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Costruzioni Idrauliche

Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

La zona di tutela assoluta è l’area immediatamente circostante le captazioni; deve

avere un’estensione in caso di acque sotterranee e, se possibile, per acque

superficiali, di almeno dieci metri di raggio dal punto di captazione, deve essere

protetta e adibita esclusivamente alla captazione e alle infrastrutture di servizio.

La zona di rispetto è l’area circostante la zona di tutela assoluta, da sottoporre a

vincoli e destinazioni d’uso tali da tutelare qualitativamente e quantitativamente la

risorsa idrica captata. Nella zona di rispetto sono vietate numerose attività a rischio

di inquinamento (dispersione di fanghi ed acque reflue; stoccaggio e uso di sostanze

chimiche; dispersione di acque meteoriche; aree cimiteriali; cave; pozzi; gestione di

rifiuti; pascolo e stabulazione di bestiame). Le regioni disciplinano, all’interno delle

zone di rispetto, le fognature, l’edilizia residenziale e le opere di urbanizzazione; le

infrastrutture di servizio; la distribuzione di concimi chimici e fertilizzanti in

agricoltura nei casi in cui esista un piano di fertilizzazione. In assenza di

individuazione, la zona di rispetto ha un’estensione di 200 metri di raggio intorno al

punto di captazione.

Le zone di protezione sono delimitate dalle regioni per la protezione del patrimonio

idrico. Comprendono le aree di ricarica della falda e le sue emergenze naturali o

artificiali. In esse si possono adottare misure, limitazioni e prescrizioni urbanistiche.

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Ai fini della captazione di una sorgente è necessario portarne a giorno

l’affioramento geologico.

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Classificazione delle sorgenti

Sorgente di valle o di emergenza

Sorgente di vetta

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opere di presa da

piccole sorgenti

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opere di presa da piccole sorgenti

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opera di presa da sorgente

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opera di presa da sorgente

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opera di presa da sorgente

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opera di presa da sorgente

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opera di presa da lago a

fini idropotabili

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Opera di presa da

fiume per piccole

portate

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Traversa fluviale

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Lezione II – Captazione delle sorgenti e delle acque superficiali

Clorazione

Tutte le acque destinate al consumo potabile sono sottoposte a trattamenti di

disinfezione prima della distribuzione all’utenza. La disinfezione, in genere

effettuata con ipoclorito di sodio o altri derivati del cloro, consente da un lato

di eliminare eventuali batteri presenti nell’acqua e, dall’altro, garantisce la sua

protezione dall’eventuale contaminazione nella fase di distribuzione

all’utenza.

Il trattamento di clorazione avviene sovente nelle vasche dell’opera di presa,

ma viene normalmente eseguito anche in serbatoi, partitori, torrini di carico o

direttamente nelle condotte idriche.

Il DPR n. 386 del 1988 consiglia una concentrazione di 0.2 mg/l per il cloro

residuo disciolto nell’acqua al punto di messa a disposizione dell’utenza,.

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Lezione III – Moti di filtrazione

La modellazione matematica dei moti di filtrazione si basa sulla

validità della relazione empirica di Darcy:

dH

= − =

q f f J

x dx

• q è la velocità di filtrazione, che rappresenta la portata che defluisce

x

attraverso una superficie unitaria ortogonale alla direzione x del moto;

• H è la quota piezometrica;

• J è la cadente piezometrica nella direzione del moto;

• f è la conducibilità idraulica del terreno.

È importante osservare che la velocità di filtrazione non è la velocità

con la quale si muovono nella realtà le particelle idriche attraverso i

vuoti del terreno.

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Lezione III – Moti di filtrazione

La conducibilità idraulica di un terreno dipende dalla geometria dei

vuoti lasciati liberi dalle particelle solide del terreno e dalle proprietà

fisiche dell’acqua: γ

= 2

f kd µ

• k prende il nome di permeabilità intrinseca ed è legata alla tortuosità

dei percorsi che l’acqua segue all’interno del terreno;

• d è un diametro caratteristico delle particelle costituenti il terreno (ad

es. d );

50

γ è il peso dell’unità di volume dell’acqua;

• µ

• è la viscosità dinamica dell’acqua.

