Y: 118-11 Idroelettrica ALESSO ... - Comune di Trasaghis · Tale canale ha una lunghezza di circa...
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Sommario
1 Premessa e descrizione fotografica ...................................................................................................... 2
2 Motivazioni alla base delle scelte progettuali ........................................................................................ 6
3 Descrizione generale delle opere principali dell'impianto ....................................................................... 7
3.1 Opera di presa .............................................................................................................................. 7
3.2 Canale di derivazione ................................................................................................................... 7
3.3 Centrale di produzione .................................................................................................................. 8
3.4 Canale di by-pass ......................................................................................................................... 8
4 Compatibilità con altre derivazioni ........................................................................................................ 8
5 Passaggio per pesci ............................................................................................................................. 8
6 Deflusso minimo vitale ......................................................................................................................... 9
7 Curva di durata delle portate e portata di derivazione ..........................................................................10
7.1 Curva di durata delle portate ........................................................................................................10
7.2 Curva di durata delle portate nell’ipotesi di attivazione della derivazione in concessione al
Consorzio di Bonifica Ledra Tagliamento .................................................................................................10
7.3 Portata di derivazione ..................................................................................................................11
8 Determinazione del salto utile disponibile ............................................................................................13
9 Valutazioni sulla produttività dell'impianto ............................................................................................13
10 Turbine, controllo, regolazione e principali organi elettro-meccanici previsti .....................................14
10.1 Caratteristiche tecniche della turbina ...........................................................................................14
10.2 Paratoia di macchina ...................................................................................................................18
10.3 Paratoie primarie .........................................................................................................................18
10.4 Paratoia di fondo .........................................................................................................................18
10.5 Moltiplicatore di giri ......................................................................................................................18
10.6 DESCRIZIONE TECNICA PARTE ELETTRICA ........................................................................18
Scomparto Protezione Trasformatore Servizi : Quantità N. 1 .................................................................23
Quadro Gruppo e Servizi Ausiliari ...........................................................................................................23
Quadro Regolazione e Comando .............................................................................................................24
Trasformatore Elevatore ..........................................................................................................................24
10.7 Quadro di Rifasamento Automatico ..............................................................................................25
10.8 Impianto Equipotenziale...............................................................................................................25
10.9 Misure UTF.................................................................................................................................25
10.10 Sistema di Supervisione e Controllo .........................................................................................25
10.11 Trasmettitore di Livello ad Ultrasuoni .......................................................................................26
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1 Premessa e descrizione fotografica Con il presente progetto si propone la realizzazione di un impianto idroelettrico per lo sfruttamento di una
risorsa energetica che rientra a pieno titolo tra le fonti rinnovabili il cui sviluppo è promosso dalle più recenti
normative ed indicazioni sia a livello nazionale che in ambito UE.
In particolare, si tratta di un impianto idroelettrico per l’utilizzo dei deflussi superficiali provenienti dal canale
di scarico del Lago di Cavazzo, in comune di Trasaghis (UD), nel quale confluisce il surplus di portata
generato nel lago dalla presenza della centrale di Somplago di proprietà della Edipower s.p.a.
Attualmente questa risorsa risulta essere non adeguatamente utilizzata, in quanto la prevista centrale di
Flagogna non ha mai avuto esecuzione. Pertanto il presente progetto va a realizzare un’opera necessaria in
un’ottica di corretta gestione delle risorse esistenti.
Le valutazioni effettuate nella fase di studio preliminare, nella quale sono state analizzate la morfologia dei
siti e la altre tematiche connesse con le opere in progetto, hanno portato ad individuare la tipologia
dell'impianto e la posizione più idonea alla realizzazione dell’opera di presa, della centrale di produzione al
fine del migliore sfruttamento della risorsa.
Come detto, la centrale di Somplago recapita nel lago di Cavazzo le acque utilizzate per la produzione di
energia elettrica, da qui esse poi raggiungono il torrente Leale mediante un percorso di circa 6 km per gran
parte in galleria che diviene a cielo aperto circa un chilometro a monte dell’abitato di Trasaghis, in prossimità
dell’A23, in località Ponte Avasinis.
Le portate che fluiscono lungo il canale pertanto sono soggette alle variazioni proprie del regime di
produzione dell’impianto di Somplago, dato il limitato effetto di laminazione del lago dei Tre Comuni dovuto a
motivazioni di carattere ambientale.
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Lo scarico delle acque avviene nel torrente Leale mediante un manufatto a rampa cementata e massi avente
lo scopo di dissipare l’energia dovuta alla differenza di quota tra il canale ed il fondo del torrente. Il progetto
in oggetto pertanto si propone la sfruttamento al fine della produzione di energia elettrica dell’esistente salto
idraulico e della conseguente energia che attualmente viene ad essere dispersa. L’opera proposta consente
quindi di sfruttare una risorsa esistente non adeguatamente utilizzata, integrandosi nel contempo
nell’ambiente e, mediante una serie di opere tra le quali una rampa di risalita per l’ittiofauna, di apportare un
miglioramento delle caratteristiche ambientali del sito.
Figura 1 - Lo sbocco del tratto in galleria immediatamente a monte del viadotto dell'A23
Figura 2 - La prosecuzione del canale a cielo aperto, a valle del viadotto dell’A23
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Figura 3 - Il canale immediatamente a monte della confluenza nel Leale: è evidenziata la
predisposizione per la derivazione del Consorzio di Bonifica Ledra Tagliamento
Figura 4 - L'immissione del canale di scarico del Lago di Cavazzo nel torrente Leale in comune di Trasaghis
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Figura 5 - Lo scarico del canale nel Leale; in primo piano la rampa in c.a. e massi avente funzione di
dissipazione dell'energia dovuta alla differenza di quota presente tra i due corpi idrici.
Figura 6 - Lo scarico visto da valle, lungo la sponda sinistra del torrente Leale
L’impianto in progetto verrà realizzato in sponda sinistra del canale di scarico, in prossimità del torrente
Leale, modificando di soli pochi metri l’attuale percorso in modo da sfruttare al meglio la risorsa e le quote
disponibili. Esso non produrrà alcuna modificazione all’attuale regime delle acque sia del canale di scarico
del Lago sia del torrente Leale, non producendo nessuna turbativa all’attuale o futura escursione del pelo
libero del Lago di Cavazzo e non apportando alcuna variazione al regime di produzione dell’impianto di
Somplago. Sostanzialmente l’opera in oggetto è infatti ininfluente per l’esistente o futuro regime delle acque
del sistema Centrale di Somplago – Lago di Cavazzo – Canale di scarico – Torrente Leale.
