UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA ELETTROTECNICA
ELABORATO FINALE IN ELETTROTECNICA
Operazioni di verifica e di manutenzione
straordinaria dell’impianto elettrico di un parco
divertimenti
RELATORE: Prof. Ing. Lorenzo Fellin
LAUREANDO: Andrea Nassi
ANNO ACCADEMICO 2009/2010
Pubblicato su www.parksmania.it – gennaio 2010
I
Premessa
Questo elaborato si propone di dare una breve descrizione del lavoro svolto e dell’ambiente
aziendale con cui sono venuto a contatto nelle sei settimane del mio tirocinio presso il parco
divertimenti Gardaland a Castelnuovo del Garda in provincia di Verona, e presso alcune altre
strutture correlate allo stesso, quali Sea Life, Gardaland Hotel Resort e Waterpark.
Dopo una breve presentazione dell’azienda descriverò sommariamente gli ambienti su cui si è
svolta la gran parte delle attività che abbiamo affrontato nei periodi di tirocinio, dal punto di vista
dell’impianto elettrico, cioè il parco e il Sea Life, su cui è incentrata la parte più cospicua della
relazione. Nei capitoli seguenti focalizzerò l’attenzione sui lavori più consistenti oppure su quelli a
mio parere più interessanti e particolari, riservando l’ultimo breve capitolo alla veloce descrizione
di una curiosità interessante riguardante l’applicazione di alcuni fenomeni elettrici nell’industria del
divertimento e di alcune delle altre attività seguite con il mio tutor aziendale, il signor Fasoli Lino,
responsabile della manutenzione elettrica generale del parco che ringrazio sentitamente.
Premetto che tale riassunto si limita ad accennare solamente alle operazioni svolte e ai passi seguiti
nella risoluzione dei problemi normalmente presenti in una struttura di tale vastità e complessità per
dare almeno una grossolana idea dei sottili equilibri e del grande lavoro (e in alcuni casi anche del
relativo costo) che sta dietro al mantenimento di un grande parco tematico come è Gardaland e
inoltre si propone di dare anche una corposa descrizione generale del suo sistema elettrico per
soddisfare la curiosità di tutti gli appassionati di parchi e dell’elettrotecnica stessa.
Il tirocinio si è svolto in due periodi corrispondenti ai mesi di Luglio e di Settembre, momenti di
piena attività delle strutture.
In questo riassunto ho cercato di raggiungere un compromesso tra la comprensione
del testo da parte di un maggior numero possibile di persone che non abbiano
competenze specifiche nel settore elettrico (tagliando le parti troppo tecniche) e la
trattazione di altre parti nelle quali vengono soddisfatte almeno parzialmente certe
curiosità che attraevano anche me stesso prima del tirocinio e che quindi
potrebbero, a mio parere, interessare anche altri lettori un po’ più preparati
nell’argomento.
II
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Presentazione dell’azienda
Gardaland s.r.l, situato in località Ronchi nel comune di Castelnuovo del Garda, in provincia
di Verona è il parco divertimenti più visitato d’Italia, nonché il primo parco a tema costruito
nel paese nel 1975 e uno tra i più rinomati parchi a livello mondiale. Con i suoi 3 milioni di
visitatori l’anno circa, i più di 1.500 dipendenti, e con un fatturato che si aggira sui 100
milioni di euro a stagione si presenta come uno dei
maggiori centri turistici del paese nonché come
una tra le aziende più importanti in Italia operanti
nel settore del divertimento.
Nata a seguito di un viaggio al parco Disneyland
ad Orlando, di un operatore commerciale di nome
Livio Furini, questo progetto si presentava
all’inizio come una realtà del tutto nuova e ignota
al pubblico italiano che fino ad allora non aveva
nemmeno idea di cosa fosse un parco divertimenti
fisso a tema, ma che ha da subito riscosso un
grande apprezzamento dei turisti tanto che il suo Fig 1 Ingresso del parco
successivo sviluppo in termini sia geografici che di
offerta di intrattenimenti è sempre stato sostenuto già dai primi anni di apertura. Dopo vari
passaggi di proprietà e vari investimenti, il parco si trova ora ad occupare una superficie di
circa 600.000 m2, quattro volte maggiore di
quella che occupava all’inizio della sua attività e
presenta un notevole numero di attrazioni del
tutto degne di nota, nonché, alcune, anche ai
massimi livelli nel panorama mondiale, tanto che
la rivista “Forbes”, nel 2005, ha giudicato
Gardaland come il quinto parco tematico
migliore al mondo . Nel 2004 Gardaland è la
prima struttura del genere in Italia a dotarsi di un
proprio albergo a tema a poche centinaia di metri
dall’ingresso, istituendo di fatto in Italia il
Fig. 2 Veduta dall’alto di una parte del parco
concetto turistico di resort in precedenza assente.
Tale concetto ha avuto forza di essere nella
costruzione di un nuovo ulteriore polo di intrattenimento denominato “Sea Life”, una struttura
aperta tutto l’anno che permette di venire a contatto con acquari e percorsi didattici relativi
alla flora e alla fauna marina. A far parte della gestione Gardaland è entrato per ultimo anche
il “Gardaland Waterpark” di Milano, un parco acquatico costituito da piscine e scivoli di
diverso tipo, negozi, bar e aree di intrattenimento. Dal 2006 l’azienda è gestita dalla società
britannica Merlin Entertainments1, tra i leader mondiali nel settore del divertimento e già
proprietaria di altri marchi importanti come “Madame Tussauds”, ”Doungeons”, ”Legoland”,
”Alton Tower Resort” e molti altri, che l’acquistò mediante un contratto da più di 500 milioni
di euro.
A differenza dell’acquario e dell’hotel, che sono attivi 365 giorni all’anno, il parco è
operativo continuativamente solo da Aprile a Settembre, per poi limitare l’apertura al
pubblico ai soli week-end fino agli inizi di Gennaio con le decorazioni di Halloween e Natale.
E’ nei restanti periodi dell’anno che si operano quindi i maggiori interventi tecnici e si
1
Facente parte del gruppo americano Blackstone.
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1
realizzano i nuovi progetti. Discorso simile lo si può fare per Waterpark che, essendo parco
acquatico, riduce la stagione ai soli mesi estivi.
