Prodotta da Next Energy Srl, Turbina Giralog è una picoturbina che sfrutta l’energia prodotta dall’acqua che scorre nelle tubature per produrre elettricità (leggi qui).
Riportiamo di seguito una case history riguardante l'applicazione della picoturbina su condotte in pressione fornitaci dall'Ing. Bridi Eros, titolare di Next Energy.
di Eros Bridi
CARATTERISTICHE DEL SISTEMA. La particolarità tecnica dell'impianto risiede nella possibilità di gestire la risorsa transitante nei condotti in pressione grazie al sistema brevettato denominato Turbina Giralog, consentendo di produrre elettricità dal passaggio dell’acqua ed al contempo stesso migliorare le condizioni di funzionamento dell’acquedotto. La macchina idraulica è armata con sistemi di gestione di tipo ridondante, quindi consentono degli azionamenti sulle valvole anche da remoto.
Il sistema di by pass garantisce la continua fornitura, semplificando le operazioni di manutenzione programmata, pulizia acquedotto e consentendo di intervenire manualmente in casi estremi. L’ingombro è minimo, l’inserimento tramite due flange su qualsiasi tubo rende l’installazione gestibile in una giornata. Si rende possibile il continuo monitoraggio della rete e l’intervento è di tipo produttivo. Non si altera la qualità delle acque, il certificato CE e TUV –Sud sono rilasciati assieme ai libretti di uso e manutenzione da conservare in prossimità del macchinario.
COMPONENTI. La possibilità offerta è di poter ottimizzare il funzionamento del tubo in pressione, riempiendo gli invasi di distribuzione in maniera continuativa, non generando interruzioni brusche che possono causare danni alla rete.
Il serbatoio viene riempito parzializzando l’afflusso in vasca secondo le esigenze legate alla richiesta idrica, adattandosi così ai livelli previsti di fluttuazione, non necessitando quindi di chiusure ed aperture del condotto.
FUNZIONAMENTO NON CONTINUATIVO: PROBLEMATICHE. Il problema che solitamente si riscontra nel funzionamento degli acquedotti è collegato alla pratica di gestire tramite una valvola a galleggiante solitamente collegata ad una valvola di controllo pressione e portata (pilota). Si generano delle brusche interruzioni in tubazioni in pressione.
Le operazione che questi sistemi impongono sono la chiusura dell’afflusso al raggiungimento del livello massimo previsto. La struttura deve sopportare queste brusche chiusure che alla lunga possono deteriorare il tubo, causare rotture, con i relativi costi di manutenzione. La successiva riapertura per ripristinare il livello nella vasca di distribuzione, introduce in molti casi dell’aria poiché il tubo trasporta molta acqua grazie allo scarico libero in vasca. L’aria nel tratto più basso della rete viene compressa, poiché il tubo entra in pressione, essendo stato chiuso.
ANALISI DI UN CASO REALE: ACQUEDOTTO CON MOTO VARIO. Nel grafico si notino gli effetti causati dalle valvole a galleggiante sulle pressioni dei condotti.
All’apertura si fa in modo che le pressioni interne al tubo cambino, quindi da compressa essa si espande velocemente, causando fenomeni di corrosione. Questa pratica è normalmente utilizzata poiché assicura una immediata e semiautomatica gestione dei livelli delle vasche. Inserire quindi nella rete un restringimento localizzato , presente nel sistema Giralog, che assicuri il corretto apporto di acqua commisurato al fabbisogno richiesto, permette di caricare lo stesso volume in tempi più lunghi. Si evitano così i fermi imposti dalle valvole a galleggiante ed i conseguenti costi di manutenzione delle reti.
Nel grafico sottostante si riporta il funzionamento ideale che Giralog consente di ottenere, uniformando la pressione di esercizio durante la vita dell’acquedotto.
BYPASS DI CONTROLLO. Il Bypass autoalimentato garantisce il funzionamento continuo del sistema e permette il passaggio dell’acqua entrante nell’apparato.
Posizione 1
L’acqua entra nell’apparato dalla pos. A., transita nel Bypass in pos. D., esce in pos. C.