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2 Motivazioni alla base delle scelte progettuali Le scelte progettuali relative al posizionamento dell’opera di presa e centrale e conseguentemente del
tracciato della condotta sono il risultato di una sintetica analisi costi-benefici che ha interessato più
soluzioni progettuali che avevano lo scopo di individuare un impianto idroelettrico in grado di sfruttare le
risorse esistenti e di ridurre i costi di cantiere, mantenendo massimo il rispetto dell’ambiente nel quale
esso si va ad inserire ricercando, possibilmente, un miglioramento della condizione attuale, fortemente
antropizzata.
Queste valutazioni sono state compiute durante le prime fasi di progettazione dell’impianto: dopo una prima
verifica sulla fattibilità dell’impianto è stata accuratamente analizzata la topografia dell’area e delle
infrastrutture esistenti, nonché la geologia dei luoghi, al fine di individuare le aree più idonee per la
realizzazione dei manufatti.
Per quanto riguarda la tipologia dell'impianto è stato adottato lo schema ad acqua fluente che non
comporta alcuna regolazione dei deflussi naturali e richiede opere di derivazione con dimensioni ed impatto
ambientale molto contenuti.
Il canale di derivazione è stato previsto completamente interrato, con una lunghezza minima
compatibilmente alle strutture esistenti; si evidenzia che in questo modo dopo il ripristino delle superfici
interessate dallo scavo i siti ritorneranno al loro assetto naturale.
Nel caso in oggetto poi, la configurazione attuale del canale cementato esistente e la morfologia del sito
sono tali da consentire di limitare al massimo le opere necessarie. La loro collocazione in sotterraneo, scelta
proprio al fine di ridurre gli impatti paesaggistici, pur richiedendo un maggiore impegno economico iniziale
consente di non modificare in alcun modo le caratteristiche ambientali dell’area. Infine la rampa di risalita per
i pesci, per come è stata progettata, è in grado di conferire una valenza positiva sia ambientale che
paesaggistica al progetto. Infatti essa da una parte consentirà il ripopolamento da parte delle specie ittiche
per lo meno della parte terminale del canale di scarico esistente, attualmente del tutto privo di qualsiasi
presenza di fauna acquatica, e dall’altra associa un miglioramento paesaggistico di un’opera che
attualmente presenta un forte impatto dovuto alle strutture in calcestruzzo e massi cementati, integrandola
con una rampa in massi a configurazione “step and pools” che consente una certa rinaturalizzazione di un
sito fortemente cementificato.
L’opera di presa verrà facilmente realizzata sul lato sinistro del canale, mediante una breve canalizzazione in
c.a. interrata di circa 6,0m di lunghezza. La centrale di produzione, sempre posta sulla sinistra del canale di
scarico esistente e completamente interrata, vedrà in essa alloggiate due turbine tipo Kaplan ad asse
verticale e pale orientabili della potenza nominale di 490 kW ciascuna. La tecnologia a pale orientabili
consente alla turbina, a fronte di un discreto aumento dei costi, un rendimento pressoché costante al variare
delle portate. Ciò si traduce nel miglior sfruttamento possibile della risorsa disponibile.
Lo scarico della portata nel torrente Leale avverrà circa 5m a valle dell’attuale rampa in calcestruzzo che
connette il canale al Leale, al fine di sfruttare al meglio la risorsa e, nel contempo, consentire un certo
percorso in cui ottenere un rallentamento della portata in uscita, migliorando anche da questo punto di vista
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la situazione attuale. Infatti l’esistente scarico della portata proveniente dal Lago di Cavazzo mediante rampa
in cls determina una notevole perturbazione alle acque del torrente Leale nel punto di confluenza, come
visibile nell’immagine sottostante.
Figura 7 - Lo scarico esistente del canale del Lago di Cavazzo nel torrente Leale: è evidente la
notevole perturbazione prodotta al deflusso delle acque del torrente.
L’opera proposta è pertanto tale da essere anche in grado di apportare un miglioramento alle caratteristiche
paesaggistiche del luogo.
3 Descrizione generale delle opere principali dell'impianto
3.1 Opera di presa La captazione delle acque da turbinare avviene nella parte terminale del canale esistente, lungo il lato
sinistro dello stesso, al fine di ottimizzare il salto utile disponibile.
Si prevede l’inserimento di nuove paratoie di fondo a controllo remoto all’ingresso della rampa in cls che
scarica nel torrente Leale: esse garantiscono di derivare nel nuovo canale posto in sinistra idraulica tutta la
portata in arrivo fino a 25 m3/s; per portate superiori le paratoie permettono lo scarico della quota parte
eccedente direttamente nel torrente Leale.
3.2 Canale di derivazione Il canale di derivazione, posto in sinistra idraulica, è previsto a sezione rettangolare in c.a. completamente
interrato ed ha una larghezza utile di 13.5 m, che garantisce l’alloggiamento delle due turbine Kaplan in
progetto.
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Tale canale ha una lunghezza di circa 80 m a monte della centrale turbine, ed è dotato all’ingresso di una
paratoia per la sua eventuale esclusione.
A valle della centrale di produzione il canale prosegue, dapprima interrato e poi a cielo aperto, sino al
torrente Leale. In corrispondenza dello scarico si prevede la protezione del fondo alveo con un rivestimento
in massi.
3.3 Centrale di produzione La centrale di produzione vedrà alloggiate due gruppi turbina Kaplan-Generatore asincrono con distributore
e pale variabili al fine di adeguarsi alle variabilità delle portate mantenendo alti rendimenti, della potenza
nominale di 490 kW ciascuna.
3.4 Canale di by-pass Si prevede inoltre la realizzazione di un canale di by-pass posto tra il canale esistente ed il nuovo canale di
derivazione, che entrerà in funzione esclusivamente in condizioni di emergenza, nel caso che le paratoie di
fondo a controllo remoto all’ingresso della rampa in cls dovessero restare bloccate chiuse non garantendo
quindi lo scarico della portata eccedente i 25 m3/s. In tal caso, l’apertura di una paratoia a monte della
centrale di produzione (al raggiungimento del livello di guardia prefissato) garantisce il defluire di tale portata
non turbinata attraverso il canale di by-pass e quindi lo scarico nel torrente Leale.
