Costruzioni idrauliche - Esercizi

Descrizione del sistema acquedottistico

Caratteristiche del sistema iniziale

Il sistema acquedottistico illustrato in figura è costituito da una condotta in acciaio senza saldatura, avente lunghezza L = 4600 m (L = 1000 m; L = 1200 m; AC CDL = 1200 m; L = 800 m; L = 800 m; L = 600 m; L = 500 m), diametro nominale CE DF EF FG GV DN = 200 mm (Diametro esterno D = 219.1 mm, spessore s = 6.3 mm) nei tratti AC, e FG, GV, VB, diametro nominale DN = 150 mm (Diametro esterno D = 168.3 mm, spessore es = 4.5 mm) nei tratti rimanenti.

I peli liberi dei serbatoi di partenza ed arrivo, considerati a livello invariabile, sono rispettivamente a quota H = 280 m s.l.m. e H = 170 m s.l.m.

Portate e distribuzioni lungo la condotta

Nel punto G viene erogata una portata concentrata pari a Q = 14 l/s, nel tratto GCD viene erogata una portata uniformemente distribuita, pari a q = 6 l/s, nel CD tratto CE viene erogata una portata uniformemente distribuita, pari a q = 6 l/s.

Nel punto V è presente una valvola riduttrice di carico il cui effetto può essere descritto dall'equazione H = -α∙Q², con α = 1500 s∙m² ∙2 -5

Calcoli e verifiche richieste

Si verifichi il funzionamento del sistema, calcolando la portata defluente in ogni tratto e il carico idraulico in ogni nodo. Per il calcolo delle perdite di carico in condotta si faccia riferimento alla formula di Contessini per tubi nuovi (j = 0.0012 Q² D^-5.26), prescindendo da ogni fenomeno di invecchiamento della tubazione. Si disegni infine la linea piezometrica.

Si valuti successivamente il valore che dovrebbe essere attribuito al coefficiente α affinché la perdita di carico indotta dalla valvola consenta di ridurre la portata Q al 95% del valore iniziale.

Secondo sistema descritto

Il sistema acquedottistico illustrato in figura è costituito da una condotta in acciaio senza saldatura, avente lunghezza L = 4800 m e diametro nominale DN = 250 mm (Diametro esterno D = 273 mm, spessore s = 6.3 mm). I peli liberi dei serbatoi di partenza e d'arrivo, considerati a livello invariabile, sono rispettivamente a quota H = 348 m s.l.m. e H = 307 m s.l.m.

Condotta in parallelo e portate

Nel tratto CD è prevista una condotta in parallelo di diametro nominale pari a DN = 200 mm (Diametro esterno D = 219 mm, spessore s = 5.6 mm). Inoltre, il sistema deve essere in grado di erogare una portata concentrata nel punto C, pari a Q = 12 l/s ed una portata uniformemente distribuita nel tratto CDF, pari complessivamente a q = 12 l/s. Nel punto E viene immessa nel sistema una portata Q = 18 l/s, mentre nel punto P è presente una pompa di rilancio il cui effetto può essere descritto dall'equazione H = A-B∙Q², con A = 20 m, B = 700 s²/m⁵.

Calcolo potenza e perdite di carico

Si verifichi il funzionamento del sistema, calcolando la portata defluente in ogni tratto ed il carico idraulico in ogni nodo, tenendo presente che:

• L = 1200 m
• L = 1300 m
• L = 800 m
• L = 400 m
• L = 500 m

Si calcoli la potenza assorbita dalla pompa in P, ipotizzando un rendimento della macchina dato dalla funzione η(Q) = 0.7 + 3.7Q - 30Q² (con Q in m³/s).

Terzo sistema descritto

Il sistema acquedottistico illustrato in figura è costituito da una condotta in acciaio senza saldatura, avente lunghezza L = 4000 m e diametro nominale DN = 250 mm (Diametro esterno D = 273 mm, spessore s = 6.3 mm). Nel tratto CD è disposta una tubazione in parallelo alla principale avente DN = 150 mm (Diametro esterno D = 168.3 mm, spessore s = 4.5 mm), mentre nel tratto DE è posta un'altra tubazione in parallelo alla principale avente DN = 200 mm (Diametro esterno D = 219.1 mm, spessore s = 5.9 mm). Lungo la tubazione principale dei tratti CD e DE sono erogate delle portate uniformemente distribuite pari rispettivamente a q = 8 l/s e q = 14 l/s. Inoltre, il sistema eroga una portata concentrata nel punto E, pari a Q = 11 l/s.

Quote e disegni richiesti

I peli liberi dei serbatoi di partenza e d'arrivo, considerati a livello invariabile, sono rispettivamente a quota...