Azionamenti servo idraulici per le chiuse di Münster

Azionamenti servo idraulici per le chiuse di Münster
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La chiusa di Münster è un importante snodo per la navigazione europea. La sua struttura a due bacini fa risparmiare acqua ed energia.

Il Canale Dortmund-Ems è fra le vie d’acqua più trafficate dell’in- tera Germania: l’itinerario non soltanto collega i fiumi Reno, Weser ed Elba, ma è anche un importante elemento del collegamento Est-Ovest nell’area centroeuropea. Nella tratta meridionale del percorso, presso Münster, viene superato un dislivello di 6,20 metri. Allo scopo, dopo l’apertura del canale, nel 1899, esisteva un’apposita chiusa; nel 1913 se ne aggiunse una seconda e, nel 1926, una terza. Per lungo tempo, tale soluzione si mantenne adeguata; negli ultimi decenni, tuttavia, la navigazione interna ha registrato un forte incremento: mentre in precedenza erano i ri- morchiatori a dominare il traffico marittimo, oggi la norma sono grandi motonavi e chiatte fino a 189 metri di lunghezza.

Una nuova struttura attenta all’ambiente

Per tale ragione, l’Autorità Federale Tedesca per la Gestione delle Acque e della Navigazione decise di far realizzare ex novo una doppia chiusa, con due camere identiche e dimensioni utili di 190 metri di lunghezza e 12,5 metri di larghezza. Grazie a tale importante misura di potenziamento della tratta meridionale del Canale Dortmund-Ems, la capacità dei tragitto è ora ben superiore all’at- tuale media di 16.000 navi e chiatte all’anno. Per garantire un regolare traffico marittimo durante i lavori, iniziati nel 1991, la costruzione si è svolta per tappe: la prima camera di chiusa è stata messa in servizio nel 2009; la camera gemella è stata ultimata ad aprile 2014. Il volume di carico che annualmente attraversa la doppia chiusa corrisponde ad una capacità di oltre 510.000 autocarri: la chiusa di Münster, quindi, contribuisce ad alleggerire il traffico stradale e a ridurre le emissioni di CO2 sul territorio tedesco; inoltre, ad ogni movimentazione della chiusa, i due bacini scambiano 8.000 metri cubi d’acqua, riducendone così il consumo. Così si ri- sparmia anche energia, occorrendo far rifluire meno acqua verso l’alto dall’area inferiore del fiume. Tutti i movimenti necessari per spostare la chiusa vengono svolti da azionamenti elettroidraulici Rexroth, che aprono e chiudono le porte monodirezionali e quelle di attraversamento, le otto chiusure di ricircolazione nei canali longitudinali e le due chiusure trasversali.

La struttura dell’idraulica consente la separazione fisica fra la

parte per la generazione di forza ed i cilindri di azionamento: ciò ha consentito di disporre le unità idrauliche in posizione protetta, in appositi spazi al di sotto delle chiuse; soltanto i cilindri applicati su porte e chiusure sono esposti agli spruzzi d’acqua. Ciascuna delle 16 unità idrauliche impiegate è composta da due gruppi mo- tore-pompa ridondanti. Le pompe a pistoni assiali installate, del tipo A10VSO Rexroth, sono particolarmente silenziose ed hanno un rendimento nettamente superiore al 90%; inoltre, anche con il fluido idraulico impiegato a Münster – ecologico, biologico e rapi- damente biodegradabile – esse raggiungono la stessa durata con- sentita dall’olio minerale.

Appositi cilindri con corsa da 2.200 millimetri aprono e chiudono le porte di attraversamento, da 52 tonnellate di peso, con una forza di trazione massima di 450 kilonewton; tutti i cilindri sono dotati di protezione anticorrosione, per consentirne una lunga durata utile. Primo fra tutti i costruttori, ormai da più di trent’anni Bosch Rexroth applica rivestimenti ceramici sugli steli di pistoni per strutture idrauliche in acciaio e per l’impiego in mare aperto; da allora, l’azienda analizza i dati d’esercizio di oltre diecimila grandi cilindri installati nel mondo, operanti nelle applicazioni più di- verse e nelle più estreme condizioni ambientali. Da ciò si è otte- nuta un’importante informazione: un’affidabile protezione anti- corrosione deve andare oltre il semplice rivestimento dello stelo del pistone. Soltanto un’interazione ottimizzata in base all’appli- cazione fra rivestimento, tribologia e tecnica di ermetizzazione garantisce una protezione completa e duratura.

Una misurazione della corsa senza contatto

Il sistema di misurazione della corsa CIMS (Cylinder Integrated Measuring System), completamente integrato nel cilindro, mi- sura senza contatto la posizione dello stelo del pistone. In stretta

collaborazione con Bosch, specialista in tecnologie automobili- stiche, Bosch Rexroth ha sviluppato per il CIMS una nuova gene- razione di sensori, particolarmente robusti e resistenti ad urti e vibrazioni. Il sistema, totalmente privo di parti soggette ad usura, non ha alcun influsso sullo stelo del pistone. Apposite scanala- ture praticate sotto al rivestimento dello stelo causano variazioni in un campo magnetico generato dal sistema di misurazione della

corsa; il sensore CIMS rileva ed analizza tali variazioni, analizzandole con grande precisione. I tecnici possono richiamare edanalizzare lo stato d’esercizio del sistema integrato di misura- zione della corsa tramite un PC, oppure mediante il controllo PLC. Nei cilindri della chiusa di Münster, Bosch Rexroth ha integrato tre sensori CIMS per cilindro, per assicurare la ridondanza nel rilevamento della corsa. Per la nuova generazione CIMS, questo era il primo impiego sul campo: pertanto, in ciascun cilindro, Bosch Rexroth ha abbinato ai nuovi sensori i collaudati modelli della serie precedente, in modo da raffrontarli in tempo reale ed ottimizzarli.

Come funziona la doppia chiusa

Come funziona la doppia chiusa Magnifier

Quando una chiusa è riempita con acqua (livello dell’acqua superiore (1)) e la seconda è svuotata (livello dell’acqua inferiore (2)), la movimentazione della chiusa può iniziare. Durante tale fase, le porte monodirezionali del bacino superiore (3), larghe 13,2 metri, e le porte di attraversamento del bacino inferiore (4), sono chiuse.

Mediante due canali longitudinali (5) per ciascun lato delle camere, l’acqua, attraversando due canali trasversali (6), passa nella camera con il minore livello dell’acqua; tramite lo scambio, le due camere raggiungono lo stesso livello, nel punto centrale fra le relative tacche indicatrici. Mentre nella camera per il percorso in discesa l’acqua residua viene scaricata verso il basso, l’altra camera viene riempita dall’opera di presa. Il livello dell’acqua è regolato da un totale di dieci chiusure all’interno dei canali.

Poiché il Canale Dortmund-Ems è privo di affluenti naturali, l’acqua è qui un bene prezioso: ogni litro che dal bacino inferiore affluisce verso il canale va quindi recuperato al livello superiore. Qui, la concezione a doppia chiusa dimostra i propri vantaggi: ad ogni movimentazione della chiusa, i due bacini scambiano 8.000 metri cubi d’acqua, pari alla metà della quantità necessaria per ciascuna camera: così si perde molto meno acqua da recuperare. Tale accorgimento riduce il consumo d’acqua e, quindi, anche il fabbisogno di energia per le pompe.