4 Compatibilità con altre derivazioni Per quanto concerne la compatibilità dell’opera di progetto con altre derivazioni interessanti il corpo idrico in
oggetto (Canale di scarico del Lago di Cavazzo) va segnalata la presenza a favore del Consorzio di Bonifica
Ledra Tagliamento di una autorizzazione all’inizio lavori da parte del Ministero dei Lavori Pubblici con
Decreto n. 417 di data 13.03.1991 per il prelievo ad uso prevalentemente irriguo di moduli massimi 150 e
medi 100, limitatamente al periodo estivo. Il prelievo avverrà in sinistra alveo, circa 140m a monte
dell’ubicazione della centralina di cui al presente progetto, sfruttando il già predisposto punto di connessione
al canale di scarico.
Il presente progetto è compatibile con la derivazione in oggetto. Infatti la diminuzione di produttività dei tre
mesi estivi dovuta al prelievo irriguo determina una diminuzione della capacità di produzione dell’impianto,
ma ne mantiene comunque intatta la fattibilità e la sostenibilità economica. Nelle analisi di produttività che
seguono è prevista l’attivazione nei mesi estivi della derivazione del Consorzio.
5 Passaggio per pesci Affinché le varie specie costituenti l'ittiofauna abbiano la possibilità di rinaturalizzare perlomeno la parte
terminale del canale di scarico, è stato scelto di realizzare la continuità ecologica del corso d'acqua
mediante la realizzazione di un apposito passaggio artificiale.
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Il passaggio per pesci è stato progettato con l'obiettivo di assicurare a tutti gli esemplari presenti nel tratto in
questione la possibilità di percorrerlo con facilità. Affinché il passaggio artificiale sia correttamente realizzato
deve essere compatibile con le capacità natatorie e di salto dei diversi individui presenti, ed in modo
particolare deve tenere conto della resistenza alla velocità della corrente caratteristica delle varie specie.
E’ stato scelto un passaggio cosiddetto “close to nature” o “rampa rustica”, costituito da un semplice canale
provvisto di rugosità che collega i due tratti di torrente interrotti dalla traversa. Tale rampa viene realizzata in pietrame recuperato in loco, e garantisce pertanto un ottimo inserimento nel paesaggio; l’aspetto risulta
naturale e semplice, le necessità di manutenzione sono minime, e può essere superata in tutte le direzioni
da tutte le specie.
La portata rilasciata lungo la rampa sarà costantemente di almeno 150 l/s. Per pochi giorni l’anno, in cui non
si ha portata rilasciata dal Lago di Cavazzo nel canale di scarico, questa quantità potrà diminuire per essere
però immediatamente ripristinata non appena si avrà nuovo afflusso di portata nel canale.
Figura 8 - Esempio di passaggio per pesci con rampa in pietrame
6 Deflusso minimo vitale Per quanto concerne il calcolo del Deflusso Minimo Vitale, trattandosi di un canale di scarico della acque
provenienti dal sistema idroelettrico posto a monte e dato lo schema di realizzazione dell’impianto, non si
hanno particolari problematiche in quanto non si hanno tratti di corso d’acqua sottesi con riduzione di
portata. Infatti la portata che attualmente defluisce lungo la rampa di scarico verrà fatta defluire nell’impianto,
senza variazione alcuna per quanto concerne il torrente Leale. L’attuale rampa non costituisce in alcun
modo un elemento in grado di garantire la continuità biologica tra torrente Leale e canale di scarico, sia per
le sue caratteristiche fisiche sia per la velocità, assolutamente eccessiva, che le acque di scarico assumono.
Pertanto, al fine di permettere che questa continuità venga ad essere realizzata, è prevista la realizzazione
di una scala di rimonta per l’ittiofauna in grado di consentire un ripopolamento almeno della parte terminale
del canale di scarico esistente.
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7 Curva di durata delle portate e portata di derivazione
7.1 Curva di durata delle portate Per lo studio di una derivazione ad uso idroelettrico è necessario definire la curva di durata delle portate
defluenti in corrispondenza della sezione di captazione, perché sulla base di essa si stabiliscono le
caratteristiche delle turbine da installare e si effettuano le stime di produttività.
Per durata di una generica portata si deve intendere la somma delle frequenze corrispondenti a portate
superiori o uguali al valore considerato.
All’opera di presa ed in corrispondenza dell’edificio centrale in progetto sono note le portate fluenti in quanto
fornite Consorzio di Bonifica Ledra Tagliamento.
Lungo il canale non sono possibili perdite in subalveo in quanto esso risulta essere completamente
impermeabilizzato, con fondo e sponde cementate.
Si è pertanto pervenuti alla curva di durata riportata qui di seguito. Al fine della determinazione della stessa
sono state utilizzate e confrontate tra loro due diverse serie di dati: una con misure dal 1980 al 1991 ed
un’altra del periodo 1987-2004. Come si nota le due serie sono pressoché coincidenti, a conferma della
costanza degli andamenti dei deflussi nel canale nel corso degli anni.
7.2 Curva di durata delle portate nell’ipotesi di attivazione della derivazione in concessione al Consorzio di Bonifica Ledra Tagliamento
Vista la concessione esistente a favore del Consorzio di Bonifica Ledra Tagliamento per il prelievo ad uso
prevalentemente irriguo di moduli massimi 150 e medi 100, limitatamente al periodo estivo, a monte del
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punto di realizzazione dell’impianto in oggetto, concessione attualmente ancora non utilizzata, risulta
necessario poi effettuare una simulazione di quanto l’eventuale attivazione della stessa determini al fine
della disponibilità di portata ad uso idroelettrico.
Pertanto è stata sviluppata una simulazione di derivazione delle portate di pertinenza del Consorzio,
ottenendo una nuova curva di durata priva di quanto captato dal canale consortile.
Di seguito si riporta la curva ottenuta confrontata con quella di cui al paragrafo precedente. Sulla base di
questi dati viene ad essere effettuato il dimensionamento e le analisi economiche dell’impianto in progetto.
