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00:00 La costruzione di impianti idroelettrici
00:41 La progettazione di una diga a volta
01:46 La costruzione di una diga a volta
04:26 Gli impianti idroelettrici di pompaggio
05:44 Gli impianti idroelettrici convenzionali

L'ingegneria idraulica è il ramo dell'ingegneria civile che si occupa dello studio dei fenomeni correlati alla statica e alla cinematica dei sistemi fluidi, in particolare l'acqua. I campi di studio sono molteplici: costruzioni idrauliche, meccanica dei fluidi, moti in pressione, moti a superficie libera, moti ondosi, trasporto di materiale solido, idrologia, moti di filtrazione. Gli impianti idroelettrici (centrali idroelettriche) sfruttano l'energia potenziale meccanica contenuta in una portata d'acqua che si trova disponibile ad una certa quota rispetto al livello in cui sono posizionate le turbine. Pertanto la potenza di un impianto idraulico dipende da due fattori: il salto (dislivello esistente fra la quota a cui è disponibile la risorsa idrica svasata e il livello a cui la stessa viene restituita dopo il passaggio attraverso la turbina) e la portata (la massa d'acqua che fluisce attraverso la macchina espressa per unità di tempo). Impianti ad accumulo o a serbatoio (impianti idroelettrici a serbatoio, impianti idroelettrici di pompaggio): sono impianti con tutte le caratteristiche di quelli tradizionali ma ricavano la disponibilità di acqua nel serbatoio superiore mediante un sollevamento elettromeccanico (con pompe o con la stessa turbina di produzione). Questo tipo di impianto consiste in due serbatoi di estremità, collocati a quote differenti mediante i manufatti tipici di un impianto idroelettrico (centrale idroelettrica): nelle ore diurne di maggior richiesta (ore di punta) dell'utenza l'acqua immagazzinata nel serbatoio superiore è usata per la produzione di energia elettrica; nelle ore di minor richiesta (ore notturne) la stessa viene risollevata al serbatoio superiore. In questo modo l'uso della corrente elettrica per pompare l'acqua nel serbatoio superiore viene restituita quasi integralmente in una forma di maggior pregio perché restituita nelle ore di maggior richiesta. La diffusione di un gran numero di questi impianti, anche se di dimensioni medie e piccole, permetterebbe da un lato una maggiore ritenzione di acqua nel territorio, cosa sempre utile, e da un altro lato la possibilità di attenuare i fenomeni alluvionali, nel caso di abbondanti piogge i serbatoi sarebbero infatti riempiti senza la necessità di pompare acqua da valle a monte e in questi casi si avrebbe un guadagno netto di energia elettrica. Gli impianti idroelettrici a serbatoio o ad accumulo sono attualmente il miglior sistema di accumulo di energia. Se tali sistemi fossero adottati in un numero maggiore ciò permetterebbe da un lato la necessità di un minor numero di centrali termoelettriche, oggi necessarie per soddisfare i fabbisogni di punta, dall'altro lato il massimo rendimento delle stesse centrali termoelettriche e anche delle centrali ad acqua fluente nonché dei sistemi eolici, solari e dei sistemi derivati dalle fonti di energia rinnovabili in genere. Una centrale idroelettrica è un insieme di opere di ingegneria idraulica posizionate in una certa successione, accoppiate ad una serie di macchinari elettrici idonei (es. alternatore e trasformatore) allo scopo di ottenere la produzione di energia elettrica da masse d'acqua in movimento ovvero idonee alla conversione da energia cinetica a energia elettrica. Le centrali idroelettriche hanno la particolarità di poter essere attivate e disattivate in pochi minuti con l'immediata apertura delle saracinesche idrauliche, dando quindi la possibilità di coprire facilmente gli improvvisi picchi di richiesta di produzione di energia elettrica che si possono verificare. Costruzioni idrauliche. Una diga è uno sbarramento artificiale permanente, fisso o mobile, atto a regolare il deflusso di un corso d'acqua naturale, a creare un lago artificiale, oppure a proteggere un tratto di costa o un porto. A seconda dei materiali impiegati per la costruzione la diga fissa può essere di calcestruzzo (o muratura), in terra, di pietrame, di materiale misto. Gli sbarramenti in calcestruzzo possono essere del tipo a gravità (anche alleggerita), ad arco o di tipi misti (arcogravità, volte multiple, ecc.). Si tratta di un'opera importante in fase di progettazione e realizzazione nell'ambito dell'ingegneria civile. La scelta del tipo di diga dipende dalla forma e dalla geologia della forra del fiume e dai materiali da costruzione disponibili nelle vicinanze. Ad una valle stretta ed alta, con ottime caratteristiche delle rocce affioranti dei versanti, può essere appropriata una diga ad arco, mentre per una valle più larga o con rocce fratturate si può optare per una diga a gravità in calcestruzzo.
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