Idroelettrico - parte quarta

Strutture idrauliche

Le strutture idrauliche rappresentano una delle voci di costo iniziale più rilevanti, per contro possono garantire una durata di esercizio molto lunga (>50 anni). Si possono classificare in:

Canali a pelo libero

Si può utilizzare l’equazione di Manning per determinare la Q conoscendo solo la forma dei canali.

Le dimensioni reali devono tenere conto di un certo franco del canale (la distanza verticale tra il pelo acqua di progetto e il coronamento del canale) per evitare che le onde tracimino sopra le sponde. Per i canali rivestiti, il franco minimo deve essere di circa 10 cm, mentre per canali non rivestiti deve essere minimo di 15 cm.

In questi canali nonostante le griglie la sabbia si deposita: dunque la velocità nei canali non rivestiti dovrebbe essere mantenuta al di sopra di un valore minimo per evitare la sedimentazione, al di sotto di un massimo per contenere l’erosione.

Condotte forzate

Le condotte forzate possono essere interrate o fuori terra. Grandi condotte devono essere interrate, sempre che non ci siano da eseguire troppi scavi in roccia. Una condotta fuori terra può essere progettata con o senza giunti di dilatazione. Soluzione utilizzata spesso è il giunto a bicchiere e guarnizioni O-ring.

Solitamente la condotta è realizzata in tronchi rettilinei con blocchi di ancoraggio ad ogni cambio di pendenza e con un giunto di dilatazione tra ciascun blocco. (La sella di appoggio serve per evitare l’eccessiva flessione della tubazione, sono progettate per sopportare il peso della condotta piena d’acqua; importante il dimensionamento del numero delle selle d’appoggio.)

Per alti salti e grandi diametri la soluzione migliore è l’acciaio. Per salti medi i tubi in plastica (più economici e non soggetti a corrosione) sono una scelta fattibile. Bisogna stare attenti però alle radiazioni UV quindi sono interrati. Un’altra alternativa sono le condotte in calcestruzzo (nota negativa peso).

• Per la scelta del diametro della tubazione devo fare un compromesso.
• Abbassare i costi ma non incorrere in perdite di carico distribuite troppo alte (si accetta un 3-4%).

In un approccio più rigoroso devo trovare il minimo tra la curva dei costi d’esercizio e quella del costo d’impianto.

Lo spessore della condotta dipende dal materiale, dalla sua tensione di rottura e snervamento, dal diametro del tubo e dalla pressione d’esercizio; la pressione d’esercizio in ogni parte della condotta è pari al carico d’acqua sopra quel punto. L’ASME raccomanda emin=(2,5 D)+1,2 dove D è il diametro in metri.

Pozzo piezometrico

Il pozzo piezometrico è un dispositivo per smorzare le onde di pressione, tipicamente dovuti a fenomeni di colpo d’ariete. In genere, se t è inferiore a 3 hs il pozzo non è necessario, ma se supera i 6 secondi un pozzo piezometrico o qualche altro dispositivo deve essere installato.

t = costante di accelerazione dell’acqua nel tubo