ing. Clément Clusaz

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Relazione Idraulica

Oggetto: Realizzazione di centrale idroelettrica con derivazione dal corso d’acqua Torrent de Licony

Comune: Morgex (Ao)

Località: loc. Villottes – fraz Villair

Richiedente:

ditta E-LECTRIQUE SRL, con sede in fraz Runaz, 9 – Avise(Ao) C.F. e P.Iva 01189530072

Legale Rappresentante e Amministratore Unico:

Clusaz Clément, nato ad Aosta il 25/09/1982 e residente in Avise (Ao), in fraz Runaz, 9. – C.F. CLSCMN82P25A326U

1. Premessa

Nella presente relazione si è voluto indicare quali siano state le scelte progettuali a livello

prettamente idraulico, a partire dalla scelta delle portate da derivare e al dimensionamento delle

opere idrauliche di centrale.

2. Derivazione delle acque

Per la scelta delle portate da derivare è stata effettuata una campagna di misurazione in fase

preventiva alla domanda di subconcessione delle acque per determinare quali siano le portate in

alveo nella zona dove si prevede la realizzazione dell’opera di presa della centrale. A tale scopo è

stato realizzato uno stramazzo per la misura della portata in alveo. Lo stramazzo viene utilizzato

come misuratore di portata per le correnti a pelo libero in quanto, in determinate condizioni di

funzionamento del sistema, esiste una relazione univoca fra la portata e il livello del pelo d’acqua a

monte. Esso può essere utilizzato per misurare modeste portate, nel caso analizzato infatti è stato

molto utile per la misurazione delle portate del periodo invernale, non è stato possibile invece

calcolare con precisione le portate del periodo estivo in quanto la portata era eccessiva.

Nei misuratori a stramazzo a parete sottile con contrazione laterale, la corrente è costretta a

superare una traversa orizzontale delimitata lateralmente, stramazzando a valle. Per lo studio

idraulico del corso d’acqua in oggetto è stato costruito uno stramazzo in legno di tipo “Bazin” di

altezza 8 cm, grazie al quale sono state eseguite delle misurazioni per calcolare la portata d’acqua

che attraversa la soglia, in funzione delle diverse altezze d’acqua misurate.

Lo stramazzo in parete sottile è studiato sperimentalmente per mezzo della formula

Q = Cq·b·h·√2gh

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dove:

b = la larghezza della soglia

Cq = il coefficiente di efflusso Cq (h,H) = [0.405+0.003/h]·[1+0.55(h/(h+H))²]

H stramazzo: 8 cm L battente: 50,0 cm

Data 0ra h misurata Cq Portata Q [gg/mm] [hh:mm] [cm] [l/s]

5 dic 15:30 12,0 0,485490 44,70 22 dic 16:00 11,5 0,482783 41,70 19 gen 11,0 0,479984 38,78 24 feb 14:00 13,0 0,490642 50,93 23 mar 15:00 13,0 0,490642 50,93 1 set 10:30 15,0 0,499989 64,33

20 set 18:00 15,0 0,499989 64,33 18 ott 12,5 0,488108 47,77

10 gen 14:30 11,0 0,479984 38,78

La misurazione del periodo estivo si è basata su alcune misure realizzato con lo stramazzo,

nonché misure di portata effettive realizzate in fase di analisi chimico-fisiche delle acque e la portata

supera i 300 l/s nel mese di luglio ma scende drasticamente nei mesi di agosto e settembre.

La portata che verrà prelevata è in media pari a 29,5 l/s, con un massimo nel periodo estivo di

60 l/s, in base alla quantità di acqua disponibile, e il deflusso minimo sarà oggetto aggiornamento

secondo rilevazioni annuali della qualità delle acque, ma inizialmente varierà dai 20 l/s del periodo

invernale ai 160 l/s nel periodo estivo, come indicato sulla subconcessione di derivazione.

3. Analisi delle derivazioni irrigue esistenti

Dopo una verifica effettuata risulta che nel tratto sotteso alle derivazione non sono presenti

derivazioni irrigue. L’unica derivazione esistente sul torrente Licony è quella del “Canale delle Coste”,

oggi sottoutilizzato in quanto la maggioranza dei terreni irrigati nel 1923 (anno della richiesta del

diritto irriguo) non risultano più lavorati o comunque risultano irrigati da altro sistema irriguo. In ogni

caso l’opera in progetto non andrà a disturbare tale derivazione in quanto si trova pochi metri più a

valle dell’opera di presa del canale.

Nella zona a valle invece sono presenti delle derivazioni irrigue sul torrente Colombaz, in

prossimità dell’abitato del Villair. La restituzione della presente centrale idroelettrica avverrà a monte

delle prese irrigue in modo da rispettare tutti i diritti esistenti.

L’opera in progetto non risulta pertanto influente con alcuna derivazione concessionata, e

nemmeno con eventuali altri usi anche eccezionali dell’acqua in quanto la zona di torrente interessata

è una zona molto impervia, incassata nella roccia per molti metri, quindi irraggiungibile anche per

eventuali utilizzi diversi.

