Relazione tecnica progetto Costruzioni idrauliche

Politecnico di Bari

Progetto di costruzioni idrauliche

A.A.: 2023/2024

Studenti: Marchese Domenico
Michele Russo

Titolo: Relazione tecnica

Data: Giugno 2024

1. Stima della popolazione futura

L’acquedotto in questione deve essere progettato in modo da garantire una funzionalità per almeno 50 anni, pertanto, deve essere progettato in modo da garantire il fabbisogno idrico alla popolazione che sarà servita tra 50 anni. A tale scopo si devono fare delle indagini sull’andamento della popolazione negli anni precedenti per poter eseguire degli studi sulla popolazione negli anni futuri, dagli archivi ISTAT si sono stati ricavati i dati di popolazione anno per anno dal 1981 al 2022.

1 Popolazione 96.000 94.000 92.000 90.000 88.000 86.000 84.000 82.000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Utilizzando questi dati come base si prevede la popolazione futura attraverso le seguenti leggi:

• Legge di crescita aritmetica
• Legge di crescita dell’interesse composto
• Legge di crescita geometrica
• Legge di crescita logistica

Una volta determinata la legge migliore per stimare la popolazione futura la stessa formula dovrà essere utilizzata per determinare anche la popolazione fluttuante e la popolazione turistica futura partendo dai seguenti dati odierni:

• Popolazione fluttuante 9322
• Popolazione alberghiera 730
• Popolazione extralberghiera 243

Per la popolazione alberghiera ed extralberghiera partiamo dai dati odierni di arrivi e presenze che sono rispettivamente 36410 e 82085 da dividere in 2/3 per la popolazione alberghiera e 1/3 per la popolazione extralberghiera da questi dati ci determiniamo la permanenza media facendo il rapporto tra presenze ed arrivi e poi moltiplicando gli arrivi con la permanenza media e dividendo per 75 si ottiene la popolazione.

1.1 Legge di crescita aritmetrica

La legge di crescita aritmetica si basa sull’ipotesi che la popolazione abbia un andamento di crescita o = + ∙ decrescita costante nel tempo quindi dove: 0

• È la popolazione all’anno 0 quindi nel nostro caso all’anno 1981 indicato dalla linea di tendenza 0
• È il coefficiente angolare della linea di tendenza
• È la popolazione dopo n anni dall’anno zero

Quindi tutto si basa sulla conoscenza delle caratteristiche della linea di tendenza, essa si può determinare tramite Excel creando un grafico con i dati della popolazione e chiedendo nelle opzioni di grafico di disegnare la linea di tendenza con la sua equazione.

2 legge di crescita aritmetrica y = 241,75x + 85739 R² = 0,8343 98.000 96.000 94.000 92.000 90.000 88.000 86.000 84.000 82.000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Dal grafico presente si può osservare il grafico dell’andamento della popolazione, in rosso si può vedere la 2 = 0,8343 linea di tendenza, si può osservare il valore che ci indica di quanto si scosta la linea di tendenza = 241,75 + 85739 dai dati reali e si può osservare l’equazione ossia l’equazione della linea di tendenza, = 85739 = 241,75 quindi essendo che il primo dato risale all’anno 1981 e che vogliamo determinarci 0 = 91 = 106482 la popolazione dell’anno 2072 allora quindi la popolazione al 2072 sarà.

1.2 Legge di crescita dell’interesse composto

La legge dell’interesse composto deriva direttamente dalla matematica finanziaria e la legge che rispecchia = (1 + ) la crescita della popolazione è la seguente dove: 0

• È la popolazione dell’anno più recente 0
• È il tasso di incremento
• È la popolazione dopo n anni dall’anno zero

Quindi prima di determinare la popolazione bisogna determinare il tasso di incremento, dalla formula 1 = ( ) − 1 − 1 ci possiamo determinare il tasso di crescita tra l’anno e l’anno di tanti tra loro −1 = 1 anni, noi consideriamo in modo da determinare il tasso di crescita tra l’anno precedente e uno successivo si determinato tutti i tassi di crescita e si inseriscono in un grafico in cui si inserisce anche la linea di tendenza.

