Infrastrutture idrauliche

Uso dell'acqua

La gestione della risorsa dipende da: ubicazione, quantità, qualità, quota e disponibilità.

L'uso dell'acqua può essere: potabile, irriguo, industriale, produzione energia.

Le infrastrutture idrauliche possono essere in base agli usi: acquedotti, fognature, sistemi di drenaggio, impianti idroelettrici.

Consumi

Il consumo medio è principalmente agricolo cui segue quello industriale e domestico.

L'approvvigionamento è principalmente da acque profonde 85%, il resto da superficie.

In Italia si ha consumo d'acqua superiore alla media europea (dovuto anche alla obsolescenza delle infrastrutture) con principale fonte di approvvigionamento le acque superficiali, le quali, se destinate al consumo idropotabile dovranno essere necessariamente sottoposte ad un trattamento in modo da garantire la salubrità del prodotto finale.

Cenni Storici

Nell’antica Roma arrivano sulla sommità di enormi archi di pietra, percorrendo ovviamente l'andamento del terreno, raggiunta la città l’acqua veniva raccolta in bacini e vasche quindi distribuita attraverso tubi sotterranei alimentando fontane, lavabi e bagni pubblici.

Il loro funzionamento era a gravità composto da opere di presa, canali in muratura con gallerie e ponti fino a vasche di carico e vasche limarie (sedimentatori). Sifoni (sfruttando il principio dei vasi comunic.) per attraversare delle valli; per poi essere distribuita nella città tramite un complesso sistema di tubazioni.

I calcoli erano abbastanza moderni, seguendo l'andamento altimetrico del terreno, posava su strutture di arcate, ponti e gallerie quando non era possibile seguire le valli, funzionamento idraulico a gravità.

Acquedotti

Per acquedotti si intende un sistema di opere idrauliche destinato ad addurre acqua dal luogo di origine fino al luogo di consumo, mantenendo la qualità salioniche dell’acqua.

È composto da:

• a) Opera di Presa → Captare le acque
• b) Condotta adduttrice
• c) Serbatoio
• d) Reti di distribuzione → hanno origine dal Serbatoio fino alle utenze
• e) Impianti Finali

La sua progettazione e predimensionamento è disciplinato dal DPR 2774/68 con la realizzazione del PRGA "Piano Regolatore Generale degli Acquedotti”

Per dimensionare un acquedotto si fa riferimento al fabbisogno idrico ossia la quantità di acqua necessaria per alimentare un’abitazione civile. A sua volta questa dipende da:

• -Dotazione Idrica (Tabellata nel PRGA)
• -Popolazione da Servire (futura in relazione alla vita dell’acquedotto)

Dotazione Idrica - Il suo valore dipenderà dal consumo idropotabile basato sia sul dimensiono sia sulla distinzione in base agli usi.

Ce = Cd + Cc + P = Cd + Cc + (Pr + Pa)

• Domestico → Valutato in base al volume fatturato
• Collettivo → Lavatura Strade, Fogne, Verde Pubblico
• Perdite Reali → Giunti mal fatti
• Perdite Apparenti → Furti, Errori di Lettura

Regime Stazionario

• ∂Z_x = ∅
• Mu = M_c

Q_dm = Q_c + T_cc = I_cc + Mu_x - M_cx

Pd_a = H

PCR = h

PCR = H

Principio della quantità di moto

Q_x = γVLS sinΘ = γS sinΘ

T_cc = S₁ - S₀ - 1/2 B

B = contorno bagnato

Mu_x = BSQU

M_cx = BSQU

γS sinΘ - Z₀ < B = ∅

Z₀ = β A sinΘ

Z₀ = γR sinΘ

Z₀ = γR f_p

Z₀ = ξγ V² / c²

v = c √(gR f_p)

V = √(gR f_p)

V = √(8g/λ) Re f_p ← Formula di chezy

C = (ε/δ)

Stazioni di Sollevamento

Prevalenza, è la differenza fra i livelli critici nelle vasche di aspirazione e carico totale subito dal fluido dopo la pompa ossia il carico ceduto alla massa (energia che la pompa cede al fluido, aumentando quindi la sua velocità ed energia cinetica che diventerà potenziale.)