La conducibilità idraulica si determina sperimentalmente, attraverso

prove di laboratorio su campioni di terreno o, preferibilmente, con

delle indagini di campo.

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Lezione III – Moti di filtrazione

A causa dell’enorme variabilità delle forme e delle dimensioni delle

particelle costituenti lo scheletro solido, la conducibilità idraulica varia

moltissimo con la categoria del terreno.

(mm) f (cm/s)

Terreno D m - 6

Argilla < 0.003 < 10

- 5 - 4

Limo – fango 0.004 – 0.06 10 – 5*10

- 4 - 3

Sabbia limosa 0.02 – 0.2 10 – 10

- 3 - 2

Sabbia fine 0.06 – 0.2 10 – 2*10

- 3 - 2

Sabbia media 0.2 – 0.6 5*10 – 10

- 2

Sabbia grossa 0.6 – 2 5*10 – 1

Ghiaietto 2 – 5 1 – 5

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Lezione III – Moti di filtrazione

La captazione dell’acqua dalle falde sotterranee viene effettuata

scavando appositi pozzi, all’interno dei quali viene di solito posta una

pompa sommergibile, che provvede a fornire all’acqua di falda

l’energia necessaria a raggiungere una vasca di raccolta posta in

superficie.

All’accensione della pompa si manifesta una depressione rispetto al

livello raggiunto dall’acqua in quiete all’interno del pozzo.

Lo studio del comportamento idraulico dei pozzi si riconduce di solito,

per semplicità, a schemi geometrici semplificati, per i quali è possibile

ricavare una espressione analitica del legame tra la portata emunta e la

depressione del livello idrico all’interno del pozzo.

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Lezione III – Moti di filtrazione

Pozzo totalmente penetrante in falda artesiana indefinita di spessore costante

δ

π

=

Q 2 f s R

ln r

0

R è detto raggio di influenza del pozzo. Al prodotto f s=T si dà il nome di

trasmissività dell’acquifero.

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Lezione III – Moti di filtrazione

Pozzo in falda freatica indefinita a fondo orizzontale

( )

δ δ

2 H

π

=

Q f R

ln r

0

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Lezione III – Moti di filtrazione

Trincea drenante in falda freatica indefinita a fondo orizzontale

f ( )

δ δ

= −

2 H

q 2 L

La distanza L ha lo stesso significato del raggio di influenza del pozzo.

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Lezione III – Moti di filtrazione

Pozzi ordinari

Si realizzano in falde freatiche a limitata profondità dalla superficie libera (3 - 5 m).

Ampie sezioni circolari di diametro minimo di 1 - 2 m.

Profondità totale del manufatto inferiore a 10 – 12 m.

La struttura del foro è in muratura realizzata in opera ovvero da anelli prefabbricati (talvolta

posizionati con il sistema dell’autoaffondamento).

Per il sollevamento si utilizzano in genere

una o più pompe sommerse; solo se il

dislivello piezometrico è inferiore ad 5 - 6

m si possono utilizzare pompe centrifughe

ad asse orizzontale.

Nella parte superiore della canna viene

realizzata una adeguata camera di manovra

(fuori terra o entroterra).

L’acqua arriva alla camera del pozzo per

effetto della foratura delle pareti della

canna ovvero mediante dreni disposti

radialmente (pozzo a raggiera).

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Lezione III – Moti di filtrazione

Pozzi con presa da falda profonda

Si utilizzano due tipologie di pozzi:

• pozzi battuti;

• pozzi trivellati (o perforati).

I pozzi battuti (detti anche Norton o abissini)

sono costituiti da tubazioni metalliche che

terminano con una puntazza ed un tratto forato

(parete filtrante).

La lunghezza ed il diametro sono alquanto

ridotti (L = 8 – 10 m, D = 50 – 80 mm).

Sono messi in opera a percussione e presentano

il grave inconveniente di non poter essere

utilizzati in presenza di materiali rocciosi.

