LA MANUTENZIONE DELLE CENTRALI ELETTRICHE CON L’ENDOSCOPIA: TUTTI I VANTAGGI

Senza la presenza delle centrali elettriche sarebbe pressoché impossibile garantire l’energia a milioni di abitazioni ed aziende. Per far sì che il loro funzionamento sia il più possibile efficiente è fondamentale investire nella manutenzione preventiva. Tra i dispositivi necessari per svolgere al meglio queste operazioni troviamo anche gli endoscopi.

In che modo vengono sfruttati all’interno di una centrale elettrica? Nelle prossime righe andremo ad osservare le modalità di applicazione nei vari impianti sparsi in Italia soffermandoci su quanto il loro utilizzo rappresenti un vantaggio sia in termini di funzionamento e gestione delle infrastrutture, sia dal punto di vista della sostenibilità ambientale. 

Sapevi che l’endoscopia industriale influisce anche sulla riduzione delle emissioni nocive delle centrali elettriche?

Quanti tipi di centrali elettriche esistono?

Prima di addentrarci nelle operazioni di manutenzione, facciamo un attimo di chiarezza sul concetto di “centrale elettrica”. All’interno di questa terminologia sono compresi diverse tipologie di impianto ognuna con un proprio funzionamento. Facciamo quindi una breve panoramica sulle principali categorie.

Centrali termoelettriche

Le centrali termoelettriche producono energia convertendo il calore generato dalla combustione di combustibili fossili, come carbone, gas naturale o petrolio, in elettricità. Come funzionano?

• il combustibile viene bruciato in una caldaia per riscaldare l’acqua e trasformarla in vapore;
• il vapore ad alta pressione aziona una turbina collegata a un generatore elettrico;
• una volta utilizzato, il vapore viene condensato in acqua e riciclato.

Gli impianti termoelettrici, sebbene ancora diffusi, sono tra i maggiori responsabili di emissioni di gas serra e stanno gradualmente cedendo il passo a fonti più pulite.

Centrali Idroelettriche

Le centrali idroelettriche sfruttano l’energia cinetica dell’acqua in movimento, solitamente proveniente da fiumi o dighe, per generare elettricità. Diamo un’occhiata al loro funzionamento:

• l’acqua accumulata in un bacino viene rilasciata attraverso una condotta forzata;
• la pressione dell’acqua aziona una turbina che, a sua volta, alimenta un generatore;
• l’acqua viene poi restituita al corso naturale del fiume.

Gli impianti idroelettrici rappresentano una delle fonti di energia rinnovabile più consolidate, grazie alla loro efficienza e alla capacità di immagazzinare energia.

Centrali elettriche a biomassa

Le centrali a biomassa utilizzano materiali organici, come scarti agricoli, legname o rifiuti biologici, per produrre energia. Cerchiamo di comprendere il loro funzionamento:

• La biomassa viene bruciata in una caldaia per generare calore.
• Il calore prodotto viene utilizzato per trasformare l’acqua in vapore.
• Il vapore aziona una turbina, generando energia elettrica.

Questa tecnologia consente di riutilizzare materiali di scarto, riducendo l’impatto ambientale dei rifiuti, ma richiede un’attenta gestione delle emissioni.

Centrali solari

Le centrali solari sfruttano l’energia del sole per generare elettricità. Si distinguono in due principali categorie: fotovoltaiche e termiche.

Nelle prime i pannelli fotovoltaici trasformano direttamente la luce solare in energia elettrica attraverso il silicio. In quelle termiche invece, gli specchi montati sui pannelli concentrano i raggi solari per riscaldare un fluido che produce vapore. Infine, quest’ultimo aziona una turbina per generare elettricità.

Anche in questo caso parliamo di infrastrutture che sfruttano fonti completamente rinnovabili, anche se le loro performance sono influenzate dall’instabilità dell’irradiazione solare.

Centrali Geotermiche

Le centrali geotermiche sfruttano il calore naturale proveniente dal sottosuolo per generare energia. In che modo?

• l’acqua calda o il vapore naturale presente nel sottosuolo viene utilizzato per alimentare una turbina;
• ll vapore viene poi convertito in elettricità attraverso un generatore.

L’energia geotermica è sostenibile e continua, ma purtroppo è limitata a regioni con determinate caratteristiche geografiche.

Quali sono le principali operazioni di manutenzione nelle centrali elettriche?

Dopo aver osservato le diverse tipologie di centrali elettriche esistenti, passiamo ad analizzare nel dettaglio le operazioni di manutenzione ordinaria e straordinaria che vengono effettuate periodicamente su questi impianti.

1. Fermate programmate per la manutenzione

La manutenzione delle centrali elettriche parte dalla programmazione delle fermate degli impianti. Gran parte dei macchinari devono essere obbligatoriamente stoppati per essere ispezionati e manutenuti correttamente. Tra questi interventi annoveriamo la revisione interna delle turbine, la pulizia dei condensatori, il controllo delle caldaie, la verifica degli impianti di alta tensione e l’ispezione approfondita dei sistemi di automazione e protezione.

