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Das ist der Titel der Präsentation
01. Januar 2016
Assessment di condotte forzate: metodologia ed
esempio centrale di Cardano
Convegno: organi di intercettazione e di
sicurezza
12.05.2017
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 2
Schema della presentazione
PARTE 1 – Delibera provinciale
PARTE 2 – Metodologia di studio per gli assessment
PARTE 3 – Applicazione alla centrale di Cardano: studio del colpo d’ariete
associato agli organi di sicurezza
Musterkapitel, Beispielthema
17.11.2015 Seite 3
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 3
Dies ist eine Folienüberschrift
Punto di partenza
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 4
Delibera provinciale 26 aprile 2016
«Disposizioni per migliorare la sicurezza per impianti soggetti all'obbligo di
concessione per l'utilizzo di acque pubbliche per la produzione di energia
elettrica»
Art 1- Obiettivo ed ambito di validità:
• migliorare la sicurezza e la funzionalità di impianti idroelettrici;
• verifiche da effettuarsi periodicamente;
• obbligo per tutti gli impianti idroelettrici.
Art. 2 - Obblighi e responsabilità:
• i Concessionari sono responsabili per tutti i danni a persone e cose che possono verificarsi a
seguito dell’esercizio della loro concessione;
• obbligati su propria iniziativa ed a propri costi;
• incaricare, per l’esecuzione delle verifiche di sicurezza di cui alla presente delibera, a proprie
spese, una tecnica abilitata o un tecnico abilitato.
Art. 3 – Analisi del rischio: valutazione dei rischi che possono essere generati dall’impianto nel suo
complesso o dai singoli componenti. quando e per quali centrali
Non viene indicata una metodologia di analisi!
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 5
Delibera provinciale 26 aprile 2016
Non viene indicata una metodologia di analisi!
Art. 4 – Le verifiche delle condotte forzate e delle condotte di adduzione in pressione quando e per
quali centrali.
Art 5 – Canali a pelo libero
Art. 6 – Organo di chiusura per centrali > 50 kW, controlli ogni 6 mesi
Art. 7 – Sistemi di misura differenziale quando e per quali centrali.
Art. 8 – Registro per disfunzioni rilevanti ai fini della sicurezza
Art. 9 – Rapporti di prova
Art. 10 – Denominazione di funzioni
Art. 11 – Caso di non osservanza: revocata la concessione
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Stato attualeStato originale Previsione
Dal 1927 2015/7 2040 e oltre
Domande di base:
• Qual è lo stato attuale delle condotte forzate?
• Le condotte forzate potranno ancora essere esercite per i prossimi decenni?
• Quali interventi sono necessari e quali consigliati per metterle in sicurezza?
Obiettivi
Asseverazione di tutte le condotte forzate secondo
riferimento legislativo LP 26-04-2016
Musterkapitel, Beispielthema
17.11.2015 Seite 7
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Dies ist eine Folienüberschrift
Sviluppo dello studio
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Attività specialistiche eseguite
Analisi della risposta strutturale
• Analisi idraulica
• Analisi statica
• Analisi sismica
Analisi del rischio associato all’antropizzazione
Esami degli organi di sicurezza
Cronistoria
Analisi topografica
Analisi geologica/geotecnica
Indagini metallurgiche
Indagini sui calcestruzzi
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Attività specialistiche eseguite
Analisi della risposta strutturale
• Analisi idraulica
• Analisi statica
• Analisi sismica
Analisi del rischio associato all’antropizzazione
Esami degli organi di sicurezza
Cronistoria
Analisi topografica
Analisi geologica/geotecnica
Indagini metallurgiche
Indagini sui calcestruzzi
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centrale di Cardano
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Organizzazione del progetto
Comitato tecnico (Alperia
Greenpower)
Specialisti
PROJECT MANAGER
Supervisore esterno
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Temi affrontati
Rilievo topografico
MetallurgiaCalcestruzzo
Statica e sismica
Organi di sicurezza
Analisi del rischio
Indagine idraulica „transitori“
Geologia
Musterkapitel, Beispielthema
17.11.2015 Seite 13
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 13
Esempio: centrale di Cardano
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 14
Schema generale dell‘impianto
H=462 m slm
V=290.000 m3
Galleria a pelo libero
L=15 km
V=150.000 m3
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Schema generale dell‘impianto
Hscarico=277 m slm
DH=164 m
Qmax=90 m3/s
5 turbine Francis
P=600 GWh
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Componenti idraulici dell‘impianto
5 condotte forzate:
Anno di costruzione: 1927-29;
Metalliche in ~ 178 virole;
L=330 m circa;
DN=2800/2500/1900 mm;
Si = 7 – 27 mm;
Q = 5 x 23 m3/s;
Pendenza: min 60%, max 70%;
Parte superiore:
Virole in lamiera di acciaio dolce;
Giunti chiodati;
DN=2800 mm.
