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Impianti No-Break per la galleria di base del Ceneri

Galleria di base del Ceneri. Il commutatore Master Slave è il cuore dell’alimentazione elettrica di emergenza della galleria di base del Ceneri. Si attiva se uno dei quattro impianti No-Break va in avaria, permette così di garantire continuità nella fornitura di energia elettrica e di azionare almeno due degli impianti restanti. (Fonte: © AlpTransit Gotthard AG)

Impianto No-Break (Fonte: Cablex AG)

Gli impianti No-Break sono collocati in edifici della tecnica ferroviaria ubicati al portale nord e sud della galleria. In immagine: l'edificio di tecnica ferroviaria di Vigana, al portale nord. (Fonte: © AlpTransit Gotthard AG)

In galleria, tra le infrastrutture di sicurezza che hanno bisogno di energia elettrica si annoverano: illuminazione, vie di fuga e ventilazione. (Fonte: © AlpTransit Gotthard AG)

Per garantire l’approvvigionamento di energia elettrica di emergenza sono state posate linee elettriche lunghe fino a 6 km. In immagine: il portale nord della galleria con il piazzale di installazione di Camorino. (Fonte: © AlpTransit Gotthard AG)

Il primo viaggio inaugurale attraverso la galleria di base del Ceneri è avvenuto secondo la tabella di marcia, in data 13 dicembre 2020. (Fonte: © SBB CFF FFS)

Quando si costruisce una galleria è indispensabile contare su un approvvigionamento elettrico continuo, sicuro e affidabile per l’alimentazione delle infrastrutture di sicurezza. Così, anche per la galleria di base del Ceneri, messa in servizio il 13 dicembre 2020, si è optato per la soluzione No-Break, fornita da Avesco e già consolidata con la galleria di base del Gottardo.

La nuova linea ferroviaria transalpina (NFTA), più comunemente nota con il nome di Alptransit, è il pezzo forte della politica dei trasporti svizzera. Con tre tunnel di base e altri ampliamenti, la Svizzera ha realizzato una performante infrastruttura ferroviaria che attraversa le Alpi. Alptransit permette infatti di aumentare il numero di treni, accorciare i tempi di percorrenza e incrementare la qualità, nel trasporto di persone e di merci.

Dopo le gallerie di base del Lötschberg (in funzione dal 2007) e quella del Gottardo (in funzione dal 2016), entra in servizio anche quella del Ceneri che, con i suoi 15,4 km di lunghezza, è la terza più grande opera infrastrutturale di Alptransit.

Come la galleria di base del Gottardo, anche quella del Ceneri è costituita da due tubi paralleli a una corsia, ubicati a una distanza di circa 40 metri l’uno dall’altro e collegati tra loro ogni 325 metri da corridoi trasversali.

Sistema di approvvigionamento elettrico a ridondanza multipla

L’infrastruttura di sicurezza in galleria comprende, tra le altre cose, l’illuminazione, la ventilazione e le vie di fuga. Questi sono alimentati attraverso un sistema di approvvigionamento elettrico a ridondanza multipla, frutto di una collaborazione di successo tra Avesco e l’impresa olandese HITEC Power Protection, produttrice degli impianti No-Break.

I tubi della galleria sono suddivisi in due sistemi separati: un sistema ovest e un sistema est. In ciascun sistema, l’approvvigionamento elettrico dei diversi equipaggiamenti è, di regola, fornito attraverso la rete pubblica. Tuttavia, per garantire un approvvigionamento sicuro e continuo, nel caso in cui vi fosse una repentina anomalia nella fornitura elettrica, sia nella parte ovest che nella parte est, è stata installata una rete sostitutiva sul lato nord e sud dei tubi. Ciascuna rete è alimentata da un impianto No-Break – noto anche con la denominazione «sistema dinamico UPS» (gruppo di continuità) – con 1'750 kVA. In totale sono a disposizione quattro impianti per garantire un approvvigionamento sicuro.

