IT201800009417A1

IT201800009417A1 - Impianto idrico a soglia di sfioro

Info

Publication number: IT201800009417A1
Application number: IT102018000009417A
Authority: IT
Inventors: Paolo Mazzalai
Original assignee: Sws Eng Spa
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-04-12
Also published as: US20210372067A1; WO2020075127A1; CA3115187A1; EP3864222B1; EP3864222A1

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “IMPIANTO IDRICO A SOGLIA DI SFIORO”.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un impianto idrico a soglia di sfioro. Sono noti svariati impianti idrici a soglia di sfioro impiegati con lo scopo di regolare la portata di un corso d’acqua nel rispetto di determinati parametri idrologici generalmente fissati dalla legge.

Nello specifico, gli impianti idrici di tipo noto comprendono una o più paratoie provviste di almeno una traversa di sbarramento disposta lungo il corso d’acqua e che ha lo scopo di dividere quest’ultimo in un tratto a monte ed in un tratto a valle rispetto alla posizione della paratoia stessa. In questo modo, la traversa di sbarramento definisce un punto di sfioro disposto ad una quota di sfioro di valore predefinito ed in corrispondenza del quale parte dell’acqua che fluisce lungo il tratto di monte si riversa nel tratto di valle, sfiorando al di sopra della traversa.

Inoltre, molto frequentemente, questi impianti idrici comprendono una o più turbine per la produzione di energia idroelettrica disposte lungo un tratto di derivazione che si dirama dal tratto a monte del corso d’acqua per ricongiungersi a quest’ultimo in corrispondenza del tratto a valle.

Infatti, la paratoia definisce lungo il corso d’acqua un dislivello che permette di convogliare parte dell’acqua che fluisce lungo il tratto di monte verso il tratto di derivazione dove sono installate le turbine.

Inoltre, la maggioranza dei corsi d’acqua lungo i quali sono installati questi tipi di impianti idrici devono prevedere per legge almeno un tratto di deflusso che mette in comunicazione il tratto a monte ed il tratto a valle del corso d’acqua e che deve essere liberamente percorribile dalle specie che popolano il corso d’acqua, in modo da ridurre l’impatto ambientale dell’impianto, nella fattispecie delle paratoie, sull’ecosistema locale.

Infatti, è comprensibile come queste specie, nonostante possano facilmente attraversare la paratoia percorrendo il flusso d’acqua che sfiora al di sopra della traversa di sbarramento dal tratto di monte al tratto di valle, non siano sempre in grado di eseguire l’operazione contraria.

Generalmente, gli impianti idrici di tipo noto comprendono almeno un sensore di livello disposto lungo il tratto di valle ed impiegato per regolare la portata di quest’ultimo in funzione dei vincoli progettuali e di legge che l’impianto idrico deve rispettare.

In particolare, la regolazione della portata avviene tramite la regolazione della quota di sfioro delle paratoie.

Infatti, le paratoie generalmente impiegate sono di tipo regolabile, ovvero l’altezza della traversa di sbarramento è regolabile in modo motorizzato, variando la portata d’acqua che sfiora al di sopra della paratoia dal tratto a monte per riversarsi nel tratto a valle.

In questo modo, in funzione del livello dell’acqua misurato in corrispondenza del tratto di valle, è possibile regolare l’altezza della paratoia in modo da mantenere la portata del tratto di valle ad un valore di portata prestabilito secondo i vincoli progettuali e di legge che l’impianto idrico deve rispettare.

Tuttavia, questo tipo di impianti idrici presentano alcuni inconvenienti legati ai parametri presi in considerazione al fine di regolare la quota di sfioro.

Infatti, la presenza della paratoia influisce sensibilmente anche sulla portata del tratto di monte.

In particolare, la paratoia impedisce al tratto di monte di subire le variazioni di portata caratteristiche del ciclo naturale dell’ecosistema, ad esempio come le variazioni di portata causate dal susseguirsi delle stagioni. Di conseguenza, il naturale ciclo vitale delle specie che popolano il corso d’acqua o che vivono nei suoi dintorni è sensibilmente alterato con ripercussioni particolarmente gravi sull’ecosistema locale.

Il compito principale della presente invenzione è quello di escogitare un impianto idrico a soglia di sfioro che consenta di ridurre sensibilmente l’impatto ambientale dell’impianto stesso rispetto agli impianti noti..

Altro scopo del presente trovato è quello di escogitare un impianto idrico a soglia di sfioro che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente impianto idrico a soglia di sfioro avente le caratteristiche di rivendicazione 1 e dal metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro avente le caratteristiche di rivendicazione 12.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un impianto idrico a soglia di sfioro e di un metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro, illustrate a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una vista schematica di una forma di realizzazione dell’impianto idrico a soglia di sfioro secondo il trovato;

la figura 2 è una vista schematica di un forma di esecuzione del metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo il trovato;

la figura 3 è una vista schematica di una forma di realizzazione alternativa dell’impianto idrico a soglia di sfioro secondo il trovato;

la figura 4 è una vista schematica di una forma di esecuzione alternativa del metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo il trovato. Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 un sistema di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro.

