Seleção do Gerador de Turbina Hidráulica: Medição da Altura de Queda e da Vazão

Para determinar se um rio é adequado para geração de energia e qual escala de gerador hidroturbina é apropriada, o primeiro passo é medir dois dados essenciais: altura manométrica e vazão. Esses dois dados determinam a capacidade de geração de energia e constituem a base para a seleção e cotação do gerador hidroturbina.

A medição não exige engenheiros especializados; tudo o que é necessário é um telefone móvel e um balde.

Medição da Altura Manométrica

Altura manométrica refere-se à diferença vertical de altura entre a entrada e o ponto de instalação do gerador hidroturbina. É medida em metros. Existem dois tipos de altura manométrica: altura manométrica bruta e altura manométrica líquida.

A altura bruta refere-se à queda vertical entre os níveis de água a montante e a jusante, ou seja, a diferença teórica total de altura; enquanto a altura líquida refere-se à queda real utilizável do gerador-turbina hidráulica. Devido às perdas por atrito causadas pelo escoamento da água através do tubo de admissão (tubo sob pressão), a altura líquida da água é sempre ligeiramente inferior à altura bruta da água. Este conceito constitui a base para o cálculo da geração real de energia.

Existem, principalmente, três métodos de medição comumente utilizados:

Aplicativo para Telemóvel – Medidor de Altura

Abra a função de medição de altitude no seu telefone móvel (os iPhones podem usar o aplicativo interno "Bússola"; os telefones Android podem baixar gratuitamente um aplicativo de medidor de altura). Registre a altitude no ponto de captação predeterminado, depois caminhe até o ponto de instalação predeterminado da turbina hidráulica e registre novamente. A diferença entre as duas leituras corresponde à altura do desnível hidráulico. Esse processo leva apenas cerca de dois minutos. Realizar várias medições e calcular a média reduz os erros.

Bomba de Pressão

Se a tubulação já estiver instalada, pode-se instalar um manômetro na extremidade do tubo. Feche a válvula para interromper o fluxo de água no tubo. A leitura nesse momento corresponde à pressão manométrica. A relação de conversão é: 1 bar ≈ 10 metros de desnível hidráulico, 1 MPa ≈ 100 metros de desnível hidráulico. Quando a válvula está aberta e a turbina hidráulica opera normalmente, o valor exibido pelo manômetro corresponde ao desnível hidráulico efetivo.

Nível de referência ou GPS

Se as condições no local permitirem, utilizar um nível de bolha para medir a diferença de nível da água entre montante e jusante é o método mais preciso. Alternativamente, pode-se também usar um dispositivo GPS com função de medição de elevação para essa medição.

Medição do Fluxo

Fluxo refere-se ao volume de água que passa por uma seção em uma unidade de tempo, normalmente medido em metros cúbicos por segundo (m³/s) ou litros por segundo (L/s). Apenas conhecendo a vazão é possível escolher melhor o gerador de turbina hidráulica adequado. Dependendo do tamanho da fonte de água, existem dois métodos práticos de medição.

Método do Balde: Adequado para Correntes de Pequena Vazão

Para pequenas vazões, este é o método mais simples e mais preciso:

● Usar pedras ou tábuas de madeira para direcionar a água para uma única saída;

● Colocar um balde com capacidade conhecida abaixo da saída e usar o cronômetro de um telefone móvel para registrar o tempo necessário para enchê-lo;

● Vazão = Capacidade do balde / Tempo de enchimento (s).

Por exemplo, se um balde de 20 L puder ser enchido em 4 segundos, então a vazão é de 20 / 4 = 5 L/s. É importante observar que devem ser feitas várias medições e calculada a média para obter um resultado mais preciso e confiável.

Método da Seção Transversal: Aplicável a Canais de Fluxo de Água Maiores

Quando a vazão for muito alta e for inconveniente usar um balde, pode-se utilizar o método da seção transversal para medir a vazão da água (e essa situação também é bastante adequada para o uso de um gerador de turbina hidráulica maior.):

● Medir a área da seção transversal: Multiplicar a largura do canal pela profundidade da água para obter a área A (m²). Se a forma do canal for irregular e difícil de medir, ele pode ser dividido em várias partes, medidas separadamente e, em seguida, somadas.

● Medir a velocidade do fluxo: Lançar folhas ou outros objetos flutuantes na superfície da água e registrar o tempo que levam para percorrer uma determinada distância (por exemplo, 10 m). Dividir a distância pelo tempo para obter a velocidade do fluxo V (m/s).

● A fórmula para calcular a vazão é: Q = Área da seção transversal A × Velocidade do fluxo V.

Da mesma forma, também devem ser realizadas várias medições aqui e calculada a média.

Após medir a altura manométrica e o fluxo, podemos apresentar-lhe os dados e indicar o gerador de turbina hidráulica mais adequado para o seu caso.