Per ridurre i tempi delle fermate allo stretto necessario è importante organizzare tutto con la massima precisione: ogni attività viene pianificata con largo anticipo, includendo la gestione dei materiali di ricambio, la stipula dei contratti con le ditte appaltatrici, la valutazione dei rischi ambientali e di sicurezza (HSE) e la preparazione dei budget.

Nonostante tutta la pianificazione, è comune che emergano lavori non previsti, come ad esempio crepe nascoste o usura anomala. In queste occasioni  il personale di manutenzione deve essere altamente flessibile e reattivo per porre rimedio in maniera tempestiva ai danni degli impianti. 

2. Manutenzione delle turbine

Le turbine possono essere definite come il cuore pulsante delle centrali elettriche. Infatti, grazie ad esse è possibile produrre l’energia elettrica utile ad alimentare le nostre città. La loro manutenzione è indubbiamente un’operazione impegnativa, in quanto sono macchine complesse ed al tempo stesso delicate.

Gli interventi di manutenzione includono:

• la rilavorazione dei perni su cui poggiano i cuscinetti di supporto;
•  la rettifica delle pale rotanti e fisse per evitare squilibri che potrebbero causare vibrazioni dannose;
•  la lavorazione dei fori di accoppiamento tra le diverse parti meccaniche.
• l’allineamento perfetto di alberi e strutture, spesso ottenuto con tecniche di metrologia laser di alta precisione. 

In molti casi, la manutenzione delle turbine avviene direttamente all’interno della centrale elettrica (la cosiddetta lavorazione in situ). Tale scelta, consente di evitare costosi smontaggi e trasporti in officina, riducendo così i tempi di fermo ed i costi operativi.

3. Manutenzione degli oli e dei fluidi

I sistemi idraulici e di lubrificazione delle centrali elettriche utilizzano oli tecnici specifici in grado di ridurre l’attrito, proteggere dalla corrosione e trasmettere energia. Tuttavia, durante l’operatività, i fluidi si possono contaminare facilmente con acqua, particelle metalliche, polveri e residui di ossidazione (chiamati varnish).

La contaminazione degli oli è responsabile di tutta una serie di problematiche capaci di compromettere il funzionamento della centrale stessa. Tra queste troviamo:

• usura prematura dei cuscinetti;
• intasamento delle valvole;
• perdite di isolamento elettrico nei trasformatori.

La manutenzione preventiva di questi sistemi avviene attraverso la creazione di circuiti secondari di filtrazione e separazione dell’acqua, i quali purificano l’olio senza interrompere l’attività della centrale elettrica.

Tale strategia allunga significativamente la vita dei macchinari impiegati per la produzione di energia e riduce anche l’impatto ambientale, in quanto si limitano i volumi di olio da smaltire.

4. Revamping degli impianti

Anche per quanto riguarda il contesto delle centrali elettriche, la tecnologia è in costante evoluzione. Di conseguenza, è spesso tanto doveroso quanto necessario aggiornare gli impianti elettrici e meccanici. Tutto ciò avviene attraverso il revamping. Che cos’è?

Si tratta di interventi di ammodernamento che non si limitano alla sostituzione di singole parti, ma ripensano l’impianto nel suo complesso per renderlo più efficiente, sicuro e conforme alle nuove normative.

Le attività di revamping possono includere:

• la sostituzione di quadri elettrici obsoleti;
• l’installazione di nuovi sistemi di automazione e telecontrollo;
• l’integrazione di dispositivi di protezione intelligenti;
• l’adeguamento delle linee di trasmissione alle ultime prescrizioni CEI o IEC.

Per limitare i tempi di fermo dei macchinari le operazioni di ammodernamento vengono spesso eseguite a fasi, in maniera tale da non interrompere completamente la linea operativa.

5. Manutenzione delle centrali idroelettriche

Un discorso a parte deve essere aperto per la manutenzione delle centrali idroelettriche, in quanto richiedono interventi molto specifici.

Le tubazioni (condotte forzate), le valvole di controllo e le giranti delle turbine sono soggette a fenomeni di corrosione, abrasione e deposito di sedimenti trasportati dal fiume o dal bacino.

Di conseguenza la manutenzione di una centrale idroelettrica passa da:

• pulizia e ispezione periodica dei condotti;
• verifica dello stato delle valvole e dei meccanismi di regolazione del flusso;
• controllo degli alternatori e dei trasformatori elettrici.
• interventi di protezione antiusura con materiali e rivestimenti speciali.

Inoltre, grazie alle nuove tecnologie di automazione e telemetria, è oggi possibile monitorare in tempo reale le condizioni operative dell’impianto, prevedendo e prevenendo anomalie prima che diventino critiche. 

Il revamping, citato nel paragrafo precedente, viene applicato anche in ambito idroelettrico ed oltre l’ammodernamento degli impianti, include anche il miglioramento delle opere civili, come la sistemazione delle prese d’acqua e delle dighe.

Come vengono utilizzati gli endoscopi nelle centrali elettriche?

