Geração de energia a partir do fluxo da tubagem: Geradores hidráulicos para instalações remotas

A alimentação de equipamento de monitorização remota em redes de distribuição de água foi sempre um desafio prático. A eletricidade da rede não está disponível na maioria das câmaras de válvulas e reservatórios rurais. Os painéis solares funcionam, mas estão expostos, requerem limpeza periódica e são um alvo atrativo para roubo - um problema operacional significativo em locais sem vigilância. Os geradores de energia hidráulica em linha adoptam uma abordagem diferente: extraem uma pequena parte da energia cinética já presente no fluxo da tubagem e convertem-na em energia CC utilizável, sem componentes montados na superfície.

Como funcionam

Um gerador de energia hidráulica é instalado diretamente na conduta como uma peça de carretel flangeada. No interior do corpo, uma turbina ou impulsor converte a velocidade da água em energia rotacional, que acciona um pequeno gerador que produz uma saída de corrente contínua. A tensão é ajustável dentro de uma gama que cobre os requisitos comuns do equipamento de telemetria e monitorização - tipicamente 12 a 96V DC, dependendo da unidade.

A perda de pressão através do gerador é modesta: suficiente para extrair a potência necessária, mas não o suficiente para afetar materialmente o sistema hidráulico da rede na maioria das instalações. O gerador produz energia sempre que existe caudal, o que numa conduta de distribuição em funcionamento é contínuo ou quase contínuo.

O que é que eles potenciam

A aplicação mais comum é a alimentação de uma estação de telemetria numa área remota de contador distrital ou numa instalação de válvula redutora de pressão. Uma UTR SCADA padrão, um transmissor de pressão e um registador de dados de caudalímetro consomem relativamente pouca energia - bem dentro da potência de um pequeno gerador em linha numa conduta DN50 a DN100. O gerador carrega uma bateria ou supercapacitor que sustenta o equipamento durante curtos períodos de baixo caudal.

As unidades maiores produzem energia suficiente para operar válvulas acionadas eletricamente - útil em reservatórios remotos onde uma válvula de enchimento operada por solenoide tem de ser controlada sem uma fonte de alimentação. Com potências mais pequenas, os geradores podem alimentar sensores de qualidade da água, transdutores de nível e modems de telemetria via rádio. Onde um painel solar teria sido anteriormente o padrão, vale a pena avaliar o gerador em linha onde quer que a tubagem esteja consistentemente pressurizada.

Vantagens práticas em relação à energia solar

Os painéis solares requerem uma linha de visão clara para o céu, o que os exclui do interior das câmaras de válvulas e dificulta a sua colocação discreta em paisagens sensíveis. Degradam-se gradualmente com a exposição aos raios UV e a sujidade, reduzindo a produção ano após ano. No norte da Europa, a irradiação no inverno é suficientemente baixa para exigir painéis e bancos de baterias significativamente maiores para manter um funcionamento fiável durante todo o ano.

Um gerador hidráulico em linha não tem componentes acima do solo. Fica inteiramente dentro da câmara da válvula, não é visível do exterior e não pode ser removido sem isolar a tubagem. O desempenho não se degrada com o tempo da mesma forma que a eficiência dos painéis solares diminui ao longo dos anos de exposição. A única consideração de manutenção é a verificação periódica dos vedantes e rolamentos - em princípio, não é diferente de qualquer outro encaixe flangeado na câmara.

Considerações sobre a instalação

Os geradores hidráulicos requerem um caudal mínimo para produzirem um resultado útil. São mais adequados para redes com uma procura razoavelmente consistente, tais como redes de distribuição de troncos, pontos de abastecimento a granel e entradas de reservatórios. Em sistemas com caudal muito intermitente - pequenas ligações de serviço rural ou condutas de incêndio pouco utilizadas - é essencial uma bateria de reserva dimensionada para os períodos de baixo caudal, ou poderá ser mais prático utilizar uma fonte de energia alternativa.

O gerador deve ser instalado a montante de quaisquer válvulas de controlo ou contadores que possam criar flutuações de pressão que afectem a sua estabilidade de saída. As ligações flangeadas padrão de acordo com a norma EN 1092-2 significam que se integra diretamente em qualquer câmara que tenha sido concebida de acordo com as dimensões padrão.