Acquedotti e Fognature

Definizioni di una rete di distribuzione

Prima di affrontare il problema del dimensionamento di una rete di distribuzione, è importante dare delle definizioni chiare:

• Rete idraulica: insieme di tubazioni tra loro connesse.
• Tronco o lato: tubo di diametro costante, scabrezza omogenea e caratteristiche uniformi di portata circolante.
• Nodo: connessione di due o più tronchi. Un estremo può essere considerato un nodo.
• Maglia semplice: percorso chiuso privo di tronchi al suo interno.

Le reti possono essere aperte (reti per le quali esiste soltanto un percorso tra due punti diversi, rendendole più vulnerabili a rotture) o chiuse (per andare da un punto ad un altro esistono diversi percorsi). Esistono anche reti miste.

Dato un qualsiasi schema di erogazione in un tronco, esso può essere schematizzato in due differenti modalità: posso vedere la portata erogata.

Complessivamente come un'erogazione continua di portata lungo tutto il tronco (come se fosse un carico distribuito), oppure posso vedere la totalità della portata erogata dal tronco come erogata metà dal nodo a valle e metà dal nodo a monte (usiamo questo schema). Passiamo quindi al vero e proprio progetto di una rete di distribuzione idrica. I miei dati sono le portate qj (con j=1…n, dove n è il numero di nodi) di alimentazione/erogazione dei nodi e la quota piezometrica H1 del nodo di alimentazione del nodo di testa; le mie incognite sono le portate Qi circolanti nei tronchi (con i=1…l, dove l è il numero di tronchi), i diametri Di dei tronchi e le quote piezometriche Hj (con j diverso da 1) dei nodi della rete. Il progetto si svolge quindi in 2 fasi diverse:

1. determinazione delle portate circolanti: scrivo n-1 equazioni indipendenti di continuità della portata nei vari nodi, utilizzando il segno + per le portate

entranti e il segno - per quelle uscenti , dove chiaramente leQi sono quelle competenti a quel nodo →2) determinazione dei diametri dei tronchi e delle quote piezometriche: ho l+n-1 incognite vado a scrivere lequazioni del moto per ogni tronco: , con ri e α parametri caratteristici di ogni tronco e hi dislivello→ → α βpiezometrico tra due nodi hi = H - H è concorde con il verso della portata. hi = K * Qi * Li / Di , dove Kmonte valle→ βlo ricavo dalle formule pratiche di resistenza il termine ri = K * Li / Di . Mi mancano n+1 incognite, che trovoandando a scrivere n+1 equazioni di natura economica secondo il criterio di Foltz: prendo la rete edindividuo la successione principale di tronchi, andando a dimensionarla, successivamente individuo una successionesecondaria e la dimensiono, poi una successione terziaria e via così fino a quando non ho dimensionato tutti i tronchi(le ultime successioni possono anche essere singoli tronchi).

Una successione è una serie di tronchi collegati tra di loro che hanno portate circolanti al loro interno via via sempre minori a partire da monte. La successione principale viene individuata partendo dal nodo di alimentazione e seguendo il tracciato dei tronchi di massima portata fino ad arrivare ad un'estremità determino diametri dei tronchi e quote piezometriche dei nodi appartenenti a questa successione (per ogni successione ho un C univoco). La secondaria parte dal primo tronco non incluso dalla successione principale che ha almeno un nodo a quota piezometrica nota, e proseguo come con la principale. Per il calcolo dei diametri prendo la differenza di altezza piezometrica H tra il nodo più a monte e quello più a valle: H - H = ∑C √QiLi isolo C emonte valle. Una volta trovato calcolo le varie cadenti Ji = C √Qi da queste ricavo i.

Vari diametri teorici grazie alle formule pratiche di resistenza, diametri dai quali poi devo ricavare i diametri commerciali. Le quote piezometriche le ricavo invece andando a scrivere H = H - JiLi, dove Ji viene calcolato utilizzando il diametro interno valle del tronco monte del tronco commerciale (chiaramente il calcolo lo faccio a partire dal tronco più a monte). Stai attento, poiché nel calcolo della successione principale, non sempre devi seguire solo i tronchi con portata maggiore, ma anche guardare magari se è una strada parecchio più lunga (es quaderno). Nel caso di reti a maglie chiuse è necessario andare ad imporre una condizione per ogni maglia, individuando così una configurazione congruente di portate secondo i seguenti criteri: minimizzazione del percorso dell'acqua da un punto all'altro e ripartizione delle portate abbastanza uniforme all'interno dei tronchi devo avere che nei tronchi della maglia.