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Lezione III – Moti di filtrazione

Pozzi con presa da falda profonda

Si utilizzano due tipologie di pozzi:

• pozzi battuti;

• pozzi trivellati (o perforati).

I pozzi trivellati sono più spesso utilizzati

nella pratica.

La profondità raggiunta può essere anche

notevole (da 100 a 600 m).

I diametri vanno da 80 a 1500 mm (si

ricorda che il diametro del foro ha scarsa

influenza sulla portata da emungere).

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Lezione III – Moti di filtrazione

Pozzi con presa da falda profonda

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Lezione III – Moti di filtrazione

Tecniche di trivellazione dei pozzi

La perforazione si può effettuare a percussione oppure a rotazione.

Nella tecnica a percussione viene utilizzato un utensile costituito da una sonda e una

benna (o, nel caso di terreni con presenza di blocchi rocciosi, da uno scalpello).

Durante la perforazione le pareti del

foro vengono sostenute da una

tubazione provvisoria, realizzata in

lamierino e giuntata a bicchiere o

manicotto filettato.

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Lezione III – Moti di filtrazione

Tecniche di trivellazione dei pozzi

Nella tecnica a rotazione si utilizza un utensile rotante collegato sull’asta verticale. Lo

scavo viene agevolato dall’immissione di fango a pressione sia mediante circolazione

diretta (diametri più piccoli) che inversa (diametri maggiori). I fanghi (argillosi o

bentonitici) permettono di non effettuare il rivestimento del foro con una tubazione

provvisoria.

1 pompa; 2 testa di iniezione; 3 aste di perforazione;

4 vasche del fango; 5 utensile di perforazione; 6 filtro.

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Lezione III – Moti di filtrazione

Con qualunque sistema di trivellazione, se la profondità supera i 50 – 60

m, si riduce il diametro verso il basso (avanzamento a cannocchiale).

Rivestimento definitivo di un pozzo trivellato

Dopo la trivellazione il pozzo viene completato mediante l’inserimento

nel cavo di una tubazione finale (generalmente in acciaio zincato, più

raramente in PVC, vetroresina, acciaio inossidabile o ottone), il cui

diametro è legato alle dimensioni della pompa.

Il tubo di rivestimento finale 3

Q (m / giorno) D (mm)

viene calato per tratti < 400 150

giuntabili (a bicchiere o a 400 – 700 200

manicotto filettato). 700 – 2200 250

La tubazione ha il fondo 2200 – 5500 300

chiuso e viene infissa per un 5500 – 9500 350

certo tratto (3 – 5 m) al di 9500 – 13500 400

sotto della zona di presa in 13500 – 22000 500

modo da lasciare un volume 22000 – 25000 600

utile al deposito di eventuali 25000 –43000 700

sabbie.

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Lezione III – Moti di filtrazione

Cementazione del pozzo e Sistemazione dell’area di presa

La tubazione definitiva deve essere cementata al cavo per ottenere una perfetta tenuta

(statica ed idraulica). La cementazione è effettuata inserendo tra lo scavo e la tubazione

definitiva della boiacca di cemento e sfilando per tratti o lasciando in sito la tubazione di

contenimento inserita durante la perforazione. In superficie viene realizzato un tappo in

calcestruzzo che forma una piastra superficiale per l’allontanamento delle acque piovane.

In prossimità dell’area di presa si inseriscono

un filtro in materiale metallico inossidabile

(es. acciaio inox) ed un prefiltro (o dreno).

Il prefiltro o dreno viene inserito tra il foro e il

filtro per evitare l’ingresso di sabbia. È

costituito da ghiaia monogranulare o a più

strati, con granulometria crescente verso

l’interno (filtro rovescio).

Al di sopra del prefiltro si dispone uno strato

di argilla prima di effettuare la cementazione

con la boiacca. Il diametro del prefiltro si

stabilisce in funzione della portata, in modo

che le velocità di filtrazione non superino 0.2 -

0.3 m/s.

