Idraulica Agraria con Elementi di Progettazione degli Impianti - Appunti

ARIO

funzione del tempo.

Moto turbolento / vorticoso / di Venturi: quando la traiettoria delle varie particelle non

sono definite e stabili, ma irregolari, vorticose e continuamente variabili.

Moto regolare / tranquillo / di Poiseuille: quando la turbolenza scompare e il moto delle

particelle avviene per filetti o lamine (avviene quando si scende un VALORE CRITICO DI

0,0035

v = ).

VELOCITÀ c d

Teorema di Bernoulli: “Per un liquido perfetto e incomprimibile, in moto

permanente, la somma dell’altezza geometrica, dell’altezza

piezometrica e dell’altezza cinetica è costante in tutte le sezioni di

2

p v

z+ + =costante

un filetto.” γ 2g d A d S γ

1 1 2 2

d A d S p p A d S γ z v

( ) ( )

− +d −z = ( −v )

1 1 1 2 1 1 1 2 1 2

2g

z

La quota geometrica rappresenta l’energia potenziale per unità di peso, la quota

p

piezometrica è l’energia che l’unità di peso di liquido possiede per il fatto di

γ 2

v

trovarsi sottoposta a pressione, la quota cinetica è l’energia cinetica della stessa

2g

unità di peso.

Nel caso si voglia estendere il teorema di Bernoulli ad un liquido reale, dovremmo

Y

anche considerare una quota per la perdita di carico , la quale rappresenta la

perdita di energia meccanica subita dall’unità di peso durante lo spostamento.

p p

1 2

z + =z + +Y

1 2

γ γ

La classificazione delle bocche si può effettuare tramite tre criteri:

1. Le condizioni a monte: a (se è a contorno chiuso) o a (se è

BATTENTE STRAMAZZO

aperta verso l’alto).

2. Le condizioni a valle: (se il liquido a valle si trova più in basso della bocca)

LIBERE

o (parzialmente se il liquido si trova al di sopra del lato più in basso

RIGURGITATE

della bocca, totalmente se il livello del ricevente è più alto della bocca).

3. Lo spessore della parete della bocca: (se accompagna orizzontalmente la

GROSSA

fuoriuscita del liquido) o (se la bocca è tagliata ad angolo vivo).

SOTTILE

Teorema di Torricelli: “La velocità di efflusso da una bocca è uguale a quella

che assumerebbe un grave cadendo nel vuoto da un’altezza

μ

pari al carico”. rappresenta l’attrito, se

h

considerato e è la distanza tra il pelo libero e il baricentro

√

v 2g∗h

=μ∗

della bocca.

I canali sono alvei aperti, quindi a pelo libero; sono caratterizzati dalla forma (creata

da sponde e fondo), la scabrezza della superficie bagnata.

Per calcolare la velocità del liquido in moto permanente si impiega la formula di Chezy,

R

che mette in relazione il raggio idraulico (il rapporto fra l’area della sezione e il

I B

contorno bagnato), la pendenza , il coefficiente di Bazin e quello di scabrezza

γ . 87

B=

Ω

R= γ

√

v R∗I

=B 1+

C √ R

Le condotte sono solidi cavi chiusi in cui l’acqua scorre a pressione diversa da quella

atmosferica; sono caratterizzati anch’essi da sezione e scabrezza.

y

La perdita di carico totale è data dalla perdita di carico unitaria per la lunghezza

y

L e si ricava tramite la formula di Darcy. Le perdite di carico localizzate si

c

hanno in casi come improvvisi restringimenti o espansioni della condotta, oppure

brusche curvature. 2

2 v

Q 1

Y y∗L=K

= ∗L y =α

5 c

d 2 g

Le pompe centrifughe servono a sollevare l’acqua situata ad una quota inferiore

rispetto a quella dove la si deve utilizzare. Sono composte da un ORGANO ELEVATORE

’ (la girante) e un (che può essere elettrico o a combustione);

DELL ACQUA ORGANO MOTORE

inoltre possiamo distinguere un tubo d’aspirazione, un tubo di mandata, una

succhierola e una valvola di fondo.

P γ

Potenza : In cavalli è data dal peso specifico del liquido , la portata Q e la

H z

pendenza (data dalla somma di quota geometrica e perdita di carico

y L

unitaria per la lunghezza della condotta ) fratto il coefficiente di efficienza

η della pompa. 2

Q

Q∗γ∗(z+ k ∗L)

5

γ∗Q∗H D

P= =

75∗η 75∗η

La spesa complessiva di un acquedotto con sollevamento meccanico dipende dal costo

p P

unitario di un CV , la potenza sempre in CV di una pompa , il costo unitario di

' L

p

un tubo e la lunghezza del tubo .

'

S= p∗P+ p ∗L

Tessitura :

Incidenza percentuale delle particelle solide elementari distinte per classi

convenzionali di diametro. Il rapporto fra le tre frazioni determina la tipologia del

terreno.

• S : 2 – 0,02 mm

ABBIA

• L : 0,02 – 0,002 mm

IMO

• A : 0,002 – 0,0002 mm

RGILLA

Capacità idrica massima: Quantità massima che può infiltrarsi in un’unità di suolo.

U ( )=P( )

Condizione di suolo saturo: V

Capacità di ritenzione: Contenuto idrico del terreno una volta eliminata

l’acqua gravitazionale.

