acqua, confermi?

    NO, IL VASO DI ESPANSIONE DÀ ELASTICITÀ AL SISTEMA, MA PER LIMITARE LA PRESSIONE DELLA COLONNA D'ACQUA TI SERVE COMUNQUE UNA VALVOLA DI MASSIMA PRESSIONE

    La cosa della valvola a 3 vie vorrei capirla meglio, c'entra con la pressione differenziale? Intendo, se non metto la condotta in comunicazione con l'atmosfera, cosa succede alla valvola a monte quando la chiudo?

    TI TROVERESTI CON UNA COLONNA D'ACQUA DI 300m E A VALLE PRESSIONE ATMOSFERICA... QUINDI A MONTE, TRASCURANDO IL CAMBIO DI STATO DELL'ACQUA, TI TROVERAI CON IL VUOTO E CONSEGUENTI SOLLECITAZIONI ALLA CONDOTTA... SE POSSONO ESSERE O NO CRITICHE NON LO SO.

    Riguardo all'ultimo post invece, l'indicazione dei 16 bar per la pelton in realta' e' piu' una mia interpretazione, il venditore mi ha mandato una tabella di caratterizzazione/stima della turbina e il salto massimo indicato e' 150m.

    OK, VEDI NOTA SOTTO

    Il diametro dell'ugello l'ho calcolato con l'equazione Q=A*V, con V=rad(2gh) e con h=H-J (salto netto all'entrata dell'ugello), ho dimenticato qualcosa?

    J SONO LE PERDITE DI CARICO IN CONDOTTA E H È IL SALTO TOTALE? SE SI, È CORRETTO. VEDI L'IMG DEL MIO COMMENTO PRECEDENTE PER LA RAPPRESENTAZIONE GRAFICA

    Per la regolazione della portata minima, speravo di contare sul corretto dimensionamento dell'ugello, ma adesso che mi ci fai pensare, non credo si possa, nel senso che dovresti partire da un foro sovradimensionato per sicurezza e poi scendere di diametro fino ad ottenere la pressione massima voluta, metodo applicabile solo realizzando una serie di ugelli tutti di diametro diverso, a questo punto forse ha piu' senso un ugello regolabile tipo a spillatore.

    IO A SUO TEMPO AVEVO STUDIATO LA SPINA DOBLE. NEL TUO CASO DIREI CHE È CONVENIENTE MODIFICARE GLI UGELLI, PARTI DA UN DIAMETRO PICCOLO (TANTO AVRAI LA VALVOLA DI SICUREZZA A "PARARTI IL CULO") E LO MODIFICHI TU, MAGARI USANDO UN DREMEL E UNA PUNTA A CONO.
    NOTA: DA QUELLO CHE HAI DETTO
    - LA CONDOTTA È SICURA FINO A 16BAR
    - LA PELTON È PROGETTATA PER UN SALTO IDRICO h prog=150m MENTRE TU SEI NELLA CONDIZIONE h = p/ro g + c^2/ 2 g = 163 + 0.95^2 / 19.62 = 163 m (APPRENDO CHE L' ENERGIA CINETICA È TRASCURABILE)
    INSOMMA... PROBABILMENTE SE AUMENTI LA PORTATA IN MODO DA PORTARTI A 14.5 -15 BAR PRIMA DELL'UGELLO ALZI RENDIMENTO E POTENZA... E TI METTI IN SICUREZZA PER LA STRUTTURA DELLA CONDOTTA

    Per la portata massima non e' un problema, se la baita ha bisogno di tutta la portata e la turbina si spegne, va bene cosi. Ha senso?

    MA NON HO CAPITO UNA COSA, LA PORTATA PER LA BAITA LA PRENDI DA UN T SULLA CONDOTTA O RACCOGLI QUELLA CHE TI ESCE DALLA PELTON? IMMAGINO LA PRIMA SOLUZIONE...