7.3 Portata di derivazione Nota la curva di durata in giorni della portata e noto il deflusso minimo vitale che si deve mantenere a valle
dell’opera di presa, risulta facilmente determinabile la portata disponibile per la derivazione.
Sulla base della tipologia di turbine scelte per la produzione risulta poi sfruttabile solo una quota della portata
derivabile nei periodi di massima portata. Nel caso in oggetto si prevede l'adozione di due turbine Kaplan a
pale regolabili uguali, aventi una portata massima di 12,5 mc/s ciascuna. L’orientabilità delle pale delle
turbine permette alle macchine in oggetto di avere un rendimento elevato e pressoché costante anche con
portate inferiori, ampliando il “range” di utilizzazione fino a portate di circa 3mc/s.
La seguente tabella individua, sulla base dei dati noti di portata fluente nel canale, la portata utilizzabile
nell’impianto nell’arco dell’anno. Essa prevede che la concessione a favore del consorzio di Bonifica Ledra
Tagliamento sia operante.
La portata massima derivabile è pari a 25 mc/s. La portata minima derivabile è ugualmente pari a 3 mc/s, legata a motivazioni di corretto funzionamento
delle turbine.
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PORTATE UTILIZZABILI NELLA CENTRALINA IDROELETTRICA IN TRASAGHIS LOCALITA’ AVASINIS lungo il CANALE DI SCARICO DEL LAGO DI CAVAZZO
CON ATTIVAZIONE CONCESSIONE CONSORZIO DI BONIFICA LEDRA – TAGLIAMENTO PARI A MEDI 10mc/s NEI SOLI MESI ESTIVI
Portata mc/s
durata [gg] giorni di disponibilità [gg] Portata utilizzabile [mc/s]
0 365 54 0 2 311 10 2 4 301 12 4 6 289 17 6 8 272 21 8 10 251 21 10 12 230 23 12 14 207 22 14 16 185 25 16 18 160 27 18 20 133 21 20 22 112 20 22 24 92 17 24 26 75 15 25 28 60 14 25 30 46 10 25 32 36 9 25 34 27 6 25 36 21 4 25 38 17 5 25 40 12 3 25 42 9 2 25 44 7 3 25 46 4 1 25 48 3 1 25 50 2 1 25 52 1 0 25 56 1 0 25 60 1 1 25
In questa configurazione (con prelievo di portata da parte del Consorzio di Bonifica Ledra Tagliamento pari a
medi 10 mc/s nei mesi estivi) la centralina produce con la massima portata in ingresso per 75 giorni/anno e
con più di 10mc/s di afflusso per 251 giorni/anno.
La portata media giornaliera risulta essere pari a 15,71mc/s. La portata media giornaliera utilizzabile risulta essere pari a 14,14mc/s.
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8 Determinazione del salto utile disponibile Il salto utile disponibile per la produzione idroelettrica di cui al presente progetto è determinato dalla
differenza di quota tra monte e valle della turbina.
Mentre il tirante di monte è governabile dal sistema di paratoie che regolano il deflusso nel Leale delle
portate provenienti dal Lago di Cavazzo, il tirante di valle nel torrente Leale stesso dipende dalla portata
naturale che fluisce nel sistema idrico. Ad essa va a sommarsi la portata scaricata dall’impianto, che
determina ovviamente un innalzamento del tirante presente nel torrente.
Si rimanda alla Relazione Idrologica ed Idraulica allegata per le valutazioni che hanno portato alla
determinazione dei tiranti a monte ed a valle dell’impianto.
Si riportano qui i risultati, necessari nei capitoli che seguono alla valutazione della produttività della
centralina di progetto.
Il salto ottenuto nella relazione di cui sopra risulta essere pari a:
∆h = hmonte – hvalle = 186,50m -182,02m = 4,48m ≅ 4,50m
Con questo valore si effettueranno le analisi di produttività dell’impianto.
9 Valutazioni sulla produttività dell'impianto Definita la curva di durata delle portate derivabili si effettua la scelta del tipo di macchina da adottare ed il
valore della portata massima e della minima utilizzabile.
Tenuto conto dei valori del salto e delle portate derivabili si prevede l'adozione di due turbine Kaplan a pale
regolabili uguali, aventi una portata massima di 12,5 mc/s ciascuna.
Il calcolo della potenza fornita dall'impianto, nelle diverse condizioni di funzionamento, si basa sulla
seguente relazione:
P (kW) = Q * g * hN * μ
Q = portata (l/s)
g = acc. di gravità
hN= salto netto (m)
μ = rendimento globale macchine (idrauliche ed elettriche)
Il salto netto è stato determinato alle pagine precedenti. Per quanto concerne il rendimento globale delle
macchine, esso solitamente è variabile in funzione della portata defluente; nel caso in oggetto però
l’adozione di una turbina dotata di pale regolabili consente il mantenimento del massimo rendimento per
tutto il range delle portate utilizzabili dall’impianto. Anche per le apparecchiature elettriche (generatore e
trasformatore) non si hanno differenze rilevanti in funzione del carico.
La stima del rendimento della turbina in oggetto in relazione alla portata Q è riportata nella tabella seguente;
è evidente la costanza del valore.
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PORTATA SALTO RENDIMENTO
12,50 m³/s 4,30 m 88,0 %
11,00 m³/s 4,30 m 88,6 %
9,00 m³/s 4,30 m 89,0 %
7,00 m³/s 4,30 m 88,4 %
5,00 m³/s 4,30 m 88,2 %
I calcoli sulla produttività media dell'impianto sono riportati nelle tabulazioni allegate. Le analisi considerano
attiva la derivazione ad uso del Consorzio di Bonifica Ledra Tagliamento. Le analisi effettuate dimostrano
l’assoluta sostenibilità del progetto.