L’impianto 1 idrico a soglia di sfioro comprende:

- almeno una paratoia 6 regolabile di sbarramento di almeno un corso d’acqua e definente:

- almeno un tratto di monte 2 ed almeno un tratto di valle 3 del corso d’acqua disposti rispettivamente a monte e a valle della paratoia stessa;

- almeno un punto di sfioro 14 disposto ad una quota di sfioro H ed in corrispondenza del quale sfiora una portata d’acqua di sfioro che fluisce dal tratto di monte 2 e si riversa nel tratto di valle 3;

la paratoia 6 comprendendo mezzi di regolazione della quota di sfioro H atti ad innalzare o ad abbassare la quota di sfioro H;

- primi mezzi di misurazione 4 del livello dell’acqua che fluisce lungo il tratto di valle 3;

- secondi mezzi di misurazione 5 del livello dell’acqua del tratto di monte 2;

- mezzi di comando dei mezzi di regolazione operativamente collegati ai primi ed ai secondi mezzi di misurazione 4, 5 e configurati per innalzare o abbassare la quota di sfioro H in funzione del livello misurato dai primi e dai secondi mezzi di misurazione 4, 5.

Nel prosieguo della seguente trattazione, al fine di rendere chiara la descrizione, il valore misurato del livello dell’acqua lungo il tratto di monte 2 è indicato con la lettera I.

In particolare, nel corso della presente trattazione, si assume che l’acqua che scorre lungo il corso d’acqua scorra naturalmente dal tratto di monte 2 al tratto di valle 3 lungo un verso di scorrimento B.

Preferibilmente, le paratoie 6 sono del tipo a ventola.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di realizzazione del sistema 1 in cui le paratoie 6 siano di tipo differente, ad esempio come paratoie di tipo a stramazzo, a settore o simili.

Vantaggiosamente, la paratoia 6 comprende almeno una coppia di corpi fissi disposti sostanzialmente contrapposti tra loro ed ancorati al letto del corso d’acqua in modo da impedire che la corrente dell’acqua che scorre lungo il verso di scorrimento B sposti la paratoia stessa.

Inoltre, la paratoia 6 comprende almeno una traversa mobile i cui estremi sono associati rispettivamente alla coppia di corpi fissi per interposizione dei mezzi di regolazione, in modo da disporre la traversa sostanzialmente trasversale al verso di scorrimento B dell’acqua ed allo stesso tempo in modo da permetterne la movimentazione rispetto ai corpi fissi.

In particolare, i mezzi di regolazione comprendono almeno un gruppo motorizzato elettro-meccanico che permette di variare l’inclinazione della traversa rispetto al verso di scorrimento B dell’acqua.

Infatti, la traversa è preferibilmente un corpo lastriforme provvisto di un profilo rettilineo che si estende sostanzialmente orizzontale tra la coppia di corpi fissi e definente il punto di sfioro.

Secondo questo tipo di realizzazione, i mezzi di regolazione permetto di inclinare la traversa e di movimentare il profilo rettilineo in avvicinamento o in allontanamento rispetto al tratto di valle 3, abbassando o alzando la quota del punto di sfioro.

Preferibilmente, l’impianto 1 comprende una pluralità di paratoie 6 disposte affiancate tra loro a formare una linea di sbarramento che si estende sostanzialmente trasversale al verso di scorrimento B, attraversando il corso d’acqua da una sponda all’altra.

In una forma di realizzazione preferita, i primi ed i secondi mezzi di misurazione 4, 5 sono del tipo di sensori di livello.

I mezzi di comando, invece, sono del tipo di un programmable logic controller (PLC) configurati per ricevere ed elaborare alcuni dati, nella fattispecie i valori di livello misurati dai primi e dai secondi mezzi di misurazione 4, 5, e per comandare i mezzi di regolazione in funzione dei dati ricevuti.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di realizzazione dell’impianto 1 in cui i mezzi di comando siano di tipo differente, come ad esempio un computer.

Vantaggiosamente, i mezzi di comando comprendono almeno un’unità di elaborazione di un livello di sicurezza S configurata per calcolare il valore del livello di sicurezza S in funzione del livello misurato dai primi e dai secondi mezzi di misurazione 4, 5, incrementando o riducendo la quota di sfioro H del punto di sfioro 14 quando il valore del livello misurato dai secondi mezzi di misurazione 5 è rispettivamente minore o maggiore del valore del livello di sicurezza S, mantenendo il livello dell’acqua del tratto di monte 2 ad un valore pari al livello di sicurezza S.

In particolare, l’unità di elaborazione elabora un valore della portata complessiva Q del corso d’acqua in funzione della misura di livello compiuta dai primi mezzi di misurazione 4 ed elabora il valore del livello di sicurezza S in funzione del valore della portata complessiva Q del corso d’acqua.

Preferibilmente, l’unità di elaborazione è del tipo di un microcontrollore configurato per elaborare una scala di deflusso in funzione della misura di livello compiuta dai primi mezzi di misurazione 4.

Più in dettaglio, la scala di deflusso permette di determinare la portata complessiva Q del corso d’acqua in condizioni naturali, ossia le condizioni del corso d’acqua se non fosse presente l’impianto 1.

Inoltre, nota la portata complessiva Q, l’unità di elaborazione calcola il livello dell’acqua che fluirebbe lungo il tratto di monte 2 in condizioni naturali, ovvero il valore del livello di sicurezza S.

I mezzi di comando, inoltre, confrontano periodicamente il livello di sicurezza S calcolato con il valore del livello misurato I dai secondi mezzi di misurazione 5, ovvero con il livello dell’acqua del tratto di monte 2, ed azionano i mezzi di regolazione in modo da mantenere il livello dell’acqua I all’incirca uguale al livello di sicurezza S calcolato.

In particolare, i mezzi di comando elaborano un segnale di comando che viene inviato ai mezzi di regolazione ed indica a quest’ultimi il tipo di regolazione che deve essere eseguita, ovvero, se il livello del tratto di monte 2 è maggiore del livello di sicurezza S, il segnale di comando indica ai mezzi di regolazione di inclinare la traversa verso il tratto di valle 3, in modo da abbassare la quota di sfioro H. Al contrario, se il livello I è minore del livello di sicurezza S, il segnale di comando indica ai mezzi di regolazione di raddrizzare la traversa, in modo da alzare la quota di sfioro H.