  11. #11
    Seguace

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    Che abbia senso usare un sistema di Venturi per trasportare anche aria all'interno della condotta fino a valle?

  12. #12
    Novizio/a

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    NO, IL VASO DI ESPANSIONE DÀ ELASTICITÀ AL SISTEMA
    Ok, quindi la valvola di sicurezza per le sovra pressioni continue (quando voglio chiudere) e il vaso per quelle transitorie (sassolini).
    J SONO LE PERDITE DI CARICO IN CONDOTTA E H È IL SALTO TOTALE? SE SI, È CORRETTO.
    Si, era salto meno perdite, ottimo.
    TANTO AVRAI LA VALVOLA DI SICUREZZA A "PARARTI IL CULO".
    giusto
    PROBABILMENTE SE AUMENTI LA PORTATA IN MODO DA PORTARTI A 14.5 -15 BAR PRIMA DELL'UGELLO ALZI RENDIMENTO E POTENZA... E TI METTI IN SICUREZZA PER LA STRUTTURA DELLA CONDOTTA.
    pensavo di prendermi un margine anche piu' ampio, tipo 12 bar, piu' che altro perche' faccio fatica a trovare valvole di sicurezza che arrivino a queste pressioni, su amazon (IT) ad esempio il massimo che ho trovato e' 8 bar, provero' a cercare ancora. Un altro problema e' che spesso la portata di scarico non viene indicata, e temo che sia un parametro fondamentale per quantificarne l'efficacia, se ad esempio una da sola non garantisse la portata necessaria immagino dovro' metterne una serie, dico bene?
    LA PORTATA PER LA BAITA LA PRENDI DA UN T SULLA CONDOTTA
    si e' quello che avevo in mente, con a valle una valvola riduttrice, per passare dai 16 bar (o quello che sara') ad una pressione sopportabile dall'impianto idraulico della baita (1-2 bar). Ho individuato questa:
    La pressione dell'acqua valvola di riduzione 3/4 "femmina per 22 millimetri tubo con manometro: Amazon.it: Casa e cucina

  13. #13
    Novizio/a

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    Quote Originariamente inviata da GabrieleCito Visualizza il messaggio
    Che abbia senso usare un sistema di Venturi per trasportare anche aria all'interno della condotta fino a valle?
    Ciao Gabriele, questa va oltre la mia comprensione, ma mi sembra interessante me la spieghi?

  14. #14
    Novizio/a

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    Intanto, ho trovato questa valvola di sicurezza valvola di sicurezza angolare (TUV) - bronzo - 10-16 bar di pressione - Liquidi non neutro e neutrale
    come pressione di intervento puo' andare, ma il modello dalla portata di scarico piu' grande e' da 83,17 m³ / h, per arrivare a 0.31 l/s ce ne vogliono due, per un costo totale di 1000 euro, e' gia' una bella cifra, ma manca ancora il vaso di espansione.

  15. #15
    Seguace

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    Dalla conduttura in cui entra il liquido,dai,che so qualche centimetro sotto,ci infili una cannuccia,l'aria viene aspirata dalla corrente in caduta. Ci facevano il vuoto nei contenitori un secolo fa.White album.

  16. #16
    Novizio/a

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    Quote Originariamente inviata da crossflow Visualizza il messaggio
    pensavo di prendermi un margine anche piu' ampio, tipo 12 bar, piu' che altro perche' faccio fatica a trovare valvole di sicurezza che arrivino a queste pressioni, su amazon (it) ad esempio il massimo che ho trovato e' 8 bar, provero' a cercare ancora.
    a parer mio cerca meglio, fai questo sforzo per far lavorare la turbina alle condizioni di progetto

    un altro problema e' che spesso la portata di scarico non viene indicata, e temo che sia un parametro fondamentale per quantificarne l'efficacia, se ad esempio una da sola non garantisse la portata necessaria immagino dovro' metterne una serie, dico bene?
    esatto te ne servirebbero piu di una, ma non in serie... Meglio in parallelo, in modo che "vedono" la stessa pressione e lavorano in egual modo