Per quanto riguarda la sola Gardaland, che è ovviamente il nucleo del resort, essa presenta 28
attrazioni meccaniche in 5 grandi aree tematiche, 5 teatri di vario genere, 5 ristoranti, un
delfinario e numerosi negozi e bar oltre alle strutture di servizio e ad alcuni uffici.
Il Sea Life italiano invece (28° al mondo), si estende su
circa 19.000 m2, si compone di varie sale didattiche,
ambienti di servizio per la preparazione del cibo e la
cura degli animali e di 27 vasche tematizzate che
ospitano 5.000 esemplari di oltre 100 diverse specie
acquatiche, più un ristorante-bar e un negozio, per un
investimento iniziale di circa 15 milioni di euro.
Per
quanto Fig. 3 Ingresso del Sea Life
riguarda l’hotel,
esso è una imponente struttura fiabesca in stile New
England con 247 camere per gli ospiti, ristorante,
convention center, piscina e varie aree ricreative, situato
ad un centinaio di metri dall’ingresso dei parcheggi.
Il Waterpark si trova invece nella periferia ovest di
Milano,
ed
era
Fig. 4 Hotel
conosciuto, fino a due
anni fa, con il nome di
“Aquatica” poi, con l’acquisizione da parte di Merlin si è
rinnovato presentandosi al pubblico con nuove attrazioni e
nuove
piscine
tematizzate.
Pur
dipendendo
dall’amministrazione Gardaland, ovviamente, per una
questione di comodità, la direzione e la manutenzione
Fig. 5 Waterpark
tecnica di tale parco sono delegate in parte a personale del
luogo, che lavora in stretta collaborazione con quello del parco veronese. Esso presenta un
discreto numero di scivoli, piscine di varie tipologie, bar, negozi e alcune aree giochi oltre ai
normali servizi di una qualsiasi piscina e agli uffici del personale, il tutto disposto su un’area
di circa 100.000 m2.
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Capitolo 1
Generalità sul sistema elettrico del parco
Gardaland, come tutti i parchi divertimento del mondo, usa come vettore energetico quasi
esclusivamente l’elettricità, per questo motivo il suo sistema elettrico deve essere molto
affidabile, sicuro e con un certo margine di elasticità che possa permettere ampliamenti e
modifiche nel tempo, in relazione allo sviluppo del parco stesso. In particolare Gardaland
assorbe una potenza apparente di picco, in certi momenti dell’anno, che arriva fino ai 6,5
MVA, per un consumo energetico che si aggira sui 18 GWh annui. Da parte del fornitore la
consegna avviene in media tensione, ma ogni carico presente all’interno, comprese tutte le
attrazioni meccaniche, è alimentato a 400 V trifase.
L’alimentazione a 20 kV da parte di Enel è a neutro compensato e arriva tramite conduttori in
cavo, direttamente dalla vicina sottostazione di Cavalcaselle di Castelnuovo del Garda,
garantendo così una buona qualità dell’energia e rare mancanze di tensione durante tutto
l’anno, fattore importante che evita altrimenti rilevanti perdite economiche, per ovvi motivi
facili da intuire.
Fig 1.1
Allacciamento ad anello delle cabine di media tensione del parco
Il punto di consegna si trova nei pressi dell’entrata, in una delle 11 cabine di trasformazione
da cui è costituito l’impianto. Da qui, cabina ”Ricezione”, si diramano una bretella che
alimenta la cabina “Parcheggi” e un anello tangente alle restanti 8 cabine2.
Questa disposizione è relativamente recente: fino a due anni fa dalla ricezione si diramavano
due linee a sbalzo che alimentavano cinque cabine a testa3, più quella esistente tuttora per i
2
Una di esse non fa parte dell’anello ma viene alimentata a sbalzo della cabina “Castello”.
3
Ne era presente infatti una in più di adesso che nello stesso anno è stata accorpata alla “Tudor”.
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3
parcheggi. La configurazione odierna permette di lavorare su un singolo tratto isolandolo
completamente, pur potendo mantenere tutte le attrazioni ancora in funzione.
Generalmente le cabine sono strutturate in modo da avere una zona con gli armadi di media
tensione, uno o più trasformatori 20/0,4 KV e una zona con gli armadi di bassa tensione,
eventualmente separate tra loro come richiesto dalla sezione 752 delle norme C.E.I. 64-8
riguardanti le strutture classificate di pubblico spettacolo.
C’è da sottolineare infatti che non tutto il parco è classificato zona di pubblico spettacolo,
pertanto vengono rispettate la totalità delle restrizioni di cui parla la sezione citata solo nei
luoghi definiti tali, mentre per la parte restante si fa riferimento alle norme generali o ad
alcune particolari valutate di caso in caso. Precisamente le attrazioni con questa
denominazione sono tutti i teatri, i cinema, il delfinario, le attrazioni del tipo dark ride “i
Corsari” e “Ramses” e l’attrazione Magic house.
Gli armadi di M.T. contengono gli interruttori generali in SF6 del tipo estraibile, le varie
protezioni con i relativi TA e TV, più gli
strumenti di misura e controllo. La cabina
Ricezione ha inoltre una zona separata, a
cui possono accedere solo gli addetti di
Enel e un’altra più piccolina in comune,
con i contatori di consumo. La stessa ha di
particolare l’impianto di telecontrollo a
distanza, un dispositivo che permette la
supervisione di gran parte delle grandezze
importanti della cabina e che si sta
pensando di estendere anche alle altre
dell’anello al fine di riuscire a ridurre i
tempi di intervento in caso di blackout.
Fig 1.2
I trasformatori MT/BT sono quasi Armadi MT della cabina Ricezione
esclusivamente in resina a 1.000 o 1.250
kVA ma è presente anche qualcuno di potenza minore e due trasformatori in olio con
raffreddamento del tipo ONAN , di cui uno si prevede possa venir eliminato a breve.
Essendoci 17 trasformatori in tutto il parco all’incirca tutti dello stesso ordine di grandezza si
può notare che, con i componenti installati, si potrebbe elaborare, al limite, una potenza fino a
circa 18 MVA, più del triplo rispetto a quella tuttora necessaria. Anche i 16 gruppi elettrogeni
sparsi per l’area che si attivano in caso di emergenza sono in grado di erogare una potenza
tale, per cui si tratta di un impianto parecchio sovradimensionato rispetto alla potenza
richiesta. Questo è dovuto alla preferenza di non far mai lavorare, per quanto possibile, i
componenti al loro 100%, alla vastità dell’area da coprire
che ha reso necessario costruire più cabine vicine ai carichi
da alimentare, alle previsioni di sviluppo futuro e il tutto in
aggiunta al fatto che al momento della costruzione la
differenza di costi tra componenti di portate diverse era in
qualche caso marginale rispetto all’investimento da
compiere.