Infatti, alzando o abbassando la quota di sfioro H in questo modo, diminuisce o aumenta la portata di sfioro che dal tratto di monte 2 si riversa nel tratto di valle 3 e, conseguentemente, aumenta o diminuisce il livello del tratto di monte 2.

In altre parole, questo tipo di regolazione permette di regolare periodicamente il livello dell’acqua lungo il tratto di monte 2.

Preferibilmente, i mezzi di comando eseguono questa operazione di regolazione ogni dieci o quindici minuti.

Tuttavia, i mezzi di comando sono preferibilmente provvisti di un timer di regolazione programmabile da un operatore e configurato per definire l’arco di tempo che intercorre tra due operazioni di regolazione a seconda delle caratteristiche dell’impianto 1 e/o del corso d’acqua.

Vantaggiosamente, il sistema 1 comprende:

- almeno una turbina 8 regolabile per la produzione di energia idroelettrica disposta lungo almeno un tratto di derivazione 7 fluidodinamicamente collegato al tratto di monte 2 in corrispondenza di un punto di diramazione 9 dal corso d’acqua, e fluidodinamicamente collegato al tratto di valle 3 in corrispondenza di un punto di congiunzione 10 con il corso d’acqua, la turbina 8 comprendendo mezzi di settaggio della portata d’acqua turbinata T atti ad incrementare o ridurre la portata d’acqua che attraversa la turbina stessa per la produzione di energia idroelettrica;

- terzi mezzi di misurazione 11 della portata d’acqua turbinata dalla turbina 8;

- mezzi di controllo dei mezzi di settaggio operativamente collegati ai terzi mezzi di misurazione 11 e configurati per incrementare o ridurre la portata turbinata T in funzione della misura di livello compiuta dai primi mezzi di misurazione 4.

Preferibilmente, l’impianto 1 comprende una pluralità di turbine 8 disposte affiancate tra loro ad occupare trasversalmente il tratto di derivazione 7. Preferibilmente, i terzi mezzi di misurazione 11, sono dei sensori di portata di tipo noto posizionati in prossimità delle turbine 8 in modo da misurare periodicamente la portata turbinata T dalle turbine stesse.

In particolare, i terzi mezzi di misurazione 11 comprendono preferibilmente un sensore di portata installato in corrispondenza di ciascuna turbina.

In questo modo, è possibile monitorare e regolare la portata turbinata T di ciascuna turbina 3.

Inoltre, i mezzi di settaggio sono preferibilmente dei regolatori di velocità di tipo noto atti a regolare la velocità di rotazione delle turbine.

Opportunamente, i primi mezzi di misurazione 4 sono disposti lungo il corso d’acqua in corrispondenza di un punto di misurazione disposto a valle del punto di congiunzione 10 del tratto di derivazione 7 con il tratto di valle 3.

In questo modo, l’unità di elaborazione calcola la portata complessiva Q correttamente, ovvero tiene conto anche della portata d’acqua che transita lungo il tratto di derivazione 7.

Infatti, se i primi mezzi di misurazione 4 non fossero disposti a valle del punto di congiunzione 10 non misurerebbero la portata d’acqua che transita lungo il tratto di derivazione 7, ma solamente quella che transita lungo in tratto di monte 2 e che si trova a valle del punto di diramazione 9.

Vantaggiosamente, i mezzi di controllo coincidono con i mezzi di comando.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di realizzazione dell’impianto 1 in cui i mezzi di controllo siano, ad esempio, del tipo di un PLC differente rispetto ai mezzi di comando.

In particolare, i mezzi di controllo sono configurati per:

- ridurre il valore della portata turbinata T quando il valore della portata complessiva Q è sostanzialmente differente dal valore della portata turbinata T sommato ad una portata di rilascio R di valore predefinito, ed il valore della portata complessiva Q è maggiore del valore della portata turbinata T sommato ad una portata di rilascio minima N di valore predefinito;

- incrementare il valore della portata turbinata T quando il valore della portata complessiva Q è sostanzialmente differente dal valore della portata turbinata T sommato al valore della portata di rilascio R, il valore della portata complessiva Q è maggiore del valore della portata turbinata T sommato al valore della portata di rilascio minima N, ed il valore della portata turbinata T è inferiore ad un valore di portata massima turbinabile M di valore predefinito.

Nel prosieguo della seguente trattazione, con il termine portata di rilascio minima N si intende indicare il valore minimo di portata che deve sempre sfiorare al di sopra delle paratoie 6 dal tratto di monte 2 al tratto di valle 3. Con il termine portata massima turbinabile M, invece, si intende indicare il valore massimo di portata che può essere turbinato dalle turbine 8 e che è imposto dalla legge o come parametro di progetto dell’impianto 1.

In particolare, i mezzi di controllo permettono di mantenere la portata turbinata T delle turbine 8 al di sotto della portata massima turbinabile M ed allo stesso tempo di regolarne la portata in modo da mantenere il livello I sostanzialmente uguale al livello di sicurezza S e di mantenere il valore della portata di sfioro sostanzialmente sempre al di sopra del valore di portata di rilascio minima N.

Infatti, i mezzi di comando sono configurati per abbassare la quota di sfioro H quando:

- il valore della portata complessiva Q è maggiore del valore della portata turbinata T sommato al valore della portata di rilascio minima N; e

- il valore della portata turbinata T è sostanzialmente uguale al valore della portata massima turbinabile M.