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Il più semplice schema di acquedotto esterno è costituito da un’opera

di presa, una condotta di adduzione, un serbatoio di accumulo.

Nel caso di schemi più complessi, possono essere presenti più opere di

presa diversamente dislocate, un sistema di condotte di adduzione con

vasche di raccolta, vasche di sconnessione, partitori di portata (di

solito a pelo libero) e più di un serbatoio di accumulo.

Il ricorso a schemi complessi è al giorno d’oggi frequente a causa della

crescente richiesta di acqua di buona qualità: spesso un unico grande

acquedotto esterno alimenta numerosi centri abitati (ad es. Acquedotto

Pugliese Acquedotto della Campania Occidentale)

,

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Schemi idraulici complessi per

l’approvvigionamento di

grandi agglomerati urbani.

Acquedotto

della

Campania

Occidentale

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

La condotta di adduzione è di solito realizzata in pressione; nel caso di

grandi acquedotti, se il tracciato lo consiglia, possono essere realizzati

dei tratti a pelo libero in galleria ispezionabile (mai a cielo aperto).

L’acquedotto esterno è, quando possibile, realizzato attraverso un

sistema di sifoni a gravità, dall’andamento plano altimetrico regolare,

inserendo delle vasche di sconnessione in corrispondenza dei punti

alti.

In alcuni casi il profilo del terreno rende impossibile la realizzazione di

un sistema totalmente a gravità, ed è pertanto necessario inserire uno o

più impianti di sollevamento.

L’acquedotto esterno termina in corrispondenza di un serbatoio di

accumulo, dal quale si origina l’acquedotto interno, costituito da una

condotta di avvicinamento, una rete di distribuzione interna ed

eventualmente uno o più serbatoi di testata.

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Scelta dell’ubicazione del serbatoio di accumulo

La posizione del serbatoio di accumulo dipende innanzitutto dalla

quota del pelo libero che si intende realizzare all’interno della vasca.

Tale quota può essere determinata preliminarmente, considerando che

essa rappresenta la quota del piano dei carichi idrostatici della rete di

distribuzione interna.

La quota del pelo libero all’interno del serbatoio deve consentire,

durante le ore diurne di massimo consumo (ore di punta), la regolare

erogazione dell’acqua a tutte le utenze servite dalla rete di

distribuzione interna; durante la notte, quando le richieste di portata da

parte delle utenze sono minime (al limite nulle) il carico in rete non

deve essere così elevato da costituire un problema per l’integrità delle

guarnizioni degli apparecchi erogatori (DPCM 4/3/96 contenente

disposizioni in materia di risorse idriche).

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Quota del pelo libero del serbatoio di accumulo

Con riferimento alle condizioni di punta, è possibile determinare la

quota minima da attribuire al pelo libero del serbatoio attraverso la

seguente diseguaglianza:

= + + ∆ + ∆ +

H z h H H H

min max ed ca m res

z , massima quota del terreno all’interno del centro abitato;

max

h , altezza dei fabbricati in prossimità del punto di quota massima;

ed

∆ H , perdita di carico nella condotta di avvicinamento (5÷10m);

ca

∆Hm, perdita di carico all’interno della montante del fabbricato

(5÷10m);

H , carico residuo per la regolare erogazione dai rubinetti (5m).

res

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Quota del pelo libero del serbatoio di accumulo

Con riferimento alle condizioni notturne di portata nulla, è altresì

possibile determinare la quota massima del pelo libero del serbatoio,

oltre la quale la pressione gravante sugli apparecchi erogatori

risulterebbe eccessiva: = +

H z H

max min lim

z , quota minima del terreno all’interno del centro abitato;

min

H , massima pressione sugli erogatori del piano terra (70÷80m).

lim

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Quota del pelo libero del serbatoio di accumulo

Deve risultare: ≤ ≤

H H H

min s max

Soprattutto nelle reti a servizio di centri abitati di grandi dimensioni,

può accadere che, a causa dell’andamento del terreno, non sia possibile

soddisfare la disuguaglianza (H >H ).

min max

In tali casi è opportuno dividere la rete di distribuzione interna in due o

più zone, che possono essere disconnesse e alimentate da serbatoi

distinti, oppure connesse tra loro, ma con opportune valvole riduttrici

di pressione installate in corrispondenza dei nodi di giunzione.

