Un’opera ingegneristica high-tech

Un’opera ingegneristica high-tech

I cassoni del Mo.s.e per gli alloggiamenti delle paratoie sono stati posati con un’opera di ingegneria hi-tech, che ha richiesto una precisione millimetrica garantita da Movicon

I l Mo.s.e (Modulo sperimentale elettromeccanico) è un’opera di ingegneria civile, ambientale e idraulica, tuttora in fase di realizzazione, finalizzata alla difesa di Venezia e della sua laguna dalle acque alte, attraverso la costruzione di schiere di paratoie mobili a scomparsa poste alle cosiddette ‘bocche di porto’, ossia i varchi che collegano la laguna con il mare aperto, di Lido, di Malamocco e di Chioggia, in grado di isolare temporaneamente la laguna di Venezia dal mare Adriatico durante gli eventi di alta marea. Il Mo.s.e, insieme ad altri interventi come il rinforzo dei litorali, il rialzo di rive e pavimentazioni e la riqualificazione della laguna, garantirà la difesa di Venezia e della laguna dalle acque alte e da altri eventi estremi. L’opera è stata infatti progettata per difendere Venezia e la laguna da maree fino a 3 m. Attualmente la sua entrata in funzione è prevista per maree superiori a 110 cm.

Le paratoie mobili del Mo.s.e sono poste alle ‘bocche di porto’, ossia i varchi che collegano la laguna al mare aperto, di Lido, Malamocco e Chioggia. Le strutture più imponenti sono quelle di spalla: a Malamocco sono alte fino a 28 m e hanno una superficie pari a tre campi da pallacanestro

Descrizione generale

Il progetto Mo.s.e consiste in quattro barriere costituite da una schiera di 78 paratoie mobili tra loro indipendenti, in grado di separare temporaneamente la laguna dal mare. Nel dettaglio vengono realizzate quattro barriere di difesa: due alla bocca di porto del Lido, che sono composte rispettivamente da 21 paratoie quella nel canale nord e 20 quella nel canale sud, le due barriere sono tra loro collegate da un’isola intermedia; un’altra barriera è formata da 19 paratoie alla bocca di porto di Malamocco e una ulteriore barriera di 18 paratoie si trova alla bocca di porto di Chioggia. Le opere mobili sono costituite da schiere di paratoie installate sul fondale delle bocche di porto. Si definiscono ‘mobili’ poiché in condizioni normali di marea sono piene di acqua e restano adagiate nei cassoni di alloggiamento realizzati sul fondale; ciascuna paratoia è vincolata alla sua struttura attraverso due cerniere. Ogni paratoia è costituita da una struttura metallica scatolare che, piena di acqua, rimane adagiata al livello del fondale del canale dentro la struttura di fondazione. Quando viene espulsa l’acqua, immettendo aria compressa, la paratoia si solleva, ruotando attorno all’asse delle due cerniere che la collegano al cassone di alloggiamento. Così la paratoia assume la posizione prefissata di esercizio. Sfruttando la spinta di galleggiamento, le paratoie delle barriere, pur oscillando liberamente e indipendentemente per effetto del moto ondoso, sono in grado di mantenere il dislivello di marea tra laguna e mare.

I cassoni di soglia e di spalla

Assieme alle paratoie, i cassoni sono l’elemento principale del sistema Mo.s.e. I cassoni di soglia, assieme a quelli di spalla, sono strutture multicellulari in calcestruzzo che, una volta completati, sono stati adagiati all’interno di una trincea scavata sotto il fondale marino. Le dimensioni dei cassoni variano a seconda della lunghezza delle paratoie che devono contenere, a loro volta proporzionali alla profondità del canale di bocca: si va dai più piccoli di Lido (60x36x8,7 m) fino ai più grandi di Malamocco (60x48x11,55 m). I cassoni di soglia, allineati tra di loro, costituiscono lo sbarramento della bocca vero e proprio, mentre quelli di spalla permettono l’interfaccia tra i cassoni di soglia e l’aggancio con la terraferma, con al proprio interno delle stanze chiamate ‘cluster’, che possono essere riempite di acqua e/o cemento oppure spazi adibiti per le discese per l’impiantistica e le maestranze. Le strutture più imponenti delle barriere sono quelle di spalla. Si tratta di strutture alte fino a 28 m a Malamocco e che hanno una superficie di 60×24 m, pari a tre campi da pallacanestro.