Inoltre, il sistema 1 comprende:

- quarti mezzi di misurazione 12 del livello dell’acqua che sfiora dal tratto di monte 2 al tratto di valle 3 disposti lungo il tratto di monte 2 in corrispondenza del punto di sfioro 14;

- mezzi di calcolo configurati per calcolare il valore della portata di sfioro in funzione della misura di livello compiuta dai quarti mezzi di misurazione 12.

Preferibilmente, i quarti mezzi di misurazione 12 sono del tipo di un sensore di livello disposto in prossimità del punto di sfioro 14 definito dalla paratoia 6.

Inoltre, i mezzi di misurazione 12 comprendono preferibilmente un sensore di livello installato in prossimità di ciascuna paratoia 3.

In questo modo, è possibile monitorare e regolare il livello dell’acqua in corrispondenza di ciascuna paratoia 3.

Invece, i mezzi di calcolo coincidono preferibilmente con l’unità di elaborazione.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di realizzazione dell’impianto 1 in cui i mezzi di calcolo siano del tipo di un microcontrollore differente dall’unità di elaborazione.

In particolare, il valore della portata di rilascio R coincide con il valore della portata di sfioro.

Per di più, il sistema 1 comprende:

- mezzi di rilevamento della quota di sfioro H del punto di sfioro 14 - disposti in prossimità della paratoia 6;

- mezzi di attivazione dei mezzi di regolazione della paratoia 6 configurati per innalzare o abbassare la quota di sfioro H rispettivamente quando i mezzi di rilevamento 13 rilevano un valore della quota di sfioro H minore o maggiore di una quota di sfioro attesa A di valore predefinito, mantenendo il valore della quota di sfioro H sostanzialmente uguale al valore della quota di sfioro attesa A.

Convenientemente, i mezzi di rilevamento 13 comprendono un sensore di rilevamento installato in prossimità di ciascuna paratoia 3.

In questo modo, è possibile monitorare e regolare la quota di sfioro H in corrispondenza di ciascuna paratoia 3.

I mezzi di attivazione, invece, coincidono preferibilmente con i mezzi di comando e con i mezzi di controllo.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di realizzazione dell’impianto 1 in cui i mezzi di attivazione siano, ad esempio, del tipo di un PLC differente rispetto ad almeno uno tra i mezzi di comando ed i mezzi di controllo.

In particolare, i mezzi di attivazione permettono di verificare con precisione la quota di sfioro H e di regolare la posizione della paratoia 6, nella fattispecie della traversa, con lo scopo di mantenere il valore della quota di sfioro H sostanzialmente uguale al valore della quota di sfioro attesa A.

Il funzionamento dell’impianto 1 secondo la forma di realizzazione appena descritta ed in accordo con l’esecuzione del metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo il trovato è schematizzato in figura 2 ed è il seguente.

Il metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro comprende almeno le fasi di:

- misurazione 20 del livello dell’acqua che fluisce all’interno di un tratto di valle 3 di un corso d’acqua;

- misurazione 21 del livello dell’acqua che fluisce all’interno di almeno un tratto di monte 2 del corso d’acqua;

- regolazione della quota di sfioro H di un punto di sfioro 14 definito da almeno una paratoia 6 regolabile di sbarramento del corso d’acqua ed in corrispondenza del quale sfiora una portata d’acqua che fluisce dal tratto di monte 2 al tratto di valle 3, la regolazione essendo effettuata in funzione della misurazione 20 del livello dell’acqua che fluisce lungo il tratto di valle 3 e della misurazione 21 del livello dell’acqua che fluisce lungo il tratto di monte 2.

In particolare, la regolazione della quota di sfioro H comprende almeno i passi di:

- elaborazione 22 di un livello di sicurezza S in funzione della misurazione 20 del livello dell’acqua che fluisce lungo il tratto di valle 3;

- aumento 23 della quota di sfioro H del punto di sfioro 14 quando il livello dell’acqua misurato lungo il tratto di monte 2 è minore del livello di sicurezza S elaborato;

- riduzione 24 della quota di sfioro H del punto di sfioro 14 quando il valore di livello misurato dai secondi mezzi di misurazione 5 è maggiore del valore del livello di sicurezza S.

Nel prosieguo della trattazione con i termini “aumento” e “riduzione” impiegati con riferimento ai passi o alle fasi di “aumento” e “riduzione” della quota di sfioro H si intende indicare un passo comprendente almeno una passo di movimentazione della paratoia 6 atto ad aumentare e ad abbassare rispettivamente l’altezza della paratoia stessa.

Più in dettaglio, l’elaborazione 22 del valore del livello di sicurezza S comprende almeno i passi di:

- calcolo del valore della portata complessiva Q del corso d’acqua in funzione della misura di livello dell’acqua che fluisce lungo il tratto di valle 3;

- calcolo del valore del livello di sicurezza S in funzione del calcolo del valore della portata complessiva Q.