SCENARIO CON DERIVAZIONE A MONTE DELL’IMPIANTO DA PARTE DEL CONSORZIO DI BONIFICA
LEDRA TAGLIAMENTO NEI MESI ESTIVI
Risultano i seguenti valori:
produzione media annua: 4.285.409 kWh = 4.285 MWh
ore di funzionamento: 7224 (301 gg)
potenza media: 593 kW
Lo sfruttamento della risorsa rinnovabili comporta
un risparmio annuale di 952 TEP (tonnellate equivalenti di petrolio)
10 Turbine, controllo, regolazione e principali organi elettro-meccanici previsti
10.1 Caratteristiche tecniche della turbina
* N° 2 turbine Kaplan con pale e diffusore variabili
* Tipo Asse Verticale
* Salto netto 4,50 m
* Portata massima 12,50 m³/s
* Potenza nominale erogata ad asse dalla singola turbina 490 kW
* Diametro ruota 3400 mm
* Velocità di rotazione girante 100 giri / min
* Velocità di rotazione generatore 500 giri / min
* Velocità di fuga girante 225 giri / min
* Tempo massimo di permanenza in fuga come generatore
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* Accoppiamento indiretto con moltiplicatore
Rendimenti indicativi Turbina
I rendimenti indicativi sono riferiti ad un salto costante di 4,50 m.
PORTATA SALTO RENDIMENTO
12,50 m³/s 4,50 m 88,0 %
11,00 m³/s 4,50 m 88,6 %
9,00 m³/s 4,50 m 89,0 %
7,00 m³/s 4,50 m 88,4 %
5,00 m³/s 4,50 m 88,2 %
DESCRIZIONE TECNICA PARTE MECCANICA
Introduttore, ogiva e tronco di cono d’entrata saranno in acciaio saldato Fe 430 B per il posizionamento delle
direttrici fisse. Il mantello della ruota è in lamiere d’acciaio saldato Fe 510 C con funzione di camera per la
ruota.
L'interno del mantello sarà tornito di precisione per avere il gioco minimo tra pale della ruota e mantello
compatibilmente con le esigenze di funzionamento, onde ridurre al minimo le perdite per fuga d’acqua . La
tornitura sarà cilindrica nella parte a monte dell'asse di rotazione delle pale, mentre sarà sferica nella parte a
valle del suddetto asse.
Gomito di scarico
Il gomito di scarico è in lamiere di acciaio saldate con funzione di raccolta dell'acqua uscente della ruota e
deviazione nella direzione dello scarico dell'acqua verso valle, in un primo tempo dopo il diffusore l’acqua
viene accelerata per sopperire alle perdite di gomito, poi dopo il gomito viene decelerata in modo armonico
nell’idrocono, lo scarico è importantissimo perché elabora nel nostro caso il 29% della potenza complessiva.
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Ruota Kaplan
La ruota Kaplan avrà le seguenti caratteristiche :
– mozzo in acciaio forgiato, fuso o ricavato da pieno in Fe430 B;
– pale regolabili in acciaio inox 13/4 ( ASTM A743 grado CA 6NM );
– ogiva in acciaio saldato;
– meccanismi interni di comando della rotazione delle pale in acciaio legato;
– boccole e ralle di scorrimento in bronzo autolubrificante caricato grafite (Tipo Deva);
– guarnizioni di tenuta;
Dopo il montaggio, in officina saranno eseguiti i seguenti lavori :
– prove di tenuta ;
– prove funzionali del comando pale;
– equilibratura statica con grado 6,3 secondo UNI 4218 - ISO 1940;
Dispositivo di comando della rotazione delle pale della girante
Il dispositivo di comando delle pale sarà composto dai seguenti elementi principali:
– servomotore inserito sull’uscita d’albero posteriore del generatore;
– asta di comando delle pale collegante il servomotore ai meccanismi interni al mozzo ruota in acciaio
legato;
– bussole di guida dell'asta in bronzo autolubrificante (Tipo Deva);
– sistema di rilevazione della posizione delle pale tramite il servomotore.
Albero turbina
Albero turbina sarà in acciaio forgiato C40 con cava per il passaggio dell’asta di comando pale giranti.
Distributore
Il distributore avrà le seguenti caratteristiche :
– pale direttrici mobili in acciaio inossidabile 10/4 ( ASTM A743 grado CA 6NM );
– boccole di guida delle pale direttrici in bronzo autolubrificante caricato grafite
(Tipo Deva);
– guarnizioni di tenuta a protezione delle boccole e contro la fuoruscita di acqua.
Meccanismo di comando del distributore
Il meccanismo di comando del distributore sarà composto dai seguenti elementi principali:
– leve per la rotazione delle pale direttrici in acciaio collegate alle pale direttrici tramite dispositivo di
sicurezza a frizione;
– bielle in acciaio di collegamento tra leve ed anello di regolazione;
– anello di regolazione in acciaio guidato nelle parti di contatto da settori in bronzo autolubrificante
caricato grafite ( Tipo Deva);
– servomotore differenziale per il comando dell'anello di regolazione;
– sistema di rilevazione della posizione del distributore.
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Supporto inferiore di guida
Il supporto di guida sarà a rotolamento lubrificato a grasso.
Tenuta centrale
La tenuta sull'albero turbina posteriore sarà di tipo meccanico o equivalente ad anelli di grafite.
Supporto di spinta e guida
Il supporto di spinta e guida sarà comune per turbina e generatore.
Il supporto di guida e spinta deve sopportare un carico adeguato alla macchina.
Centralina oleodinamica
Si tratta di un gruppo di pompaggio ed accumulo d'olio in pressione, dimensionato per alimentare i
servomotori di comando delle pale della girante durante l'esercizio normale e in grado di chiudere la paratoia
di macchina in caso di emergenza anche con la pompa ferma. Sarà composta principalmente dai seguenti
elementi:
– serbatoio in lamiera d'acciaio saldata ed opportunamente verniciata completo di termometro,
termostato per massima temperatura olio, scaldiglia con termostato, indicatore visivo di livello olio,
livello stato per controllo minimo livello olio, termoresistenza per controllo temperatura olio;
– gruppo di pompaggio dell'olio comprendente una pompa a cilindrata variabile mossa da motore
asincrono trifase,
– valvola di massima pressione per la protezione dell'impianto oleodinamico;
– gruppo di filtraggio dell'olio in mandata comprendente due filtri, uno di riserva all'altro, completi di
indicatore di intasamento elettrico e visivo;
– accumulatore olio-azoto con capacità adeguata all'esercizio normale e alla chiusura della turbina in
caso di emergenza;
– elettrovalvole per il controllo della posizione dei servomotori della turbina;
– elettrovalvola di emergenza;
– n. 1 manometro per il controllo visivo delle pressioni;
Altri dispositivi La turbina comprenderà i seguenti dispositivi:
– rilevatore di velocità con captatori e ruota dentata;
– tubazioni per il collegamento degli impianti oleodinamici ed idraulici;
– termoresistenze per il controllo della temperatura dei supporti;
– interruttori di finecorsa per segnalazione slittamento di una direttrice rispetto alla sua leva di
comando.
