Medição da água

Para calcular o tamanho da micro hidrelétrica, é necessário primeiro fazer a medição da água, para conhecermos o potencial hidrelétrico existente na propriedade. Para isto, é necessário medir a vazão d'água do córrego ou rio em litros/segundo (l/s) e a altura da queda em metros (m). A altura da queda d'água deve ser de pelo menos 1,0 (um metro).

I - Medida da vazão:

Existem vários métodos para medida da vazão d'água, alguns dos quais são apresentados abaixo. As medições devem ser feitas na estação seca, quando a vazão é mínima, para garantir que a potência calculada vai atender ao longo de todo o ano.

A - Método do cano cheio

Este método consiste em fazer passar toda água por um pedaço de tubo com 50 cm, montado na posição horizontal no leito do rio, observando-se que o tubo tem que ficar sempre cheio. Se uma pequena quantidade de água vazar por cima do tubo não tem problema. Teremos então, conforme o diâmetro do tubo o seguinte:
Diâmetro do cano Vazão em l/s (litros por segundo)
75 mm (3 polegadas) 5
100 mm (4 polegadas) 9
150 mm (6 polegadas) 20
200 mm (8 polegadas) 36
250 mm (10 polegadas) 57
300 mm (12 polegadas) 80


B - Método do tambor

Este método, aplicável a pequenos cursos d'água, consiste em colocar um tambor ou balde, com volume conhecido em baixo da cachoeira, e medir o tempo, em segundos, que o tambor demora para encher. A seguir dividir o volume do tambor pelo tempo de enchimento o resultado é a vazão em litros por segundo. Por exemplo: para um tambor de 200 litros que leva 8 segundos para encher temos que a vazão é 200/8 = 25 litros /segundo.

C - Método do flutuador

I - Escolher um trecho do rio que seja reto r de seção uniforme. Esticar duas cordas atravessadas com distância de 10 metros de uma para outra (ver ilustração abaixo).
Por baixo das cordas medir a profundidade do rio em dez locais diferentes (cinco em baixo de cada corda) e calcular a profundidade média. Exemplo: em baixo da "corda 1" medindo {50 cm; 15 cm; 18 cm; 32 cm e 36 cm}; em baixo da "corda 2" {48 cm; 13 cm; 17 cm; 33 cm ; 35 cm} vamos agora somar tudo e dividir por 100 e achar a profundidade média em metros (50+15+18+32+35+48+13+17+34+35 = 30 cm que divididos por 100 = 0,3 m).

II - Agora vamos medir a largura do rio em metros. Digamos que a medida deu 80 cm que é igual a 0,8 m.

III- Agora vamos calcular a área (A) da seção do rio em metros quadrado: A = 0, 3 m x 0,8 m = 0,24 m².

VI - Agora precisamos medir a velocidade (V) do rio. Para isto precisamos utilizar um flutuador que poderá ser uma garrafa com água pela metade. Jogar o flutuador no rio antes da primeira corda e, quando chegar na primeira corda, medir o tempo (em segundos) gasto, para o flutuador percorrer a distância entre as duas cordas esticadas. Exemplo: Digamos que o flutuador levou 5 segundos para percorrer a distância de 10 metros de uma corda para outra logo, a velocidade média calculada é 10m/5s = 2 m/s ou 2 metros por segundo.

V - Agora sim podemos calcular a vazão do rio pela fórmula (Q = 0,8 x A x V). Então, no nosso exemplo, a vazão é Q = 0,8 x 0,24m² x 2 m/s = 0,384 m³/s. Sabemos que 1,0 m³ = 1000 litros então, multiplicando o resultado por 1000 achamos a vazão em litros por segundo. No exemplo, Q = 384 litros/segundo.


Ilustração do método do flutuador


II - Medida da altura da cachoeira (H).

Há vários métodos para medir a altura (H) da queda d’água. O mais simples consiste de uma régua com aproximadamente 3 metros de comprimento, um nível de e um barbante de pedreiro. A medição é feita da seguinte forma: No pé da serra o trabalhador 1 coloca o bambu em pé apoiado no chão e o trabalhador 2 sobe a serra e estica o barbante até ficar no nível temos assim 3 metros. Depois o trabalhador 1 sob a serra com o bambu até onde se encontra o trabalhador 2 e este, sobe um pouco mais a serra e a operação é repetida. Temos assim mais 3 metros e no total 6 metros e assim, sucessivamente.



III - Cálculo da potência da micro usina.

A potência da micro usina é o que determina quais e quantos aparelhos eletrodomésticos podemos ligar simultaneamente. Conhecidos a altura (H) da cachoeira em metros e a vazão (Q) do rio em litros por segundo, podemos calcular a potência (W) em Watts da micro usina hidrelétrica pela fórmula:

P = 5 x Q x H Por exemplo: digamos que a vazão medida tenha sido 30 l/s e que a altura da queda seja de 7 m. A potência da usina será: P = 5 x 30 x 7 = 1.050 W. Digamos agora que a altura seja de apenas 1,5 metros com a mesma vazão de 30 l/s. Neste caso, a potência da micro usina seria de: 5 x 1,5 x 30 = 225 W, aparentemente pouco mas, utilizando essa energia de forma racional, já permite um bom conforto no campo.

IV - Potência dos principais aparelhos eletrodomésticos:

  • Bomba d'água de 1/6hp: 125 W;
  • Geladeira: 115 W ou menos, as mais econômicas;
  • Lâmpada mini fluorescente: 7 W, 9W ou 13 W;
  • Lâmpada fluorescente convencional: 15W, 20W ou 40W;
  • Ventilador: 35 W;
  • Receptor de TV por satélite: 20 W;
  • Vídeo cassete: 25 W;
  • TV de 21": 50W, TV de 14": 35W ou menos, as menores;
  • Aparelho de som: 45 W ou menos, os menores.
Considerando que nem todos os aparelhos precisam ser ligados ao mesmo tempo, constatamos que mesmo uma pequena usina pode proporcionar um bom conforto no campo até porque, podemos utilizar ainda aparelhos com menor consumo que os acima e racionalizar o consumo.

V - Micro hidrelétrica na agro-industria:

Se na propriedade tem luz mas, também tem um bom potencial hidrelétrico, a micro hidrelétrica pode ser instalada para substituir a energia comprada (elétrica ou derivado de petróleo) nos equipamentos que ficam ligados muitas horas por dia, deixando os maiores que funcionam poucas horas por dia ligados pela concessionária local ou pelo derivado de petróleo se for o caso.