Convenientemente, il metodo di il controllo di impianti idrici a soglia di sfioro comprende almeno un passo di settaggio del valore della portata turbinata T da almeno una turbina 8 regolabile per la produzione di energia idroelettrica disposta lungo almeno un tratto di derivazione 7 fluidodinamicamente collegato al tratto di monte 2 in corrispondenza di un punto di diramazione 9 dal corso d’acqua, e fluidodinamicamente collegato al tratto di valle 3 in corrispondenza di un punto di congiunzione 10 con il corso d’acqua, il settaggio comprendendo almeno i passi di:

- misurazione della portata turbinata T dalla turbina 8;

- riduzione 25 del valore della portata turbinata T quando il valore calcolato della portata complessiva Q è sostanzialmente diverso dal valore misurato dalla portata turbinata T sommato ad una portata di rilascio R di valore predefinito, ed il valore misurato della portata complessiva Q è maggiore del valore misurato della portata turbinata T sommato ad una portata di rilascio minima N di valore predefinito;

- aumento 26 del valore della portata turbinata T quando il valore calcolato della portata complessiva Q è sostanzialmente diverso dal valore misurato della portata turbinata T sommato ad una portata di rilascio R di valore predefinito, il valore calcolato della portata complessiva Q è maggiore del valore misurato della portata turbinata T sommato al valore della portata di rilascio minima N, ed il valore misurato della portata turbinata T è inferiore ad un valore di portata massima turbinabile M di valore predefinito.

La regolazione della quota di sfioro H comprende almeno i passi di:

- riduzione 27 del valore della quota di sfioro H quando il valore calcolato della portata complessiva Q è maggiore del valore misurato della portata turbinata T sommato al valore della portata di rilascio minima N, ed il valore misurato della portata turbinata T è sostanzialmente uguale al valore della portata massima turbinabile M. In particolare, il settaggio del valore della portata turbinata T e la regolazione della quota di sfioro H permettono di impostare il valore della portata di rilascio R e della portata turbinata T in funzione dei parametri di progetto dell’impianto 1, ad esempio come la portata di rilascio minima N e la portata massima turbinabile M.

Inoltre, la regolazione della quota di sfioro H comprende almeno i passi di - misurazione 28 della quota di sfioro H del punto di sfioro;

- riduzione 29 del valore della quota di sfioro H quando il valore della quota di sfioro H misurata è sostanzialmente maggiore ad una quota di sfioro attesa A di valore predefinito;

- aumento 30 del valore della quota di sfioro H quando il valore della quota di sfioro H misurata è sostanzialmente minore del valore della quota di sfioro attesa A.

Opportunamente, il metodo di il controllo di impianti idrici a soglia di sfioro comprende almeno una fase di computazione della portata di sfioro che sfiora dal tratto di monte 2 al tratto di valle 3 comprendente almeno i passi di:

- misurazione del livello dell’acqua che sfiora dal tratto di monte 2 al tratto di valle 3;

- calcolo del valore della portata di sfioro in funzione della misura del livello dell’acqua che sfiora dal tratto di monte 2 al tratto di valle 3. Il valore della portata di rilascio R coincide con il valore calcolato della portata di sfioro.

Inoltre, tali passi e fasi sono eseguiti con regolare frequenza, in modo da permettere il funzionamento continuo dell’impianto 1 senza influenzare significativamente condizioni naturali del corso d’acqua.

Infatti, il metodo appena descritto permette all’impianto stesso di adattarsi alle condizioni dell’ambiente nel quale è installato.

Una forma di realizzazione alternativa dell’impianto 1 è mostrata in figura 3.

In particolare, in aggiunta a tutti i componenti della forma di realizzazione descritta precedentemente, questa forma di realizzazione comprende:

- quinti mezzi di misurazione 15 del livello dell’acqua di almeno un tratto di deflusso 16 fluidodinamicamente collegato al tratto di monte 2 in corrispondenza di un punto di partizione 17 del corso d’acqua e fluidodinamicamente collegato al tratto di valle 3 in corrispondenza di un punto di raccordo 18 con il corso d’acqua;

- mezzi di computazione configurati per calcolare il valore della portata di deflusso in funzione della misura di livello compiuta dai quinti mezzi di misurazione 15.

Tuttavia, a differenza della forma di realizzazione descritta precedentemente, in questa forma di realizzazione alternativa la portata di rilascio R coincide con il valore della portata di sfioro sommato al valore della portata di deflusso del tratto di deflusso 16.

Infatti, in questa forma di realizzazione, l’impianto 1 deve garantire lungo il tratto di deflusso 16 fluisca sempre una portata di deflusso che permette alla specie che popolano il corso d’acqua di passare liberamente dal tratto di valle 3 al tratto di monte 2 senza attraversare il tratto del corso d’acqua in corrispondenza del quale si trovano le paratoie 6.

Opportunamente, in questa forma di realizzazione, i primi mezzi di misurazione 4 sono disposti lungo il corso d’acqua in corrispondenza di un punto di misura disposto a valle del punto di congiunzione 10 del tratto di derivazione 7 con il tratto di valle 3 ed a valle del punto di raccordo 18 del tratto di deflusso 16 con il tratto di valle 3.

Preferibilmente, i quinti mezzi di misurazione 15 sono del tipo di un sensore di livello disposto lungo il tratto di deflusso 16.

Invece, i mezzi di computazione coincidono preferibilmente con l’unità di elaborazione

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di realizzazione dell’impianto 1 in cui i mezzi di computazione siano del tipo di un microcontrollore differente dall’unità di elaborazione.

Convenientemente, l’impianto 1 comprende:

- almeno una paratoia ausiliaria 19 regolabile disposta lungo il tratto di deflusso 16 in corrispondenza del punto di partizione 17 e comprendente mezzi di variazione dell’altezza della paratoia ausiliaria stessa atti ad incrementare o ridurre l’altezza di quest’ultima;

- mezzi di gestione dei mezzi di variazione configurati per incrementare o ridurre l’altezza della paratoia ausiliaria 19 quando il valore del livello misurato dai terzi mezzi di misurazione 11 è rispettivamente minore o maggiore del valore del livello di sicurezza S.