Accessori La turbina sarà completata con tutti gli accessori necessari per la costruzione, montaggio ed installazione di
tubazioni, bulloni di fondazione e di collegamento, guarnizioni, raccordi, flange, staffe, ecc ...
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10.2 Paratoia di macchina Sarà costituita da una paratoia di chiusura rapida nell’ingresso della camera turbina e relativo leverismo di
apertura / chiusura. Realizzazione ed installazione di paratoia piana in acciaio a comando oleodinamico per
l’ intercettazione della corrente in corrispondenza dell’accesso alle turbine quale organo di sicurezza,
compreso meccanismo di chiusura a contrappeso ed apertura oleodinamica.
10.3 Paratoie primarie N° 3 paratoie in acciaio dotate di sistema di movimentazione pneumatica, monitoraggio livello a monte e
sistema di controllo remoto. Movimentazione a ghigliottina con sollevamento e regolazione tramite pistone
pneumatico e sistemi di tenuta laterali e inferiori ottenuti tramite fasce di scorrimento in teflon. Perdita
massima consentita di circa 5,00 l/s.
10.4 Paratoia di fondo N° 1 paratoia in acciaio dotata di sistema di movimentazione pneumatica, monitoraggio livello a monte e
sistema di controllo remoto. Movimentazione a ventola con chiusura in spinta e regolazione tramite pistone
pneumatico. Fissaggio delle cerniere di ancoraggio su telaio perimetrale in acciaio da ancorarsi sulle
strutture esistenti in loco. Sistema idraulico in pressione durante le fasi di normale uso dell’impianto e
sistema di scarico veloce del circuito che consente l’apertura immediata della stessa in caso di emergenza.
La paratoia sarà dotata di sistemi di tenuta laterali e inferiori ottenuti tramite posizionamento di battenti in
materiale flessibile come il teflon. Perdita massima consentita di circa 5,00 l/s.
10.5 Moltiplicatore di giri Il moltiplicatore di giri serve per trasformare la rotazione lenta delle pale in una rotazione più veloce in grado
di far funzionare correttamente il generatore. Il moltiplicatore è un organo di trasmissione a ingranaggi. Esso
trasforma l’energia meccanica avente coppia elevata e velocità bassa proveniente dalla turbina ad elica in
energia meccanica avente coppia bassa e velocità elevata, a meno di una piccola perdita che dipende dal
valore del rendimento del moltiplicatore stesso. Generalmente può raggiungere anche valori di rendimento
del 94 – 96 % a seconda anche del numero degli stadi di riduzione.
10.6 DESCRIZIONE TECNICA PARTE ELETTRICA Generatore Asincrono
Per l'impianto in oggetto verrà installato un GENERATORE ASINCRONO trifase ad asse verticale calcolato
per le caratteristiche di funzionamento riportate nella tabella sottostante. Il funzionamento del generatore
sarà sempre in parallelo con la rete nazionale e non è previsto il funzionamento in rete isolata.
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Ogni generatore è composto essenzialmente da:
CASSA STATORE in carpenteria d'acciaio.
ROTORE a gabbia o avvolto
CUSCINETTI a rotolamento idonei a sopportare il peso del rotore e delle spinte idrauliche radiali della
girante. Il dimensionamento dei cuscinetti verrà fatto di comune accordo tra il fabbricante della turbina e
quello del generatore.
COLORITURA secondo ciclo epossidico-poliuretanico standard del Fabbricante.
Accessori generatore
Ogni generatore è corredato di:
CARATTERISTICHE DI FUNZIONAMENTO GENERATORE ASINCRONO
Potenza nominale del generatore 500 kW
Tensione trifase concatenata 400 V
Collegamento Stella
Frequenza 50 ±1% Hz
Nr. Poli 12
Velocità di regime 756 giri/min
Velocità di fuga 1.360 giri/min Tempo di permanenza alla fuga < 3 min
Fattore di potenza (cosϕ) 0,8
Classe isolamento / temperatura - Rotore F / B
Classe isolamento / temperatura - Statore F / B
Temperatura ambiente max 40 °C
Grado di protezione IP 55
Tipo di servizio Continuo S1
Tipo funzionamento Parallelo con la rete
Tipo di raffreddamento Aria
Altitudine di installazione < 1000 m.s.m.
Tipo cuscinetto Rotolamento
Lubrificazione Naturale
Colore finale Blu
RENDIMENTI GENERATORE a Cosφ 0,8
Percentuale di Potenza [%] Rendimento Generatore [%] U.M.
100 % 94,70 %
75 % 94,50 %
50 % 93,60 %
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SERIE DI ACCESSORI montati sul generatore costituita da:
N. 3 termoprottetori PT 100 sugli avvolgimenti con terminali in scatola separata,
N. 1+1 termoprottetori PT 100 nei supporti,
Serie resistori anticondensa.
Regolatore turbina
La turbina sarà equipaggiata con un regolatore digitale progettato secondo le più aggiornate tecniche
elettroniche su microprocessore.
Il gruppo è previsto per il solo funzionamento in parallelo con la rete nazionale e non è previsto il
funzionamento in rete isolata.
Esso sarà del tipo REGOLATORE DIGITALE DI APERTURA ad alta sensibilità per il controllo della turbina;
Controllo della velocità per l’avvio e dell'apertura turbina; Regolazione turbina in funzione al livello presente
in camera libera; Il regolatore in oggetto sarà montato sul quadro di controllo; La regolazione sarà gestita dal
PLC al quale sarà interfacciato l’attuale pannello operatore con possibilità di settare i vari parametri di
gestione della regolazione;
Il PLC acquisirà la quota dallo strumento già presente in campo e cablato fino all’attuale posto di controllo.