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Ubicazione del serbatoio di accumulo

Una volta individuata la quota del pelo libero, il serbatoio andrà

posizionato in prossimità del centro abitato, preferibilmente in una

zona periferica, in modo da contenere il più possibile la lunghezza

della condotta di avvicinamento (possibilmente meno di 1km).

Se l’andamento del terreno in prossimità del centro abitato lo consente,

è preferibile realizzare un serbatoio interrato.

Se la quota del terreno nelle vicinanze dell’abitato non è

sufficientemente elevata, si ricorrerà ad un serbatoio sopraelevato o

pensile.

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Scelta del tracciato

Una volta stabilite le ubicazioni dell’opera di presa e del serbatoio di

accumulo, si passa alla scelta del tracciato della condotta di adduzione,

che collega l’opera di presa al serbatoio di accumulo.

Al fine di proteggere la condotta da sabotaggi o manomissioni, nonché

per assicurare un adeguato isolamento dell’acqua convogliata dalle

fluttuazioni di temperatura, la condotta viene interrata ad una

profondità di almeno 1.0÷1.2m. La condotta può venire a giorno solo

per brevi tratti (ad esempio in corrispondenza di attraversamenti di

strade o di canali).

Nella scelta del tracciato si deve tenere conto di numerosi fattori

tecnico-economici (idraulici; geologici e geotecnici; economico-

gestionali; legati alla sicurezza) che raramente portano ad individuare

nel percorso più breve (virtualmente una linea retta che collega l’opera

di presa con il serbatoio) quello più conveniente.

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Scelta del tracciato

Il tracciato non deve avere un andamento plano-altimetrico troppo

tormentato: nei gomiti si devono disporre pezzi speciali e, per contrastare la

spinta dell’acqua, grossi blocchi di ancoraggio; le curve a grande raggio

sono invece spesso realizzate grazie al piccolo angolo consentito dai giunti.

Il tracciato non deve attraversare terreni interessati da fenomeni di dissesto,

quali frane o colate.

Il tracciato deve essere accessibile, durante la posa, ma anche durante

l’esercizio, per le operazioni di manutenzione.

Il tracciato deve ridurre al minimo il numero di intersezioni con altre

infrastrutture (strade, ferrovie, canali) e con corsi d’acqua o valloni.

Tutti questi aspetti portano all’individuazione di vari tracciati alternativi,

con soluzioni tecniche anche molto diverse tra loro, che vanno confrontati

dal punto di vista tecnico ed economico. Ai fini del confronto economico,

bisogna considerare, oltre al costo di realizzazione delle opere idrauliche, i

costi di esproprio dei terreni, i costi di edificazione di strade di servizio, i

costi dell’energia consumata negli impianti di sollevamento.

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Scelta del tracciato

È molto spesso opportuno prevedere che il tracciato corra parallelamente a

strade già esistenti (nella banchina stradale o nelle immediate vicinanze):

ciò garantisce di solito la stabilità dei terreni attraversati, l’accessibilità del

tracciato e riduce anche il costo degli espropri, in quanto non si viene a

ledere la continuità dei fondi attraversati dall’acquedotto.

Da un punto di vista idraulico, è assolutamente da evitare che la linea

piezometrica intersechi la condotta. È buona norma, al contrario, che anche

nei punti più alti del tracciato sia assicurato almeno qualche metro di

pressione. Nelle cuspidi, infatti, tendono ad accumularsi bolle d’aria, per la

cui rimozione è necessario installare degli sfiati; in quelli bassi si deposita il

materiale solido in sospensione, rendendo necessarie frequenti operazioni di

scarico.