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Q = Cq·b·h·√2gh

Cq (h,d) = [0.405+0.003/h]·[1+0.55(h/(h+d))²]

L - battente

H stramazzo

h misurata

4. Dimensionamento delle opere idrauliche

Si è passato quindi al dimensionamento delle opere idrauliche.

4.1. Opera di presa

Il dimensionamento dell’opera di presa è stato dettato più che da questioni idrauliche legate

alla griglia dal fatto che la tubazione in ingresso alla vasca di carico ha un diametro di 500 mm.

Questo dato ha infatti determinato la profondità della vaschetta di presa. La larghezza della griglia

invece è stata determinata dalla larghezza del torrente nella zona di presa. Non vi sono in questo

caso quindi calcoli idraulici che determinino le dimensioni dell’opera di presa.

4.2. Stramazzo per rilascio Deflusso Minimo Vitale

Il dimensionamento dell’opera di misura del DMV rilasciato è stato effettuato in funzione di vari

parametri dimensionali quali:

la dimensione del tubo di attraversamento sotto la strada (DN 1300)

l’altezza del salto disponibile all’uscita del tubo di attraversamento per l’abbattimento

della paratoia a stramazzo per ripristinare le attuali condizioni del deflusso delle acque

le portate di DMV da misurare (da 20 l/s a 160 l/s)

In funzione di questi parametri è stata dimensionata la paratoia a stramazzo. Si è scelto di

lavorare con uno stramazzo di tipo “Bazin” a soglia larga in modo da massimizzare l’altezza del

battente sul retro per garantire la miglior calma possibile per le condizioni di inserimento. Le

caratteristiche dimensionali saranno quindi un battente variabile da 58 cm a 40 cm (in funzione del

punto di misura in quanto inserito su tubo a sezione circolare) e larghezza della soglia di 90 cm.

Sulla tavola grafica tav C 3.1 è possibile osservare le condizioni di inserimento. La descrizione

e le formule per il calcolo della portata defluente in funzione dell’altezza misurata sono le medesime

descritte al paragrafo 2. Di seguito i calcoli delle altezze da misurare in funzione del DMV imposto.

H stramazzo: 49 [cm]L battente: 90 [cm]

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Si è voluto inoltre calcolare un livello oltre il quale scatta il livello di allarme in modo da

garantire che in eventi di portata eccessiva (eventi di locale piena del Torrent de Licony) lo stramazzo

venga abbattuto ripristinando le attuali condizioni di deflusso delle acque.

Al fine di non chiudere troppo il tubo di attraversamento si è scelto di limitare l’altezza delle

parti laterali dello stramazzo, quindi misurando tale livello la portata defluente nel torrente è ancora

più alta rispetto a quella calcolata nella tabella di cui sopra.

4.3. Vasca di carico

Il dimensionamento della vasca di carico è stato effettuato inizialmente in funzione deli dati di

impianto quali la lunghezza della condotta, il salto lordo e la portata derivata. Essendo la tubazione

scelta di dimensioni decisamente grande, e quindi la velocità in condotta decisamente bassa, il

volume necessario al carico della condotta risulta essere molto esiguo.

La scelta di dimensionamento della vasca di carico è quindi stata effettuata in funzione dei

seguenti parametri:

Utilizzabilità e monitoraggio delle variazioni di carico nella vasca

Necessità di una zona di dissabbiamento e una zona di carico

Necessità di spazi interni per ispezione vasca

MesePortata

CalcolataCq

h

stramazzo

gennaio 20,0 0,4077 5,33

febbraio 20,0 0,4077 5,33

marzo 20,0 0,4077 5,33

aprile 30,0 0,4089 6,97

maggio 90,0 0,4166 14,32

giugno 160,0 0,4249 20,74

luglio 130,0 0,4215 18,16

agosto 100,0 0,4179 15,33

settembre 60,0 0,4128 11,00

ottobre 40,0 0,4102 8,43

novembre 30,0 0,4089 6,97

dicembre 20,0 0,4077 5,33

ALLARMEPortata

CalcolataCq

h

stramazzo

Livello Alto 467,5 0,4510 40,74

Lunghezza della condotta L 2257 [m]

Salto: hlordo 608 [m]

Portata: Q 60 [l/s]

Velocità v 0,68 [m/s]

Tempo di avviamento condotta Ta 0,26 [s]

Fattore si sicurezza 1,00

Volume minimo vasca  Vmin 0,05 [m3]

Dimensionamento Vasca di Carico

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Necessità di altezze piezometriche sopra l’ingresso della condotta per evitare che

entri aria in condotta

4.4. Condotte

La scelta di dimensionamento delle condotte è stata effettuata in modo da avere le minori

perdite di carico possibili in modo da massimizzare la produzione e i rendimenti totali di impianto.

Si riportano di seguito i calcoli di dimensionamento delle condotte, tratto per tratto.