Dopo questo breve excursus sulle principali operazioni di manutenzione di una centrale elettrica, passiamo all’applicazione degli endoscopi per la manutenzione delle infrastrutture appena citate. Grazie alle loro caratteristiche e alle tecnologie avanzate che li contraddistinguono, permettono di effettuare una serie di importanti controlli non distruttivi praticamente su tutte le componenti delle centrali.

Vediamo nello specifico le ispezioni effettuate attraverso l’endoscopia industriale.

Monitoraggio del processo di combustione

Il processo di combustione è al centro della produzione di energia nelle centrali termiche. Un funzionamento inefficiente può comportare sprechi di combustibile e un aumento delle emissioni inquinanti. 

Gli endoscopi resistenti alle alte temperature, (alcuni modelli possono operare fino a 1.800 °C), monitorano in tempo reale la distribuzione delle fiamme, l’uniformità della combustione e la formazione di depositi di cenere.

Manutenzione degli scambiatori di calore

Gli scambiatori di calore sono essenziali per il trasferimento energetico all’interno degli impianti, ma la loro efficienza può essere compromessa da depositi, incrostazioni e corrosioni. Utilizzando gli endoscopi flessibili, gli operatori possono ispezionare accuratamente le superfici interne, individuando le cause responsabili di un minor rendimento energetico.

Le ispezioni regolari tramite endoscopia facilitano la programmazione di interventi di pulizia o riparazione prima che si verifichino fastidiosi guasti.

Ispezione delle tubazioni

Le tubazioni rappresentano il sistema nervoso delle centrali elettriche, trasportando acqua, vapore o gas essenziali per il processo produttivo. Tuttavia, sono soggetti all’usura dello scorrere del tempo che può manifestarsi sottoforma di crepe, corrosioni o deformazioni. Gli endoscopi industriali, grazie alla loro flessibilità e alle capacità di imaging ad alta definizione, sono in grado di ispezionare anche le sezioni più difficili da raggiungere.

Controllo dei gas di scarico

I gas di scarico prodotti dalle centrali possono contenere particolato e altre sostanze che riducono l’efficienza del sistema e aumentano l’impatto ambientale. Attraverso l’endoscopia, è possibile analizzare i condotti per rilevare ostruzioni, accumuli di ceneri o segni di usura. 

Le ispezionui effettuate forniscono agli operatori le informazioni necessarie per mantenere stabile la qualità delle emissioni e di rispettare le normative ambientali vigenti.

Il cuore della centrale elettrica: la caldaia

La caldaia è un po’ il cuore della centrale elettrica. Dal suo corretto funzionamento dipende l’efficienza dell’intero impianto. È una struttura piuttosto complessa e per tale motivo necessita ispezioni regolari e approfondite per garantire il funzionamento e la sicurezza del sistema. 

Il miglior modo per ispezionare una caldaia? Ovviamente utilizzando un endoscopio!

 Quali parte vengono controllate attraverso le sonde?

Ispezione interna del forno

Gli endoscopi flessibili sono utilizzati per esplorare le superfici interne del forno delle caldaie. Questo include il controllo delle pareti, del tetto del forno e delle aree soggette a forte usura. Le immagini fornite permettono di rilevare accumuli di scorie, cenere e altri depositi che possono influire negativamente sul processo di combustione.

Controllo delle giunzioni saldate

Le giunzioni saldate e i punti di connessione costituiscono aree critiche per la sicurezza strutturale delle caldaie. Gli endoscopi possono verificare la qualità delle saldature, identificando difetti come crepe o imperfezioni responsabili di eventuali perdite o guasti.

Monitoraggio dei contenitori interni

Tamburi a vapore, serbatoi e altri contenitori interni delle caldaie devono essere mantenuti in perfette condizioni. L’endoscopia consente di ispezionare questi elementi, rilevando corrosioni, usura o danni meccanici. Tutto ciò è di vitale importanza per prevenire incidenti e a mantenere la stabilità operativa.

Perché l’endoscopia industriale riduce le emissioni nocive?

Gli endoscopi possono diventare il mezzo per sviluppare un approccio maggiormente sostenibile e responsabile alla produzione di energia. In che modo?

Tra le principali cause delle emissioni nocive c’è un’errata combustione. Infatti, quando il gas non brucia completamente o in maniera uniforme, tende a generare residui e gas inquinanti. Gli endoscopi permettono di monitorare in tempo reale la distribuzione delle fiamme e regolare al meglio i parametri operativi. Così facendo, si limita la formazione di sottoprodotti inquinanti.

Al tempo stesso, le sonde endoscopiche svolgono una funzione fondamentale nei sistemi di filtraggio delle centrali elettriche. Infatti, questi possono accumulare ceneri e residui che ostruiscono il passaggio dell’aria e favoriscono la concentrazione delle emissioni nocive nell’atmosfera.

L’endoscopia industriale consente l’ispezione di questi condotti senza smontarli. Una volta individuati eventuali deficit vengono programmate tempestivamente le operazioni di pulizia, in maniera tale da poter sfruttare il sistema di filtraggio sempre al massimo delle sue capacità.

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