I quadri BT infine contengono gli interruttori generali delle
varie zone e delle attrazioni, nonché i condensatori dei
gruppi di rifasamento. Questi ultimi sono concentrati in
ogni cabina, e la capacità di ogni gruppo è regolata in base
al carico, da centraline che mantengono il cosφ entro valori
accettabili attorno a 0,9 , con banchi di condensatori di
diversa capacità per creare vari scalini di potenza reattiva.
In fine, per ogni cabina, possiamo trovare UPS di Fig. 1.3
Armadio dei condensatori di rifasamento
alimentazione dei servizi ausiliari a 110V DC che possono
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azionare tra l’altro i motori adibiti al caricamento automatico delle molle degli interruttori,
qualora ci sia una manovra degli stessi.
Ovviamente dalle cabine si diramano poi un congruo numero di linee a bassa tensione che
fanno capolinea sui quadri delle attrazioni, dei ristoranti, negozi, bar, eccetera, posti
generalmente sugli stessi o nelle loro vicinanze, oppure su sottoquadri sparsi in alcune aree, i
quali, il più delle volte, alimentano l’illuminazione di particolari aree, fontane oppure
elementi scenografici.
C’è infine un impianto in fibra ottica che sopperisce a varie funzioni necessarie al parco e al
sistema elettrico. Questo impianto è suddiviso in due condotti, uno con 4 fili esclusivamente
adibiti alla comunicazione tra le varie protezioni dell’anello di media 4 e l’altro cavo, a 24 fili,
per la futura tele gestione, la supervisione delle cabine, la videosorveglianza e, in alcune aree,
anche per la trasmissione dell’audio.
Un accenno va fatto per quanto riguarda l’alimentazione di riserva in caso di blackout: come
menzionato sopra, essa viene garantita da ben 16 gruppi generatori di potenza mediamente
attorno ad 1MW cadauno, sincroni, trifasi, a 400 V con motore diesel, comandati da un
quadro di commutazione disposto subito a valle dei trasformatori di media. In caso di
mancanza di tensione il commutatore isola il circuito normale di alimentazione e attiva il
gruppo generatore che in 10-15 secondi riesce a
lavorare a regime e durare fino a 10 ore. Essi
vengono controllati e provati settimanalmente,
per cui si può contare su una buona affidabilità.
Le singole attrazioni hanno inoltre UPS che
sopperiscono anche al buco di tensione che si
viene a creare, o all’eventuale fuori servizio del
generatore, limitatamente alle apparecchiature
riguardanti la sicurezza, quali telecamere,
segnalazioni
d’emergenza,
impianto
di
comunicazione e dispositivi di messa in
Fig. 1.4
sicurezza degli ospiti presenti all’interno.
Interno del generatore elettrico della cab. Ronchi
Tuttavia, nell’eventuale caso di mancanza
prolungata di energia da parte di Enel e quindi di alimentazione fornita dai generatori, il piano
di sicurezza prevede comunque l’evacuazione di quelle attrazioni meccaniche come
rollercoaster, trenini sopraelevati e attrazioni panoramiche che creerebbero i maggiori
disguidi una volta disalimentate, onde evitare problemi nel caso sfortunato di guasto anche ai
generatori. Tale evenienza, grazie ad ulteriori dispositivi meccanici di sicurezza, non
comporterebbe comunque un pericolo per gli ospiti a bordo, ma solamente disagi notevoli nel
recupero delle persone.
Il sistema è del tipo TN-S con l’impianto di terra costituito da corde in rame interrate sotto
ogni cabina più ulteriori connessioni delle masse dei carichi ai ferri strutturali delle attrazioni
o degli edifici stessi.
Discorso a parte lo si può fare per il Sea Life, il cui impianto è meno ricco e meno complesso,
tuttavia comunque interessante per la particolarità dell’ambiente: l’alimentazione anche qui da
parte di Enel, anche qui a 20 kV, arriva invece dalla cabina di Peschiera del Garda, e il fatto
che sia su linea aerea può essere considerato un fattore importante che giustifica i più
frequenti blackout di cui è vittima la struttura. Anche qui l’alimentazione è a neutro
compensato, il sistema è un TN-S il cui impianto di terra è costituito da corde in rame nudo
posate in intimo contatto con il terreno perimetralmente all’edificio, interconnesse ai ferri
strutturali e interrotte da pozzetti contenenti puntazze in acciaio zincato a caldo alte circa 1,5
metri.
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Per ogni eventuale guasto devono ovviamente intervenire solo i due interruttori ai capi del punto critico e gli
stessi devono inibire l’intervento dei restanti, onde evitare il fuori servizio di tutto l’anello.
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Qui abbiamo una sola cabina, con un solo trasformatore in resina da 630 kVA caricato
normalmente al 60%, cioè circa 370 kW, più il relativo interruttore in SF6 che svolge le
protezioni 50, 51, 51N e la 67N direzionale di terra, capace di interrompere i 12,5 kA di corto
circuito in quel punto. Abbiamo poi il generale di bassa tensione e l’UPS anch’esso a 110V
DC per l’alimentazione del carica molla dell’interruttore. Il rifasamento è analogo a quello
del parco, cioè centralizzato e comandato da centralina.
Come per il parco, anche qui si passa dal TR al quadro di commutazione che avvia e connette
il generatore di riserva.
Questo ha motore diesel silenziato, 1500 g/min, da Pn=48 kW, generatore sincrono a 400V
trifase, In=86A, cosφ=0,8. In caso di black out un PLC esclude la maggioranza dei carichi e
mantiene in funzione solo alcune applicazioni di vasche particolarmente delicate.
La bassa tensione passa da pochi quadri principali sparsi per l’edificio e alimenta sia carichi
trifasi come pompe, gruppi condizionatori e frigoriferi, che monofasi, computer, piccoli
apparecchi e l’illuminazione sia di servizio che scenografica. Per quanto riguarda quest’ultima
i corpi illuminanti, spesso a LED sono tutti esterni alle vasche e hanno quasi esclusivamente
IP55 o superiore.