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Esempi di tracciati alternativi

C

1 2

3 4

5 6

7 8

13 8

15 9

17 9

12

18 11

14 10 10

14

16 15

19 11

16 13 12

20 14

15

17

18 16

17

20 18

19

19

21 22 28

26 S S

23 S

24 25 27

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Inserimento di vasche (o

torrini) di sconnessione

per evitare un profilo

altimetrico tormentato

Costruzioni Idrauliche

Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno opera di presa

Realizzazione di una galleria H

ispezionabile ospitante la

tubazione o di una stazione di

pompaggio per evitare che la a b serbatoio

L

linea piezometrica tagli la

condotta. Ulteriore alternativa è

‘aggirare l’ostacolo’ modificando

il tracciato. opera di presa H

torrino di carico galle

ria

H2 serbatoio

opera di presa H1 L

H3

impianto di sollevamento serbatoio

L3

L1 L2

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Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Progetto preliminare

Il progetto preliminare di un acquedotto esterno viene eseguito, comunemente,

utilizzando le carte 1:25000 dell’ I.G.M (tavolette) ed altre carte tematiche

(carta geologica, dell’uso del suolo, carte catastali, etc.).

Il tracciato planimetrico, riportato sulla carta al 25000, è caratterizzato da una

serie di tratti rettilinei che vengono identificati mediante punti fissi denominati

picchetti. I picchetti vengono posti in corrispondenza dei punti singolari

significativi rappresentati da: intersezione del tracciato con le curve di livello,

variazioni planimetriche della direzione del tracciato, intersezione con strade,

ferrovie, fiumi, ponti, etc.

Nel profilo longitudinale (tipicamente in scala deformata 1/10000 per le

lunghezze, 1/1000 per le altezze) si riportano i picchetti con le relative quote

altimetriche, definendo in tal modo il profilo del terreno e quello dell’asse della

tubazione dell’acquedotto, nonché l’ubicazione e le dimensioni essenziali delle

opere di attraversamento e delle principali opere d’arte.

Costruzioni Idrauliche

Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Profilo longitudinale

Molto spesso è necessario sviluppare più di una ipotesi di tracciato fino alla

redazione del progetto preliminare per poter effettuare la scelta della

soluzione ottimale. In particolare, la tavola del profilo longitudinale

dell’acquedotto esterno dovrà riportare:

• informazioni geometriche (distanze parziali, le distanze progressive, le

deviazioni angolari dell’asse della condotta, etc.);

• informazioni di tipo idraulico (diametro dei tubi, perdite di carico unitarie,

velocità della corrente, etc.);

• informazioni costruttive (materiale delle tubazioni, tipologia dei terreni

attraversati, pavimentazioni stradali, etc.);

• ubicazione delle valvole di intercettazione e regolazione, dei pozzetti di

ispezione, di scarico e di sfiato;

• ubicazione e dimensioni essenziali delle opere di attraversamento (stradali,

ferroviarie, fluviali, etc.);

• ubicazione e dimensioni delle principali opere d’arte (presa, serbatoio,

impianti di sollevamento, ponti canale, torrini di carico, etc.).

Costruzioni Idrauliche

Lezione IV – Tracciato dell’acquedotto esterno

Profilo longitudinale

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Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Le condotte di adduzione dell’acquedotto esterno e la rete di

distribuzione dell’acquedotto interno sono realizzati, salvo rare

eccezioni per le prime, mediante tubazioni in pressione.

I materiali dei tubi impiegati negli acquedotti sono:

• materiali metallici (ghisa e acciaio);

(calcestruzzo armato e calcestruzzo armato

• materiali lapidei

precompresso); (PVC, PEbd, PEad, PP, PPae, PRFV).

• materiali plastici e compositi

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Oltre al materiale costituente il tubo, numerosi altri elementi

determinano le caratteristiche tecniche che portano alla scelta di una

tubazione:

• il diametro interno;

• lo spessore;

• il rivestimento interno (eventuale);

• il rivestimento esterno (eventuale);

• il tipo di giunzione;

• i pezzi speciali;

• le modalità di posa in opera.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Commercialmente, una tubazione è individuata tramite due parametri

convenzionali: il diametro nominale (DN) e la pressione nominale (PN).

