roti_apa

ISTORIA UTILIZĂRII ENERGIEI APELOR:

INTRODUCERE

APELOR:

DE LA ROŢILE DE APĂ LA TURBINELE HIDRAULICE

1

ROłILE DE APĂRoata de apă utilizează energia râurilor pentru a produce direct

lucru mecanic, deci transformă energia hidraulică în energie

mecanică.

Una dintre primele surse de energie folosite de om a fost apa. Prima

roată de apă s-a folosit în Persia pentru irigat, apoi în China şi în

India. Pe teritoriul ţării noastre s-au folosit mori hidraulice încă

din secolul al XI-lea. Ele utilizau energia cinetică a râurilor cu

debite mari sau a căderilor de apă. Instalaţiile hidraulice au fost

construite în două variante: cu roata hidraulică verticală şi cu

roată hidraulică orizontală (făcaie, ciutură sau titirez, în limbaj

popular). 2

ROłILE DE APĂClasificare:

• După modul de aşezarea al rotii:

Roti orizontale Roti verticale

3

ROłILE DE APĂ

La debite mici se exploatează în principal energia potenţială a

apei. În acest scop se folosesc roţi pe care sunt montate cupe,

iar aducţiunea apei se face în partea de sus a roţii, apa umplând

cupele. Greutatea apei din cupe este forţa care acţioneazăcupele. Greutatea apei din cupe este forţa care acţionează

roata. În acest caz căderea corespunde diferenţei de nivel între

punctele în care apa este admisă în cupe, respectiv evacuată și

este cu atât mai mare cu cât diametrul roţii este mai mare.

4

ROłILE DE APĂLa debite mari se exploatează în principal energia cinetică a apei. În

acest scop se folosesc roţi pe care sunt montate palete, iar

aducţiunea apei se face în partea de jos a roţii, apa împingând

paletele. Pentru a avea momente cât mai mari, raza roţii trebuie să

fie cât mai mare. Adesea, pentru a accelera curgerea apei înfie cât mai mare. Adesea, pentru a accelera curgerea apei în

dreptul roţii, înaintea ei se plasează un stăvilar deversor, care

ridică nivelul apei (căderea) și transformă energia potenţială a

acestei căderi în energie cinetică suplimentară, viteaza rezultată

prin deversare adăugându-se la viteza de curgere normală a râului.

5

ROłILE DE APĂ

Roată de apă cu admisie inferioară

Clasificare:• După modul in care se face admisia apei:

Randament < 20%

6

Roţi de apă cu admisie superioarăîn curent în contracurent

Randament 90% Randament 70%

Toate instalaţiile se construiau din lemn de esenţă tare (ex: stejar). Roata

hidraulică verticală este formată dintr-un ax orizontal, cu o circumferinţă

(obadă) pe care se montează paletele. Apa poate interacţiona cu paletele din

partea superioară a roţii – atunci când curge pe un jgheab înclinat – sau cu

cele din partea inferioară a roţii, în cazul râurilor suficient de repezi şi de

adânci. Paletele roţii verticale pot fi drepte sau scobite. Atunci când paletele

drepte se montează direct pe un ax gros ele se numesc zbaturi.

Principiul de funcţionare a roţii hidraulice constă în transformarea

mişcării de translaţie a apei în mişcare de rotaţie a roţii şi axului ei; o parte din

energia mecanică a apei se transformă astfel în energie mecanică de rotaţie,

care, la rândul ei, este folosită pentru punerea în mişcare a unei instalaţii de

irigat sau pentru a acţiona alte dispozitive – mori de măcinat, pive, şteampuri.7

ISTORIA ROTII DE APAGrecii antici → au inventat roata de apă, ca să preleveze apa din râu şi s-o ridice

până la o cotă superioară râului (de exemplu, pentru alimentarea unui viaduct)

Imperiul Roman → au apărut morile de apă. Arborele roţii de apă învârtea piatrade moară. Romanii foloseau rotile de apa si in industria mineritului.

Mai târziu, tot in Imperiul Roman, rotile de apa au fost ataşate bărcilor in scopul propulsării acestora.

9

China antică (secolul II î.Hr.) → auaparut mori pentru măcinat grâne,acţionate cu roţi mari de apăorizontale.

Rotile de apa în China si-au găsit utilizari practice precum:

ISTORIA ROTII DE APA

� actionarea ciocanelor grele;

� inventatorul Zhang Heng (78 - 139) a fost primul in istoria care a utilizat energia unei roti de apa ca forţă motrice în rotaţia unui instrument astronomic;

� inginerul mecanic Ma Jun (200- 265) a folosit o roata de apa pentru teatru de marionete .

10

Evul Mediu → rotile de apa cunosc o dezvoltaremasiva in Europa si sunt folosite in special pentruantrenarea morilor de apa.

Între secolele X-XIX, în întreaga Europă, inclusiv înţara noastră, morăritul a devine o importantăindustrie in care morile de apă au fost larg folosite.

ISTORIA ROTII DE APA

In timpul revolutiei industriale rotile de apa au concurat cu motoarele cu abur.