Per quanto riguarda questa struttura si devono osservare le limitazioni del paragrafo 752 delle
C.E.I. 64-8, in quanto è considerato luogo di pubblico spettacolo
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Capitolo 2
Aumento di carico al generatore di riserva del Sea Life
I frequenti temporali verificatisi nel primo periodo del mio tirocinio hanno messo in evidenza
la necessità di aumentare la potenza che deve essere disponibile al Sea Life anche in caso di
blackout. La linea MT di alimentazione di Enel si è rivelata, a differenza di quella del parco,
spesso inaffidabile, particolarmente soggetta a buchi di tensione e anche ad interruzioni
prolungate di energia (sono state monitorate per qualche giorno le grandezze elettriche nel
quadro relativo alle principali utenze mediante un analizzatore di rete e ciò ha evidenziato
questi problemi). C’è da sottolineare che il capo dell’agenzia Enel di Garda, ci ha ricordato
che la linea a 20 kV di alimentazione del Sea Life è poco affidabile per caratteristiche
costruttive (linea aerea in corda nuda), sviluppo (parte da Peschiera ed arriva a Colà) e
componenti obsoleti.
Gli operatori dell’acquario hanno richiesto di poter aggiungere dei gruppi frigo per il
controllo della temperatura di certe vasche delicate, alcune piccole pompe di circolazione e
alcune lampade UV, con espressiva richiesta che essi siano in grado di funzionare
perennemente, nonostante l’eventuale assenza di energia elettrica fornita da Enel. Il nostro
lavoro è consistito quindi nel realizzare le linee di alimentazione necessarie a tali carichi e nel
verificare la disponibilità del gruppo di riserva per l’alimentazione di essi.
In caso di mancanza di tensione il sistema è
strutturato in maniera tale che entri subito in
funzione il generatore, mentre un apposito PLC,
agendo sui teleruttori del quadro principale fa in
modo di disinserire i carichi non indispensabili.
Questo modo di procedere ha ovviamente
consentito di risparmiare sul costo del gruppo
d’emergenza, che altrimenti avrebbe dovuto
essere estremamente più potente e relativamente
più ingombrante. A fronte dei circa 370 kW
assorbiti normalmente, l’alternatore è in grado di
erogare una potenza massima di 48 kW, con un Fig. 2.1
cosφ=0,8 e una corrente massima di 86 A a 400 Quadro generale di controllo delle apparecchiature del
Sea Life
V. Si nota quindi che la riduzione dei carichi è
drastica.
Abbiamo proceduto a fare calcoli e le relative prove ( che ometto per sinteticità) e in
conclusione abbiamo visto che i nuovi apparecchi aggiunti possono, in caso di blackout,
essere caricati sul generatore elettrico di riserva, senza che esso superi i limiti nominali di
funzionamento, tuttavia, in tale evenienza, esso si troverebbe a lavorare con grandezze
prossime a questi limiti e ciò è giudicato negativamente dal mio tutor che decide di mantenere
questa configurazione dell’impianto solo provvisoriamente fino all’inverno, quando, durante
il periodo di minore affluenza di pubblico, sarà possibile intervenire in maniera più pesante,
possibilmente con la sostituzione dell’intero gruppo elettrogeno o in altri modi che verranno
esposti e valutati nel capitolo seguente.
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Capitolo 3
Nuova alimentazione di riserva dell’impianto Sea Life
Come accennato in precedenza, di recente si è percepita la necessità di riuscire ad alimentare
l’intero Sea Life anche in mancanza di energia da parte di Enel, operazione finora impossibile
a causa della ridotta capacità del gruppo elettrogeno di riserva il quale è in grado di garantire
il solo funzionamento delle apparecchiature essenziali per la sopravvivenza degli animali, ma
che è insufficiente per mantenere la struttura aperta e godibile al pubblico.
Considerando che la potenza necessaria al Sea Life è di 400 kVA, si sono analizzate varie
opzioni di intervento, tenendo conto anche del fatto che, al parco, un buon numero di gruppi
elettrogeni sono attualmente sotto sfruttati e avrebbero una potenza adeguata per poter
alimentare l’intero impianto in questione.
Si è pensato per esempio, visto il loro limitato sfruttamento, di sostituire il generatore elettrico
(GE) presente (63 kVA, cosφ=0,8) con uno dei seguenti:
1. GE da 500 kVA ubicato presso la cabina Parcheggi il cui carico attuale è stato rilevato
essere di 105 kVA
2. GE da 630 kVA ubicato presso la cabina “Ikarus Vecchia” il cui carico attuale è stato
rilevato essere di 260 kVA
3. GE da 1.040 kVA ubicato presso la cabina Ricezione il cui carico attuale è stato
rilevato essere di 145 kVA
Ciò comporta varie possibilità di intervento per tutti i tre casi, anche a seconda che la
dirigenza decida per il mantenimento o meno di un’attrazione denominata Ikarus che risulta
essere rimasta praticamente l’unico carico dalla cabina citata al punto 2, per la quale, vista
l’età, se ne prevede a breve il fuori servizio: la dismissione dell’attrazione permetterebbe lo
smantellamento della relativa cabina e lo sfruttamento del suo GE.
In tutti i casi il costo di trasporto e collegamento di un gruppo elettrogeno al Sea Life si aggira
sui 18.000 €, spesa da aggiungere a qualsiasi dei seguenti preventivi.
Analizziamo una ad una le varie opzioni.
In caso di mantenimento dell’attrazione Ikarus:
3.13.2-
Permutare il generatore presente con uno da 130 kVA
Realizzare una nuova alimentazione per l’attrazione Ikarus utilizzando il
passaggio sotto il “Ponte Merlino”
E’ la prima valutazione che abbiamo eseguito per l’alimentazione dell’attrazione dalla più
recente cabina “Ikarus Nuova”, svincolando il carico dalla ormai obsoleta cabina Ikarus
Vecchia e rendendone quindi possibile il suo smantellamento per usufruire del generatore
presente.
