Relazione di calcolo della gittata massima

COMMITTENTE
TAVOLA
ZEFIRO s.r.l.
Studio di Ingegneria
Dott.Ing. RAIMONDO ALUIGI
Via S.Maria n°4 - 61046 - PIOBBICO (PU)
Tel – Fax 0722-986489
[email protected] - p.i. 00988990412
07.11
OGGETTO
SCALA
RELAZIONE DI CALCOLO DELLA GITTATA
MASSIMA DI UNA PALA
DATA
Febbraio 2014
PROGETTO
IMPIANTO PALA EOLICA DA 60 KW
Variante alla autorizzazione unica per la
costruzione e l’esercizio di un impianto mini
eolico di potenza nominale 999.80 Kwp
approvato con determinazione del dirigente del
servizio 4.3 della provincia di Pesaro e Urbino
n.2332 del 15/09/2010 in località Cà Parlano
nel Comune di Piobbico (PU)
ARCHIVIO
Impianto Eolico 2
VARIANTE
1. INTRODUZIONE
Il presente studio è stato redatto in conformità a quanto richiesto dal D.M. 10 settembre 2010
"Linee guida per l'autorizzazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili" (paragrafo 6.2
allegato 4 - Impianti Eolici).
Lo scopo è quello di illustrare la procedura per il calcolo della gittata massima di una pala di un
aerogeneratore nell’ipotesi di distacco della stessa nel punto di serraggio sul mozzo, punto di
maggiore sollecitazione, per evidente effetto di intaglio, dovuto al collegamento.
In letteratura sono annoverati pochissimi casi di danni causati dalle pale delle turbine in caso di
rottura accidentale. Si tratta infatti di una circostanza eccezionale e comunque i rischi connessi,
soprattutto per la salute pubblica, sono estremamente bassi. Sono davvero remote le possibilità
che una pala di un aerogeneratore possa, attraverso la sua rottura, causare danni.
Questo accade quando la scelta delle aree idonee all’installazione degli aerogeneratori viene
effettuata tenendo in conto una distanza minima dalle abitazioni e dai luoghi in cui le
frequentazioni umane sono assidue. La distanza minima da rispettare tra le turbine eoliche e i
manufatti abitati, imposta dalla normativa vigente è sempre maggiore della distanza necessaria ad
assicurare la salute pubblica.
Premesso che la determinazione della reale distanza raggiunta da una pala distaccatasi dal rotore
di un aerogeneratore, in funzione delle condizioni iniziali e al contorno, è decisamente complessa
per l’influenza di un elevato numero di fattori, si è cercato di ottenere, con un modello semplificato
e conservativo, un valore di riferimento e di determinare il dato finale con correzioni che tenessero
conto di elementi significativi per la stima della distanza massima.
In particolare, lo studio è stato condotto calcolando la gittata del centro di gravità (stimato) della
pala, a partire dalle condizioni iniziali teoriche di massima gittata (±45° dall’asse orizzontale con
pala in salita) e con ipotesi semplificative circa gli effetti della resistenza/portanza aerodinamica e
del trascinamento nella corrente del vento, apportando poi le dette correzioni al risultato ottenuto.
2. CALCOLO
2.1.
STIMA PARAMETRI
Per il calcolo della massima gittata si utilizzano i seguenti dati forniti dalla ditta produttrice
dell’aerogeneratore,:
-
Lunghezza pala: 14,5 m,
-
Altezza della torre:50 m (Ht)
-
Massa della pala: 4,7 ton
-
Velocità di rotazione massima: 27 giri/min
Da tali dati facilmente sono ottenibili le seguenti grandezze
-
Ascissa del baricentro della pala: 14,5 m (r)
-
Velocità di rotazione massima: 2,83 rad/sec (w)
-
Velocità periferica del baricentro: r*w= 41,03 m/sec (V)
-
Proiezione del baricentro lungo l’asse del traliccio: Ht - (r*cos 45°)= 42,38 m (H)
2.2.
EQUAZIONI DEL MOTO.
Supponendo di trovarci nel caso notevole di un proiettile non puntiforme per ottenere la gittata
massima si utilizzano le equazioni del moto di un punto materiale soggetto solo alla forza di
gravità:
dove g = 9,8m /s2 è l’accelerazione di gravità
Integrando la legge del moto di queste equazioni con le opportune condizioni al contorno si ottiene
una gittata massima pari a:
Gmax = 96,71 m
Tale valore rappresenta la distanza alla quale cade il baricentro della pala, a partire dalla base
della torre.
Il punto in cui cade il vertice della pala nella situazione più gravosa è rappresentato da:
L max = (96.71+14,5*2/3)m=106.31 m
Si ritiene comunque che il valore reale, ossia quello calcolato tenendo conto della resistenza
dell’aria sia inferiore.
3. CONCLUSIONI
Tale studio mostra che nelle condizioni più gravose il vertice della pala del rotore può al massimo
raggiungere una distanza di circa 70 m dalla base della torre.
La limitata distanza raggiunta è dovuta principalmente alla bassa velocità angolare della macchina
prevista in progetto, che a sua volta comporta una velocità periferica di distacco molto bassa.
In tale raggio di azione pari a 130 m non esistono recettori sensibili (Fig. 1) quali aree abitate o siti
di particolare interesse: le zone limitrofe interessate sono pressoché costituite da aree arbustive
difficilmente accessibili e le strade ivi interessate non sono caratterizzate da traffico intenso (SP e
SS). Di conseguenza, è da escludere che l’impianto proposto possa arrecare danni alla salute
pubblica per distacco accidentale di una pala.
Fig. 1: Area d'influenza della gittata e recettori sensibili (R).