Il DN, solo approssimativamente

vicino al diametro interno, indica

convenzionalmente i vari elementi

(flange, valvole, pezzi speciali) con cui

è possibile accoppiare un tubo.

La PN esprime la pressione in bar che

la tubazione è in grado di sopportare

alla temperatura di 20 °C. Per un

assegnato materiale, pertanto, dal PN

dipendono lo spessore e il diametro

interno della tubazione.

Due tubi o pezzi speciali possono

essere accoppiati solo se hanno in

comune il DN e il PN.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in ghisa

Per oltre quattro secoli le tubazioni in ghisa grigia sono state le più utilizzate per il

trasporto dell’acqua. Tali tubazioni, però, erano caratterizzate da scarsa resistenza

meccanica, fragilità e poca resistenza alla corrosione.

Solo a partire dagli anni ’50, negli Stati Uniti, è stata inventata la ghisa sferoidale,

anch’essa una lega di Fe e C, nella quale però, grazie al processo produttivo e

all’aggiunta di piccole percentuali di Mg, si sviluppa una struttura cristallina. Ciò

conferisce al materiale buone caratteristiche meccaniche ed una notevole resistenza

alla corrosione.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Tubazioni in ghisa

Le tubazioni vengono realizzate per colata, ovvero, più modernamente, per

centrifugazione. In ogni caso il tubo viene raffreddato con getti d’acqua

all’esterno e successivamente subisce una fase di ricottura, nella quale si

sviluppa la struttura cristallina.

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Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in ghisa

La produzione di tubi di ghisa è

disciplinata dalla norme UNI-ISO

2531, che stabiliscono, tra le altre

cose, le caratteristiche geometriche

dei tubi di produzione standard.

Pur essendo previsti diametri

nominali compresi tra 40mm e

2000mm, la normale produzione

di serie va dai 60mm ai 700mm.

Per diametri inferiori o superiori le

case costruttrici lavorano su

ordinazione.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in ghisa

I tubi di ghisa sono normalmente dotati di rivestimento esterno e di

rivestimento interno.

Il rivestimento interno è eseguito con malta cementizia secondo le norme

ISO 4179-85.

Il rivestimento esterno è generalmente realizzato con uno strato di zinco

(norma UNI 8179-86).

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in ghisa

I giunti delle tubazioni di ghisa sono di due tipi:

• a bicchiere (il più diffuso);

• a flangia.

Giunto a bicchiere Giunto a flangia

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in ghisa

Al giorno d’oggi, per motivi igienici, non si usa più il piombo per assicurare la

tenuta dei giunti, ma delle guarnizioni di gomma inserite in apposite scanalature.

I due tipi più diffusi sono: il giunto rapido, che si realizza per semplice

infilaggio; il giunto express, dotato di un sistema antisfilamento, che consente

piccole rotazioni relative dei due tubi (fino a 3°-4°) e realizza una discontinuità

elettrica lungo la tubazione.

Giunto rapido Giunto express

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Tubazioni in ghisa

La colabilità della ghisa consente la

realizzazione di numerosissimi raccordi e

pezzi speciali: per questo motivo, oltre che

per la buona resistenza alla corrosione, i tubi

in ghisa sono tuttora i più utilizzati per le reti

di distribuzione interna.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in acciaio

Le tubazioni in acciaio, rispetto a quelle in ghisa, presentano numerosi

vantaggi:

• migliori caratteristiche meccaniche, il che comporta maggiore leggerezza;

• minore costo;

• saldabilità;

• maggiori PN.

Lo svantaggio principale sta nella maggiore vulnerabilità alla corrosione, che

obbliga all’impiego di adeguate protezioni.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Tubazioni in acciaio

Le tubazioni in acciaio sono prodotte

con le seguenti tecniche:

• estrusione, fino a DN 900;

• saldatura longitudinale;

• saldatura elicoidale (per grandi

diametri);

• blindatura (grandi diametri e

notevoli pressioni).