Per il dimensionamento della linea e quindi per il relativo preventivo dobbiamo verificare
l’assorbimento dell’attrazione. Per farlo osserviamo l’amperometro fisso installato in cabina il
quale ci segnala una corrente media di circa 150 A, con un picco brevissimo di circa 375 A
alla partenza del giro. L’illuminazione scenografica è costituita principalmente da lampadine
a 60 V, 2 W per un assorbimento totale inferiore ai 21 kW, ipotizziamo quindi altri 30 A per il
funzionamento notturno, arriviamo ad un picco massimo di circa 410 A. Per quanto riguarda
la lunghezza della linea, la misuriamo in prima battuta passando dai pozzetti predisposti e così
facendo essa vale circa 170 m.
Si è proceduto al dimensionamento della linea.
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Fig. 3.1 Progetto della nuova linea di alimentazione Ikarus da cabina Ikarus nuova con passaggio sotto Ponte Merlino
Tale tipologia di alimentazione ha un costo unitario di circa 110 € al metro, più costo della
manodopera, interruttore di protezione di 1.200 € ed eventuali imprevisti stimiamo un costo
finale di circa 22.000 €. C’è da sottolineare anche il fatto che il costo del rame è in aumento,
pertanto al momento dell’eventuale realizzazione si dovrà tener conto anche di questo aspetto.
Possibili futuri incrementi di potenza per l’aggiunta di nuovi carichi nell’area limitrofa
saranno garantiti usando i cavi in opera o incrementando la sezione totale della linea posando
nuovi conduttori in parallelo.
3.3-
Realizzare una nuova alimentazione per l’attrazione Ikarus utilizzando una
via alternativa
Successivamente a questa prima valutazione si sono notati dei condotti completamente liberi
che, partendo da un pozzetto in prossimità della cabina Ikarus Nuova sboccavano sulla riva
del fiume Dugale, proprio dietro all’attrazione da alimentare.
Si è quindi prevista l’alimentazione per un costo complessivo di circa 10.000 €5.
Questa è sembrata subito la soluzione più adeguata, in quanto economica e lungimirante: la
stessa linea, eventualmente potenziata con altri conduttori in parallelo, potrebbe essere usata
anche in futuro per alimentare gli eventuali nuovi carichi che verranno posizionati in
quell’area.
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Somma di acquisto e posa dei conduttori, carpenteria metallica di protezione e interruttore magnetotermico
adeguato.
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Fig. 3.2 Progetto della nuova linea di alimentazione Ikarus da cabina Ikarus Nuova con passaggio sotto il ponte della ferrovia
3.4-
Costruire una nuova linea aerea interna, tra la cabina Ricezione e il Sea Life
In caso di smantellamento dell’attrazione Ikarus a fine 2010:
3.53.6-
Scambio dei GE tra Sea Life e cabina Parcheggi
Noleggiare un gruppo elettrogeno sostitutivo
In conclusione, tra tutte le sei possibilità la più adeguata risulta in fine essere,
indipendentemente dal mantenimento o meno dell’attrazione, quella dello spostamento al Sea
Life del GE situato presso la cabina Ikarus Vecchia, la realizzazione di una nuova linea di 80
m per l’alimentazione dell’attrazione presente (o eventuali carichi sostitutivi) e lo
smantellamento della cabina stessa. Per dare ancora una maggiore affidabilità si potrà in
futuro tener conto anche della possibilità di costruire la nuova linea tra la cabina Ricezione e
l’acquario con le modalità sopra descritte.
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Capitolo 4
Verifiche termografiche dei quadri
Si tratta di verifiche non imposte dalle norme ma che tuttavia la direzione dell’officina
elettrica esige ormai abitualmente da qualche anno, una volta ogni dodici mesi, in quanto
vengono evidenziati eventuali punti critici e disfunzioni degli impianti, senza che la prova sia
invasiva e senza comportare particolari interventi lunghi e complicati, in quanto si tratta solo
di “scannerizzare” i soggetti da verificare con una telecamera ai raggi infrarossi.
Il principio su cui si basa questa tecnologia relativamente recente è quello dell’emissività dei
corpi, ossia della capacità di un materiale di irradiare energia. Sapendo che tutti gli oggetti ad
una temperatura superiore allo zero assoluto emettono radiazioni nel campo dell'infrarosso la
termocamera è in grado di rilevare tale temperatura attraverso la misurazione dell’intensità di
radiazione infrarossa emessa dagli stessi
Con la telecamera ad infrarossi si è provveduto ad ispezionare i componenti e le parti ritenute
solitamente più a rischio (collegamenti, contatti, capicorda, ecc.) di tutti i quadri del Sea Life
e di gran parte di
quelli
del parco,
compresa la totalità di
quelli posizionati nei
luoghi più esposti al
pericolo d’incendio,
come per esempio
nelle casette in legno
del villaggio West,
misurandone
la
temperatura
di
funzionamento.
Su
apposite
schede
riepilogative vengono
segnate
le
temperature rilevate, Fig. 4.2
Fig. 4.1
Ispezione termografica di un quadro
nonché le fotografie Ispezione termografica di un quadro
ricavate dalla telecamera ad infrarossi. Da tali schede (che non riporto in questo
riassunto) si possono trarre le conclusioni sugli interventi più urgenti da eseguire e
analizzare sommariamente le condizioni in cui si trovano le apparecchiature analizzate per
ridurre al minimo i rischi di incidenti e di insorgere di situazioni pericolose.
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Capitolo 5
Calcolo delle perdite in una linea
Tra i vari investimenti pensati per il prossimo
futuro si è avanzata l’idea dell’eventuale
riduzione delle perdite Joule lungo la linea di
alimentazione dell’attrazione Jungle Rapids
proveniente dalla vicina cabina “Ikarus
Nuova”.
Come accennato, il rifasamento di tutte le
correnti assorbite all’interno del parco
avviene nel singolo modulo di ogni cabina
MT/BT, tuttavia in particolari casi può essere
conveniente rifasare a fine linea nelle
immediate vicinanze del punto di consegna al
carico stesso, onde evitare di portarsi appresso Fig. 5.1
correnti superiori allo stretto necessario per Attrazione Jungle Rapids
lunghi tratti, con le relative perdite di energia
per effetto Joule nel conduttore ed eventuali problemi di riscaldamento, sicurezza e perdite
economiche.
Il nostro compito è stato quello di valutare l’entità di tali perdite nella linea citata e di definire
il guadagno economico che ne deriverebbe da un’eventuale limitazione delle stesse.