Lunghezza della condotta L 1062 [m]

Salto: hlordo 157 [m]

Portata: Q 60 [l/s]

Pressione nominale

Diametro esterno condotta D0 400 [mm]

Spessore s 36,3 [mm]

Sezione 0,08418 [m2]

Materiale della condotta

Scabrezza assoluta 0,015 [mm]

Scabrezza relativa 0,0000458 [mm]

Numero di Reynolds Re 233454,8596

Tipo di moto Moto turbolento

Numero di resistenza f f 0,015213956

Perdite di carico  h 1,24 [m]

Velocità v 0,70 [m/s]

HDPE

PN16

tratto 1 ‐ pead PN16

Lunghezza della condotta L 381 [m]

Salto: hlordo 94 [m]

Portata: Q 60 [l/s]

Pressione nominale

Diametro esterno condotta D0 400 [mm]

Spessore s 54,7 [mm]

Sezione 0,06632 [m2]

Materiale della condotta

Scabrezza assoluta 0,015 [mm]

Scabrezza relativa 0,0000516 [mm]

Numero di Reynolds Re 263018,3105

Tipo di moto Moto turbolento

Numero di resistenza f f 0,014949191

Perdite di carico  h 0,79 [m]

Velocità v 0,89 [m/s]

tratto 2 ‐ pead PN25

PN25

HDPE

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Si riportano quindi le perdite di carico totali relative all’intero tratto di condotta.

Lunghezza della condotta L 814 [m]

Salto: hlordo 357 [m]

Portata: Q 60 [l/s]

Pressione nominale

Diametro esterno condotta D0 355 [mm]

Spessore s 10,72530771 [mm]

Sezione 0,08738 [m2]

Materiale della condotta

Scabrezza assoluta 0,15 [mm]

Scabrezza relativa 0,0004497 [mm]

Numero di Reynolds Re 229150,8381

Tipo di moto Moto turbolento

Numero di resistenza f f 0,018243041

Perdite di carico  h 1,04 [m]

Velocità v 0,68 [m/s]

h 608 [m]

hsovr 304

Pressione 90,30 [bar]

Fattore di sicurezza K 2,3

Sovraspessore 0,1 [mm]

Tolleranza di fabbricazione 5 %

fy 355 [N/mm2]

S amm 154,35 [N/mm2]

Efficienza di saldatura 1

SPESSORE TEORICO s0 10,73 [mm]

Diametro interno Di 333,55 [mm]

Peso tubo 91,02 [kg/m]

Calcolo spessore acciaio

tratto 3 ‐ acciaio

Acciaio

Salto lordo totale hlordo 608,00 [m]

Perdite carico totali h 3,06 [m]

Salto disponibile hnetto 604,94 [m]

Pressione minima di esercizio Pmin.es 18,84 [bar]

Risultati

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5. Stima di producibilità dell’impianto

In funzione delle portate rilevate, dei dati dimensionali e delle perdite di carico calcolate nelle

condotte è stata quindi effettuata una stima di producibilità dell’impianto. Di seguito i calcoli effettuati.

Re f h Re f h Re f h

Gennaio 31 20 10 38909,14 0,022555 0,05 43836,39 0,021909 0,03 38191,81 0,023931 0,04 607,88 53,07 39.487

Febbraio 28 20 10 38909,14 0,022555 0,05 43836,39 0,021909 0,03 38191,81 0,023931 0,04 607,88 53,07 35.665

Marzo 31 20 16 62254,63 0,020101 0,12 70138,22 0,019577 0,07 61106,89 0,021812 0,09 607,72 84,90 63.162

Aprile 30 30 27 105054,69 0,017858 0,29 118358,24 0,017446 0,19 103117,88 0,020033 0,23 607,29 143,16 103.074

Maggio 31 90 49 190654,80 0,015806 0,86 214798,29 0,015506 0,55 187139,85 0,018608 0,70 605,89 259,21 192.851

Giugno 30 160 60 233454,86 0,015214 1,24 263018,31 0,014949 0,79 229150,84 0,018243 1,04 604,94 316,90 228.167

Luglio 31 130 60 233454,86 0,015214 1,24 263018,31 0,014949 0,79 229150,84 0,018243 1,04 604,94 316,90 235.772

Agosto 31 100 39 151745,66 0,016535 0,57 170961,90 0,016194 0,36 148948,04 0,019087 0,46 606,61 206,55 153.676

Settembre 30 60 30 116727,43 0,017459 0,35 131509,16 0,017068 0,23 114575,42 0,019738 0,28 607,14 159,03 114.499

Ottobre 31 40 25 97272,86 0,018159 0,26 109590,96 0,017732 0,16 95479,52 0,020261 0,20 607,38 132,57 98.635

Novembre 30 30 18 70036,46 0,019555 0,14 78905,49 0,019058 0,09 68745,25 0,021363 0,11 607,66 95,50 68.758

Dicembre 31 20 10 38909,14 0,022555 0,05 43836,39 0,021909 0,03 38191,81 0,023931 0,04 607,88 53,07 39.487

MAX 60 MAX 316,90

MEDIA 29,5 MEDIA 156,16

TOTALE 1.373.233

Portate

DMV

Portata

utile

Calcoli produzione

Mese Giorni h netta Potenza Energiacondotta PN16 condotta PN25 condotta ACCIAIO