Componenti del sistema

Le componenti principali di un CSS sono:

 Funivia: funge da sostegno e trasmissione al trasporto dei carichi;  Carichi: sono le masse trasportate e stoccate, che cedono la loro

energia gravitazionale;

 Serbatoi di stoccaggio del materiale;

 Alternatore: prevede un funzionamento sia come motore sia come generatore

6.1.1.1 La funivia

L’impianto a fune, come detto, è l’elemento che permette il trasporto dei carichi e la trasmissione dell’energia sia che provenga dal motore, sia che provenga dall’impianto stesso.

Normalmente, la teleferica è un sistema a fune per il sollevamento e il trasporto di merci, solitamente in servizio privato e/o aziendale. Si compone essenzialmente di una o più vie di corsa costituite da altrettante funi tese fra le due stazioni estreme, eventualmente sostenute lungo il tracciato da uno o più sostegni intermedi, forniti di carrelli per agevolare la corsa della fune. Gli impianti vengono classificati in base al numero di funi, potendo essere monofuni, bifuni o trifuni. Nella funivia monofune i compiti di sostegno e trazione sono affidati ad un’unica fune chiusa ad anello fra le sezioni estreme, e il moto può essere a va e vieni oppure continuo o semicontinuo. Nelle bifune e trifune, invece, le funzioni di trazione e di sostegno sono affidate a funi diverse e si avrà quindi una fune traente e una portante; questa caratteristica, conferendo una maggiore resistenza strutturale all’impianto, permette di movimentare carichi più pesanti.

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La lunghezza di una teleferica può variare dalle centinaia di metri alle decine di chilometri: la lunghezza della campata della catenaria sospesa tra due sostegni consecutivi dipende dall’entità dei carichi sospesi e dalla resistenza della fune, che solitamente è in acciaio trefolato.

Il sistema a fune viene poi completato da due pulegge, una nella stazione di valle e una in quella di monte, alle quali è collegato l’alternatore elettrico. L’applicazione che verrà analizzata in questa tesi prevede l’uso di un impianto monofune senza sostegni intermedi.

Figura 6.1: componenti di un impianto a fune, avendo indicato con (1) i carichi, con (2) la

funivia, con (3) i magazzini di monte e di valle e con (4) l’alternatore

6.1.1.2 I carichi

I carichi utilizzati in questo impianto possono essere di diverse tipologie e vengono classificati solitamente in due categorie:

 Carichi ad aggancio rapido;  Carichi ad immissione.

Entrambe le tipologie hanno caratteristiche comuni necessarie per questa applicazione. Posseggono infatti densità elevata (espressa come il rapporto

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2

3

3

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tra la massa trasportata e il volume occupato) e un basso costo. Vengono utilizzati materiali rocciosi e i loro derivati, che permettono di limitare i costi di investimento dell’impianto, rendendolo economicamente più competitivo. I carichi ad aggancio rapido sono costituiti da blocchi opportunamente preparati, dotati di un sistema di aggancio/sgancio rapido; questi blocchi possono essere creati da colate di calcestruzzo all’interno di stampi, con la possibilità quindi di poter inserire nella colata il sistema di aggancio, saldamente ancorato al masso. Un’altra modalità di preparazione dei carichi ad aggancio rapido è ottenerli da rocce sagomate a cui viene applicato il sistema di sgancio. Il vantaggio di questo carico sta nella densità che si è in grado di raggiungere (2000 kg/m3 per il calcestruzzo, 2800 kg/m3 per il marmo compatto) e nella ridotta usura del sistema di scarico. Per contro, questi carichi comportano un costo iniziale maggiore e una soluzione tecnica per l’immagazzinamento più complessa.

I carichi ad immissione, invece, sono chiamati così perché vengono immessi sulla funivia in recipienti prefissati alla fune. I recipienti possono essere costruiti in plastica o metallo a seconda della necessità. La “mass pile” (ovvero la massa trasportata) può essere composta da materiali di piccola pezzatura quali ghiaia, sabbia, polvere, terra, scarti di miniera e tutto ciò che viene recuperato in fase di carico.

Questi materiali si possono trovare già in loco, con una spesa di trasporto e preparazione che è quindi minima; inoltre, non necessitano di un sistema di aggancio in quanto saranno presenti sulla funivia dei recipienti agganciati in modo fisso che vengono riempiti e svuotati da meccanismi automatizzati nelle stazioni di monte e di valle, a seconda delle esigenze.

I vantaggi di questo tipo di carichi sono l’economicità, il poter utilizzare diversi tipi di materiali assieme e una modulazione del carico comandata tramite il grado di apertura delle tramogge. Tuttavia, bisogna tener conto di una minore densità del materiale (intorno ai 1800 kg/m3) e di una maggiore usura nei sistemi di carico-scarico, soggetti al passaggio del materiale.

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6.1.1.3 I serbatoi di stoccaggio del materiale

L’immagazzinamento può essere attuato con diverse tecnologie e differenti metodi, a seconda delle necessità dell’impianto e del tipo di carichi utilizzato. Per i carichi ad immissione verrà prevista una tramoggia, uno spazio di raccolta del materiale per entrambe le stazioni, a cui la fune con i recipienti viene fatta passare sopra per permettere la fase di scarico, e sotto per consentire la fase di carico. Si avrà quindi, in fase di accumulo energetico, il carico del materiale nella stazione di valle, carico che avviene passando sotto la tramoggia. Il materiale può essere così trasportato lungo il pendio, per essere poi rilasciato nella tramoggia a monte. Al contrario, nel funzionamento in generazione energetica il ciclo viene eseguito nel senso opposto.

Mentre il meccanismo di carica è molto semplice, potendo l’apertura delle valvole della tramoggia essere comandata elettronicamente, la fase di scarica può assumere diverse configurazioni: il rilascio del materiale può infatti avvenire per rovesciamento, per diffusione o attraverso l’apertura di apposite valvole controllate elettronicamente o meccanicamente.

Nel caso dei carichi ad aggancio rapido, invece, il sistema per lo stoccaggio in quota del materiale consiste in un nastro trasportatore che posiziona le masse in prossimità della fune da dove, in seguito all’aggancio con la fune stessa, vengono trasportate a valle.

6.1.1.4 Il motore

Per convertire l’energia da elettrica a potenziale gravitazionale (e viceversa) l’impianto necessita di un motore che assolva anche alla funzione di generatore (solitamente asincrono), calettato con l’albero motore della funivia. Il collegamento tra l’impianto a fune e il motore/generatore viene fatto mediante un loop del cavo attorno alla puleggia che trasferisce il moto lineare della fune in energia di rotazione. L’alternatore sarà poi fornito di un sistema di controllo configurato per controllare e gestire la posizione, la

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velocità e la direzione dei carichi, ed è quindi in grado di comandare l’accumulo e l’erogazione di energia [11].