Gli strumenti per il controllo e la regolazione

In questo paragrafo si vogliono riportare gli elementi più importanti del sistema di regola- zione di portata, velocità e livello dell‟acqua; sensori e attuatori sono infatti i punti nevral- gici della produzione di energia idroelettrica. Conoscendo il più precisamente possibile i dati di funzionamento si vanno a regolare i parametri in modo da mantenere la quantità di energia prodotta ai livelli massimi. Trattandosi di un impianto idroelettrico e non dovendo utilizzare carburante, è bene ricordare che a fronte di un minor rendimento si preferisce sempre e comunque una produzione più consistente di energia, poiché “non si butta via niente”; è compito del PLC fare in modo di ottimizzare tutte le regolazioni adattando il si- stema alle situazioni che si presentano. Il controllo si rende necessario anche a livello nor- mativo, dovendo mantenere il DMV fluviale e non potendo eccedere la portata massima derivabile: il livellostato permette infatti al fluido nella vasca di non scendere mai sotto alla minima quota consentita, che è quella necessaria alla gaveta per permettere il transito di 170 litri al secondo; altresì importante è il discorso della portata massima derivabile, con- cessa in 2,5 metri cubi al secondo, oltre la quale non ci si può quindi spingere.

Riassumendo, i sistemi di regolazione sono necessari sia per produrre più energia possibile adattando il funzionamento dell‟impianto alle condizioni di portata del fiume, sia di man- tenere gli standard all‟interno dei limiti normativi imposti nella concessione di derivazione; ultimo ma non meno importante motivo è la protezione dell‟impianto, in quanto un sistema di sensori riesce a percepire anomalie e ad intervenire prima che si verifichino danni irre- parabili su turbina e/o alternatore.

Di seguito sono indicati i sistemi di monitoraggio e regolazione proposti dal sottoscritto all‟ingegner Massari, il quale ha caldamente consigliato l‟azienda “Terry Ferraris & C.” di Milano, che si occupa di strumenti di misura per l‟automazione industriale. Nei suoi cata- loghi è perciò stata scelta la strumentazione migliore per l‟impianto in questione, tenendo conto di una serie di fattori fondamentali quali: la pressione e la velocità del fluido, la quantità di solidi sospesi nell‟acqua, la comodità di installazione, il tipo di strutture costrui- te, la destinazione d‟uso di ogni sensore,…

Sono stati identificati quattro strumenti fondamentali, necessari e sufficienti per il buon funzionamento impiantistico, che comunque saranno espandibili con altri per una miglior precisione e controllo. In tal senso per impianto si intende la parte dedicata all‟opera di presa, poiché la strumentazione sulla turbina e sull‟alternatore sarà fornita dalla “Lumiei Impianti”; ogni sistema sarà comunque in continua comunicazione con il PLC, che gestirà ogni singolo parametro. Di seguito sono elencati i sistemi di misura personalmente scelti e proposti all‟ingegner Massari, con il quale è stato poi pensato il modo di implementarli sull‟opera di presa stessa.

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1. Misuratore di livello a ultrasuoni: MU-C

Per mantenere il livello nella vasca alla giusta altezza si è scelto un misuratore ad ultrasuo- ni da porre esternamente all‟acqua. I benefici sono facilmente immaginabili, e si riassumo- no nell‟assenza di incrostazioni su eventuali parti sommerse e soprattutto, anche a fronte di elevate ve-

locità del fluido per condizioni di piena del fiume, nell‟annullamento del rischio di danneggiamenti.

La sua funzione fondamentale è comuni- care al PLC il livello di acqua nella vasca di captazione, il quale agirà sulla valvola di regolazione della portata posta sulla tubatura principale e sulla posizione del- le palette del distributore. È con questo strumento che si mantiene il funziona- mento dell‟impianto entro i limiti im-

posti per legge, cioè senza eccedere la portata massima derivabile e senza sottrarre il DMV del fiume. Ne sono disponibili tre versioni, il cui range di funzio- namento varia da 3 a 10 metri di altezza; per il caso d‟interesse è sufficiente la versione meno potente, e verrà posta nella parete adiacente la tubatura per l‟adduzione dell‟acqua alla turbina. I motivi di questa scelta risiedono nel fatto che in quel punto i moti vorticosi generatisi nel desabbiatore sono nel punto di massimo smorzamento e, eccetto rari casi di piene, la misura si presenterà più regolare possibile. Tale strumento si può collegare con due o tre fili, e nel caso in oggetto la conformazione trifilare permetterà misura e controllo del livello di fluido. Altra particolarità riguarda la possibilità di implementare la geometria della vasca, che in base alla quota misurata permette al misuratore ad ultrasuoni di fornire anche il volume di acqua presente in un dato momento.