Secondo la forma di realizzazione mostrata in figura 3, l’impianto 1 comprende una sola paratoia ausiliaria 19 disposta a sbarramento del tratto di deflusso 16, analogamente a quanto descritto con riferimento alla paratoia 6.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di realizzazione dell’impianto 1 in cui siano presenti una pluralità di paratoie ausiliarie 19, ad esempio in numero tale da coprire trasversalmente l’estensione del tratto di deflusso 16.

Vantaggiosamente, l’impianto 1 comprende anche un tratto di biforcazione 33 dal tratto di deflusso 16 e fluidodinamicamente collegato al tratto di monte 2 in corrispondenza di almeno un punto di distaccamento 34, come mostrato in figura 3.

In questo modo, il tratto di biforcazione 33 rende il tratto di deflusso 16 navigabile e permette alle specie che popolano il corso d’acqua di passare liberamente dal tratto di valle 3 al tratto di monte 2.

Infatti, in assenza del tratto di biforcazione 33, la paratoia ausiliaria 19 impedirebbe la navigazione del tratto di deflusso 16.

Il funzionamento dell’impianto 1 secondo la forma di realizzazione appena descritta ed in accordo con l’esecuzione del metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo il trovato è schematizzato in figura 4 ed è il seguente.

In particolare, con riferimento alla forma di realizzazione dell’impianto 1 appena descritta, il metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro comprende almeno i passi di:

- misurazione del livello dell’acqua che scorre lungo un tratto di deflusso 16 fluidodinamicamente collegato al tratto di monte 2 in corrispondenza di un punto di partizione 17 dal corso d’acqua e fluidodinamicamente collegato al tratto di valle 3 in corrispondenza di un punto di raccordo 18 con il corso d’acqua;

- calcolo del valore della portata di deflusso del tratto di deflusso 16 in funzione del valore misurato del livello dell’acqua che fluisce lungo il tratto di deflusso 16;

la portata di rilascio R coincidendo con il valore calcolato della portata di sfioro sommato al valore della portata di deflusso.

Convenientemente, il metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro comprende almeno una fase di movimentazione di almeno una paratoia ausiliaria 19 regolabile disposta lungo il tratto di deflusso 16 in corrispondenza del punto di partizione 17, la movimentazione comprendendo almeno i passi di:

- riduzione 31 dell’altezza della paratoia ausiliaria 19 quando la misurazione del livello dell’acqua che scorre lungo il tratto di monte 2 è maggiore del valore del livello di sicurezza S;

- aumento 32 dell’altezza della paratoia ausiliaria 19 quando la misurazione del livello dell’acqua che scorre lungo il tratto di monte 2 è minore del valore del livello di sicurezza S.

Si è in pratica constatato come l’invenzione descritta raggiunga gli scopi proposti.

In particolare, i secondi mezzi di misurazione ed i mezzi di comando permettono di regolare con precisione la quota di sfioro H di una o più paratoie in funzione del livello dell’acqua misurato lungo il tratto di monte. Per di più, i secondi mezzi di misurazione ed i mezzi di comando permettono di regolare con continuità la quota sfioro delle paratoie in modo da variare le caratteristiche dell’impianto a seconda della condizioni del corso d’acqua, mantenendo il livello dell’acqua del tratto di monte pari al livello di sicurezza.