Descrizione dell’impianto

Eureka System, system integrator e Solution Provider Movicon, si è occupata della progettazione e dello sviluppo del sistema di controllo di automazione per la posa dei cassoni delle bocche di Lido San Nicolò e Malamocco. Nello specifico Eureka System doveva assolvere le seguenti funzioni, richieste dalla committenza: posizionamento dinamico dei cassoni di soglia tramite verricelli; calo dei cassoni di soglia nel fondale marino tramite argani con controllo di stabilità; accostamento ermetico dei cassoni di soglia posati a quelli esistenti, con controllo di tenuta; affondamento in assetto controllato dei due cassoni posti rispettivamente all’inizio e alla fine dello sbarramento, detti cassoni di spalla. Per realizzare tutto ciò è stato utilizzato un principio molto semplice: i cassoni sono casse vuote o zavorrate parzialmente in grado di galleggiare, quindi di essere spostate a traino dai rimorchiatori. Nella fase di affondamento per zavorramento, detta ‘ballasting’, i cassoni subiscono operazioni differenti a seconda che si tratti di spalla o soglia. Per quest’ultimo tipo, le operazioni sono più semplici; il cassone viene rimorchiato e posizionato nella zona di affondamento solo da rimorchiatori. A seguire, iniziano le operazioni di ballasting e qui entra in gioco il sistema automatico di supervisione Movicon 11, che ha lo scopo di riempire i vari cluster e controllare che l’assetto del cassone rimanga sempre in posizione orizzontale, ovvero ‘in bolla’. Il pontone 2 dedicato al ballasting dei cassoni di soglia è allestito con una batteria silos per l’iniezione del cemento di zavorramento nei cluster. Il sistema di supervisione gestisce anche il controllo di assetto del pontone stesso, con un principio analogo a quello di ballasting. Il pontone è infatti dotato di casse di zavorramento, che vengono svuotate o riempite a seconda della variazione di assetto a bordo. Lo svuotamento o riempimento dei silos di cemento provoca infatti notevoli variazioni del peso applicato e, quindi, variazioni di assetto che, se non compensate, potrebbero in casi estremi provocare il capovolgimento del pontone. Per quanto riguarda i cassoni di soglia, quindi il pontone 1, le operazioni sono più numerose e complesse. In questo caso il cassone è sempre dotato di cluster, zavorrati quanto basta perché non possa galleggiare da solo, ma bensì attraverso il sostegno degli argani allestiti a bordo. Questo permette di calare il cassone tramite argani e non con la tecnica del ballasting. Il motivo sta nel fatto che i cassoni di soglia devono essere posizionati e calati con estrema precisione, pari a ±25 mm di tolleranza di posizionamento. Si tratta quindi di un sottile gioco di pesi ed equilibri, applicato però a cassoni di enormi dimensioni e masse. La vera opera di ingegneria hi-tech consiste nella posa del secondo cassone, in cui il sistema di posizionamento è supervisionato in telemetria sia a bordo sia da remoto dagli uffici di Treviso con Movicon 11. Il sistema utilizzato è denominato ‘Posizionamento Dinamico ad Argani’ ed è l’unico in Italia.