1 1 ̄¿

U a

( )−Ψ =da

V m 3 10

Punto di appassimento: Sotto di esso le radici non riescono ad assorbire l’acqua dal

terreno.

U 15 a 16 atm

( )−Ψ =da

V m

L’infiltrazione è il fenomeno di penetrazione dell’acqua nel terreno a partire dalla

superficie. La velocità alla quale avviene la percolazione decresce nel tempo; dipende

dalla tessitura del terreno e dall’umidità iniziale.

B

v K

= +

i i

√

2 t

F

Forza di capillarità : Sviluppata dall’adesione di un liquido ad un solido e dalla

C

tensione superficiale, permette all’acqua di “risalire” un menisco sufficientemente

stretto, sino a che non si instaura uno stato di equilibrio con la forza peso.

F =2πrT

C 2 F 2

=F

F r hγ 2πrT=π r hγ

=π

All’equilibrio: C P

P

2T 0,15

h(cm)= =

rγ r

Le forze matriciali concorrono a determinare la tensione T dell’acqua nel suolo

(pressione negativa). Poiché può variare fino a diverse migliaia di atmosfere, è utile

definire il logaritmo pF, dalla quale curva assieme a quella dell’umidità possiamo

pF=−log T

dedurre l’acqua disponibile per una coltura. 10

Potenziale:

Per ciascuna forza agente sull’acqua nel suolo si può definire un potenziale.

Il potenziale totale in un punto è dato dal lavoro necessario per spostare una quantità

infinitesima d’acqua pura da una condizione standard al punto considerato.

Ψ

È il risultato della somma di (dato dalla tensione),

m

POTENZIALE MATRICIALE

Ψ (se ci troviamo in terreni alcalini),

o

POTENZIALE OSMOTICO POTENZIALE DI PRESSIONE

Ψ Ψ

(dipende dalla distanza dal pelo libero) e (in base

p g

POTENZIALE GRAVITAZIONALE

alla distanza dal piano di riferimento).

Ψ =Ψ +Ψ +Ψ +Ψ

t m o p g

Evapotraspirazione potenziale:

Rappresenta la somma dei processi di evaporazione dell’acqua dal suolo e la

sottrazione di quest’ultima da parte delle piante per i loro processi biologici.

Si può calcolare mettendo ad equazione l’apporto di piogge, irrigazione e acque

provenienti da falde, la sottrazione per percolazione e la variazione del volume.

E T A ± ∆ V

=A +I + −D

p n falda

La FAO ha stimato un evapotraspirazione potenziale di riferimento, ovvero il consumo

d’acqua di un prato verde alto 8-15 centimetri. Si può ricavare tramite il rapporto

percentuale fra le ore diurne del giorno medio del mese considerato e il totale annuo

p c

; il coefficiente dipendente da umidità, eliofania e velocità del vento ;

t

temperatura media mensile in gradi Celsius .

E T 0,46 t+ 8

( )

=c∗p

pr K

Oppure tramite il coefficiente dell’evaporimetro e l’evaporazione misurata da

p

E

quest’ultimo .

pan

E T =K ∗E

pr p pan

Parametri irrigui: γ

Peso specifico apparente : Rapporto fra il peso del terreno e il volume totale.

a P P

S S

γ = =

a V V +V

t w S

γ

Peso specifico reale : Rapporto fra il peso del terreno e il volume

r P S

γ =

reale, cioè il volume dei “pieni”. r V S

P

Porosità : Rapporto fra il volume dei pori e il volume totale della

particella di suolo.

V γ

( )

V a

P 1−

( )= ∗100= ∗100

V γ

t r

U

Umidità del suolo : Rapporto fra l’acqua contenuta e il suolo essiccato.

Umidità in peso

P W

U ( )= ∗100 Umidità in volume

P P S

V ( )∗γ

W a

U ( )= =U Umidità in altezza d’acqua

V P

V γ

t w

U ( )∗z (mm)

V

U mm

( )=

h 100

DP

Deficit pluviometrico : Si definisce come la differenza tra l’evapotraspirazione

P

e l’altezza di precipitazione relative allo stesso

intervallo di tempo.

DP=E T −P

p DA

Deficit agricolo : Si definisce come la differenza tra

l’evapotraspirazione, l’altezza delle precipitazioni e la

K RFU

frazione della riserva facilmente utilizzabile dalle

DA=E T RFU

( )

−P−K

piante. p

Irrigazione per aspersione:

Consiste nel distribuire l’acqua al terreno sotto forma di pioggia, riproducendo

condizioni analoghe a quelle delle precipitazioni atmosferiche.

È un metodo adattabile ad appezzamenti di qualsiasi forma, dimensione, pendenza e

composizione senza pericoli di erosione; apporta una ripartizione uniforme e ha un

irrilevante perdita per colatura; inoltre l’acqua subisce una forte ossigenazione. Di

contro i costi d’impianto sono elevati e si ha la necessità di disporre di acqua in

pressione, inoltre è un metodo inutilizzabile se l’appezzamento è soggetto a forti venti.

Le disposizioni più comuni per gli irrigatori sono quelle o .

A QUADRATO A TRIANGOLO

Nel primo caso la gittata dev’essere almeno uguale a metà diagonale, nel secondo

caso la gittata dev’essere almeno uguale alla distanza fra il baricentro e un vertice.

2R √ 3

L= R

=1,41 L=2R R

=1,73

√ 2 2

D

Dose : Volume di acqua fornito durante un’adacquatura.

Orario O: La durata dell’adacquatu