Dietro le quinte di un progetto di ingegneria

Lo sviluppo di una turbina idroelettrica per acquedotti

Quando si parla di turbine idroelettriche, si pensa spesso a macchine progettate su misura per grandi impianti, con soluzioni altamente personalizzate e costruzioni complesse. 

Ma cosa succede quando l’obiettivo è sviluppare un prodotto standardizzabile, replicabile e pensato specificamente per il mondo degli acquedotti?

Questo articolo racconta il “dietro le quinte” dello sviluppo di una nuova turbina idroelettrica progettata per essere installata sugli acquedotti — e, più in generale, su impianti idraulici con caratteristiche simili.

Modellazione 3D e analisi idraulica: definire l’idea

Negli acquedotti sono normalmente installate due tipologie principali di macchine:

• Pompe, utilizzate per aumentare la pressione dell’acqua
• Valvole di regolazione o dissipatrici, impiegate per ridurre e controllare la pressione

Negli anni, alcuni tentativi di recupero energetico si sono concentrati sull’integrazione di sistemi di generazione all’interno delle valvole dissipatrici. Noi abbiamo scelto una strada diversa.

Dato il nostro forte know-how nella progettazione di pompe, anche in ambito acquedottistico, abbiamo deciso di partire proprio da lì. L’idea non era semplicemente utilizzare una pompa come turbina (soluzione nota come PAT, Pump As Turbine), ma fondere la cultura progettuale delle pompe con quella delle turbine, creando un prodotto nuovo.

Un prodotto ibrido: tra pompa e turbina

La macchina sviluppata prende ispirazione dalla costruzione delle pompe, ma integra le caratteristiche funzionali tipiche delle turbine.

Si distingue sia dalle PAT, che sono pompe utilizzate come turbine senza sostanziali modifiche progettuali, sia dalle turbine tradizionali, progettate su misura e costruite con tecnologie differenti.

Le sue principali caratteristiche sono:

L’obiettivo era chiaro: creare una turbina standardizzata nella struttura, ma adattabile dal punto di vista idraulico ai diversi siti di installazione.

Il flusso di progetto: dall’idraulica alla costruzione

Progettazione idraulica

Il progetto è partito dall’idraulica. Abbiamo definito un campo di funzionamento in grado di soddisfare le richieste più comuni degli acquedotti in termini di salto e portata. A partire da questi requisiti: sono state sviluppate diverse configurazioni progettuali, eseguite simulazioni fluidodinamiche (CFD), e sono state ottimizzate geometrie e dimensioni.

L’obiettivo era ottenere le migliori prestazioni possibili, mantenendo però semplicità costruttiva e robustezza: una macchina per acquedotto non può avere la complessità di una turbina custom per grandi centrali.

Progettazione meccanica e strutturale

Definita l’idraulica, siamo passati alla parte meccanica. Qui è emersa una delle sfide più interessanti: progettare una voluta capace di: resistere alle pressioni in gioco, essere costruita con tecnologie tipiche delle pompe (fusione), e mantenere compattezza e semplicità.

A differenza delle turbine tradizionali, spesso realizzate in carpenteria elettrosaldata, le pompe vengono normalmente fuse in stampo. Questo ha richiesto:

• simulazioni strutturali FEM,
• analisi delle tensioni,
• ottimizzazione degli spessori e delle geometrie,
• verifica della producibilità reale.

Non si trattava solo di far funzionare la macchina dal punto di vista teorico, ma di renderla concretamente industrializzabile.

Il sistema di attuazione

Un altro elemento chiave è stato il sistema di regolazione. Abbiamo selezionato, tra i nostri fornitori, un sistema di attuazione: elettrico, compatto, poco ingombrante, e adatto all’installazione in ambienti tipici degli acquedotti.

L’integrazione tra parte idraulica, struttura meccanica e attuazione ha portato alla realizzazione di un sistema completo, pensato fin dall’inizio come soluzione integrata e non come semplice adattamento.

Dal progetto di ingegneria alla creazione del prototipo

Il progetto non si è fermato ai disegni esecutivi.

Abbiamo seguito:

• la costruzione del prototipo,
• il coordinamento con i fornitori,
• l’iter costruttivo completo,
• le modifiche necessarie per allineare il progetto alle reali tecnologie produttive.

Durante la fase di realizzazione sono state introdotte anche alcune ottimizzazioni, in particolare sul sistema di attuazione, nate dall’interazione diretta con chi stava materialmente costruendo i componenti.

Questo passaggio è stato fondamentale: il vero “dietro le quinte” di un progetto di ingegneria è proprio l’adattamento continuo tra teoria e realtà produttiva

La fase attuale: i test

Il prototipo è attualmente in fase di test presso l’Università del Sannio.

Questa fase permetterà di:

• validare le prestazioni idrauliche,
• verificare il comportamento strutturale,
• ottimizzare ulteriormente il sistema di regolazione,
• raccogliere dati utili per l’industrializzazione del prodotto.

Questo progetto rappresenta un esempio concreto di innovazione ingegneristica applicata a un contesto reale: gli acquedotti.

Abbiamo progettato un nuovo prodotto partendo dall’esperienza nella progettazione di pompe, dalla conoscenza delle turbine, e soprattutto dalle reali esigenze operative degli impianti.

Il vero valore, però, non è solo nel risultato finale, ma nel processo: un percorso che ha unito simulazione avanzata, progettazione strutturale, industrializzazione e collaborazione con fornitori e università.

È proprio questo il vero “dietro le quinte” dell’ingegneria.