H_g - Prevalenza geodetica ∑L - Perdite di carico continue

^{H_s = H_g + H_c + ∑L                     H_s = H_g + ∑L}

N = ϱQH [^KW/_tonica]; N = ^{ϱQH [W]}/_η = ^ϱQH/_1000η = ^QH/_η [^KW/_effettiva]

^{con η - rendimento totale delle macchine = η_o + η_u ~ 75%}

N^c = ^H/_{H + Hg} N_v = ^Q/_Q0 η_o = rendimento Organica

Le Pompe possono essere Assiali. Centrifughe Solitamente in serie o coppia di modo da avere un lavoro alternato, diminuendo l'usura e mantenendo buoni livelli di efficienza.

PUNTO DI FUNZIONAMENTO

• Curva carattdella pompa N = 9 Q H/s
• Curva caratt. della condotta H = Hg + ∑L = ƴ(D) Q² + Hg

OPERE DI COMPENSO

Serbatoi, sono opere di disconnessione idraulica in quanto la portata che riceve è costante mentre la richiesta idrica è variabile allora si attribuisce anche la funzione di compensazione.

La capacità è stimata essere di:

V = 8640 G/24 Q

Sono costituiti da vasche in calcestruzzo armato collegate a camera di manovra munito di sfiato, scarico e bypass.

Possono essere interrati, seminterrati o elevati (in base alla quota), di forma quadrata, rettangolare o circolare. L’altezza di acqua varia secondo le utilizzazioni.

Generalmente i serbatoi devono

• essere costituiti da materiali non deteriorabili o intaccabili dall’H₂O
• coperti da eventuali inquinamenti
• non esporre l’acqua a variazioni termiche
• muniti di camera di manovra.

Studio di una rete di distribuzione

Si divide la città in relazione all'altimetria in diverse zone di pressione

ciascuna delle quali avrà un proprio serbatoio ed una propria rete, quindi

per ciascuna delle quali si dovrà studiare la popolazione da servire in quanto

la portata attribuita al centro dovrà essere ripartita fra le zone di pressione

Si possono avere

• condotte di avviamento principali (serb –> città)
• secondarie servono aree limitate, partono da quelle principali
• di distribuzione, per servire le utenze

In condizioni di esercizio si fa riferimento quindi alle

condizioni di minimo e massimo consumo mantenendo

una pressione max di 70 m di colonna d'acqua d'estate e 

minime mumn in modo da contenere le perdite e pressione minima

di 10 m rispetto al piano + alto durante i consumi massimi.

Fognature

Si indica l'insieme dei canali aventi lo scopo di allontanare le acque superficiali e reflue provenienti dagli usi domestici e industriali.

Costituita da:

• Allacci agli edifici (fognoli)
• Fogne di I - II - III categoria
• Collettori (canali di raccolta delle fogne)
• Emissari (canali per allontanamento delle acque)
• Impianto di Depurazione

Possono essere

• Miste → sia acque bianche che nere
• A sistema separato → acque domestiche hanno canali diversi da quelle superficiali

Il tracciato dipende da:

1. Topografia Terreno (generalmente a pelo libero quindi con basse pendenze inclinati verso il basso)
2. Tipologia recettori finali
3. Normalmente le fognature seguono l'andamento stradale, avendo quindi: forma radiale, ventaglio, terrazze.

Solamente è posta al centro della strada (a livello planimetrico).

Alimentaticamente, si procede partendo dalla guida del recettore procedendo verso monte in modo da avere subito pronto l'opera dell'utilizzo.

Saranno previsti pozzetti di: lavaggio, versione, incrocio, innesto posti in modo strategico e tale da poter controllare nel migliore dei modi il funzionamento.