Questa possibilità è data dal fatto che l’attrazione in questione rappresenta un carico di
notevole potenza praticamente costante, costituito principalmente da grossi motori in
funzionamento permanente per la maggior parte della giornata (sono destinati al pompaggio
di una grande quantità d’acqua) e pertanto a fattore di potenza relativamente basso.
Questa attrazione è in sostanza l’unico carico alimentato dal trasformatore 2 della suddetta
cabina e da solo impegna più della metà della sua potenza nominale. Gli amperometri situati
nel quadro generale infatti indicano una corrente totale a pieno carico circa costante di 975 A
ad un cosφ=0,73.
Usando i valori reperibili nelle documentazioni tecniche o dedotti da appositi calcoli
possiamo pervenire alle perdite rispettivamente con la corrente attuale e con quella presunta a
seguito del rifasamento e i relativi costi per un funzionamento medio annuale dell’attrazione
di h=2.050 ore.
Potenza persa lungo la linea QGBT-attrazione
2
PjL = 3 * R L 90 * I L = 3 * 0,00365 * 975 2 = 10,409 kW
Potenza persa lungo la linea TR-QGBT
2
Pjcabina = 3 * Rcabina 90 * I cabina = 3 * 0,01152 * 862 2 = 25,680 kW
Potenza persa totale
Pj = PjL + Pjcabina = 10,409 + 25,680 = 36,089 kW
Energia persa
E = Pj * h = 36,089 * 2.050 = 73.982 kWh
Seppure il costo al kWh sia variabile durante l’intero periodo di funzionamento possiamo
stimare un prezzo medio di 0,11 €/kWh
Spesa = E * 0,11 = 73.982 * 0,11 = 8.138 €
Possiamo ripetere gli stessi passaggi per calcolare perdite e costi una volta rifasato l’impianto
(usiamo comunque RL90 anche se, a causa della corrente inferiore i cavi in realtà si dovrebbero
scaldare meno)
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PjL ' = 3 * RL 90 * I L ' 2 = 3 * 0,00365 * 730 2 = 5,835 kW
Pjcabina ' = 3 * Rcabina 90 * I cabina ' 2 = 3 * 0,01152 * 730 2 = 18,417 kW
Pj ' = PjL '+ Pjcabina ' = 5,835 + 18,417 = 24,252 kW
E ' = Pj '*h = 24,252 * 2.050 = 49.717 kWh
Spesa' = E '*0,11 = 49.717 * 0,11 = 5.469 €
Da qui è facile risalire al risparmio che si ottiene annualmente grazie all’impianto di
rifasamento, in particolare l’eventuale energia in meno sprecata è di
Erisparmiata=24.265 kWh
E il risparmio economico annuale è di
Risparmio=2.669 €
Tale somma permetterebbe di recuperare i circa 9.000 € di costo dell’investimento in poco più
di tre anni.
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Capitolo 6
Nuova linea per lo stabilimento degli uffici:
dimensionamento e preventivo
Merlin è proprietaria di piccoli stabilimenti situati vicino all’area di Gardaland che sono
adibiti allo svolgimento di alcune funzioni relative al parco stesso ma che ne sono esterne e
indipendenti. Ci sono magazzini, depositi di materiale in disuso, officine, un’agenzia di
viaggio e gli uffici direzionali.
Per quanto riguarda questi ultimi, essi si trovano al confine con i parcheggi, nella parte più
lontana dall’ingresso del parco e dal punto di vista elettrico sono alimentati con un contratto
indipendente con ENEL di bassa tensione per 33 kW. Sarebbe senz’altro economico se si
potesse alimentarli col sistema elettrico di Gardaland vista la relativa irrisorietà del carico
rispetto alla potenza disponibile nel parco e considerato anche il fatto che in tal caso ci
sarebbe anche il vantaggio della copertura da gruppo elettrogeno in caso di blackout.
Il nostro scopo è stato quello di valutare la fattibilità di una nuova linea che prenda
l’alimentazione dalla più vicina cabina presente, la cabina Parcheggi, definire il suo
dimensionamento e fare un preventivo di costo della stessa.
Fig. 6.1 Progetto della nuova alimentazione degli uffici direzionali
In realtà pensiamo di sfruttare una linea già esistente che dalla cabina in questione porta
energia ad una struttura definita “corpo A” dalla quale si diramano la totalità delle
alimentazioni dei fari di illuminazione notturna, e da li raggiungere gli uffici con dei nuovi
conduttori da dimensionare.
Abbiamo quindi previsto due possibilità di procedere, una con linea da 70mm 2 da circa 6.930
€ di costo e una con linea da 50mm2 da circa 5.349 €. Si valuterà in base al budget disponibile
nell’anno di costruzione se realizzare l’una o l’altra.
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Capitolo 7
Valutazione e preventivo per una nuova linea di riserva
per l’attrazione monorotaia
Nonostante la buona affidabilità del sistema elettrico, si ritiene ancora doveroso limitare
ulteriormente i rischi di guasto su alcuni punti importanti del parco divertimenti, soprattutto
per eliminare i fermi attrazione non voluti e quindi i relativi disagi non indifferenti che ne
vengono di conseguenza. E’ il caso
dell’attrazione “Monorotaia”, un insieme di
trenini panoramici che viaggiano sull’intero
percorso ad una altezza che va dai 7 metri in
su e il cui tracciato comprende una
superficie molto vasta.
Un eventuale guasto sull’alimentazione dei
convogli,
pur non
compromettendo
l’incolumità degli ospiti, comporterebbe
comunque
un’evacuazione
lenta
e
difficoltosa mediante gru, con tutti i relativi
disagi che ne susseguono, per questo si è Fig. 7.1
Attrazione Monorotaia
deciso di rendere ridondante il sistema di
alimentazione, partendo sempre dalla cabina Colorado ma, diversamente dall’impianto
principale, dal trasformatore 2 anziché dall’1, con copertura quindi del rispettivo generatore
d’emergenza numero 2.
Altra opzione considerata era altrimenti quella di comprare un nuovo gruppo elettrogeno di
riserva da adibire, in caso di emergenza, all’esclusivo recupero dei trenini dal percorso fino
in stazione, ma tale possibilità è stata ritenuta subito non ottimale soprattutto per motivi
economici, in quanto, si dovrebbe ovviamente garantirne sempre il mantenimento, con tutte le
visite periodiche e la manutenzione allo stesso modo di come si fa già per gli altri generatori
presenti che spesso sono sotto sfruttati, a cui ovviamente aggiungere la spesa iniziale
assolutamente non irrilevante per il suo acquisto dal momento che si tratterebbe di un
generatore di elevata potenza.
