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Adaptação de um moinho de água para produção de electricidade
Em Portugal havia antigamente mais de 10.000 moinhos de água. É um potencial que poderá ser localmente valorizado, com capacidade de produzir energia eléctrica e com um retorno do investimento na ordem de 5 a 12%. Apresento aqui algumas questões técnicas e conselhos para que possa ser avaliada uma eventual remodelação.

moinho com rodizio

  • Finalidade do aproveitamento
  • O aproveitamento será o mais simples possível, concebido para trabalhar em regime de microprodução, em paralelo com rede pública. A instalação será equipada com contador e energia injectada na rede será remunerada.

  • Aspectos legais
  • O licenciamento, construção e laboração da micro-hídrica será feito de acordo com legislação em vigor. Para esclarecimento numa linguagem acessível serve este resumo relativo aos moinhos e azenhas.

  • Açude e levada
  • Presume-se que o açude e levada estão em estado razoável, a precisar só alguma reparação pontual.

  • Caudal
  • O caudal poderá ser medido no canal (levada) para ter noção da capacidade da levada. Para obter valores seguros, para avaliação da produção anual, foi feita uma estimativa das disponibilidades hídricas com seguintes valores:

    Curva de caudais classificados

    Para projecto foi escolhido caudal 200 ltr/s, disponível 112 dias/ano (médio).

  • Queda bruta
  • A queda bruta medida entre o nível de água na parte final da levada e o rodízio, é de 4 m.

  • Queda líquida
  • O cálculo da queda líquida tem em conta as perdas na transição para o tubo (cubo) no valor de 10 cm (0.1 m), o comprimento do tubo (numa mini-hídrica chamada conduta forçada) de 8 m e o diâmetro interior do tubo de 300 mm (no cálculo a seguir introduzir as variáveis e calcular).
    A queda líquida é de 3.71 m.

  • Escolha da turbina
  • Para que o investimento seja rentável, temos de escolher uma turbina simples e barata (Pelton, Turgo ou Cross-flow). Em função do caudal disponível e queda líquida, a turbina mais adequada é uma Cross-flow.

  • Parâmetros básicos da turbina
  • Calculamos os parâmetros básicos da turbina (Cross-flow), tendo em conta o caudal disponível de 200 ltr/s e queda líquida de 3.71 m.
    Potência no veio da turbina: 5.68 kW
    Velocidade: 295 rpm
    Velocidade de embalamento: 531 rpm
    Diâmetro do rotor: 282 mm
    Largura do rotor: 433 mm

  • Escolha do gerador
  • O gerador mais adequado para este tipo de aproveitamentos é um motor eléctrico comum, assíncrono com rotor (gaiola) em curto-circuito, a trabalhar em regime de gerador. Escolhemos um motor trifásico de 4 kW (um modelo mais potente, logo a seguir é de 5.5 kW), velocidade assíncrona de 1440 rpm, rendimento 86.8 % (M3BP 112MB 4).
    Calculamos a velocidade necessária do gerador:
    A velocidade necessária do gerador é de 1560 rpm.

  • Transmissão
  • A potência no veio da turbina é 5.68 kW (5680 W). A velocidade da turbina é 295 rpm, do gerador 1560 rpm. Vamos considerar transmissão por correia V-belt. Relação de transmissão = 1560/295 = 5.29, 1 nível »»» podemos escolher p.ex. uma polia normalizada de diâmetro de 450 mm no veio da turbina e 85 mm no veio do gerador).
    A potência na saída de transmissão é de 5396 W (5.40 kW).

  • Potência nos bornes do gerador
  • Potência é calculada por equação seguinte:
    Pger = Ptr x ηger
    (Potência nos bornes do gerador em kW = Potência na transmissão em kW x Rendimento do gerador)
    Pger = 5.40 x 86.8 % = 4.69 kW

    O gerador, à plena potência, será sobrecarregado em 17% (4.69/4=1.17). Um motor/gerador assíncrono normalmente aguenta bem uma sobrecarga de 10%, e 20%, desde que esteja bem refrigerado.

  • Modo de funcionamento
  • O modo de funcionamento é simples. O motor assíncrono como gerador (equipado com um condensador para compensar energia reactiva), a trabalhar em paralelo com a rede pública, não precisa de regulação (velocidade, tensão, sincronização), nem excitação.

  • Arranque do grupo:
  • Com admissão à turbina fechada, liga-se o gerador à electricidade (como motor eléctrico vulgar, a consumir energia eléctrica). Quando atingir velocidade nominal (assíncrona, neste caso 1440 rpm), inicia-se a abertura da admissão à turbina, o grupo turbina-gerador começa aumentar velocidade até atingir velocidade nominal de 1500 rpm (neste ponto de equilíbrio não consome nem fornece energia à rede), e a partir daí, a continuar aumentar velocidade, passa a trabalhar como gerador e aumentar a potência debitada à rede com aumento da velocidade. Quando atingir velocidade de 1560 rpm, estará a trabalhar à plena potência.

    O grupo tem de estar equipado com um sistema que, em caso de falha da rede, acciona o fecho da turbina (para limitar velocidade de embalamento), e desliga gerador da rede.


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