Fognature 2

Richiami di idraulica

Formule a moto uniforme (moto pienamente turbolento)

In una corrente a pelo libero si ha un moto vario in cui il vettore della velocità è variabile sia nel tempo che nello spazio. Tuttavia, se studiamo il caso come un fenomeno a lenta evoluzione nel tempo e che il canale abbia forma cilindrica o prismatica, allora il moto diventa uniforme; così, il vettore velocità non varia né nel tempo né nello spazio, e le traiettorie sono rettilinee e parallele.

Sappiamo quindi che la pendenza del pelo libero (j) coincide con la pendenza del fondo del canale (i). j = i (solo nell’ipotesi di moto uniforme).

• R = Raggio idraulico
• Hv = Velocità media
• i = Pendenza del fondo
• K = Coeff. di scabrezza
• λ = Coeff. di resistenza
• 1/6Χ = K RS H più utilizzata
• 1/6Χ = RHn analoga a Gauckler-Strickler; cambia che al posto di K abbiamo (utilizzata nei paesi anglosassoni)
• S = Moodye / De = scabrezza assoluta
• D = Diametro condotta

La scabrezza (K) si sceglie in base al: materiale, rivestimento interno, età della condotta.

• Valori alti = Sup. lisce
• Valori bassi = Sup. rugose
• Valori cautelativi = Valori più bassi

Cenni di trasporto solido

Se l'acqua non è in grado di trasportare le particelle solide, queste si depositano sul fondo della condotta e nel tempo questo accumulo tenderà ad aumentare, riducendo la sez. utile per il deflusso dell’acqua. Perciò, nel dimensionamento di una condotta di fognatura, dobbiamo assicurarci che la corrente sia in grado di mantenere in movimento le particelle solide evitando la sedimentazione.

Noi sappiamo che:

• i = Pendenza della tubazione
• γ = Peso specifico del liquido
• τ = γ R j0 H Se τ > τ non abbiamo deposito di materiale.

Shields ha dedotto che:

• Per valori di Φ che si trovano sopra la curva le particelle si muovono.
• Per valori di Φ che si trovano sotto la curva le particelle non si muovono. Quindi vuol dire che τ non è in grado di far muovere le particelle τ < τ.

Per alti valori del numero di Re la curva diventa orizzontale.

Dimensionamento della rete di fognatura bianca

Formule:

• R = A πD /4 = H P πD /4bag
• v = K √i0 S
• Q = π K √i0 S

Le formule sono calcolate nel caso la condotta sia piena:

• P = Perimetro bagnato
• v = Velocità media a condotta piena
• Q = Portata con condotta piena

y/D = Grado di riempimento, ci dice la percentuale di quanto è riempita la condotta e varia da 0 a 1:

• y/D = 0 Condotta vuota
• y/D = 1 Condotta piena
• y = Tirante misurato dal fondo della condotta fino al pelo libero
• A = Area liquida, varia con il grado di riempimento (parte scura sul disegno)
• z = h dal baricentro al pelo libero

Noi non vogliamo che la condotta sia piena, ma che sia in una situazione con un grado di riempimento ottimale = 0,75. In modo tale che se y/D = 0,75 viene superato, ho comunque un miglioramento del deflusso rispetto a che se avrei la condotta tutta piena. Inoltre si deve cercare di non avere un grado di riempimento < a 0,5 per non avere condotte troppo vuote. 0,5 < y/D < 0,8 (y/D preferibilmente intorno a 0,75).

Andamento della portata in funzione della sez. liquida in una condotta

Dimensionamento della rete di fognatura bianca:

• D = Sez. di chiusura del bacino (l’area tot ha un’estensione di 1,44ha)
• Dobbiamo ricavare la sup. scolante = sup. imbrifera chiusa alla sezione D.
• Dobbiamo individuare tutta la porzione di superficie in cui, la cui pioggia che cade, confluisce attraverso la rete di fognatura nella sezione D.
• Per costruire il bacino imbrifero ci si basa sulle curve di livello per capire come si “muoverà” l’acqua sul terreno.
• Il confine indica l’area scolante.
• Dobbiamo dimensionare il collettore AC, BC, CD.

Nell’immagine di destra abbiamo il bacino diviso con le sez. scolanti di ciascun collettore. Ad ogni area si assegna un coeff. di deflusso (Φ). Con riferimento ad ogni collettore, noi ci dobbiamo mettere nella sez. finale e determinare l’area del bacino imbrifero sotteso alla sez. di chiusura. Per i tronchi iniziali (AC, BC) l’area del bacino imbrifero totale coincide con l’area direttamente scolante, perché terminano in C. Per il tronco finale (CD) la sup. del bacino imbrifero chiuso alla sezione D è di 1,44ha e non coincide con l’area scolante (= 0,65ha), perché tiene conto di tutto il contributo delle superfici dei tronchi a monte.

Calcolo di h, a', n'

• Puppini si usa con S < 1300 ha
• 4/3 n per le precipitazioni con durata < 1 ora.

Metodo cinematico

A × Φ = (0,29 × 0,4) + (0,5 × 0,5) + (0,65 × 0,6) Σ aff è dato da A 0,29 + 0,50 + 0,65 Σ aff fissiamo 1 dei 3.