3 tassi di crescita y = -0,0236x + 0,7554 1,20000 y = -0,28ln(x) + 1,0383 R² = 0,6372 R² = 0,4785 1,00000 0,80000 0,60000 0,40000 0,20000 - 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -0,20000 -0,40000 -0,60000 -0,80000

Se la linea di tendenza fosse stata orizzontale allora i tassi di crescita oscillavano attorno ad un valore medio, pertanto, si poteva utilizzare il valore di tasso medio per determinare la popolazione futura questo nel nostro caso non avviene, inserendo una linea di tendenza lineare (di colore rosso) attraverso la sua = −0,0236 + 0,7554 equazione si può osservare che essa porterebbe ad avere un tasso di crescita = −0,2122 mentre inserendo una linea di tendenza logaritmica (di colore verde) attraverso la sua = −0,28() + 1,0383 equazione si può osservare che essa porterebbe ad avere un tasso di crescita = −0,0015 entrambi i tassi di crescita portano ad avere una al 2072 una popolazione minore rispetto alla popolazione attuale pertanto questa non si prende in considerazione come legge di crescita.

1.3 Legge di crescita geometrica

La legge di crescita geometrica fu sviluppata dal demografo Thomas Malthus e ipotizza che l’incremento = della popolazione è proporzionale alla popolazione stessa e segue la legge dove k è una costante positiva l’integrazione della legge tra l’anno assunto come 0 e associato alla popolazione e l’anno 0 0 = generico ci permette di ottenere l’equazione i coefficienti determinabili mediante una 0 0)() = ( + regressione esponenziale allora determinando i logaritmi naturali della popolazione 0 ai vari anni e inserendoli in un grafico ed inserendo una linea di tendenza lineare mi posso determinare ( ) e 0.

4 legge di crescita geometrica 11,48 y = 0,0027x + 11,359 11,46 R² = 0,8281 11,44 11,42 11,4 11,38 11,36 11,34 11,32 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

) = 0,0027 + 11,359 ( = 11,359 Dall’equazione della linea di tendenza posso osservare che e 0 = 0,0027 essendo che è l’anno 1981 e che vogliamo determinarci la popolazione dell’anno 2072 allora 0 = 91 = 109612 quindi la popolazione al 2072 sarà.

1.4 Legge di crescita logistica

La legge di crescita geometrica è stata introdotta dal matematico Verhulst è simile alla legge di crescita = ( − ) geometrica ma introduce un fattore correttivo essa è rappresentata dall’equazione e nasce dall’ipotesi che avendo un punto di flesso nel grafico della popolazione la velocità di crescita diminuisce e che crescita tende a fermarsi ad un valore di saturazione S pari al doppio di ossia la popolazione corrispondete al punto di flesso del grafico all’anno di flesso integrando la legge logistica tra − () 0 = = = un istante e un generico istante otteniamo l’equazione dove e dove 0 −1+ 0 è l’anno di flesso, disegnando sul grafico della popolazione si può osservare che all’anno 2019 c’è l’ultimo punto di flesso in cui il grafico passa da una zona convessa ad una zona concava pertanto otteniamo che 38 93435 S 186870 834530 a 1,239224474 b 0,005644362 N 101850

5 legge di crescita logistica 100.000 98.000 96.000 94.000 92.000 90.000 88.000 86.000 84.000 82.000 80.000 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025

1.5 Conclusioni

Preso atto che la legge di crescita dell’interesse composto è stata scartata in quanto ci determinava una popolazione futura inferiore rispetto all’attuale e preso atto che la popolazione futura più alta è stata determinata con la legge di crescita geometrica la si sceglie come legge di crescita applicandola anche alla popolazione fluttuante, alla popolazione alberghiera e alla popolazione extralberghiera si ottengono i seguenti dati di popolazione futura.

