Costruzioni idrauliche - Raccolta di esercitazioni

RAMIFICATO DI CONDOTTE IN PRESSIONE

412.8B [m D [m E [mH [m s.l.m.] H [m s.l.m.] H [m s.l.m.] H [m s.l.m.]A C F G s.l.m.] s.l.m.] s.l.m.]440 280 360 370 350 260 300

Tabella 2 Caratteristiche geometriche delle condotte e quote dei serbatoi e dei nodi

Vengono indicati i diametri interni ai fini pratici però rivolgendosi al fornitore occorre indicare il diametro nominale. Circa i materiali delle condotte, si tenga presente che per il tratto 1 si hanno condotte in cemento-amianto, per i tratti 2,3 e 4 condotte in acciaio (con rivestimento interno a spessore) e per i tratti 5 e 6 condotte in ghisa sferoidale (con rivestimento interno cementizio).

Bisogna tener presente che l'amianto è stato abolito dal 1992, ma questa è una verifica di uno schema esistente e spesso ci si ritrova ad avere a che fare con condotte in cemento-amianto, soprattutto nei sistemi irrigui. Queste condotte non si utilizzano più, ma sono state utilizzate per varie motivazioni ovvero: 36

Appunti di Costruzioni idrauliche II

condotte erano molto leggere, pertanto il trasporto e la posa in opera di queste condotte anche di grande diametro era un qualcosa di molto agevolato rispetto al calcestruzzo, la posa in opera era molto agevolata.

La compresenza dell'amianto rendeva le condotte molto resistenti agli sforzi di trazione, si prestavano bene alla sopportazione delle sollecitazioni da trazione.

Queste condotte avevano una bassissima conducibilità termica e pertanto pure se viaggiavano fuori terra isolavano abbastanza bene il liquido trasportato all'interno.

Buona resistenza ai fenomeni corrosivi, mentre le condotte in acciaio hanno la debolezza che sta nel fatto di essere abbastanza soggette a corrosione soprattutto negli ambienti urbani. Queste condotte invece non avevano questi problemi.

Dal punto di vista idraulico queste condotte potevano essere considerate come idraulicamente lisce quindi con un coefficiente di scabrezza che sostanzialmente rimaneva invariato nel tempo, questo era.

Importante perché avere una scabrezza più bassa consentiva di adottare diametri più piccoli a parità di dislivelli. In questo caso per la condotta in cemento-amianto evidentemente la bassa scabrezza si rivelava molto importante, poiché i dislivelli erano abbastanza limitati. Queste condotte venivano molto utilizzate nelle condotte degli impianti termali poiché garantivano una bassa conducibilità termica. Queste condotte fin quando restano integre non sono assolutamente pericolose, il problema poi è quando iniziano a sfibrarsi. Nello schema nel primo tratto si ha un dislivello di 160m quindi essendoci dei dislivelli molto alti non ci si può aspettare che sia una condotta in cemento-amianto perché sono dislivelli molto alti. Queste condotte sono molte fragili e sono state utilizzate nello schema poiché evidentemente la condotta non doveva sopportare molto pressioni. Guardando la condotta CD e DB ci si rende conto che i

Spinte dinamiche sulle variazioni altimetriche e planimetriche del tracciato. Per le ultime due condotte si trovano delle tubazioni in ghisa perché evidentemente sono delle zone abbastanza soggette a corrosione, e le tubazioni in ghisa sopportano meglio i fenomeni di corrosione. Inoltre si assiste a una diminuzione del diametro perché la portata si separa. Questo è lo schema che si vuole verificare, quindi si prova a tracciare l'andamento delle linee piezometriche che vanno nella direzione che si vuole, perché altrimenti si potrebbe convogliare tutto nel serbatoio G. Bisogna tener presente che le piezometriche declinano nel senso della corrente (Cfr. Fig. 40).

A questo punto bisogna fare una riflessione sulla pompa, chiaramente ci si ritrova con portate dell'ordine di 4-500 l/s e dislivelli di 160-180 m, per cui trovare questo tipo di pompa che fornisca queste

problematiche. In questo caso ci si chiede come si fa per la curva caratteristica. La curva caratteristica sarà una curva equivalente che viene ricavata in qualche modo dalla "somma" delle curve caratteristiche delle diverse pompe, questa somma delle curve relative viene ottenuta in base alla Figura 41 Schematizzazione composizione dello schema (sistemazione in serie e in parallelo delle pompe).

Per le pompe è importante il diagramma prevalenza-portate, dall'intersezione della curva caratteristica interna con quella esterna si ottiene il punto di funzionamento B. Quindi individuato B si potrà dire sicuramente dire che il sistema con quella pompa e quel diametro non potrebbe sollevare, convogliare portate maggiori, mentre portate per portate Q > QB inferiori sono possibili inserendo delle perdite localizzate.

A queste curve generalmente si associa anche la cosiddetta curva del rendimento che dice come il

Il rendimento del gruppo motore pompa varia al variare della portata, è importante fare in modo che il punto di funzionamento B ricada in un intorno del massimo rendimento perché avere un rendimento massimo significa ridurre l'energia che si spende per sollevare quella portata, quindi significare risparmiare pertanto bisogna guardare anche il rendimento.

POMPE IN SERIE

Quando due o più pompe lavorano in serie, una data portata Q, dopo essere transitata attraverso la prima pompa e avere raggiunto una prevalenza H, transita attraverso la seconda pompa che le trasmette un'ulteriore prevalenza H2, e così via per le successive altre pompe. Perciò, per una determinata portata Q sollevata, si avrà una prevalenza H che è pari alla somma delle prevalenze che hanno le varie pompe per quella portata: la curva caratteristica globale delle pompe si ottiene quindi per punti, facendo corrispondere a una generica portata Q una prevalenza H che è

la somma delle prevalenze di tutte le pompe.

Figura 42 Costruzione curva caratteristica per due pompe in serie

Nella Figura 42 è tracciata, a titolo di esempio, la curva caratteristica relativa a due pompe funzionanti in serie, dove per portate comprese tra quelle massime Q e Q delle due pompe, la curva caratteristica complessiva coincide con quella della pompa che è in grado di sollevare la portata maggiore, ovvero con quella della pompa 1 in questo caso.

POMPE IN PARALLELO

In questo caso, a parità di prevalenza H, la portata complessivamente sollevata è pari alla somma delle portate di ciascuna pompa; la curva caratteristica globale si ottiene perciò anche ora per punti, facendo corrispondere a una generica prevalenza H una portata Q pari alla somma delle portate delle varie macchine.

Figura 43 Costruzione curva caratteristica per due pompe in parallelo

Nella figura 43 è tracciata la curva caratteristica di due

pompe in parallelo, dove perprevalenze comprese tra quelle massime H e H delle due pompe (prevalenze a mandata1 2chiusa), la curva caratteristica del sistema coincide con quella della pompa che ha lamaggiore prevalenza, in questo caso con quella della pompa 2.

Avendo 3 pompe in questo caso, la curva caratteristica equivalente globale si ottiene,costruendo dapprima la curva equivalente per le pompe in serie e infine per ottenere quellafinale si ripete il ragionamento tra la pompa equivalente ottenuta e la pompa in parallelo inmodo da giungere alla curva caratteristica complessiva.

In questo caso si dispone già della curva caratteristica complessiva.

Figura 44 Curva caratteristica equivalente complessiva delle pompe di impianto

Detto ciò bisogna risolvere lo schema, e per farlo occorre procedere per tentativi ma volendosi può risolvere il problema velocemente utilizzando il software gratuito EPANET (software di calcolo per acque)