Accessori regolatore turbina
Oltre alla strumentazione già descritta nei capitoli precedenti e montata a bordo della componentistica
principale, l’impianto sarà equipaggiato con un SISTEMA DI RILEVAMENTO DEI GIRI che comprende ruota
polare, sonda elettromagnetica ed amplificatori di linea. La misura acquisita verrà utilizzata per la messa in
sicurezza in caso di eccesso della velocità del gruppo.
QUADRI ELETTRICI
Caratteristiche Costruttive degli Armadi
Le caratteristiche costruttive degli armadi saranno le seguenti:
• struttura: struttura di tipo autoportante, realizzata con lamiera pressopiegata di spessore minimo 15/10 o superiore;
• golfari di sollevamento: gli armadi saranno dotati di golfari di sollevamento;
• pannelli laterali e porte: gli armadi saranno dotati di pannelli laterali asportabili e porte provviste di maniglie cromate o con anima in acciaio e rivestite, serratura a chiave;
• grado di protezione: IP41 minimo;
• colore: da concordare in sede di ordine;
• accessori a 220 V ca: gli armadi saranno dotati d’illuminazione interna a 220 V ca e presa ausiliaria a 220 V ca.
• accesso cavi: l’accesso sarà realizzato dal basso;
• cablaggi: i cablaggi saranno realizzati mantenendo per quanto possibile separati per tipologia
Negli armadi troveranno posto anche le morsettiere in poliammide d’interfaccia verso il campo, con morsetti
a vite, sezionabili ed idonei per collegamenti con il campo sino a 4 mm2.
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Gli armadi saranno dotati di scaldiglia anticondensa e di termostato di regolazione della temperatura, nonché di
apposite aperture per la ventilazione, e se non sufficiente, di ventole di raffreddamento; le aperture saranno
dotate di filtri.
Celle Mt 20 Kv
Caratteristiche Generali: Scomparti Protetti (Metal Enclosed) 24 Kv; L'impianto MT nell' edificio centrale è
composto di quattro scomparti protetti: scomparto d'arrivo; scomparto misure; scomparto con sezionatore in
gas interbloccato con interruttore in gas esecuzione motorizzata con bobine di minima per parallelo;
scomparto sezionatore/interruttore protezione trasformatore servizi;
Dati tecnici:
Tensione di isolamento 24 KV
Tensione di lavoro 20 KV
Tensione di tenuta a frequenza industriale 50 KV
Tenuta ad impulso: 125 kV
Frequenza nominale 50 Hz
Corrente nominale sbarre Omnibus 630 A
Corrente nominale apparecchiature 630 A
Corrente di breve durata x 1” 16 KA
Corrente limite dinamica 40 KA
Potere di interruzione degli interruttori 16 KA
Tensione ausiliaria comandi e protezioni 24- 220 Vac
Grado di protezione a porta chiusa IP 30
Grado di protezione a porta aperta IP 20
Caratteristiche costruttive:
- Struttura metallica in lamiera profilata e saldata da 20/10
- Accurata verniciatura con colori unificati (norm. RAL 7030)
- Grado di protezione a porta chiusa IP 30
- Grado di protezione a porta aperta IP 20
- Involucro ISM IP 68
- Comandi IP 3X
- Vano sbarre, cavi, fusibili, misure ecc.. a porta chiusa IP 3X
Scomparto di Arrivo Linea : Quantità N. 1
Interruttore di manovra sezionatore isolato in SF tipo LARC LS
Sezionatore di messa a terra lato cavi
Manometro per controllo pressione SF6
Sistema di barre principali di terra
Sinottico con schema elettrico sulla piastra di manovra
Mimica variabile riportante la posizione IMS e ST
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Oblò di ispezione
Deviatori capacitivi con lampade presenza tensione
Blocco porta con comandi ed interblocchi meccanici
Blocco chiave estraibile a terre aperte
Supporto terminali
Chiusura di fondo con passacavi
Scomparto Misure e Risalita Sbarre : Quantità N. 1
Terna di isolatori portanti
Sistema di sbarre principali a terra
Sinottico con schema elettrico sulla piastra di manovra
Oblò di ispezione
Deviatori capacitivi con lampade presenza tensione
Trasformatori amperometrici TA… /5 Amp 20VA cl 5P10
Trasformatori volumetrici a doppio secondario TV…/100V 30 VA cl 5P10
Scomparto Parallelo con Interruttore : Quantità N. 1
Interruttore di manovra sezionatore isolato in SF tipo LARC LS
Sezionatore di messa a terra lato cavi
Sezionatore di messa a valle dell’interruttore lato cavi
Sistema di barre principali di terra
Sinottico con schema elettrico sulla piastra di manovra
Mimica variabile riportante la posizione IMS + ST + ST2
Oblò di ispezione
Deviatori capacitivi con lampade presenza tensione
Trasformatori amperometrici a doppio secondario TA… /5 Amp 20VA cl 5P10
Trasformatori volumetrici TV…/100V 30 VA cl 5P10
Cassonetto frontale porta strumenti con montato:
- Interruttore automatico bipolare per protezione ausiliari.
- Pulsanti per apertura e chiusura interruttore
- Manipolatore per comando LOC-DIST
- Lampade di segnalazione (rossa-verde9 per interruttore aperto-chiuso
- Lampada di segnalazione (gialla) per sezionatore di terra aperto
Blocco porta con comandi ed interblocchi meccanici
Blocco a chiave su linea rivettato con chiave interruttore
Blocco a chiave su terre aperte da rivettare con scomparto a valle
Carrello supporto interruttore
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Interruttore in gas SF6 marca ABB – SACE con bobina di apertura e chiusura, bobina di minima
tensione, contatti ausiliari, blocco chiave.