2. Misuratore di portata a effetto Doppler: MD 40

Tale strumento è stato pensato per verificare l‟effettiva portata e quindi la velocità del flui- do all‟interno della tubazione grazie ad un sistema emettitore-ricevitore che analizza la ri- flessione/rifrazione di segnali ultrasonori da parte del-

le particelle di fluido e non. Il tutto è applicato all‟esterno della tubazione e funziona anche in condi- zioni di fluido non pulito, come avverrà molto spesso nel contesto di Fiumana per via di particelle di fango in sospensione o materiale organico transitati attra- verso le maglie degli sgri- gliatori. Lavorando ester- namente al tubo si garanti- sce una maggior durata e precisione, evitando anche di praticare dei fori. Non è una strumentazione stret- tamente necessaria, ma la

conoscenza dell‟entità della portata concorre ad una buona re- golazione della posizione del distributore per ottenere il mas-

Figura 4.10 - Posizionamento

Figura 4.11 - Il misuratore di livello

Figura 4.12 - I sensori per la misura

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simo dall‟energia disponibile. Essendo ogni impianto idroelettrico a sé stante, col passare del tempo e l‟acquisizione della giusta esperienza sul Rabbi sarà possibile individuare le conformazioni migliori per produrre più elettricità possibile.

3. Misuratore del livello dell‟interfaccia solido-liquido: Stratigrafo

Misuratore necessario per conoscere l‟entità del deposito di detriti nella va- sca di desabbiatura-sghiaiatura e comandare quindi la paratoia per la sua pu- lizia. È stato scelto uno strumento non a contatto con i detriti, per via del movimento che possono avere e dei conseguenti danni che possono causare impattando contro le aste di altri misuratori a microonde (pensati per sedi- menti di fanghiglia e non per massi di certe dimensioni). Funzionante grazie ad un‟innovativa tecnologia ultrasonora, il sensore è immerso in acqua e grazie all‟eco che si presenta è in grado di fornire la misura della quota del deposito sul fondo (per il principio fisico è molto simile al sonar di una na- ve). Collegato al PLC che a sua volta comanda la paratoia per la pulizia del- la vasca, è uno strumento fondamentale in vista dell‟automazione completa; la sua corretta impostazione permette di mantenere un basso livello di detriti e al contempo limitare al massimo le fermate impianto; aprendo par-

zialmente la paratoia nei periodi di piena la desabbiatura- sghiaiatura è fattibile anche con impianto in funzione. La collo- cazione della strumentazione è stata proposta sulla parete oppo- sta alla paratoia per la pulizia della vasca, in corrispondenza dell‟asse di quest‟ultima.

4. Centralina per la gestione dei dati in ingresso e l‟invio al PLC: AquaRanger 3

Essa è una stazione intermedia che riceve tutti i dati, li digitalizza in tensione e li invia al PLC del sistema, il quale poi deciderà come utilizzarli per far rendere al massimo l‟impianto. Anche in tal caso può apparire come strumento superfluo, poiché ognuno dei sensori sopra citati è in grado autonomamente di comunicare con il PLC, ma rappresenta comunque un buon investimento per il continuo controllo degli input dei misuratori e la supervisione del corretto funzionamento im- piantistico, permettendo anche di agire diretta- mente in loco per la taratura o le impostazioni avanzate.

Figura 4.14- Il sensore

Figura 4.15 - Modalità di funzionamento dello stratigrafo

Figura 4. 10 - La centralina Figura 4. 11

Figura 4. 12 Figura 4. 13

Figura 4.16 - La centralina per la gestione degli strumenti

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