Paniere domande aperte Progettazioni idrauliche

Lezione 00206. Descrivere le tipologie di opere di presa, corredate da opportuni schemi grafici

Opere di presa delle sorgenti

L'opera di presa è costituita da un cunicolo che dovrà essere ben incassato nella roccia in sito, il quale convoglierà le acque sorgentizie e dovrà essere praticabile per effettuare le operazioni di manutenzione e pulizia. Dal cunicolo si passa all’edificio di presa formato da più camere.

L’acqua captata passa per tre vasche:

• Vasca di calma o di sedimentazione: assolve al compito di trattenere tutte le piccole quantità di sabbia che l'acqua può trasportare con sé.
• Vasca di presa: misurare la portata dell'acqua convogliata.
• Vasca manovra: contiene le tubazioni che danno origine alle opere di adduzione.

Tutte queste vasche sono dotate di uno scarico di fondo, che permette lo svuotamento delle stesse in caso di interventi di manutenzione o pulitura, e scarichi di troppo pieno tramite sfioratori, i quali eliminano la quantità d'acqua in eccesso emunta.

Prese d’acqua da falde sotterranee

La captazione avviene tramite:

• Gallerie filtranti: che sono poggiate su uno strato impermeabile ed hanno sezione policentrica o circolare. L’acqua captata penetra al suo interno attraverso dei fori praticati nelle pareti in muratura. Tra la parete esterna e il terreno si realizza un vespaio per trattenere il materiale solido.
• Pozzi ordinari: realizzati con rivestimento in muratura o tubazioni in cemento armato e l’estrazione avviene per mezzo di pompe o secchi.
• Pozzi profondi: costituiti da una falda sotterranea disposta a notevole profondità rispetto al P.C. La perforazione del terreno viene fatta attraverso sonde a percussione, a rotazione o miste. L’estrazione dell’acqua avviene tramite impianti di sollevamento in quanto si trovano ad una profondità di 500 m.

Prese dalla falda superficiale

Esse sono soggette ad inquinamento e per renderle idropotabili sono soggette a interventi di potabilizzazione. Le prese d’acqua dai fiumi o torrenti sono realizzate tramite manufatti.

I corsi d’acqua che hanno una variabilità alta del livello idrico si realizzano a valle della presa tramite traverse a raso. Se invece hanno un livello idrico basso si realizzano opere di presa dirette, ossia da una camera comunicante da un lato del fiume costituita da una griglia o da una paratia che li rende separati. All'interno di tale camera è presente un impianto di sollevamento con una condotta di aspirazione che termina con un tubo deviatore munito di saracinesca e sugheruola. La derivazione può essere fatta a pelo libero preceduta da dissabbiatore.

07. Descrivere le reti adduttrici, fornendo indicazioni riguardo la scelta del tracciato e i materiali

Le reti adduttrici sono condotte in pressione aventi il compito della distribuzione dell’acqua nei centri urbani. Le tubazioni delle reti adduttrici possono essere costruite in ghisa, acciaio o in cemento armato, materiale plastico o resine. Esse vengono posizionate in terreni facili da scavare, bisogna tenersi vicino alle strade e ai ponti, questo per il trasporto dei materiali e dei mezzi di trasporto e per usufruire degli attraversamenti dei corsi d’acqua. Bisogna evitare di intaccare terreni agricoli che abbiano un’elevata coltura e limitare i costi di esproprio.

Lezione 00315. Descrivere le adduttrici degli acquedotti (verifica, dimensionamento e dove sono posizionate)

Le reti adduttrici sono condotte in pressione aventi il compito della distribuzione dell’acqua nei centri urbani. Le tubazioni delle reti adduttrici possono essere costruite in ghisa, acciaio o in cemento armato, materiale plastico o resine. Esse vengono posizionate in terreni facili da scavare, bisogna tenersi vicino alle strade e ai ponti, questo per il trasporto dei materiali e dei mezzi di trasporto e per usufruire degli attraversamenti dei corsi d’acqua. L’adduttrice ha lo scopo di trasportare acqua dalla sorgente fino ai serbatoi di sconnessione e di aggiungere poi la rete urbana.

