Sim, desde que a máquina seja configurada e aprovada para duty de motor hidráulico. A água passa de pressão mais alta para mais baixa e gira os rotores; o eixo então aciona um gerador. A energia vem do suprimento de água, não da própria bomba.
A pergunta prática é quanta pressão você pode recuperar mantendo ainda a vazão e a pressão de que o processo a jusante precisa. Um suprimento por gravidade pode ter carga sobrando. Um circuito bombeado exige outro cálculo porque você deve contar a eletricidade usada para criar essa pressão.
| Situação | O que estabelecer |
|---|---|
| Suprimento de água por gravidade | Carga e vazão disponíveis ao longo do ano, após perdas na tubulação e o requisito de pressão a jusante. |
| Ponto existente de redução de pressão | A pressão que pode ser recuperada sem comprometer a entrega de água, o controle do processo ou a continuidade do suprimento. |
| Circuito de processo ou teste bombeado | O balanço líquido de energia: a recuperação pode reduzir perdas, mas não transforma o circuito em uma fonte de energia excedente. |
Avalie a máquina em duty de geração. Transferência reversível de líquido e geração de potência hidráulica são requisitos de operação diferentes.
1. Quanta pressão você pode recuperar?
Em um sistema alimentado por gravidade, a elevação fornece a energia hidráulica. Em uma rede pressurizada, identifique por que há pressão no ponto proposto de recuperação. Se uma bomba a montante cria essa pressão, inclua seu consumo de eletricidade no balanço do sistema. Acrescentar uma bomba só para acionar um gerador introduz perdas em vez de criar potência líquida.
Uma válvula redutora de pressão é um lugar útil para investigar porque a pressão já está sendo reduzida ali. Porém, a pressão total de entrada não está automaticamente disponível para geração. Reserve a pressão necessária ao processo a jusante, incluindo qualquer elevação, e permita perdas nas conexões propostas. Use registros simultâneos de vazão e pressão em vez de combinar valores máximos não relacionados.
Para a relação geral entre vazão de água, carga e geração, veja a visão geral do governo do Reino Unido sobre energia hidrelétrica.
2. Como uma máquina de lóbulos rotativos aciona um gerador
No duty de bombeamento, o acionamento fornece potência no eixo para mover o líquido contra uma diferença de pressão. No duty de motor hidráulico, o líquido impulsionado pela pressão fornece o torque no eixo. O eixo pode então acionar um gerador por um arranjo selecionado para essa faixa de operação.
Peça ao fornecedor do equipamento que confirme a adequação em duty de motor ou geração: pressão admissível em ambas as portas, velocidade e torque, carga no eixo, vedações, lubrificação e materiais. Solicite dados de eficiência para esse modo de operação. Uma curva de bomba, uma placa de motor ou a afirmação de que a bomba pode transferir líquido nos dois sentidos é insuficiente para uma proposta de geração.
O princípio de bombeamento explica o ciclo de deslocamento. O guia de vazão reversível trata da transferência de líquido acionada; inverter um acionamento não é um procedimento de conversão para um sistema de geração.
3. O que os exemplos da Welsh Water e da Vogelsang mostram
Um relatório de fornecedor em Pumps & Systems descreve uma instalação de tratamento da Welsh Water com suprimento de água bruta por gravidade. Uma máquina de lóbulos rotativos e um gerador recuperaram energia mantendo a pressão de saída necessária para alimentar um tanque de tratamento elevado. O relatório também descreve o controle de vazão e as provisões para uma parada controlada durante uma interrupção da rede.
Leia o relatório original Renewable Power with Rotary Lobe Pumps, coautorado pelo representante da Vogelsang Marino Curati. É um exemplo externo de projeto, não uma instalação YANESS nem uma garantia de desempenho para outro local.
A Vogelsang também descreve geradores de lóbulos rotativos recuperando energia hidráulica em suas bancadas de teste de bombas. A eletricidade recuperada realimenta o acionamento de teste. Isso é recuperação de energia dentro de um circuito alimentado, uma fonte de energia diferente da hidrelétrica por gravidade.
