D.RI RELAZIONE IDRAULICA PROGETTO DEFINITIVO REALIZZAZIONE DI NUOVA CENTRALE IDROELETTRICA IN LOCALITA BOIS DE PRAILLES - CENTRALE ARPISSON

Transcript

1 COMMITTENTE Compagnia Energetica Alto Buthier S.r.l. Comune di Valpelline Frazione La Chenal, Doues (AO) OGGETTO REALIZZAZIONE DI NUOVA CENTRALE IDROELETTRICA IN LOCALITA BOIS DE PRAILLES - CENTRALE ARPISSON PROGETTO DEFINITIVO DATA: GIUGNO 2018 AGG: RELAZIONE IDRAULICA D.RI SCALA: RID.TO: LF02 Via Malherbes, Aosta (AO) Tel Fax joelc@tiscali.it faber ingegneria associazione professionale Via Malherbes, Aosta (AO) Tel Fax magliano@faberingegneria.it

2

3 1 PREMESSA La presente relazione accompagna gli elaborati progettuali per la realizzazione dell impianto idroelettrico posto in loc.bois de Prailles di Valpelline. Il documento contiene i dimensionamenti dei principali manufatti idraulici. Si anticipa che, non insistendo la presa su un torrente o un fiume si escluderanno le verifiche di idraulica fluviale. pag.1

4 2 CALCOLI DI DIMENSIONAMENTO L'assetto dell'impianto prevede la realizzazione di varie opere che richiedo una verifica idraulica. Per molte di esse, la cui verifica avrebbe richiesto la realizzazione di modelli numerici di calcolo, e la cui incidenza sull'impianto è minima, si sono applicate norme di buona progettazione. Sono state sottoposte a verifica idraulica le seguenti parti dell'impianto: Condotte in pressione: il dimensionamento della condotta forzata ha come target quello di minimizzare le perdite di carico, che si trasformano in perdite economiche, garantendo un'adeguata altezza piezometrica alla macchina idraulica. Il dimensionamento della condotta deve anche tenere conto delle difficoltà tecniche di posa della stessa. Per quanto concerne, invece, le condotte in pressione che spostano semplicemente l acqua verso valle, si deve verificare che le perdite di carico per la portata di interesse siano inferiori al dislivello fra una vasca e l altra. Data la formula di monomia di Hazen-Williams: dove: h = h è la perdita di carico totale (m); C è il coefficiente di scabrezza (-); Q è la portata (m 3 /s); D è il diametro della condotta (m); L è la lunghezza della condotta (km) Q1.852 C L D Condotta di adduzione in ghisa / acciaio DN 150: Sulla base delle precedenti considerazioni, la nuova centrale Arpisson sarà alimentata da una condotta DN 150 mm in ghisa e acciaio. Come è ben noto il punto di funzionamento di un complesso macchina-tubazione è stabilito dall'intersezione della curva portata-perdite di carico della tubazione con la curva caratteristica della macchina operatrice. In questo caso però la turbina sarà realizzata su misura e l'intersezione suddetta sarà artificiosamente spostata sul punto di funzionamento voluto. L'unica verifica idraulica riguarda le perdite di carico associate alle portate. Portata media 16.5 l/s, portata 35 l/s. Tubo Diametro interno [mm] Scabrezza per Hazen-Williams Lunghezza Perdite di Qmed Perdite di Qmax Acciaio DN 150 mm Ghisa DN 150 mm Acciaio DN 150 mm T otali pag.2

5 Condotta di adduzione in PEAD 225 fra Arpisson Bassa e Planes: La condotta di carico fra le sorgenti e la vasca di Les Planes deve trasportare una portata media di 8.5 l/s e massima di 15 l/s. Abbiamo, dunque, che: Perdite di Qmed Perdite di Qmax Tubo Diametro interno [mm] Scabrezza per Hazen-Williams Lunghezza PEAD 225mm Totali Visto il carico residuo si potrà optare per l inserimento di un riduttore di pressione in uscita. Condotta di scarico PEAD 160 fra la vasca irrigua e lo scarico: La condotta tributa le acque di troppopieno dalla vasca irrigua al T. Valfreida. Questo accorgimento è necessario in quanto CVA spa vanta diritti sulle acque del vallone dell Arpisson. La condotta ha un diametro interno di 141 mm circa. Il pelo libero stimato nella vasca irrigua del comune è posto a quota circa m s.l.m., lo scarico è posto a quota circa m s.l.m. Il dislivello fra i peli liberi è pari a circa 40.4 m. Le condotte hanno sviluppo planimetrico di 550 m circa, si valuta uno sviluppo effettivo di 600 m circa. La portata massima da smaltire è pari alla portata massima turbinabile, ovvero 35 l/s. Allora abbiamo che: Perdite di Qmed Perdite di Qmax Tubo Diametro interno [mm] Scabrezza per Hazen-Williams Lunghezza PEAD 160mm Totali Canali a pelo libero: i canali a pelo libero devono essere dimensionati per il passaggio della portata massima turbinabile o trasportabile. La verifica viene fatta applicando la formula di Chezy in modo iterativo e valutando il riempimento della sezione: v = k R 2/3 i 0.5 dove: k è il coefficiente di Gauckler-Strickler (-); R è il raggio idraulico (m); i è la pendenza di fondo (-); v è la velocità del flusso (m/s). pag.3

6 Canale di carico in PEAD DN Q max = 15 l/s - k = 110 (valore cautelativo per tubazione PEAD) - i = 2% (minimo) Riempimento sezione = 35 % Sommergenza dell'incile della condotta forzata: La condotta forzata è stata posizionata in modo da mantenere una distanza minima dalle pareti circostanti, ma soprattutto ad una determinata profondità. Ciò al fine di evitare l'ingenerarsi di vortici di imbocco che trascinando aria nella condotta causerebbero sicure perdite di produzione e possibili gravi danni alle macchine. Il dimensionamento è avvenuto secondo la seguente formula: dove: S min = d E ( d E g ) 0.5 S min è la sommergenza minima (m); d E è il diametro esterno della tubazione compreso dell'eventuale cono (m); v s è la velocità di imbocco (m/s). Per le portate dell impianto in esame, si ottiene: - Q max = 35 l/s S min = 0.72 m La sommergenza della condotta nella vasca di carico è congruente con i valori minimi calcolati. Colpo d ariete: per la condotta forzata è utile calcolare il fenomeno transitorio del colpo d ariete. Viene dapprima calcolata la celerità considerando sia condotta che liquido deformabili, questo consente di valutare una celerità subsonica nel liquido ed ottenere un risultato più veritiero. La celerità dell accoppiamento condotta liquido è pari a m/s. Il tempo critico, limite delle manovre brusche, è pari a 4.58 s con una sovrappressione massima di m. Nell ambito delle lente manovre si individua una sovrappressione accettabile pari al 10% del carico statico. La chiusura delle spine dovrà, quindi, avvenire in 25 s con una sovrappressione di 47 m 3 IDRAULICA FLUVIALE VERIFICHE L opera di presa non interagisce con fiumi o torrenti, si omettono pertanto le verifiche idrauliche fluviali. pag.4

7 INDICE 1 PREMESSA CALCOLI DI DIMENSIONAMENTO IDRAULICA FLUVIALE VERIFICHE... 4