11

ROłI DE APĂ DIN ROMÂNIAPe teritoriul Romaniei acest tip de mori este

cunoscut inca din antichitate. Mai multe exemplaredatand din perioada anterioara cuceririi romane, aufost descoperite in zona cetatilor grecesti dobrogenesi de asemenea din perioada ocupatiei romane laApulum, Porolissum si Sucidava.

Cea mai mare roata de apa de la noi din tara are diametru de 4,3 m.

12

are diametru de 4,3 m.

ROłI DE APĂ DIN ROMÂNIA

13

În ultimii 900 de ani, energia apelor a fost utilizată în domenii precum:Textile si pielărie prin îndesirea ţesăturilor în apă caldă în mori cu instalaţii

hidraulice acţionate cu roti de apă, numite steaze sau vâltori (de la începutulsecolului XII) sau la sfârşitul secolului XVIII in mori pentru fabricareabumbacului.

Industria lemnului prin tăierea lemnului în mori (de la mijlocul secolului XIII).Minerit pentru a pompa apa din mine, pentru a măcina minereul sau pentru

acţionarea hidraulică a ciocanului.

UTILIZAREA ENERGIEI APELOR

14

Roţile hidraulice folosite la irigat. Acestea erau roţi verticale care aveau pe

circumferinţa lor, pe lângă paletele plate, nişte cuve sau găleţi, care se

umpleau în partea inferioară a traiectoriei lor circulare (la contactul cu râul)

şi se goleau într-un jgheab la trecerea prin partea superioară a cursei lor.


15

Morile de măcinat cu roată verticală. De la axul roţii hidraulice,

prin intermediul unor roţi dinţate din lemn mişcarea se transmite la

axul pietrei mobile a râşniţe. Desigur că – faţă de râşniţa manuală –

omul a mai îmbunătăţit instalaţia punând un coş pentru turnat

cereale etc.


16

cereale etc.

Pe râurile mari (Siret, Dunăre) s-au folosit mult timp mori de măcinat

plutitoare, care reuneau pe o platformă două mori, pentru creşterea

productivităţii. Există documente care atestă exportul de mori

plutitoare din Ţara Românească în Imperiul Otoman.

Morile de măcinat cu roată orizontală. Roata cu făcaie este de dimensiuni

mici; ea lucrează orizontal, jetul de apă venind pe un jgheab înclinat. Axul

roţii antrenează roata mobilă de măcinat. Aceste mori sunt cunoscute încă

de pe vremea dacilor, fiind răspândite în zona Tismana-Jiu-Hunedoara.


17

Având un randament mic, o moară

avea mai multe astfel de instalaţii

puse în rând. Roata cu făcaie stă la

baza construcţiei turbinei Pelton.

Pivele hidraulice funcţionează asemănător celor manuale, numai că forţa

necesară este obţinută de la roata hidraulică. Se observă că pe axul roţii

hidraulice sunt încastrate nişte opritoare (numite măsele), care în cursul

mişcării de rotaţie ridică pisălogul (ciocanul) şi apoi îi dau drumul în piuă.

Pivele hidraulice erau utilizate foarte mult la baterea postavului în curent


18

de apă (caldă sau rece).

Dârstele hidraulice au fost întrebuinţate în sudul Transilvaniei, sudul

Moldovei, nordul Munteniei şi în arealul Munţilor Apuseni pentru întins şi

scămoşat ţesăturile din lână (postav). Materialul se învârtea pe un ax şi era

udat cu apă caldă. Când ajungea la jumătate din grosime, se trecea prin

faţa unei scânduri cu cuie care agăţa ţesătura şi o scămoşa, astfel că aceasta

– în secţiune – devenea mai poroasă şi mai aspectuoasă.

Şteampurile aurifere erau instalaţii folosite la măcinarea minereului aurifer

într-un jgheab prin care curgea un şuvoi de apă. Măcinarea se făcea cu

nişte ciocane care erau ridicate cu ajutorul măselelor montate pe axul roţii

(la fel ca la pive) şi apoi cădeau liber şi striveau minereul.


19

Vâltorile (strezele) se mai întâlnesc şi astăzi în gospodăriile ţărăneşti de la

munte. Sunt instalaţii foarte simple, folosite pentru spălatul ţesăturilor

groase (lână). În ceea ce priveşte structura, ele au un coş din scânduri de

lemn sau împletit din nuiele, de formă tronconică, cu baza mare în sus.


20


În coş se pune materialul de

spălat. Pe un jgheab, în

partea superioară, se aduce

21

apa. Funcţionarea se

bazează pe formarea

vârtejului într-un curs de

apă atunci când şuvoiul

întâlneşte un obstacol

(materialul).

PrinPrin răspândirearăspândirea ccentralelorentralelor hidroelectricehidroelectrice ((CHECHE)) pentrupentru generareagenerareaelectricitelectricitatatiiii,, lala sfârsfârssitulitul secoluluisecolului XIXXIX,, turbineleturbinele hidraulicehidraulice auauînlocuitînlocuit rorottileile dede apăapă..