Veja Vogelsang THINK RED, edition 3, PDF page 14. Em qualquer caso, peça dados de duty de geração para a máquina que você está considerando.
4. Estime a potência hidráulica antes da saída elétrica
Para um líquido incompressível, a potência hidráulica disponível na máquina de recuperação é a queda de pressão multiplicada pela vazão volumétrica: P = Δp × Q. Com Δp em bar e Q em m³/h, o resultado em quilowatts é P_hydraulic = Δp × Q ÷ 36. Use a queda de pressão disponível na máquina, não a pressão total do suprimento.
Para um cálculo de água baseado em carga, P_hydraulic = ρ × g × Q × H, usando densidade em kg/m³, Q em m³/s, H em metros e g aproximadamente 9.81 m/s²; o resultado é watts. H deve ser a carga líquida na máquina. Onde as seções de medição diferem em elevação ou velocidade, inclua esses termos ao estabelecer a carga líquida. Não conte perdas de tubulação duas vezes nem misture metros de carga com bar.
Se os auxiliares do projeto consumissem então um valor assumido de 0.20 kW, a saída líquida seria 3.80 kW. Nessa mesma saída líquida por um valor assumido de 4,000 horas de operação, a energia anual recuperada seria 15,200 kWh. A saída real muda com vazão, pressão, eficiência e tempo de parada: calcule sobre o perfil de operação e separe o consumo no local de qualquer exportação permitida.
5. Mantenha a entrega de água e o controle elétrico no projeto
A recuperação de energia deve se adequar ao duty original de entrega de água. Defina a pressão mínima a jusante e a vazão exigida, incluindo períodos em que a geração não estiver disponível. Peça ao projetista do sistema que estabeleça arranjos de bypass ou controle de pressão, isolamento e a resposta a uma máquina bloqueada ou parada. Não remova uma válvula redutora de pressão sem um projeto hidráulico coordenado.
O projeto elétrico também deve tratar do que acontece quando o gerador perde a carga ou a rede se desconecta. Pergunte como a velocidade é limitada, como os transitórios hidráulicos são gerenciados e como o sistema chega a uma parada controlada ou estado de bypass. A escolha do gerador, a eletrônica de potência regenerativa, a proteção e qualquer conexão à rede precisam de revisão para a instalação proposta; um motor e um VFD padrão não formam automaticamente um pacote completo de geração.
Revise a qualidade do líquido, sólidos abrasivos, margem de cavitação, condições de vedação e limites de pressão em ambas as portas. Inclua limpeza, acesso de manutenção e quaisquer requisitos de contato com água potável quando relevantes. Compare a faixa de operação suportada e os custos do ciclo de vida com outras turbinas ou dispositivos de recuperação de pressão adequados antes de selecionar uma solução de lóbulos rotativos.
6. O que enviar para uma revisão de projeto
Comece com um diagrama de fluxo marcado mostrando a fonte de água, mudanças de elevação, o ponto proposto de recuperação, a válvula existente de controle de pressão, bypasses e o destino a jusante. Indique se a fonte é por gravidade ou bombeada, e identifique quais leituras de vazão e pressão foram registradas juntas.
- Perfil hidráulico: vazão mínima, normal e máxima; pressões de entrada e saída na máquina proposta; pressão a jusante exigida; locais de medição; e horas de operação ou registros sazonais.
- Condições do líquido: temperatura, densidade, sólidos e areia, química e quaisquer requisitos de qualidade da água ou de materiais molhados.
- Destino elétrico: tensão e frequência de alimentação, cargas no local, gerador ou conversor proposto e se a exportação é pretendida.
- Restrições de operação: continuidade do suprimento, resposta à perda de carga, arranjo existente de bypass/controle, espaço disponível e acesso de manutenção.
Combine quem é responsável pela máquina, pelos controles hidráulicos e pelo equipamento elétrico antes de comparar propostas. Peça a cada fornecedor que declare a faixa de operação, a saída esperada e o que está incluído no seu escopo.