In questo capitolo si è fatta una veloce valutazione delle apparecchiature e
degli impianti da aggiungere e una stima dei costi da affrontare per la
realizzazione di tale lavoro ma in questo riassunto accenno soltanto brevemente
alle caratteristiche tecniche del sistema elettrico presente relativo
all’attrazione.
L’attrazione ha una configurazione massima di dieci trenini in funzionamento
contemporaneo, con 4 motori da 2,5 kW l’uno, per cui una potenza massima da garantire di
circa 100 kW con correnti che per un cosφ=0,75 arrivano a circa 200 A. L’alimentazione
attuale è garantita da una linea in cavo di circa 130 m, 3x(1x240)+N120 che dal QGBT1
(Quadro Generale Bassa Tensione) va al quadro generale dell’edificio Monorotaia. Come
accennato al capitolo uno, in cabina la bassa tensione passa dal TR al quadro di
commutazione a cui fanno capo anche i conduttori provenienti dal generatore elettrico
d’emergenza corrispondente, e da qui al QGBT, così per il TR1 e ugualmente per il TR2.
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Fig. 7.2
Schema quadro MT cabina Colorado e progetto della nuova alimentazione dell’edificio Monorotaia
Nell’edificio Monorotaia invece, dal “quadro generale edificio monorotaia (CO-01-B01)” si
alimenta un’ulteriore sezione riguardante la sola attrazione in se e, a parte, alcune altri locali
presenti nell’edificio della stazione, come il negozio, il bar, la ex sartoria, l’illuminazione e
altri. Si alimenteranno ovviamente con la nuova linea anche tutte le altre utenze dello stesso
stabilimento, che assorbono una potenza totale non superiore a 70 kW, corrispondenti a
correnti di 112 A con cosϕ=0,9.
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Capitolo 8
Altri lavori svolti e curiosità
Il periodo di tirocinio è stato molto ricco di attività diverse. Fino ad ora mi sono limitato a
descrivere i lavori più particolari o più laboriosi, in questo capitolo invece accenno molto
velocemente anche ad altri compiti portati a termine e ad alcune piccole curiosità riguardanti
l’uso dell’elettrotecnica in varie applicazioni relative al parco. Un incarico interessante è stato
l’avviamento dell’attrazione più grande
della stuttura, “I Corsari”, la ricerca di
un guasto e la successiva riparazione. Si
tratta di una giostra consistente in un
percorso sviluppato interamente su più
piani sotto il livello del terreno, che il
pubblico deve fare a bordo di particolari
imbarcazioni,
attraverso
sale
coreografate in stile piratesco, con
scenografie appropriate e vari effetti
speciali. Per un paio di giorni ho
seguito
alcuni
manutentori
nell’avviamento giornaliero di alcune
attrazioni e in particolare ho seguito
Fig. 8.1
l’avviamento delle così dette “buche”,
Attrazione “Corsari”
cioè quelle giostre collocate al coperto e
per la maggior parte interrate a vari metri di profondità. Tutte queste hanno caratteristiche e
fini tali da poter essere considerate, secondo le definizioni C.E.I., luoghi di pubblico
spettacolo, per cui esse hanno alcune particolarità dell’impianto elettrico che le diversifica
dalle altre tipologie di attrazioni. La già citata norma 64-8 impone per esempio, tra le altre
cose, un impianto di illuminazione suddiviso in almeno due circuiti indipendenti, impone che
i relativi cavi riguardanti gli impianti di segnalazione e comando debbano avere tensione
nominale non inferiore a 300/500 V, devono resistere ad un eventuale incendio (per cui
devono essere resistenti al fuoco e ai danneggiamenti meccanici in relazione al tempo di
funzionamento previsto), e devono rispettare varie altre limitazioni e alcuni requisiti
riguardanti l’illuminazione d’emergenza, l’alimentazione dei servizi di sicurezza, gli
interruttori di protezione e le cabine di alimentazione. Tali luoghi devono inoltre essere
presidiati da personale competente durante il funzionamento o gli spettacoli (garantito
ovviamente dalla costante presenza di tecnici manutentori all’interno del parco), e devono
superare verifiche giornaliere dell’impianto di
sicurezza, e controlli periodici dell’intero
impianto elettrico. L’avviamento infatti
consiste proprio in questo. Per esempio, per
quanto riguarda l’attrazione citata, ore prima
dell’apertura al pubblico, il manutentore deve
fare l’intero percorso delle imbarcazioni e tutti
i corridoi di servizio e sicurezza sotto
illuminazione d’emergenza, deve attestare il
corretto funzionamento di tutte le lampade,
degli evacuatori, degli impianti di segnalazione
audio e altri. Ovviamente si approfitta del giro Fig. 8.2
per verificare anche il corretto funzionamento Motori di risalita delle imbarcazioni attrazione “Corsari”
degli effetti speciali, scenografia e tutto ciò che
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riguarda la godibilità dell’attrazione. Sfortunatamente una mattina si è rilevata la presenza di
un problema, tale per cui l’attrazione si è bloccata dopo il primo giro di prova e di
conseguenza abbiamo proceduto immediatamente all’individuazione del guasto. Il computer
ci segnalava una anomalia al sistema di controllo dei motori di risalita delle imbarcazioni,
tuttavia non dava informazioni più specifiche. Inizialmente si è pensato ad un eventuale scatto
intempestivo di qualche interruttore di protezione, magari a causa di qualche sovra sforzo
degli stessi, tuttavia a seguito di una verifica visiva si è capito che il problema stava proprio
sul funzionamento dell’inverter di comando di tali macchine. Il relativo impianto è costituito
da tre convertitori in tutto, uno da 110 kW che frena le barche in discesa e ne dissipa l’energia
in resistori di frenatura, e due inverter da 75 kW l’uno che gestiscono la risalita. Ognuno di
essi comanda 12 coppie di motori asincroni trifasi della rampa di arrivo variandone la velocità
secondo impostazioni programmate all’interno degli stessi inverter. Problema ulteriore era
che l’unico convertitore di riserva con le impostazioni per la salita era già stato occupato nella
precedente sostituzione del secondo di essi a seguito di un altro guasto sorto pochi giorni
prima, per cui se non fossimo riusciti ad aggiustare l’azionamento difettoso avremmo dovuto
riprogrammare quello di riserva per la discesa, con notevole spreco di tempo. Si sono aperte
dunque tutte le macchine presenti per studiarne, aiutati ovviamente dalla relativa
documentazione, il funzionamento e la logica dei componenti elettronici. Si è individuato il
problema sostituendo una ad una le schede elettroniche che lo costituivano con altre
disponibili in magazzino e si è appurato che l’anomalia stava
nell’unica scheda che, sfortuna vuole, non se ne aveva una
copia a disposizione. Non mi dilungo tanto nelle operazioni
svolte a seguito di questa constatazione, mi limito a descrivere
come si è risolto il problema. C’è da notare il fatto che questi
componenti lavorano dentro armadi assemblati in camere
notevolmente umide e afose, per cui si è pensato di smontare
e ripulire interamente la scheda difettosa, pensando che
qualche contatto si fosse inumidito e magari ossidato. Infatti il
problema era proprio di questo tipo, e una volta sistemate
alcune giunzioni, risaldati alcuni componenti e revisionata
generalmente la scheda, l’attrazione è potuta ripartire senza
ulteriori complicazioni. Questo episodio ha costretto la
Fig. 8.3
chiusura della giostra al pubblico per buona parte della
Inverter guasto attrazione “Corsari”
giornata e ciò ha stimolato ad accelerare l’acquisto, già
programmato, di nuovi inverter per sostituire quelli ormai datati che hanno dato i recenti
problemi all’impianto. Com’è logico pensare, la mancanza di una attrazione di tale portata
all’interno del parco non è sicuramente ammessa dalla direzione, per cui tale acquisto è tra gli
investimenti più urgenti.
