SEREA, 16 Julho 2019 1/23

INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL

PARA ENSAIO DE MICRO TURBINAS

HIDRÁULICAS

J. Ferreira D. Covas F. AvellanJ. Delgado

SEREA, 16 Julho 2019 2/23

Conteúdos

Motivação

Micro aproveitamentos hidroeléctricos

Domínio de operação

Instalação experimental

Instalação experimental

Sistema de medição

Resultados experimentais

Medições regime permanente em modo turbina

Visualização vórtices de cavitação

SEREA, 16 Julho 2019 3/23

Conteúdos

Motivação

Micro aproveitamentos hidroeléctricos

Domínio de operação

Instalação experimental

Instalação experimental

Sistema de medição

Resultados experimentais

Medições regime permanente em modo turbina

Visualização vórtices de cavitação

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+ 50% locais com potências inferiores a 100 kW

Não é compatível com turbinas convencionais

MotivaçãoRecuperação de energia em sistemas de abastecimento de água

50% 85%

Potência disponível para recuperação de energia

SEREA, 16 Julho 2019 5/23

+ 50% locais com potências inferiores a 100 kW

Não é compatível com turbinas convencionais

MotivaçãoRecuperação de energia em sistemas de abastecimento de água

Desenvolver tecnologia aqui!

Comparação com domínio operação turbinas

SEREA, 16 Julho 2019 6/23

Motivação

Diagrama selecção bombas Curvas características bomba Curvas características turbina

?

Bombas a funcionar como turbina

Como prever curvas características em modo turbina a partir de dados de fabricantes?

SEREA, 16 Julho 2019 7/23

Motivação

Motivação

Micro aproveitamentos hidroeléctricos

Domínio de operação

Instalação experimental

Instalação experimental

Sistema de medição

Resultados experimentais

Medições regime permanente em modo turbina

Visualização vórtices de cavitação

SEREA, 16 Julho 2019 8/23

Esquema da instalação experimental

Funcionamento em circuito fechado

Controlo de velocidade e perda de carga

Medições hidráulicas, mecânicas e eléctricas

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Instalação experimental

Novos componentes

Instalação pré-existente

Direcção escoamento modo turbina

Direcção escoamento modo turbina

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Qmax = 2x80 m3∙h-1

pmax = 8 bar

Pmax = 2x15 kW

Nmax = 2920 min-1

Instalação experimentalDomínio de operação/medição

Bancada de ensaios Bombas de alimentação

Tmax = 50 N∙m

Nmax = 3000 min-1

Pmax = 15 kW

D1_max = 80 mm

D1_max = 100 mm

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Instalação experimental

SEREA, 16 Julho 2019 12/23

Bancada de ensaios Bombas de alimentação Quadro eléctrico

Instalação experimental

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Aquisição de imagens a alta velocidade - 1 000 Hz

Aquisição de imagem a alta velocidade

10 cm

20 cm

Direcção escoamento

Visualização

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Parâmetros hidráulicos Equipamento de medição segue recomendações de IEC60193

Aquisição de dados a 5000 Hz durante 20 s

Sistema de medição

2 2

1 1 2

2 2

p C CE gH

1hP gQHMeasurement setup

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Parâmetros mecânicos

Parâmetros hidráulicos

Eficiência

Equipamento de medição segue recomendações de IEC60193

Aquisição de dados a 5000 Hz durante 20 s

Sistema de medição

2 2

1 1 2

2 2

p C CE gH

1hP gQH

T

h

P

P

2P nT

Measurement setup

SEREA, 16 Julho 2019 16/23

Parâmetros mecânicos

Parâmetros hidráulicos

Eficiência

Parâmetros de cavitação

Equipamento de medição segue recomendações de IEC60193

Aquisição de dados a 5000 Hz durante 20 s

Sistema de medição

2 2

1 1 2

2 2

p C CE gH

1hP gQH

T

h

P

P

2

2 2

2 2

amb vap p p CNPSE

2P nT

NPSE

E

Measurement setup

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Sistema de aquisição de dados e de controlo

Controlo e visualização parâmetros Medições em tempo real

12 medições em tempo real

Cálculo de +100 parâmetros em tempo real

Controlo de velocidade de 3 motores

SEREA, 16 Julho 2019 18/23

Motivação

Micro aproveitamentos hidroeléctricos

Domínio de operação

Instalação experimental

Instalação experimental

Sistema de medição

Resultados experimentais

Medições regime permanente em modo turbina

Visualização vórtices de cavitação

Motivação

SEREA, 16 Julho 2019 19/23

Medição modo turbinaResultados: Modo turbine

Curvas características em modo turbina

Caracterização operação com velocidade variável

Eficiência vs CaudalCaudal vs Queda

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Resultados experimentais permite modelar comportamento em modo turbina

ResultadosModelação modo turbina com velocidade variável

Caudal – Velocidade – Queda (3D) Caudal – Velocidade – Eficiência (3D)

SEREA, 16 Julho 2019 21/23

ResultadosDiagrama em colina da bomba a funcionar como turbina

Variable speed hill chart of a PAT

SEREA, 16 Julho 2019 22/23

Redução do domínio de operação

Visualização vórtices cavitação

Vórtice de cavitação

SEREA, 16 Julho 2019 23/23

Obrigado pela vossa atenção

Questões?

PhD grant number PD/BD/52665/2014

Programa doutoral Parceiros industriais

SEREA, 16 Julho 2019 24/23

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Andritz compact mini turbines

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