Idraulica Agraria con Elementi di Progettazione degli Impianti - Appunti

Riassunto idraulica agraria con elementi di progettazione degli impianti

Sistemi di misura

Il sistema di misura generalmente usato in idraulica è quello “P” o “Pratico degli ingegneri”.

Le grandezze fondamentali sono:

• Spazio (metro m);
• Tempo (secondo s);
• Forza peso (chilogrammo kg).

Le grandezze derivate si ricavano dalle precedenti e sono: portata (volume/tempo), peso specifico (peso/volume), pressione (forza/superficie), lavoro o energia (forza*spostamento) e potenza (lavoro/tempo).

Oltre a quello pratico vi è il “SI” Sistema internazionale.

Le grandezze fondamentali sono:

• Spazio (metro m);
• Tempo (secondo s);
• Massa (chilogrammo-massa kg);
• Forza (Newton N).

Le grandezze derivate sono: pressione (Pascal P), lavoro o energia (Joule J) e potenza (Watt W).

Per esprimere con praticità i multipli e sottomultipli esistono dei prefissi in base all’elevamento a potenza: Tera T 10¹², Giga G 10⁹, Mega M 10⁶, Kilo K 10³, etto H 10², deca da 10¹, deci d 10⁻¹, centi c 10⁻², milli m 10⁻³, micro μ 10⁻⁶.

Per intercambiare due misure elevate a potenza, dovremo prendere in considerazione anche l’elevamento dell’unità a cui facciamo riferimento.

1 m³ = 1.000 dm³ = 1.000.000 cm³ = 1.000.000.000 mm³

0,000 000 001 km³ = 0,001 hm³ = 1 da m³ = 1.000 dm³

Inoltre possiamo ricordare che: .

Idrostatica

Verrà sempre considerata l’acqua come liquido perfetto, ovvero non affetto da attriti (interni ed esterni) e incomprimibile. Se si vogliono utilizzare le formule per un liquido reale dovremo quindi applicare questi due fattori.

ρ = m/V

Densità ρ: la massa per unità di volume.

γ = P/V = ρ* g

Peso specifico γ: il peso per unità di volume.

Si assume come ipotesi fondamentale la costanza del ’ (peso specifico dell’acqua 1000 kg/m³).

Principio di Archimede: “Un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del volume di fluido spostato”.

F_A = γ*V

Principio di Stevino: “La pressione in un punto di una massa liquida è data dal prodotto del peso specifico del liquido per la distanza del punto dal pelo libero (profondità o affondamento)”.

p = γ*h

La pressione assoluta tiene in considerazione anche della pressione atmosferica che agisce sul pelo libero del liquido preso in esame.

p assoluta = γ*h + p atmosferica

L’altezza piezometrica deriva dal principio di Stevino ed indica l’altezza che raggiungerebbe un liquido se non fosse sottoposto ad alcuna pressione.

h piezometrica = p/γ

Principio di Pascal: “Quando avviene un aumento nella pressione in un punto di un fluido confinato, tale aumento viene trasmesso anche ad ogni punto del contenitore”.

Per trovare il valore della spinta esercitata dall’acqua su una parete verticale, si dovrà calcolare l’area del diagramma delle pressioni. Per una superficie inclinata viene presa in considerazione il seno dell’angolo di inclinazione della parete.

Triangolo: S = p*h/2 = γ*h²/2 = γ*h²/(2 sin α)

Trapezio: S = γ*(h₂² − h₁²)/2 = γ*(h₂² − h₁²)/(2 sin α)

Idrodinamica

Q Ω

Portata: il volume di liquido che attraversa la sezione in unità di tempo.

VQ = V/t = Ω*v = Ω*L/t

Tipi di moto: Uniforme se in tutte le sezioni la velocità è la stessa e rimane invariata nel tempo. Permanente se in tutte le sezioni la velocità rimane invariata nel tempo. Vario se la velocità varia in funzione del tempo.

Moto turbolento / vorticoso / di Venturi: quando la traiettoria delle varie particelle non sono definite e stabili, ma irregolari, vorticose e continuamente variabili.

Moto regolare / tranquillo / di Poiseuille: quando la turbolenza scompare e il moto delle particelle avviene per filetti o lamine (avviene quando si scende un valore critico di 0,0035