Altri lavori interessanti sono state le ristrutturazioni di un bar del parco e dell’impianto
elettrico di una sala pompe al Waterpark di Milano: per quanto riguarda il primo, poiché la
direzione ha pensato di tematizzare e ristrutturare il bar denominato “Casetta dei fiori”
cambiandone notevolmente l’assetto della cucina, io e il mio tutor abbiamo stilato assieme un
preventivo per la modifica dell’impianto elettrico sulla base di un possibile progetto
presentatoci dagli uffici direzionali.
Altra cosa invece, è stato il rifacimento della sala pompe del parco acquatico milanese, per la
quale non ci è stato dato nessun progetto da seguire ai fini della ristrutturazione, ma tale
incarico lo si è preso in considerazione perché lo stato attuale in cui si trova l’impianto
suggerisce la necessità di fare alcuni interventi prima della prossima riapertura.
Interessante, dal punto di vista didattico, la visione della relazione riguardante i pericoli
provenienti da scariche atmosferiche e i relativi impianti di protezione. Tale relazione deve
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essere redatta per legge per ottenere l’attestazione di agibilità di ogni nuova struttura. Il parco
ha due punti strategici più sensibili, che di fatto tendono a proteggere all’incirca tutto il parco:
questi sono appunto il Blue Tornado che ha una area di raccolta per fulminazione diretta di
0,0746 km2 e per fulminazione indiretta di 0,291 km2 e i pennoni della nave corsara.
Una curiosità che mi ha particolarmente colpito è stata l’applicazione, in alcune giostre, di
freni magnetici al posto dei più tradizionali freni meccanici. E’ il caso, per esempio, di
un’attrazione denominata “Space Vertigo”, una torre dove si può sperimentare l’effetto di una
caduta libera da 40 m d’altezza. I quattro moduli con i sedili vengono agganciati da grosse
pinze e trainati in alto da potenti motori. Una volta raggiunta la cima le pinze si aprono e
fanno ricadere i moduli soggetti alla sola forza di gravità. I sistema magnetico viene utilizzato
per la parte più gravosa della frenatura, mentre per lo stop completo si fa uso anche di
particolari ammortizzatori meccanici.
Dietro ad ogni modulo citato è incastonato un grosso magnete a forma di “U” che, nella parte
più bassa della torre, avvolge parzialmente una lastra di materiale conduttore fissata al corpo
della torre stessa. Nella fase di caduta, per l’elevata velocità relativa tra magnete e lastra si
creano, in quest’ultima, correnti indotte
tali da formare un campo magnetico
che, per la nota legge di Lenz tende ad
eliminare la causa che l’ha generato,
ossia, tende a ridurre la velocità relativa
stessa. L’ulteriore ammortizzatore
meccanico serve ad adagiare la gondola
una volta che si è ridotta la velocità di
discesa ad un valore accettabile. Non
tutte le attrazioni di questo tipo
sfruttano
questo
sistema
di
rallentamento, anzi, questa tecnologia è Fig. 8.4
adottata solamente da alcune case Freni magnetici dell’attrazione “Space Vertigo”
costruttrici. I vantaggi della frenatura
magnetica stanno probabilmente nella minor richiesta di manutenzione e nella maggior
fluidità di rallentamento rispetto al sistema ad attrito.
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Conclusione
Lo scopo di un tirocinio aziendale è quello di verificare praticamente e sul campo la validità
dei principi studiati all'università: in questo senso posso affermare che questa esperienza si sia
rivelata molto utile.
Il tirocinio è inoltre stato interessante per il fatto di essere venuto a contatto con un’azienda di
notevole dimensioni qual è Gardaland, con tutti i suoi equilibri interni, le sinergie, le priorità e
i problemi con cui spesso non si è abituati a fare i conti nella realtà scolastica, ma che tuttavia
sono tra le cose fondamentali per il successo di una qualsiasi attività economica.
La passione per il parco e soprattutto per la materia che studio, hanno ulteriormente
contribuito a rendere questa esperienza del tutto particolare in quanto ricca di curiosità
soddisfatte in tutti i campi, dall’elettrotecnica, al funzionamento delle attrazioni, alla gestione
economica delle strutture, alle più banali curiosità sul parco.
I rapporti sviluppati inoltre con i dipendenti, e in particolare con quelli dell’officina, grazie ai
quali mi sono subito sentito a mio agio, sono infine stati un ulteriore tocco di vivacità e di
godimento della mia esperienza. Questi ottimi rapporti hanno contribuito a rendere
assolutamente piacevoli e non pesanti i periodi di collaborazione col gruppo.
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