Il sistema di posizionamento è supervisionato in telemetria sia a bordo, sia da remoto con Movicon 11

L’architettura del sistema

Eureka System ha progettato, sviluppato e fornito il sistema di controllo dei due pontoni dotandolo di supervisione basata su Scada Movicon 11.4, composto da un server e tre client installati su sistema Hypervisor VMware Vsphere 5 con VMware con Horizon-View e Domain-Controller Win Server 2008 R2 64 bit e rispettive macchine virtuali con sistema operativo Win7Pro a 64 bit. In particolare, il pontone 1 è il sistema più complesso poiché è dotato di cinque postazioni locali HMI di comando e controllo, basate su monitor Zero-Client collegate a Hypervisor tramite protocollo PCoIP e due video wall con matrice 2×2 con display da 46” ciascuno e schermate di supervisione in screen-mirroring delle postazioni HMI. Nel centro di coordinamento delle operazioni all’isola della Pellestrina è collocato un video wall 3×3 con display da 46” ciascuno, dedicato alla screen-mirroring delle postazioni HMI e collegato tramite rete wi-fi lagunare. Inoltre è possibile l’accesso da remoto tramite VPN e connessione Internet con scheda telefonica 4G. La virtualizzazione di tutta l’infrastruttura ICT della control room ha permesso di creare un sistema di comando e controllo con le stazioni front end completamente hardware free, gestibile centralmente a livello di backup, system upgrading, teleassistenza remota, UPS.

L’obiettivo della committenza

Le operazioni estremamente critiche da svolgere in ambiente marino richiedono grande affidabilità, facilità d’uso, grafica dettagliata, efficacia a colpo d’occhio, diagnosi veloce e approfondita in caso di problematiche e data-logging dettagliato di tutte le operazioni. Le ‘finestre’ temporali di posa dei cassoni (22.000 t di peso e dimensioni 60x40x16 m – LxPxA) erano determinate dalle maree, infatti la laguna di Venezia è come un grande bacino che si svuota o si riempie a seconda della situazione delle maree e questo fenomeno determina delle correnti marine piuttosto intense che, impattando sulle pareti del cassone in fase di posa, ne compromettono l’assetto, quindi la precisione della posa. L’applicazione risulta pertanto estremamente ‘time critical’ e irreversibile, poiché dal momento in cui il cassone inizia la fase di affondamento, non è più possibile interromperla. Eureka System ha deciso di utilizzare il software Movicon 11 di Progea per l’alto grado di conoscenza del prodotto, l’affidabilità, la possibilità di personalizzazione, l’architettura client-server su ambiente virtuale e, ultimo dettaglio non trascurabile, la potenza dell’interfaccia grafica. Le tecniche di rappresentazione grafica dovevano infatti essere estremamente curate e intuitive. È stato fatto uno studio approfondito a livello di visual design, in modo da coniugare al meglio estetica e funzionalità. Alcuni valori di processo sono stati rappresentati sia in forma numerica sia in forma grafica. In alcuni casi, l’esigenza di andare oltre alle solite tecniche, quali bar-graph, gauge, trend, ha fatto creare a Eureka System nuovi tipi di rappresentazioni, ‘spremendo’ al massimo la flessibilità di Movicon. L’attenta strutturazione del database MS-SQL, abbinata a una gestione degli eventi bilanciata tra PLC e HMI, ha poi permesso al system integrator di storicizzare tutto ciò che il cliente richiedeva, soddisfacendo anche l’esigenza di analisi post-operativa di tutte le operazioni effettuate in una sorta di play-back. Grazie a quella meraviglia ingegneristica galleggiante che è il pontone 1, i tecnici dell’impresa committente riescono a posare a ±25 metri di profondità un cassone di 22.000 tonnellate con precisione millimetrica, comandando ogni operazione dalla cabina di controllo posta sul pontone stesso. Il pontone è infatti dotato di sistemi remotati di ogni tipo, associati a un sistema di rilevamento della posizione computerizzato che permette ai tecnici di conoscere in ogni istante dell’affondamento e della posa, la posizione precisa del cassone.

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Eureka System – www.eurekasystem.it

Progea – www.progea.com