  17. #17
    Novizio/a

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    Quote Originariamente inviata da crossflow Visualizza il messaggio
    Intanto, ho trovato questa valvola di sicurezza valvola di sicurezza angolare (TUV) - bronzo - 10-16 bar di pressione - Liquidi non neutro e neutrale
    come pressione di intervento puo' andare, ma il modello dalla portata di scarico piu' grande e' da 83,17 m³ / h, per arrivare a 0.31 l/s ce ne vogliono due, per un costo totale di 1000 euro, e' gia' una bella cifra, ma manca ancora il vaso di espansione.
    aspetta... 0.31 l/s sono 0.31×3600 l/h che sono 1.1m3/h... da quel poco che ho visto con 180 euro hai la valvola che interviene a 16 bar e ha una portata di 10m3/h. Se sei sicuro che la condotta a 16 bar resiste, questa fa al caso tuo! sicurezza a 16 bar e lavoro a 15 bar!!!

  18. #18
    Novizio/a

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    si e' quello che avevo in mente, con a valle una valvola riduttrice, per passare dai 16 bar (o quello che sara') ad una pressione sopportabile dall'impianto idraulico della baita (1-2 bar). Ho individuato questa:
    La pressione dell'acqua valvola di riduzione 3/4 "femmina per 22 millimetri tubo con manometro: Amazon.it: Casa e cucina
    Ok, sai che quando aprirai un'utenza idrica in baita tutti i conti per ottimizzare la turbina andranno a farsi benedire... caleranno sia pressione che portata all'ugello

    Idea: perchè non immettere nella baita l'acqua scaricata dalla pelton con una normalissima pompa da pochi watt (visto il basso salto idrico)?

    YouTube

    1- la pelton lavorerebbe H24 alle condizioni di progetto (?)
    2- non ti serve un grande accumulo, visto che i 0.31l/s sarebbero sufficienti a garantire la richiesta della baita (esempio pratico:da me una bottiglia da litro si riempie in più di 4 secondi, quindi riterrei accettabile una portata di 0.25l/s...soprattutto se è una seconda casa!)
    3- ti togli tutti i rischi a danni alle condutture della baita... che anche se le probabilità son poche, te pensa cosa accadrebbe se si otturasse la vavola di sicurezza e l'ugello della pelton (probabilità alta...dato che se si ottura il secondo vuol dire che nella condotta è entrato dello sporco, quindi potrebbe otturarsi anche la prima)! Se sei sfortunato invece di esplodere la condotta della pelton si rompe la valvola regolatrice di pressione che "protegge" la baita e ti ritrovi più di 16 bar nella cassetta del WC... boooooooom magari in quel momento sei a fare i tuoi bisogni...e ti ritrovi nel bel mezzo di una burrasca indoor

    una domanda: per curiosità e cultura personale puoi mandarmi la scheda e delle foto della turbina di cui stiamo parlando? qua o i mp

  19. #19
    Seguace

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    Mi sa che vi serve un Riduttore di Pressione ...
    forse qui qualche indicazione utile:
    https://www.caleffi.com/sites/defaul...lica_05_it.pdf

    Saluti.

    T

  20. #20
    Novizio/a

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    Quote Originariamente inviata da andrix988 Visualizza il messaggio
    aspetta... 0.31 l/s sono 0.31×3600 l/h che sono 1.1m3/h... da quel poco che ho visto con 180 euro hai la valvola che interviene a 16 bar e ha una portata di 10m3/h. Se sei sicuro che la condotta a 16 bar resiste, questa fa al caso tuo! sicurezza a 16 bar e lavoro a 15 bar!!!
    mi sono inventato degli zeri dal nulla...c'è anche quella da 80 euro, da 16 bar e 3.5 m3/h, piu' che sufficiente.

  21. RAD
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