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
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
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
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
SEREA, 16 Julho 2019 9/23
Instalação experimental
Novos componentes
Instalação pré-existente
Direcção escoamento modo turbina
Direcção escoamento modo turbina
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
SEREA, 16 Julho 2019 11/23
Instalação experimental
SEREA, 16 Julho 2019 12/23
Bancada de ensaios Bombas de alimentação Quadro eléctrico
Instalação experimental
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
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
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
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
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
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
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)
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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