Scomparto Protezione Trasformatore Servizi : Quantità N. 1 Interruttore di manovra sezionatore isolato in SF6 tipo Larc SF esecuzione combinata a fusibile
limitatore
Portafusibili con dispositivo di sgancio automatico su fusione di un fusibile
Segnalatore meccanico di intervento fusibili
Sezionatore di messa a monte fusibili
Sezionatore di messa a terra a valle dei fusibili lato cavi
Comando con predisposizione per bobina di apertura
Sistema di sbarre principali
Sinottico con schema elettrico sulla piastra di manovra
Mimica variabile riportante la posizione IMS e ST
Oblò di ispezione
Deviatori capacitivi con lampade presenza tensione
Bobina di apertura con contatti ausiliari
Fusibili di protezione trasformatore da 40 Amp. 24 Kv
Blocco porta con comandi ed interblocchi meccanici
Blocco a chiave su terre da rivettare con scomparto trasformatore
Supporti terminali
Quadro Gruppo e Servizi Ausiliari
Carpenteria in lamiera 20/10 completo di accessori verniciato in Ral, dimensioni indicative
previste 2200x1400x600mm
Interruttore automatico 3x630 A, 65 KA completo con comando motore, bobina di apertura,
chiusura e min. tensione, sganciatore tipo B
Lampada con alimentazione 220V completa con presa universale ed interruttore
Portafusibile tribolare NH00 per alimentazione servizi ausiliari
Fusibili NH 00 TypgG 35A
TV di misura 400/100V trifase
Contatore statico trifase 96x96 ingresso 400V x/5 A, alimentazione 220V cl 2 con uscita ad
impulsi per produzione e servizi ausiliari
Morsettiera di misura per contatore tipo cabur MCT 3/S A
Omologazione e certificazione UTF per contatore e TA
Trasformatori di corrente per contatori UTF
Trasformatori di corrente per misura, protezione e UTF
Voltmetro TV 400/100 V 0-500 V completo con commutatore volumetrico
Amperometro TA 500/5 A
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Strumento di misura multifunzionale con interfaccia profili Bus DP o RS 485
Strumento segnalazione giri
Sistema di sbarre 60x8 per interruttore principale completo con portasbarre ed accessori.
Interruttori per comando
interruttori differenziali 4x40 A 30 mA
interruttori automatici magnetotermici 20x10
Relè di protezione rete con relative morsettiera
Quadro Regolazione e Comando
Carpenteria in lamiera 20/10 completo di accessori verniciato in Ral
Lampada con alimentazione 220V con presa universale ed interruttore
PLC di controllo e comando gruppo completo con schede di interfaccia, ingressi-uscite digitali,
ingressi-uscite analogiche , connettori, piastre di montaggio ed accessori
Pannello operatore con visualizzazione grafica completo con software per la visualizzazione
dell’impianto, delle grandezze elettriche, controllo dei limiti, formazione allarmi, segnalazione
anomalie e guasti.
Trasduttore per la misura dei giri turbina con ingresso al PLC per misura e sorveglianza.
Centralina controllo temperature per gestione emergenza tramite PLC in caso di
sovratemperatura del trasformatore, avvolgimenti e cuscinetti del generatore.
Batteria Dryfit A212/200 A 12V 200 Ah
Pulsante arresto emergenza
Relè ausiliari 24 V cc completi con zoccolo, contatti dorati.
Comando e sorveglianza della centralina idraulica
Comando e sorveglianza paratoie di fondo e paratoie primarie
Alimentatore carica batteria 400/24-28 regolabile con sorveglianza e strumenti di segnalazione
carica e tensione batteria
Batterie al gel senza emissione dimensionate per l’alimentazione dei S.A. cc di centrale
Comando per il parallelo automatico dell’interruttore del Generatore
Sorveglianza al trasformatore di macchina e scomparti 20KV
Elaborazione di tutti i segnali disponibili in Centrale ( allagamento, emergenza, temperature,
segnalazioni posizione valvole, massimi giri, etc…)
Materiale di cablaggio, fusibili, capicorda, terminali, minuteria, etc..
Cablaggio, schema elettrico, software e documentazione tecnica composta da distinta materiale
e relativi dati tecnici e certificazione CE del quadro in oggetto.
Trasformatore Elevatore
N° 1 TRASFORMATORE ELEVATORE
Tensione primaria 400 V
Tensione secondaria 20 KV + 2x2,5 %
Frequenza 50 Hz
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Collegamento triangolo - stella
Gruppo Dyn 11
Norme CEI e IEC
Isolamento Olio
ACCESSORI DI COMPLETAMENTO A NORMA
PT 100 per segnale temperature a PC
Golfari di sollevamento
Ruote di scorrimento
Termometro a quadrante con contatti
Essiccatore a sali igroscopici
A COMPLETAMENTO
Rete di protezione o box a norma per le protezioni dei trasformatori
Supporti in FE verniciati per la posa cavi lato MT - BT
Il materiale e mano d’opera che si rende necessario a livello di minuterie per rendere il sistema
funzionante e costruito secondo le normative vigenti.
10.7 Quadro di Rifasamento Automatico Quadro di rifasamento, predisposto con dispositivo logico di controllo a 13 gradini da 162,5 Kvar, con
inserimento ritardato dopo l’avvenuto parallelo, controllo diretto delle microinterruzioni ed un relè di
massima tensione con sgancio entro 100 mls. Con aggancio temporizzato, inclusi collegamenti elettrici di
potenza e segnale, cavi e cablaggi.
10.8 Impianto Equipotenziale Realizzazione dell'impianto equipotenziale di terra di tutte le apparecchiature di centrale mediante
l'interconnessione di tutte la strutture metalliche al sistema di terra.
10.9 Misure UTF All’uscita del generatore verrà installato il contatore UTF trifase equilibrato con TA tarati per le misure, con
certificato di collaudo.
10.10 Sistema di Supervisione e Controllo Per il controllo e comando da remoto della centrale in collegamento via internet via modem attraverso le
linea telefonica, il sistema avrà una veste grafica al fine di garantire un’interfaccia con l’operatore più
intuitiva. L’accesso all’impianto sarà attraverso riconoscimento dell’utente con password di livello. Con le
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password di livello si potrà codificare le operazioni a cui ogni livello può accedere. La connessione alla rete
esterna avverrà mediante un firewall fisico (CISCO o similare) per garantire una maggiore invulnerabilità al
sistema. E’ prevista anche la stazione d’interfaccia e la teletrasmissione dei dati attraverso la linea
telefonica.
10.11 Trasmettitore di Livello ad Ultrasuoni Trasmettitore di livello a parete da installarsi all’opera di presa all’interno della canale di carico. Il trasduttore
ad ultrasuoni verrà installato non a contatto con l’acqua ottenendo così una minore influenza data dalla
presenza di calcare nell’acqua che può rovinare un sensore di pressione il quale per la sua caratteristica
deve essere inserito in acqua. Il sensore sarà alimentato a 24 V cc ed avrà un’uscita analogica in 4-20 mA.