Posizione 2
In questo caso tutte le valvole sono chiuse: si ha la restituzione dell’acqua all’opera di presa.
EFFICIENTAMENTO DELLA RETE ACQUEDOTTISTICA ALPINA. Il valore aggiunto di tale pratica è la possibilità di autoalimentare i dispositivi di monitoraggio, senza più necessità di elettrificare gli acquedotti.
Se le potenze dei dispositivi inseriti superano il kwp, si possono generare dei redditi dalla vendita dell’elettricità prodotta o dai risparmi in caso di autoconsumo, aggiungendo valore al progetto di efficientamento della rete acquedottistica.
Si hanno quindi impianti che possono funzionare in allineamento con i dettami europei atti al miglioramento della gestione delle risorse idriche ed efficientamento delle reti esistenti.
RICERCA DELLE INEFFICIENZE. L’accurata analisi delle problematiche di gestione delle reti esistenti, è il processo che ha portato alla nascita del sistema Giralog, nell’ottica di massimizzare l’utilizzo della risorsa finalizzato al risparmio idrico integrato.
Non alterando in alcun modo il normale funzionamento, il sistema è facilmente collocabile all’interno di manufatti già esistenti o previsto in fase progettuale.
Si abbattono anche le perdite e risulta agevole individuare il ramo di rete interessato poiché i valori costantemente monitorati di pressione di esercizio della macchina idraulica consentono adeguate valutazioni di intervento mirato.
Caso Reale
Sopra si notino le condizioni di moto vario a cui è sottoposto il tubo. Questo genera delle problematiche a causa dell’avviamento e lo svuotamento dei serbatoi ampiamente trattati nei testi idraulici. Le perturbazioni delle condizioni di equilibrio a causa delle oscillazioni di massa nel sistema in pressione viene solitamente trattato in maniera anelastica per poter studiarne le caratteristiche. La situazione che si verifica è squilibrata ed innesca l’oscillazione della colonna di liquido contenuta nel tubo.
Questo metodo assume di non considerare le variazioni di energia e permette di giungere ad un soluzione analitica teorica permettendo di risolvere dei problemi dal punto di vista concettuale, giungendo alle equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti. Confrontando poi i risultati con soluzioni numeriche si notano delle differenze che appaiono macroscopiche nel momento in cui si entra nel campo squisitamente pratico.
Le oscillazioni dei pozzi piezomentrici sono associate infatti alle condizioni che si verificano quotidianamente nei condotti in pressione, a causa delle valvole in essi inserite.
Attuando un funzionamento di tipo “variatore idraulico”, si hanno variazioni meno brusche, il tubo funziona in condizioni di continuità idrostatica.
Le inefficienze complessive sono destinate a diminuire, aumentano le marginalità sulla gestione reti in pressione. La distrettualizzazione della risorsa avviene grazie agli attuatori che consentono di deviare la risorsa oppure interromperla se si ritenesse necessario.
VALVOLA AUTOALIMENTATA REGOLATRICE DI PORTATA E DI PRESSIONE. VARP1 è un organo di regimentazione dei flussi transitanti in depositi o serbatoi di accumulo. Analizza i flussi nei condotti e produce l’energia elettrica per il funzionamento e l’autoconsumo.
Descrizione del funzionamento: L’apparato regola automaticamente il transito dell’acqua e della pressione residua tramite :
- sensore di livello posizionato nella vasca di raccolta/accumulo
- valvole motorizzate
- centralina on/off
Adatto nei casi in cui non conviene tracciare cavidotti oppure si ha la necessità di essere indipendenti da distacchi improvvisi dalla rete elettrica Nazionale. Garantisce la trasmissione in continuo di dati localmente processati ad un server o salvati su micro-SD.
La centralina analizza i parametri provenienti dalla sonda a galleggiante posta allo sbocco in vasca, permettendo l’azionamento da remoto delle valvole parzializzando i flussi in transito oppure chiudendo il condotto. Per entrambe le bocche si adottano i dettami delle Normative UNI EN ISO 5167.