2. Consumo

Per lo studio del consumo di acqua della città nell’anno 2072 si partono da due tipologie di dati, la popolazione futura già determinata e la dotazione che ci indica i litri di acqua consumati da ogni abitante ogni giorno, abbiamo diverse dotazioni per ogni tipo di popolazione, partendo da questi dati ci 3 determiniamo i volumi di acqua consumati ogni anno da ogni tipo di popolazione misurati in m e da questi il volume totale.

Ora possiamo associare alla popolazione residente una dotazione equivalente d* pari a ×1000∗ = = 356/ × da questa dotazione equivalente attraverso la seguente ×365 6 = formula possiamo determinarci la portata media che il nostro adduttore deve fornire ∗ × 3 = 451/ ovvero 0,451m³/s 86400.

3. Opera di presa

Da una ricerca si è scoperto la presenza di una condotta nelle vicinanze della città di Barletta, condotta che fa parte del I lotto dell’acquedotto del Locone, opera che parte dal partitore posto a valle della diga del Locone con una condotta del DN 1200 per una lunghezza di circa 18,2Km fino ad una vasca di sconnessione presente nella città di Canosa (BT) continua poi con una condotta del DN 1600 per altri 18,5Km fino ad un torrino nelle vicinanze della città di Andria (BT) immediatamente dopo è posizionato il serbatoio della città di Barletta da dove parte l’attuale rete di approvvigionamento pertanto si è scelto di eseguire la presa prima dell’arrivo al torrino con un collegamento a T.

In celeste è indicata la condotta principale dalla quale eseguire la presa, in rosso è indicata la condotta adduttrice da progettare, la struttura cerchiata in rosso è il torrino idrico con il quale termina il I lotto dell’acquedotto del Locone mentre cerchiato in giallo è indicato l’attuale serbatoio della città di Barletta.

Le componenti da inserire sulla condotta principale sono i seguenti:

• Valvola a farfalla (DN 1600)
• Giunto di smontaggio (DN 1600)
• Giunto dielettrico
• Raccordo a T

La valvola a farfalla è la valvola a farfalla biflangiata doppio eccentrico tipo PN10 fornita dalla Idromet Sider.

7 Mentre sulla condotta di diramazione vengono inserite le seguenti componenti in ordine partendo dalla diramazione fino a valle:

• Sfiato automatico (DN 80)
• Valvola a farfalla (DN 500)
• Giunto di smontaggio (DN 500)
• Restringimento da DN 500 a DN 400
• Misuratore di portata (DN 400)
• Valvola di regolazione (DN 400)
• Allargamento fino da DN 400 a DN 500
• Sfiato automatico (DN 80)

Gli sfiati automatici scelti sono sfiati automatici a tre funzioni anti-colpo d’ariete forniti CSA Mod. FOX 3F – AS del DN 50.

La valvola a farfalla scelta è dello stesso tipo inserito nella condotta principale ma del diametro DN 500. Per il misuratore di portata si è scelto un misuratore di portata elettromagnetico-induttivo tipo MI01 fornito dalla Nieruf.

8 Per la valvola di regolazione si è scelto una valvola di regolazione a fuso fornita dalla Idromet Sider tipo PN25 – Art. F5000 010.

Il tutto contenuto all’interno di un fabbricato composta da due piani, uno seminterrato con piano di calpestio posto a 2,3 m sotto il piano di campagna e copertura alta 3 m e un piano fuoriterra con piano di calpestio posto a un metro più in alto rispetto al piano di campagna, il piano fuoriterra ha una superficie minore rispetto al piano seminterrato fuori dalla struttura viene realizzato uno spiazzale carrabile, l’accesso viene eseguito da delle scale esterne che permettono di accedere al piano fuoriterra, da lì due scale a pioli ci permettono di arrivare al piano seminterrato, la copertura del piano seminterrato è realizzato in metallo e parzialmente rimovibile per facilitare l’introduzione e la fuoriuscita dalla struttura di attrezzature ingombranti.