La produzione di tubi in acciaio, sia

per quanto riguarda le dimensioni,

sia le prove meccaniche e idrauliche

da svolgere in officina e in cantiere è

regolata dalle norme UNI 6363/84 e

UNI 1285/68.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in acciaio

Rivestimenti interni:

• bitumatura semplice o a spessore (norme UNI 5256);

• resina epossidica;

• malta cementizia;

• zincatura a caldo.

Rivestimenti esterni:

• bituminoso normale (UNI 5256);

• bituminoso pesante (UNI 5256/87);

• polietilene (UNI 9099/89).

Costruzioni Idrauliche GIUNTI A BICCHIERE

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Tubazioni in acciaio

I più comuni tipi di giunzioni per le

tubazioni in acciaio sono:

• a bicchiere;

• a flangia;

• a manicotto filettato; GIUNTO A FLANGIA

• elastici;

• saldatura testa a testa.

GIUNTO ELASTICO GIBAULT GIUNTO A MANICOTTO FILETTATO

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in acciaio

Nelle tubazioni in acciaio è frequente il problema della corrosione delle condotte,

che può portare al rapido deterioramento e alla foratura della condotta.

Si tratta di un fenomeno elettrochimico che consiste nella formazione di una pila in

cui l’anodo è costituito dal metallo della tubazione, che di conseguenza si corrode.

Le cause tipiche della corrosione delle condotte di acciaio interrate sono:

• correnti galvaniche, dovute alle caratteristiche del suolo circostante la tubazione;

• correnti vaganti, determinate dalla dispersione di corrente dovuta a impianti a

corrente continua che utilizzano il terreno per la messa a terra (impianti a trazione

elettrica, impianti elettrochimici; impianti di saldatura, etc.);

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni in acciaio

La protezione delle tubazioni in acciaio dalla corrosione può essere:

• protezione passiva, affidata a rivestimenti pesanti e all’inserimento di giunti

isolanti;

• protezione attiva o protezione catodica, che può essere ad anodi sacrificali (in

assenza di correnti vaganti) o a corrente impressa.

PROTEZIONE CON ANODO SACRIFICALE PROTEZIONE A CORRENTE IMPRESSA

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni lapidee

Le tubazioni lapidee (o cementizie) sono realizzate in calcestruzzo armato

o in calcestruzzo armato precompresso. Al giorno d’oggi non si realizzano

mai in opera, ma sempre in stabilimento, con vibrazione del getto o

centrifugazione ed armatura disposta longitudinalmente ed elicoidalmente.

I rivestimenti interni, se presenti, possono essere:

• uno strato di bitume a freddo (primer);

• uno strato di mastice di bitume a caldo;

• una fasciatura di tessuto di vetro;

• uno strato di tessuto di vetro a caldo.

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni lapidee

Le tubazioni lapidee hanno il pregio di essere economiche e molto adatte

ad ambienti aggressivi.

I difetti stanno nel peso eccessivo, nei piccoli valori di PN, nella

disponibilità solo per grandi DN (>800mm), nelle difficoltà di giunzione e

di impermeabilizzazione. TUBAZIONE IN CALCESTRUZZO

ARMATO ORDINARIO

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti Tubazioni lapidee

I giunti più utilizzati sono a bicchiere o a manicotto.

GIUNTI A BICCHIERE

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Tubazioni lapidee

GIUNTI A MANICOTTO

Costruzioni Idrauliche

Lezione V – Le tubazioni per acquedotti

Tubazioni in materiale plastico

Le tubazioni in materiale plastico di uso più frequente sono quelle in PVC

(cloruro di polivinile), in PEad (polietilene ad alta densità) ed in PRFV

(vetroresina).

I vantaggi di tali materiali

sono la leggerezza, la

resistenza alla corrosione,

la bassa scabrezza, la

perfetta impermeabilità.

Gli svantaggi sono la poca

resistenza meccanica e il

suo ulteriore decadimento

nel tempo e al crescere

della temperatura, nonché

l’eccessiva deformabilità.


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flaviael

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Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria civile
SSD:

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher flaviael di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Ingegneria idraulica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Ingegneria e Architettura Prof.

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