Parte inferiore:
Virole bollite, chiodatetrasversalmente e blindate, conanelli fucinati di un solo pezzo;
Coprigiunti chiodati;
DN=2500
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Organi di sicurezza
5 Paratoie piane:
• Anno installazione: 1995;
• Ditta: ATB;
• Dimensioni: 3,18 x 3,35 m
• Sezione: 10,65 m2;
• Modo di chiusura: a gravità;
• Tempo di chiusura 2009: da 32‘‘ (Gr5) a 46‘‘ (Gr3, 2010);
• Tempo di apertura 2009: da 6‘ 18‘‘ (Gr3, 2010) a 6‘ 33‘‘ (Gr2);
• Dispositivo di chiusura: palmola, per sovravelocità;
• Tipologia sgancio a distanza: lo sgancio avviene alla diseccitazione di una elettrovalvola da C.le Cardano
• Riempimento lento della condotta attraverso portella 300 x 300 mm
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 18
Organi di sicurezza
5 Valvole rotative:
Nella condizione aperta, il corpo rotativo della valvola è coassiale al tubo.
Nella condizione chiusa:
• Il corpo rotativo è perpendicolare all‘asse della tubazione;
• un disco si posiziona a chiusura dell‘uscita, chiuso a pressione dall‘acqua che entranella camera;
• Il disco non è fissato rigidamente;
• La tenuta perfetta si ha attraverso un anello di tenuta in bronzo su cui il disco poggia.
Per la manovra di apertura:
• si scarica la pressione nella camera a monte del disco attraverso la saracinesca di „scarico pressione“;
• Il corpo rotativo gira.
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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Modalità di spegnimento e accensione delle macchine
Valv. rotativa
Scarico sincrono
bypass
T
Musterkapitel, Beispielthema
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Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 20
Simulazione idraulica
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 21
Descrizione generale del modello
Hydraulic System: modello monodimensionale;
Calcola i transitori, equazione di Allievi;
Considerata la prima condotta;
Modellazione della chiusura del distributore per simulazione delle perdite.
y = -0.2526x2 - 0.0046x + 0.4765R² = 0.9982
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
coef
fici
ente
di p
erd
ita
apertura
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
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RISULTATI - CASO 1
CASO 1: chiusura lineare, tempi di chiusura 90 e 50 sec;
mmdistributore
scarico sincrono
14.00
14.70
15.40
16.10
100 120 140 160 180 200 220 240 260
pre
ssio
ne [
bar]
tempo [s]
14.00
14.70
15.40
16.10
100 120 140 160 180 200 220 240 260
pre
ssio
ne [
bar]
tempo [s]
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 23
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0
5
10
15
20
25
30
100 150 200 250
port
ata
[m
3/s
]
tempo [s]
Portata attraverso il distributore
Portata attraverso lo scaricosincrono
RISULTATI - CASO 2
15,6 bar
Simulazione = 17,4 barMisure = 17 bar 9 picchi in 12 sec
Simulazione = 15,1 barMisure = 13,9 bar
CASO 2: chiusura lineare, tempo di chiusura 90 sec e brusca chiusura finale (verifica del
modello);
mmdistributore
scarico sincrono
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 24
7.00
9.00
11.00
13.00
15.00
17.00
19.00
21.00
23.00
200 210 220 230 240 250 260 270 280
pre
ssio
ne
[b
ar]
tempo [s]
RISULTATI - CASO 3
9,6 bar
21,7 bar
CASO3=0,69 picchi al secCASO2=0,75 picchi al sec
CASO 3: chiusura da operatore, tempo di chiusura 90 sec e brusca chiusura finale, senza
apertura dello scarico sincrono;
mmdistributore
scarico sincrono
Musterkapitel, Beispielthema
17.11.2015 Seite 25
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 25
Conclusioni
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 26
Asseverazione
• Buono stato di conservazione, attestata la sicurezza di esercizio;
• Descritti gli interventi necessari, indicando priorità e tempistica. Ad esempio:
Analisi della risposta strutturale
• Analisi idraulica
Installazione di un sistema di
monitoraggio delle pressioni in
tempo reale lungo le condotte
Priorità:
Alta
Breve termine (con
la sostituzione delle
VR)
• L’analisi descritta è stata definita per impianti complessi come Cardano. Altri impianti
non presentano le stesse criticità e la stessa importanza strategica, per cui la
metodologia sarà adeguata.
Das ist der Titel der Präsentation
01. Januar 2016
Grazie dell’attenzione
Assessment di condotte forzate, metodologia ed esempio
centrale di Cardano
12.05.2017 Seite 28
Art. 3 – Quando si deve fare un’analisi del rischio?
- Nel corso dell’interessamento: per una nuova concessione
- Alla richiesta di rinnovo: per impianti potenza nominale > 50 kW
- Ogni 10 anni per impianti potenza nominale > 220 kW
- Entro il 30.06.2018 concessioni rilasciate prima del 31.01.2006
e
con una potenza nominale > 220 kW.
- in ogni momento in casi motivati per impianti una potenza nominale < 50 kW.
Delibera provinciale 26 aprile 2016
Art. 4 – Le verifiche delle condotte forzate e delle condotte di adduzione in pressione. Quando?
- per impianti potenza nominale > 50 kW
ogni 10 anni (a partire dalla data di rilascio della concessione)
prima del rinnovo di concessione
in casi di specifiche indicazioni o disturbi esterni
entro il 30/06/2018 (se concessione rilasciata prima del 30.01.2006)
- per impianti potenza nominale > 50 kW e in caso che è stata effettuata una verifica sulle condotte
forzate e la concessione rilasciata prima del 31.01.2006
anche sulle restanti condotte di adduzione in pressione
- per impianti potenza nominale <= 50 kW
nel corso del rinnovo
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