Qualora uno degli impianti dovesse andare in avaria non c’è di che preoccuparsi perché, grazie a un cosiddetto «commutatore Master Slave», le reti sostitutive sul lato ovest ed est sono tra loro collegate. In questo modo, anche in caso di guasto a un impianto No-Break , l’altro impianto può comunque garantire in modo continuo l’alimentazione elettrica d’emergenza di entrambe le reti sostitutive.

Le reti sostitutive sono dunque libere, non vengono caricate, in altre parole: la rete elettrica va a vuoto e, in caso di necessità, può tornare a essere sfruttata a piena potenza. A titolo di paragone: nella galleria di base del Gottardo, lunga 57 km, sono installati 10 impianti No-Break.

Il cosiddetto «Mean Time Between Failure» (MTBF), il tempo medio fra i guasti (ovvero il tempo medio atteso tra l’inizio di un guasto e l’inizio del guasto successivo), è un criterio che misura il grado di sicurezza. Per quanto concerne la galleria di base del Ceneri, il MTBF è estremamente elevato, si arriva a un valore di ben 4 milioni di ore operative.

Questo sistema di sicurezza, e in particolare il commutatore Master Slave, è stato sviluppato proprio per la costruzione della galleria di base del Gottardo. Per il Ceneri i costruttori hanno fatto tesoro delle esperienze raccolte e riutilizzato il sistema apportandovi qualche piccolo aggiustamento. Gli impianti sono collocati in edifici di tecnica ferroviaria ubicati al portale nord e sud della galleria.

Sfide

Tra le principali sfide poste dal progetto, le linee elettriche straordinariamente lunghe. In alcune tratte infatti è stato necessario posare linee elettriche di ben 6 km. Queste linee, estremamente lunghe e prive di carico, producono una parte di potenza reattiva capacitiva estremamente elevata che genera una potenza supplementare per i generatori. Sempre in ragione della lunghezza delle linee, la potenza di corto-circuito degli impianti No-Break deve essere anch'essa molto elevata, qui la potenza nominale risulta moltiplicata per 17. Basti pensare che i classici gruppi elettrogeni, installati abitualmente, hanno una potenza di corto-circuito moltiplicata per 3.

Un’altra sfida impegnativa l’hanno posta gli obblighi di documentazione nell’ambito dei lavori esecutivi. Soltanto per un impianto No-Break è stato necessario stilare circa 800 pagine di schemi elettrici. Prima di conferire un mandato di tale portata e importanza, sono condotte complicate negoziazioni contrattuali. Nell’aggiudicazione della commessa, le esperienze positive raccolte con la costruzione della galleria di base del Gottardo hanno certamente giocato a favore.

Ha costituito parte integrante del progetto anche la formazione del personale ferroviario FFS. I corsi si sono tenuti in lingua tedesca e italiana, con numerosi workshop teorici e pratici, un «operator training» al quale hanno preso parte circa trenta persone.

Assistenza e manutenzione

Per la galleria di base del Ceneri, inaugurata ufficialmente in settembre e messa in servizio in dicembre 2020, i lavori che riguardano l’alimentazione elettrica di emergenza non sono tuttavia ancora del tutto conclusi. Per l'assistenza e la manutenzione, Avesco ha stipulato con le FFS un contratto quadro che regolamenta le prestazioni di servizio per gli impianti No-Break, installati nelle gallerie di base del Gottardo e del Ceneri. In questo modo è garantita la massima affidabilità del sistema e dell’approvvigionamento.

Saperne di più: Sistemi UPS (gruppi continuità)

 

Alimentazione elettrica di emergenza nella galleria di base del Ceneri

Committenza ARGE CPC, su mandato di AlpTransit Gotthard AG (ATG, filiale FFS)
Engineering e installazione Avesco AG, Langenthal
Esecuzione lavori 2018-2019
Fase test Avesco AG 05/2019 - 08/2019
Fase test Ufficio federale dei trasporti e AlpTransit Gotthard AG 08/2019 - 08/2020
Lunghezza galleria 15,4 km
Sistema e aggregati

4 x impianti No-Break a
1’750 kVA di HITEC Power Protection, NL