Le centrali idroelettriche a flusso assiale, comunemente dotate di turbine Kaplan, sono ideali per siti con dislivelli da bassi a medi e portate elevate. Queste turbine sono ampiamente utilizzate in progetti di dighe a flusso continuo e a basso dislivello grazie alla loro elevata efficienza e adattabilità. Il successo di tali impianti idroelettrici dipende in larga misura da opere civili ben progettate e accuratamente eseguite, che costituiscono la base per le prestazioni della turbina, la stabilità operativa e la sicurezza.
1. Preparazione del sito e deviazione del fiume
Prima di iniziare qualsiasi costruzione importante, la preparazione del sito è essenziale. Ciò include la bonifica dell'area di costruzione, la predisposizione di strade di accesso e la realizzazione di un sistema di deviazione del fiume per reindirizzare l'acqua e creare un ambiente di lavoro asciutto. Le casseforme, ovvero strutture temporanee costruite all'interno o attraverso il fiume, vengono spesso utilizzate per isolare il cantiere dall'acqua.
2. Struttura di assunzione
La struttura di presa controlla l'ingresso dell'acqua nella centrale elettrica e garantisce un flusso stabile e privo di detriti verso la turbina. Comprende griglie di protezione, paratoie e, talvolta, impianti di lavaggio dei sedimenti. Una corretta progettazione idraulica è fondamentale per prevenire la formazione di vortici, ridurre al minimo le perdite di carico e proteggere la turbina dai detriti galleggianti.
3. Condotta forzata o canale aperto
A seconda della configurazione, l'acqua proveniente dalla presa viene convogliata alla turbina tramite condotte forzate (tubi chiusi) o canali aperti. In molti impianti a flusso assiale, soprattutto in quelli a bassa prevalenza, si utilizza una presa aperta collegata direttamente alla turbina. La stabilità strutturale, l'uniformità del flusso e la minimizzazione delle perdite idrauliche sono aspetti fondamentali in questa fase.
4. Struttura della centrale elettrica
La centrale elettrica ospita il gruppo turbina-generatore, i sistemi di controllo e le apparecchiature ausiliarie. Per le turbine Kaplan, che di solito vengono installate verticalmente, la centrale deve essere progettata per sopportare elevati carichi assiali e forze dinamiche. La stabilità alle vibrazioni, l'impermeabilità e la facilità di accesso per la manutenzione sono aspetti cruciali della progettazione strutturale.
5. Tubo di aspirazione e canale di scarico
Il tubo di aspirazione svolge un ruolo fondamentale nel recupero dell'energia cinetica dall'acqua in uscita dalla turbina. Un tubo di aspirazione ben progettato aumenta l'efficienza complessiva. Il canale di scarico convoglia l'acqua in sicurezza verso il fiume. Entrambe le strutture richiedono una sagomatura precisa per ridurre la turbolenza e gli effetti di riflusso.
6. Sala di controllo ed edifici ausiliari
Oltre alle strutture principali, le opere civili comprendono anche la costruzione di sale di controllo, alloggi per il personale, officine e altri edifici operativi. Queste strutture garantiscono un funzionamento affidabile dell'impianto e una manutenzione a lungo termine.
7. Considerazioni ambientali e geotecniche
Le indagini geotecniche, la stabilizzazione dei pendii, il controllo dell'erosione e la tutela ambientale sono elementi essenziali della pianificazione civile. Sistemi di drenaggio adeguati, passaggi per i pesci (ove necessari) e interventi di sistemazione del paesaggio contribuiscono a minimizzare l'impatto ambientale del progetto.
La componente di ingegneria civile di una centrale idroelettrica a flusso assiale è fondamentale per le sue prestazioni complessive e la sua durata. Ogni struttura, dalla presa al canale di scarico, deve essere progettata e costruita con cura per resistere alle forze idrologiche, alle condizioni geologiche e alle esigenze operative. Una stretta collaborazione tra ingegneri civili, fornitori di apparecchiature idroelettriche ed esperti ambientali è essenziale per fornire una soluzione idroelettrica sicura, efficiente e sostenibile.
Data di pubblicazione: 11 giugno 2025