AstfelAstfel::�� LLaa mijloculmijlocul secoluluisecolului XXXX maimai erauerau utilizateutilizate doardoar câtevacâteva roţiroţi dede apăapă;;

�� ÎnÎn prezentprezent →→ aproapeaproape unun sfertsfert dindin electricitateaelectricitatea produsăprodusă lala nivelnivelmondialmondial esteeste generatăgenerată înîn CHECHE

DE LA ROłILE DE APĂ LA TURBINELE HIDRAULICE

22

ÎnÎn prezentprezent →→ aproapeaproape unun sfertsfert dindin electricitateaelectricitatea produsăprodusă lala nivelnivelmondialmondial esteeste generatăgenerată înîn CHECHE

�� ÎnÎn prezentprezent→→ TurbineleTurbinele hidraulicehidraulice echipeazăechipează::CHECHE cucu derivaţiederivaţie,, amplasateamplasate înîn zonazona montanămontanăCHECHE amplasateamplasate lala piciorulpiciorul barajuluibarajului pepe cursulcursul unuiunui râu/fluviurâu/fluviuCHECHE mareemaree--motricemotrice

DatorităDatorită cereriicererii crescândecrescânde dede energieenergie regenerabilăregenerabilă,, suntsunt studiatestudiate noinoi concepteconceptedede turbineturbine hidraulice,hidraulice, adaptateadaptate curencurenttilorilor marinimarini sausau fermelorfermelorhidroelectricehidroelectrice fluvialefluviale..

AmenajarileAmenajarile hidroenergeticehidroenergetice auaudreptdrept scopscop producereaproducerea dede energieenergieelectricaelectrica cece sese realizeazarealizeaza prinprincreareacrearea unei caderi concentratepe un curs de apa.

Acest lucru se poate realiza fie:— prin construirea unui baraj care

ridica nivelul apei;— prin derivarea apei din albia

AMENAJARI HIDROENERGETICE

— prin derivarea apei din albia cursului de apa intr-o aducţiune precum si prin adancirea si regularizarea albiei cursului de apa.

23


Roata cu admisie superioară în curent este precursoarea turbinelortransversale moderne (tip Bánki)

Turbina BánkiRoţi de apă cu admisie superioară în curent

24


Turbine cu impuls moderne

Turbina Turgo

25

Turbina Pelton


Turbine Francis

Turbina Kaplan

26

Turbina Bulb

DEZVOLTAREA TURBINELOR HIDRAULICE ÎN ROMÂNIA

•Prima CHE în România a fost centrala Grozăveşti (atestată în 1889), pe râul Dâmboviţa în Bucureşti, echipată cu 4 turbine de 132.35 kW fiecare;• 1896, CHE Sadu 1 (jud. Sibiu), operaţională cu 2turbine Francis de 192.2 kW fiecare;• 1898, CHE Sinaia, pe râul Prahova, cu 4 turbinePelton de 265 kW fiecare.

27

În secolul 20, producţia de energie în centralehidroelectrice s-a dezvoltat în România:• 1930 circa 30 MW în CHE din România;• CHE Dobreşti pe râul Ialomiţa (lângă Sinaia)operaţională din 1930, cu 4 turbine Pelton de 4MW fiecare, cu o cădere de 305 m;••19661966: 4 : 4 turbine turbine FrancisFrancis, , de de 55 MW 55 MW fiecarefiecare, , CHE CHE VidraruVidraru, , pe râulpe râul Arges, Arges, căderecădere 324 m324 m;;••19711971: 12: 12 turbineturbine KaplanKaplan,, dede 191.2 MW 191.2 MW fiecarefiecare, , SHEN SHEN Porţile de Fier IPorţile de Fier I,, pe Dunăre,pe Dunăre, binaţional binaţional SerbiaSerbia--RomRomâniaânia,, 9.5 m diamet9.5 m diametrulrul rotoruluirotorului, , căderecădere 28.5 m28.5 m;;••19721972: 3 : 3 turbine turbine PeltonPelton, , 170 MW170 MW fiecarefiecare, , CHE CHE LotruLotru--CiungetCiunget, , pe râul pe râul Lotru, Lotru, căderecădere 809 m809 m..

CENTRALE HIDROELECTRICE CENTRALE HIDROELECTRICE

Tipuri de amenajari hidroenergetice

28

AMENAJARI HIDROELECTRICE AMENAJARI HIDROELECTRICE

29

ALTE FOLOSINTE ALE CURSURILOR DE APA ALTE FOLOSINTE ALE CURSURILOR DE APA

Ecluză = construcţie hidrotehnică amenajată pe traseul unei căi navigabile sau la intrarea unui port cu maree, care asigură trecerea navelor între două suprafeţe de apa cu niveluri diferite. Se compune dintr-un bazin numit „sas" sau „camera ecluzei", prevăzut la ambele capete cu porţi etanşe şi dintr-o instalaţie de pompare pentru umplerea sau golirea sasului până la nivelul dorit.

30

ECLUZELE ECLUZELE

31

roti_apa

Documents