INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO...
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SEREA, 16 Julho 2019 1/23
INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL
PARA ENSAIO DE MICRO TURBINAS
HIDRÁULICAS
J. Ferreira D. Covas F. AvellanJ. Delgado
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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
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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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SEREA, 16 Julho 2019 4/23
+ 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
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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
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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?
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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
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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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SEREA, 16 Julho 2019 9/23
Instalação experimental
Novos componentes
Instalação pré-existente
Direcção escoamento modo turbina
Direcção escoamento modo turbina
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SEREA, 16 Julho 2019 10/23
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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SEREA, 16 Julho 2019 11/23
Instalação experimental
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SEREA, 16 Julho 2019 12/23
Bancada de ensaios Bombas de alimentação Quadro eléctrico
Instalação experimental
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SEREA, 16 Julho 2019 13/23
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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SEREA, 16 Julho 2019 14/23
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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SEREA, 16 Julho 2019 15/23
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
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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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SEREA, 16 Julho 2019 17/23
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
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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
![Page 19: INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO …serea2019.pt/wp-content/uploads/2019/07/1-DelgadoFerreira_PAT.pdfSEREA, 16 Julho 2019 1/23 INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040620/5f3164ae9694af65280317db/html5/thumbnails/19.jpg)
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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SEREA, 16 Julho 2019 20/23
Resultados experimentais permite modelar comportamento em modo turbina
ResultadosModelação modo turbina com velocidade variável
Caudal – Velocidade – Queda (3D) Caudal – Velocidade – Eficiência (3D)
![Page 21: INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO …serea2019.pt/wp-content/uploads/2019/07/1-DelgadoFerreira_PAT.pdfSEREA, 16 Julho 2019 1/23 INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040620/5f3164ae9694af65280317db/html5/thumbnails/21.jpg)
SEREA, 16 Julho 2019 21/23
ResultadosDiagrama em colina da bomba a funcionar como turbina
Variable speed hill chart of a PAT
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SEREA, 16 Julho 2019 22/23
Redução do domínio de operação
Visualização vórtices cavitação
Vórtice de cavitação
![Page 23: INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO …serea2019.pt/wp-content/uploads/2019/07/1-DelgadoFerreira_PAT.pdfSEREA, 16 Julho 2019 1/23 INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040620/5f3164ae9694af65280317db/html5/thumbnails/23.jpg)
SEREA, 16 Julho 2019 23/23
Obrigado pela vossa atenção
Questões?
PhD grant number PD/BD/52665/2014
Programa doutoral Parceiros industriais
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SEREA, 16 Julho 2019 24/23
INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL
PARA ENSAIO DE MICRO TURBINAS
HIDRÁULICAS
J. Ferreira D. Covas F. AvellanJ. Delgado
![Page 25: INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO …serea2019.pt/wp-content/uploads/2019/07/1-DelgadoFerreira_PAT.pdfSEREA, 16 Julho 2019 1/23 INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040620/5f3164ae9694af65280317db/html5/thumbnails/25.jpg)
SEREA, 16 Julho 2019 25/23
Water supply systems- Operating conditions -
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SEREA, 16 Julho 2019 26/23
Andritz compact mini turbines
Water supply systems- Available technology -
![Page 27: INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO …serea2019.pt/wp-content/uploads/2019/07/1-DelgadoFerreira_PAT.pdfSEREA, 16 Julho 2019 1/23 INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040620/5f3164ae9694af65280317db/html5/thumbnails/27.jpg)
SEREA, 16 Julho 2019 27/23
Mavel axial mini turbines
Water supply systems- Available technology -
![Page 28: INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO …serea2019.pt/wp-content/uploads/2019/07/1-DelgadoFerreira_PAT.pdfSEREA, 16 Julho 2019 1/23 INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040620/5f3164ae9694af65280317db/html5/thumbnails/28.jpg)
SEREA, 16 Julho 2019 28/23
Toshiba mini bulb turbines
Water supply systems- Available technology -
![Page 29: INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE MICRO …serea2019.pt/wp-content/uploads/2019/07/1-DelgadoFerreira_PAT.pdfSEREA, 16 Julho 2019 1/23 INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL PARA ENSAIO DE](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040620/5f3164ae9694af65280317db/html5/thumbnails/29.jpg)
SEREA, 16 Julho 2019 29/23
Andritz PATs
Water supply systems- Available technology -
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SEREA, 16 Julho 2019 30/23
KSB PATs
Water supply systems- Available technology -