Complementi di Idraulica - Teoria

Scaricatore di piena

Lo scaricatore di piena è una costruzione idraulica che serve a dividere alcune portate. Si tratta di dispositivi a servizio di fognature di tipo misto, che scaricano verso un recapito finale le portate eccedenti la portata massima di progetto della fognatura.

Q_IN → [S] → Q_P → Q_IN-Q_P

Q_P: Portata di progetto = 50 l/s (portata media nera)

Devo realizzare qualcosa che mi permetta di scaricare la portata in eccesso. Posso realizzarlo, nei, ma anche in sponde laterali. In questo caso posso pensare di realizzare lo scaricatore più corto. Poiché la direzione del moto e la direzione del moto dello scarico, posso pensare di realizzare uno stramazzo.

Scaricatore di bena

Lo scaricatore di bena è una costruzione idraulica che serve a dividere due portate. Dispositivi a servizio di fognature di tipo misto, atti a scaricare verso un recettore finale le portate eccedenti la portata massima di progetto della fognatura.

Q_IN → ☐ → Q_P → ☐ Q_IN - Q_P

Impianto di depurazione CMP: Portata di progetto = 50 l/s (portata media nera)

Devo realizzare qualcosa che mi permetta di scaricare la quantità di portata in eccesso. Posso realizzarlo, in impianti di depurazione, ma anche in altri impianti (sponde laterali).

Prefilo a stramazzo di Crickel (coeff. di afflusso 0,42 invece dello 0,40 di Bazin). In questo caso posso pensare di realizzare lo scaricatore più corto. Poiché la curvatura del moto è in direzione del moto dello scarico, posso pensare di realizzare uno stramazzo.

Correnti a pelo libero e correnti in pressione

Corrente

Moto idrico in cui la direzione del moto è nota ed è la stessa per tutte le particelle fluide.

Moto di una corrente

Moto che può essere schematizzato monodimensionale, più assoluto monodimensionale.

Condotta a tutta piena (moto di corrente piena)

ΔH = H_l

Linea piezometrica = linea dei carichi relativi

Sezione di una condotta

Asse lungo la condotta. Schematizzo il sistema tridimensionale in uno semplice asse (monodimensionale).

Moti in pressione (confinato)

È caratterizzato dal fatto che l'acqua occupa uno spazio ben definito, ovvero occupa tutta la condotta. Questo perché dipende dal moto e la pressione.

Moti a superficie libera

È caratterizzato dal fatto che una parte del contorno è occupato da un gas (generalmente a contatto con l'atmosfera (P_ATM → REL = 0) e varia anche il volume occupato. In questo caso l'acqua cade necessariamente da quote più alta a quota più bassa. L'acqua va da carico idraulico maggiore a carico idraulico minore.

In ogni caso, l'acqua è caratterizzata da una forza di gravità. L'acqua andrà infatti da carico idraulico maggiore a carico idraulico inferiore (l'acqua arriva al rubinetto per questo principio, ma tenendo presente che ha una pressione).

Gli acquedotti romani, invece, erano sistemi a pelo libero.

Ipotesi di correnti a superficie libera (moto uniforme)

• Moto permanente (stazionario)
• Moto gradualmente variato
• Alveo cilindrico
• Alveo a piccola pendenza (trascurabile)

Moto permanente (stazionario)

Tutte le sezioni locali sono nulle e indipendenti dal tempo e ugualmente dalle spese le grandezze non variano nel tempo (h=cost, v=cost).

Moto gradualmente variato

Filetti fluidi sensibilmente rettilinei e paralleli; la distribuzione delle pressioni è superficiale (esso avviene sia in alveo cilindrico).

Alveo cilindrico

Alveo in cui la sezione rimane sempre costante (h=1/2fl=c.cst).

Alveo a piccola pendenza (i)

La linea di fondo è caratterizzata da una pendenza. Sezione idrica S_0/e è piccola → 1/2 sen α 1/2 tgα. La sezione idrica è sempre verticale; non generare ad S.

Linea piezoetrica – Pelo libero

La linea dei carichi totali sarebbe la piezometrica di V²/2g.

Moti turbolenti

I moti con cui lavoreremo sono moti turbolenti, anzi, assolutamente turbolento (n° di Reynolds dell’ordine dei milioni).

Il concetto di moto permanente o stazionario è un modello schematizzato in riferimento alla velocità media (istantanea) poiché a noi ingegneri interessa la portata Q, ovvero il trasporto di massa.

Il sistema si comporta da sistema permanente quando le condizioni al contorno sono pressoché costanti. Nella realtà però ho moto vario (turbolento).

Il moto gradualmente variato non ha brusche variazioni di derivare, infatti non è ideale nel caso del risalto idraulico.

Alveo di piccola pendenza

Più piccola è la pendenza, più è bassa l'ipotesi di alveo a piccola pendenza.

La linea di fondo è la congiungente di tutti i punti più bassi delle sezioni.