possono essere utilizzati per determinare la dotazione idrica media annua di una rete di distribuzione. Uno di questi metodi prevede l'utilizzo della formula d = V / (365*P), dove V rappresenta il volume immesso annualmente nella rete idrica e P indica la popolazione servita dalla rete. La dotazione idrica media annua viene espressa in litri per abitante al giorno (l/ab*d). Per garantire un corretto dimensionamento della rete, è necessario considerare non solo le esigenze presenti, ma anche quelle future e la durata prevista dell'impianto. Inoltre, è importante tenere conto delle condizioni specifiche del territorio e delle normative vigenti. Una volta determinata la dotazione idrica media annua, è possibile procedere con lo studio delle portate da erogare all'interno della rete di distribuzione. Questo studio tiene conto di diversi fattori, come ad esempio la tipologia di utenti (residenziali, commerciali, industriali), le perdite di carico, la pressione richiesta e le normative di riferimento. Durante la progettazione della rete, è importante considerare anche i diametri delle condotte. I diametri teorici possono essere calcolati utilizzando il criterio di Foltz. Tuttavia, è necessario tenere presente che i diametri commerciali disponibili sul mercato potrebbero non corrispondere esattamente ai diametri teorici. Pertanto, è importante selezionare diametri commerciali che non generino differenze eccessive all'interno della rete e che rispettino i requisiti minimi di diametro (ad esempio, non inferiori a 60 mm o 100 mm se necessario per la protezione antincendio). In conclusione, la determinazione delle portate e dei diametri all'interno di una rete di distribuzione idrica richiede un'attenta analisi delle esigenze presenti e future, nonché l'applicazione di criteri tecnici e normativi specifici.mi permettono di valutarla il metodo della regione Lombardia, ad esempio, prevede il calcolo della dotazione media annua come somma dei contributi dati dai diversi "tipi" di popolazione presenti nell'area. La dotazione idrica tiene conto degli usi domestici, pubblici, potabili e sanitari degli impianti industriali ecc... Quindi essa può essere vista come il consumo medio annuo di acqua da parte della popolazione, sia residente che non. Da questa dotazione idrica posso andare a ricavare la portata necessaria a soddisfare la richiesta del giorno di massimo consumo, moltiplicando le varie dotazioni per la popolazione a cui competono ed in particolare le componenti di dotazione a, b e c per un coefficiente di incremento C24Qmg = (daPa+dbPb+dcPc)*C24 + ddPd+dePe. Da questa posso ulteriormente ricavare la portata di punta nel giorno di massimo consumo andando a moltiplicare Qmg per dei coefficienti di punta diversificati per le aree residenziali e le aree industriali.

industrialiQp = (daPa+dbPb+dcPc)*C24*Cpr + (ddPd+dePe)*Cpi . Cpr ha un valore massimo di 3, Cpi di 2,4.

Ci sono vari criteri generali da seguire nel calcolo delle reti di distribuzione idrica:

• In condizioni di punta del giorno di massimo consumo, che sono le condizioni più critiche, devo garantire che in ogni punto della rete ci siano almeno 10 metri di carico piezometrico sopra al piano di gronda degli edifici più alti, in modo da garantire che l'acqua sia erogata anche in possibili rubinetti sulla grondaia, nei quali si deve quindi garantire un'ideale carico di almeno 0,5 m dopo tutte le perdite di carico che subisce l'acqua per salire.
• In questo calcolo non contemplo gli edifici di altezza straordinaria, per i quali sono previste spese personali a carico del palazzo per far arrivare l'acqua nei punti più alti.
• Per definire la quota piezometrica di un nodo della rete considero i nodi più sfavoriti (quelli più lontani o quelli
geometricamente più in alto), per i quali devo garantire un carico di almeno zg + h + 10, con zg quota geometrica. Valutata la distanza tra questi nodi e quello di alimentazione, ipotizzando edificio → di dissipare 5 m/km di carico individuo una serie di quote piezometriche Hs = zg + hed + 10 + (l *5), con l in km. Il maggiore di questi Hs sarà il carico piezometrico che devo avere nel nodo di alimentazione. In ogni punto della rete la massima oscillazione di carico piezometrico non deve superare i 20-25 metri, oscillazione provocata dalle escursioni di pelo libero nel serbatoio a monte e dalla variabilità della richiesta dell'utenza. Quest'ultima fa variare la pendenza della linea piezometrica. Nelle reti a maglie chiuse e nei centri di una certa dimensione, durante le interruzioni di un tronco principale (ad es. per riparazioni) devo garantire la distribuzione di almeno la portata media del giorno di massimo consumo. Durante

un incendio, l'altezza piezometrica in ogni punto non deve essere inferiore di 5 m, in modo da garantire la distribuzione pari alla portata media e da evitare eventuali depressioni nella rete

in condizioni idrostatiche nessuna richiesta, in ogni punto non devo avere un carico piezometrico maggiore di 100 m, poiché lavandini ecc... sono progettati per resistere ad un valore massimo di pressione di 10 Atm

i diametri interni delle condotte pubbliche devono essere maggiori di 60 mm, quelli delle condotte antincendio devono essere superiori ai 100 mm

Quindi, il dimensionamento della rete va fatto seguendo i seguenti passi:

1. valutando le portate di punta richieste dall'utenza nel giorno di massimo consumo
2. imponendo che le quote piezometriche dei nodi garantiscano un carico di almeno 10 m sopra al piano di gronda degli edifici più alti
3. dimensionando i tronchi in base al criterio di Foltz

La verifica va invece fatta:

• per la richiesta di punta
Considero le portate di punta del giorno di massimo consumo e verifico i 10 m³/s per l'interruzione di un tronco principale stessa modalità della richiesta di punta, ma considerando la portata media del giorno di massimo consumo. Per la richiesta in caso d'incendio considero la portata media del giorno di massimo consumo, scelgo uno o più nodi sfavorevoli, valuto la portata antincendio, la attribuisco a quel/quei nodo/i e infine valuto se in tutti i nodi è garantita una quota piezometrica di almeno 5 m dal piano campagna. Fognature Con fognatura si intende il complesso di opere (canalizzazioni e manufatti) atti a raccogliere ed allontanare dagli insediamenti residenziali, commerciali e produttivi le acque di origine meteorica e quelle reflue provenienti dalle attività umane. Il sistema fognario è quindi costituito da: - opere di drenaggio superficiale caditoie (tombini), cunette ed allacciamenti privati (fognoli diallacciamento, ossia le canalizzazioni di all