Idroelettrico - parte seconda

C

contrazione (tabulato), a (coefficiente tabulato)

Gli imbocchi da serbatoi nei condotti o gli sbocchi da questi in serbatoi possono

essere visti come casi particolari di brusca variazione di sezione.

Nelle condotte idrauliche è pressoché obbligata la presenza di schermi o griglie

per filtrare le sporcizie ed oggetti portati dalla corrente. Costituisce quindi

un’ulteriore perdita di carico. Si tiene conto dello spessore delle barre, della

luce, e dell’angolo di inclinazione della griglia

Nei tratti curvi si verifica un aumento di pressione lungo le pareti esterne e

una diminuzione su quelle interne. Questi gradienti di pressione generano

correnti secondarie che componendosi con il flusso principale generano

andamenti a spirale nel flusso che vengono smorzati dagli attriti viscosi. Le

perdite di carico dipendono dal raggio e dal diametro del condotto e possono

essere calcolate in due modi:

METODO 1: Per angoli inferiori a 90° per condotti privi di saldature, le perdite

sono proporzionali all’angolo della curva.

METODO 2:

Si determina il coeff. come prodotto di due fattori che dipendono dal rapporto

curvatura/diametro e dalla rugosità del condotto. Le dipendenze sono espresse

dalle tabelle:

VALVOLE

Le valvole o sbarramenti negli impianti mini-idroelettrici sono impiegati

generalmente per isolare dei tratti dal resto dell’impianto e quindi operano

prevalentemente in tutto aperto o tutto chiuso. La regolazione della portata è

infatti demandata a specifici organi distributori all’interno delle turbine. Le

perdite di carico dipendono dalla tipologia e dal costruttore e vengono in

genere fornite a corredo dei dati tecnici. dove K è un

coefficiente di perdita

Se si verifica una improvvisa variazione della portata, originata per esempio da

una brusca apertura o chiusura di valvole o schermi, il repentino cambio di

velocità che ne consegue può dar luogo a pericolose variazioni di pressione

nella condotta. (colpo d’ariete, un’onda di pressione che si propaga a velocità

del suono). È utile per capire la pericolosità del colpo d’ariete introdurre il

tempo critico:

Se il tempo di chiusura della valvola > 10tc allora si creano sovrappresioni

debolissime

se tcvalvola>tc la sovrappresione non si sviluppa completamente perché

quando l’onda torna indietro la valvola è ancora aperta

se tcvalvola<tc la valvola è già chiusa quando l’onda di pressione torna indietro

e tutta l’energia cinetica dell’acqua sarà trasformata in sovrappressione

0a= velocità dell’onda di pressione; la formula in rosso è la formula di ALLIEVI

CORRENTI A PELO LIBERO

Sono importanti perché una zona del liquido nei casi che tratteremo è a

contatto con l’atmosfera.

La pressione sul pelo libero è in genere pari a Patm e quindi costante lungo

tutto il canale. Si adotta un approccio ingegneristico si presuppone un



trattamento unidimensionale (V costante e sezione costante del fondale) nella

realtà non è così:

La classificazione delle correnti a pelo libero è fatta in base al tempo

(stazionarie o non stazionarie se la portata cambia nel tempo nella stessa



sezione) oppure in base allo spazio (uniformi o varie se la portata varia in



sezioni differenti)

È possibile nel caso di condizioni di moto uniformi (lunghezza infinita, sezione e

scabrezza costanti) calcolare la portata. Questo si ha quando la linea dei carichi

totali, della superficie libera e della linea di fondo sono parallele.

Su queste ipotesi si forma la legge di Chezy e le relazioni empiriche che

portano alla formula di Manning:

Conoscendo S, materiale, A e Pb trovo la Q in prima approssimazione

A parità di sezione e pendenza la sezione col minimo Pb è la più efficiente (ha

Q più alta): la sezione circolare è la migliore (però complessa da progettare); la

quadrata ha un Q più basso mentre la trapezoidale è una via di mezzo.

ENERGIA

Per un generico canale se la corrente è lineare tutti i punti della sezione hanno

la stessa linea dei carichi piezometrici relativi che coincide col pelo libero, I

CARICHI TOTALI H saranno espressi come:

dove α = coefficiente di ragguaglio che tiene

conto della reale distribuzione della velocità nella sezione (1.05 molto

uniforme, 1.2 disomogenee). E è l’energia associata alla corrente

al pelo libero dove la z di riferimento è il fondo del canale e tutta la pressione è

trasformata in altezza h

La curva dell’energia viene realizzata per Q=costante e ha la seguente

forma: come si vede esiste un punto dove

l’energia specifica è minima (stato critico) l’energia critica è la minima



energia necessaria per il passaggio della portata Q.