Verifica: consiste nel calcolare la portata (Q), noti diametro (D), cadente piezometrica (J) e scabrezza della tubazione (ε).

Nel dimensionamento l’obiettivo è il calcolo del diametro tramite Pezzoli e la formula di massima economia, cioè un’equazione che rende minimo il costo globale della rete, da applicare a ogni nodo della rete.

16. Descrivere i passi procedurali per la verifica e il dimensionamento per un adduttrice di acquedotto (comprensivo delle formule da adottare)

Il dimensionamento dell’adduttrice si effettua considerando l’equazione del moto dove:

• ΔH indica la differenza di carico totale tra monte e valle.
• ΣPi indicano le perdite di carico localizzate, che nelle lunghe condotte sono trascurabili.
• J è la cadente piezometrica, che dipende dal diametro D, dall’indice di resistenza λ e dalla velocità media della corrente con λ che dipende dal tipo di moto.

Lezione 00402. Descrivere il procedimento della progettazione delle condotte adduttrici considerando le equazioni di economia

Sono noti i carichi nei nodi (HA e HB).

Il costo della condotta è funzione del diametro (D) e della pressione (p).

Dal momento che il diametro della tubazione, per una determinata portata, è legato alla cadente piezometrica J, mediante la formula del moto, anche il costo della condotta può essere espresso in funzione di J e della pressione p.

Il costo globale della condotta è espresso considerando il costo unitario c in funzione del diametro interno.

Rappresenta il costo per unità di lunghezza di una tubazione del diametro di 1 m di un dato materiale, mentre per le tubazioni commerciali assume un valore compreso tra 1 e 1,5.

Nel caso generale, invece, in cui la condotta maestra è costituita da più tratti di tubazione, in ogni nodo si ha o una variazione di portata o una variazione del materiale.

Quindi, occorre applicare l’equazione di economia in ogni nodo n e l’equazione del moto in ogni tratto t. Si crea un sistema di n+t equazioni in n+t incognite, rappresentate dalle quote piezometriche dei nodi e dai diametri dei diversi tratti.

Considerando l’equazione del moto e l’equazione che definisce il costo unitario di una condotta.

Lezione 00604. Descrivere i serbatoi degli acquedotti (funzioni e dimensionamento del suo volume)

I serbatoi degli acquedotti hanno diverse funzioni:

• Capacità di compenso tra le portate di massimo consumo e quelle di minimo consumo: il serbatoio deve accumulare l’acqua che arriva dall’acquedotto esterno con portata pari alla media giornaliera nelle ore di minor consumo, la notte, e restituirla durante le ore di consumo superiore alla media. Il volume di compenso viene assegnato pari al 15–20% del volume giornaliero se l’acquedotto è a gravità, oppure il 30–50% del volume giornaliero se c’è sollevamento meccanico. Attraverso il grafico degli afflussi e deflussi è possibile calcolare il Volume di compenso Vc= max|Vsurplus|+max|Vdeficit|.
• Capacità di riserva: va fissata in base alla probabilità di verificarsi delle rotture e delle conseguenti interruzioni del servizio della condotta di adduzione. Essa viene calcolata attraverso delle formule.
• Capacità di antincendio: per i piccoli centri urbani viene definita in relazione a una portata di 5–8 l/s per un tempo di 3–5 ore. Per i grandi centri urbani si fa riferimento ad un servizio pari a 5 ore.

05. Descrivere le camere di manovra e il loro equipaggiamento idraulico

Nella camera di manovra del serbatoio sono alloggiati tutti gli strumenti di misura e di controllo e da essa si dipartono le condotte distributrici, mentre affluiscono le adduttrici, le quali, prima dell’ingresso nella vasca, devono essere sconnesse idraulicamente con vasche a pelo libero o tramite tubi piezometrici per evitare il colpo d’ariete.

È costituita da tubazioni di alimentazione, tubazioni di presa, sfioratore di superficie, scarico di fondo.