4. Adduttore

3 L’adduttore è l’opera che ha il compito di trasportare la portata media consumata dall’abitato di 0,451m³/s dall’opera di presa al serbatoio pertanto conoscendo già la locazione dell’opera di presa necessitiamo conoscere la locazione del serbatoio, considerando che il carico minimo da garantire deve essere di 20m più alto rispetto all’edificio più alto del centro abitato ci siamo determinati dal P.R.G. della città che gli edifici più alti sono presenti nella zona C1.1 in cui si possono costruire edifici fino a 20m fuori terra.

Cerchiata in rosso è indicata una delle zone C1.1.

La zona indicata è situata in prossimità di Via Minervino, Via dei Mandorli e Via Degli Ulivi è una delle zone di tipo C1.1 presenti in città in particolare quella caratterizzata dall’essere situata a livello più alto sul livello del mare in particolare a 25m pertanto visto questo, il livello del fondo del serbatoio da garantire deve essere di 65m sul livello del mare, andando ad osservare l’altimetria del territorio se posizioniamo il serbatoio ai confini della città, essendo le quote del terreno prossime ai 30 m, dovremmo costruire un serbatoio sopraelevato con fondo a 35 m rispetto al livello del terreno pertanto decidiamo di allontanare il serbatoio dalla città e mettendoci in una zona in cui il livello del terreno si aggira intorno ai 69,41 m sul livello del mare, in modo tale da poter costruire un serbatoio seminterrato.

Cerchiato in giallo viene indicato la posizione approssimata dell’opera di presa, in rosso viene indicata la posizione approssimata del serbatoio.

10 La progettazione dell’adduttore si divide nei seguenti step:

• Individuazione del percorso planimetrico
• Progettazione della condotta principale
• Dimensionamento valvola di regolazione
• Individuazione dei picchetti e definizione del profilo altimetrico
• Individuazione e dimensionamento sfiati
• Individuazione e dimensionamento scarichi
• Individuazione e progetto blocchi di ancoraggio
• Posa della tubazione
• Attraversamenti

4.1 Individuazione del percorso planimetrico

Immediatamente dopo l’opera di presa la condotta prosegue in suo percorso verso ovest percorrendo una strada pubblica sterrata per circa 430 m fino al raggiungimento della SS170 attraversandola con un angolo di circa 90°. In rosso viene indicato l’andamento dell’adduttore e in verde l’andamento della SS170.

Continua verso ovest attraversando terreni privati per circa 690 m fino al raggiungimento della strada Via Vecchia Barletta lì la condotta subirà un cambio di direzione di circa 90° perseguendo verso nord seguendo il percorso della strada. In rosso viene indicato l’andamento della condotta mentre in verde viene indicato l’andamento di Via Vecchia Barletta.

Ad un certo punto la strada incrocerà la ferrovia, poco prima dell’incrocio con la ferrovia verrà posizionato il serbatoio.

11 In rosso viene osservato l’andamento della tubazione, cerchiato in giallo si indica il sito dove verrà posizionato il serbatoio e in celeste viene indicata la ferrovia.

4.2. Progettazione della condotta principale

I dati di partenza per la progettazione della condotta principale sono i seguenti:

• Portata media trasportata 0,451 m³/s
• Lunghezza 2040 m
• Quota del terreno al punto di presa 98,45 m
• Pressione in metri di colonna d’acqua nella condotta principale 25 m
• Quota di posa della tubazione rispetto al pino di campagna -1,3 m
• Quota del terreno al serbatoio 75,73 m

Da questo ci determiniamo il carico della tubazione al punto di presa pari alla somma della quota del punto di presa con la pressione in metri di colonna d’acqua nella condotta principale con la quota di posa della tubazione rispetto al piano di campagna per un totale di 122,15 m, sapendo la quota del terreno al serbatoio posso dire che il carico disponibile