In aggiunta, i secondi mezzi di misurazione ed i mezzi di comando permettono di gestire la produzione di energia idroelettrica di una o più turbine ed il mantenimento della portata minima di deflusso del canale di deflusso, limitando considerevolmente l’impatto ambientale dell’impianto sul corso d’acqua rispetto agli impianti di tipo noto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Impianto (1) idrico a soglia di sfioro, comprendente: - almeno una paratoia regolabile di sbarramento di almeno un corso d’acqua e definente: - almeno un tratto di monte (2) ed almeno un tratto di valle (3) di detto corso d’acqua disposti rispettivamente a monte e a valle della paratoia stessa; - almeno un punto di sfioro (14) disposto ad una quota di sfioro (H) ed in corrispondenza del quale sfiora una portata d’acqua di sfioro che fluisce da detto tratto di monte (2) e si riversa in detto tratto di valle (3); detta paratoia (6) comprendendo mezzi di regolazione di detta quota di sfioro (H) atti ad innalzare o ad abbassare detta quota di sfioro (H); - primi mezzi di misurazione (4) del livello dell’acqua che fluisce lungo detto tratto di valle (3); caratterizzato dal fatto che comprende: - secondi mezzi di misurazione (5) del livello dell’acqua di detto tratto di monte (2); - mezzi di comando di detti mezzi di regolazione operativamente collegati a detti primi e a detti secondi mezzi di misurazione (4, 5) e configurati per innalzare o abbassare detta quota di sfioro (H) in funzione del livello misurato da detti primi e detti secondi mezzi di misurazione (4, 5).
2) Impianto (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando comprendono almeno un’unità di elaborazione di un livello di sicurezza (S) configurata per calcolare il valore di detto livello di sicurezza (S) in funzione del livello misurato da detti primi e detti secondi mezzi di misurazione (4, 5), incrementando o riducendo la quota di sfioro (H) di detto punto di sfioro (14) quando il valore del livello misurato da detti secondi mezzi di misurazione (5) è rispettivamente minore o maggiore del valore di detto livello di sicurezza (S), mantenendo il livello dell’acqua di detto tratto di monte (2) ad un valore pari a detto livello di sicurezza (S).
3) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione elabora un valore della portata complessiva (Q) di detto corso d’acqua in funzione della misura di livello compiuta da detti primi mezzi di misurazione (4) ed elabora il valore di detto livello di sicurezza (S) in funzione del valore di detta portata complessiva (Q) di detto corso d’acqua.
4) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende: - almeno una turbina (8) regolabile per la produzione di energia idroelettrica disposta lungo almeno un tratto di derivazione (7) fluidodinamicamente collegato a detto tratto di monte (2) in corrispondenza di un punto di diramazione (9) da detto corso d’acqua, e fluidodinamicamente collegato a detto tratto di valle (3) in corrispondenza di un punto di congiunzione (10) con detto corso d’acqua, detta turbina (8) comprendendo mezzi di settaggio della portata d’acqua turbinata atti ad incrementare o ridurre la portata d’acqua che attraversa la turbina stessa per la produzione di energia idroelettrica; - terzi mezzi di misurazione (11) di detta portata d’acqua turbinata da detta turbina (8); - mezzi di controllo di detti mezzi di settaggio operativamente collegati a detti terzi mezzi di misurazione (11) e configurati per incrementare o ridurre detta portata turbinata (T) in funzione della misura di livello compiuta da detti primi mezzi di misurazione (4).
5) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo sono configurati per: - ridurre il valore di detta portata turbinata (T) quando il valore di detta portata complessiva (Q) è sostanzialmente differente dal valore di detta portata turbinata (T) sommato ad una portata di rilascio (R) di valore predefinito, ed il valore di detta portata complessiva (Q) è maggiore del valore di detta portata turbinata (T) sommato ad una portata di rilascio minima (N) di valore predefinito; - incrementare il valore di detta portata turbinata (T) quando il valore di detta portata complessiva (Q) è sostanzialmente differente dal valore di detta portata turbinata (T) sommato al valore di detta portata di rilascio (R), il valore di detta portata complessiva (Q) è maggiore del valore di detta portata turbinata (T) sommato al valore di detta portata di rilascio minima (N), ed il valore di detta portata turbinata (T) è inferiore ad un valore di portata massima turbinabile (M) di valore predefinito.
6) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando sono configurati per abbassare detta quota di sfioro (H) quando: - il valore di detta portata complessiva (Q) è maggiore del valore di detta portata turbinata (T) sommato al valore di detta portata di rilascio minima (N); e - il valore di detta portata turbinata (T) è sostanzialmente uguale al valore di detta portata massima turbinabile.
7) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende: - mezzi di rilevamento della quota di sfioro (H) di detto punto di sfioro (14) disposti in prossimità di detta paratoia (6); - mezzi di attivazione di detti mezzi di regolazione di detta paratoia (6) configurati per innalzare o abbassare detta quota di sfioro (H) rispettivamente quando detti mezzi di rilevamento (13) rilevano un valore della quota di sfioro (H) minore o maggiore di una quota di sfioro attesa (A) di valore predefinito, mantenendo il valore della quota di sfioro (H) sostanzialmente uguale al valore di detta quota di sfioro attesa (A).
8) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende: - quarti mezzi di misurazione (12) del livello dell’acqua che sfiora da detto tratto di monte (2) a detto tratto di valle (3) disposti lungo detto tratto di monte (2) in corrispondenza di detto punto di sfioro (14); - mezzi di calcolo configurati per calcolare il valore di detta portata di sfioro in funzione della misura di livello compiuta da detti quarti mezzi di misurazione (12).
9) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che comprende: - quinti mezzi di misurazione (15) del livello dell’acqua di almeno un tratto di deflusso (16) fluidodinamicamente collegato a detto tratto di monte (2) in corrispondenza di un punto di partizione (17) da detto corso d’acqua e fluidodinamicamente collegato a detto tratto di valle (3) in corrispondenza di un punto di raccordo (18) con detto corso d’acqua; - mezzi di computazione configurati per calcolare il valore di detta portata di deflusso in funzione della misura di livello compiuta da detti quinti mezzi di misurazione (15); detta portata di rilascio (R) coincidendo con il valore di detta portata di sfioro sommato al valore di detta portata di deflusso di detto tratto di deflusso (16).
10) Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende: - almeno una paratoia ausiliaria (19) regolabile disposta lungo detto tratto di deflusso (16) in corrispondenza di detto punto di partizione (17) e comprendente mezzi di variazione dell’altezza della paratoia ausiliaria stessa atti ad incrementare o ridurre l’altezza di quest’ultima; - mezzi di gestione di detti mezzi di variazione configurati per incrementare o ridurre l’altezza di detta paratoia ausiliaria (19) quando il valore del livello misurato da detti terzi mezzi di misurazione (11) è rispettivamente minore o maggiore del valore di detto livello di sicurezza (S).
11) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro caratterizzato dal fatto che comprendente almeno le fasi di: - misurazione (20) del livello dell’acqua che fluisce lungo almeno un tratto di valle (3) di un corso d’acqua; - misurazione (21) del livello dell’acqua che fluisce all’interno di almeno un tratto di monte (2) di detto corso d’acqua; - regolazione della quota di sfioro (H) di un punto di sfioro (14) definito da almeno una paratoia (6) regolabile di sbarramento di detto corso d’acqua ed in corrispondenza del quale sfiora una portata d’acqua che fluisce da detto tratto di monte (2) a detto tratto di valle (3), detta regolazione essendo effettuata in funzione di detta misurazione (20) del livello dell’acqua che fluisce lungo detto tratto di valle (3) e di detta misurazione (21) del livello dell’acqua che fluisce lungo detto tratto di monte (2).
12) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detta regolazione della quota di sfioro (H) comprende almeno i passi di: - elaborazione (22) di un livello di sicurezza (S) in funzione di detta misurazione (20) del livello dell’acqua che fluisce lungo detto tratto di valle (3); - aumento della quota di sfioro (H) di detto punto di sfioro (14) quando il valore di detto livello dell’acqua misurato lungo detto tratto di monte (2) è minore di detto livello di sicurezza (S) elaborato; - riduzione della quota di sfioro (H) di detto punto di sfioro (14) quando il valore di detto livello misurato lungo detto tratto di valle (3) è maggiore del valore di detto livello di sicurezza (S).
13) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 13, caratterizzato dal fatto che detta elaborazione (22) del valore di detto livello di sicurezza (S) comprende almeno i passi di: - calcolo del valore della portata complessiva (Q) di detto corso d’acqua in funzione della misura di livello dell’acqua che fluisce lungo detto tratto di valle (3); - calcolo del valore di detto livello di sicurezza (S) in funzione del calcolo del valore di detta portata complessiva (Q).
14) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 14, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un passo di settaggio del valore della portata turbinata (T) da almeno una turbina (8) regolabile per la produzione di energia idroelettrica disposta lungo almeno un tratto di derivazione (7) fluidodinamicamente collegato a detto tratto di monte (2) in corrispondenza di un punto di diramazione (9) da detto corso d’acqua, e fluidodinamicamente collegato a detto tratto di valle (3) in corrispondenza di un punto di congiunzione (10) con detto corso d’acqua, detto settaggio comprendendo almeno i passi di: - misurazione della portata turbinata (T) da detta turbina (8); - riduzione (25) del valore di detta portata turbinata (T) quando il valore calcolato di detta portata complessiva (Q) è sostanzialmente diverso dal valore misurato di detta portata turbinata (T) sommato ad una portata di rilascio (R) di valore predefinito, ed il valore misurato di detta portata complessiva (Q) è maggiore del valore misurato di detta portata turbinata (T) sommato ad una portata di rilascio minima (N) di valore predefinito; - aumento (26) del valore di detta portata turbinata (T) quando il valore calcolato di detta portata complessiva (Q) è sostanzialmente diverso dal valore misurato di detta portata turbinata (T) sommato ad una portata di rilascio (R) di valore predefinito, il valore calcolato di detta portata complessiva (Q) è maggiore del valore misurato di detta portata turbinata (T) sommato al valore di detta portata di rilascio minima (N), ed il valore misurato di detta portata turbinata (T) è inferiore ad un valore di portata massima turbinabile (M) di valore predefinito.
15) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 15, caratterizzato dal fatto che detta regolazione della quota di sfioro (H) comprende almeno i passi di: - riduzione (27) del valore di detta quota di sfioro (H) quando il valore calcolato di detta portata complessiva (Q) è maggiore del valore misurato di detta portata turbinata (T) sommato al valore di detta portata di rilascio minima (N), ed il valore misurato di detta portata turbinata (T) è sostanzialmente uguale al valore di detta portata massima turbinabile (M).
16) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 16, caratterizzato dal fatto che detta regolazione della quota di sfioro (H) comprende almeno i passi di - misurazione (28) della quota di sfioro (H) di detto punto di sfioro (14); - riduzione (29) del valore di detta quota di sfioro (H) quando il valore di detta quota di sfioro (H) misurata è sostanzialmente maggiore ad una quota di sfioro attesa (A) di valore predefinito; - aumento (30) del valore di detta quota di sfioro (H) quando il valore di detta quota di sfioro (H) misurata è sostanzialmente minore del valore di detta quota di sfioro attesa (A).
17) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro, secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 17, caratterizzato dal fatto che comprende almeno una fase di computazione della portata di sfioro che sfiora da detto tratto di monte (2) a detto tratto di valle (3) comprendente almeno i passi di: - misurazione del livello dell’acqua che sfiora da detto tratto di monte (2) a detto tratto di valle (3); - calcolo del valore di detta portata di sfioro in funzione della misura del livello dell’acqua che sfiora da detto tratto di monte (2) a detto tratto di valle (3).
18) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro, secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 18, caratterizzato dal fatto che il valore di detta portata di rilascio (R) coincide con il valore calcolato di detta portata di sfioro.
19) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro, secondo una o più delle rivendicazioni dalla 12 alla 19, caratterizzato dal fatto che comprende almeno i passi di: - misurazione del livello dell’acqua che scorre lungo un tratto di deflusso (16) fluidodinamicamente collegato a detto tratto di monte (2) in corrispondenza di un punto di partizione (17) da detto corso d’acqua e fluidodinamicamente collegato a detto tratto di valle (3) in corrispondenza di un punto di raccordo (18) con detto corso d’acqua; - calcolo del valore della portata di deflusso di detto tratto di deflusso (16) in funzione del valore misurato di detto livello dell’acqua che fluisce lungo detto tratto di deflusso (16); detta portata di rilascio (R) coincidendo con il valore calcolato di detta portata di sfioro sommato al valore calcolato di detta portata di deflusso.
20) Metodo di controllo di impianti idrici a soglia di sfioro, secondo la rivendicazione da 12 a 20, caratterizzato dal fatto che comprende almeno una fase di movimentazione di almeno una paratoia ausiliaria (19) regolabile disposta lungo detto tratto di deflusso (16) in corrispondenza di detto punto di partizione (17), detta movimentazione comprendendo almeno i passi di: - riduzione (31) dell’altezza di detta paratoia ausiliaria (19) quando la misurazione del livello dell’acqua che scorre lungo detto tratto di monte (2) è maggiore del valore di detto livello di sicurezza (S); - aumento (32) dell’altezza di detta paratoia ausiliaria (19) quando la misurazione del livello dell’acqua che scorre lungo detto tratto di monte (2) è minore del valore di detto livello di sicurezza (S).