Lezione 00806. Descrivere la rete di distribuzione urbana, definendo le condizioni di servizio da garantire

Le tubazioni della rete di distribuzione vengono disposte lungo le strade cittadine, evitando che nello stesso scavo sia presente la rete fognaria; in tal caso vengono distanziate sulla verticale di 30 cm di profondità.

Nella progettazione di una rete di distribuzione bisogna garantire:

• Nella situazione di massimo consumo e minimo livello, l’altezza piezometrica non deve essere inferiore a 10 m dal piano di gronda degli edifici e le quote piezometriche non devono superare i 70 m.
• Per evitare i problemi legati al fenomeno del colpo d’ariete, la massima oscillazione di carico non deve essere maggiore di 15–20 m.
• Le tubazioni terziarie con servizio antincendio hanno il compito di garantire l’erogazione degli idranti anche quando la portata distribuita alle utenze è pari alla metà di quella richiesta.
• In caso di guasto o interruzione della tubazione, le portate devono essere pari alla metà di quella richiesta nelle ore di massimo consumo.
• Bisogna garantire almeno 6 metri di colonna d’acqua sopra le bocche antincendio.
• Bisogna inserire dei riduttori per evitare perdite d’acqua nei giunti o per il degrado delle tubazioni, dovute al degradamento delle guarnizioni.

Per quanto riguarda le reti ramificate, esse presentano un problema in caso di guasto o interruzione della rete stessa, in quanto non garantiscono l’erogazione di acqua successivamente al punto di interruzione, a differenza delle reti ad anello: ogni utenza può essere raggiunta da più lati in caso di interruzione del servizio per rotture delle condotte.

Lezione 00903. Descrivere le reti idriche ad anello, con particolare riguardo alla procedura di calcolo per la loro verifica

Le reti ad anello vengono utilizzate per servire centri abitati medio-grandi.

Vantaggi: ogni utenza può essere raggiunta da più lati in caso di interruzione del servizio per rotture delle condotte.

Nota la popolazione, si determinano le portate (Q) che escono dai nodi dell’anello per alimentare le condotte secondarie, mediante la seguente equazione: Q= (alfa dot P)/86400 dove alfa è un coefficiente di punta, dot è la dotazione idrica e P la popolazione.

La verifica consiste nel determinare le quote piezometriche alle estremità delle condotte secondarie affinché venga garantito il servizio.

Le portate che circolano all’interno della rete vengono verificate attraverso il metodo di Hardy-Cross.

Con l’equazione del moto è possibile ricavare le quote piezometriche in tutti i nodi e anche all’estremità delle condotte secondarie. Le grandezze che entrano in gioco nella verifica di tali reti sono: portate esterne ai nodi, diametri delle condotte, lunghezze dei vari tratti, scabrezza delle condotte. Le incognite sono: dislivelli piezometrici tra i nodi deltaHj e le portate nei tratti Qi.

Nel caso in cui non si possa alimentare la rete con la portata richiesta nell’ora di massimo utilizzo, non sarà possibile determinare le portate circolanti nell’anello, perché non saranno note le portate uscenti dai nodi.

Lezione 01004. Descrivere il metodo di Hardy-Cross

Le grandezze che entrano in gioco nella verifica di tali reti sono: Qe portate esterne ai nodi, diametri delle condotte, lunghezze dei vari tratti, scabrezza delle condotte. Le incognite sono: dislivelli piezometrici tra i nodi deltaHj e le portate nei tratti Qi.

Il procedimento consiste nel fissare una distribuzione di portate al primo tentativo che porterà una distribuzione dei carichi ai nodi non bilanciata. Quindi le maglie vengono trattate separatamente poiché le correzioni sono diverse in base alle portate. La prima verifica è che le perdite di carico nelle maglie siano nulle dove H sono i carichi totali e j le cadenti piezometriche, esplicitandole avremo.

La resistenza caratteristica viene calcolata dove: q la portata nei singoli tratti della rete, L lunghezza tratti della rete, ks coefficiente di Gauckler.