Ingegneria Sanitaria e Ambientale - Appunti

Descrizione del misuratore di portata

Il misuratore di portata è un dispositivo utilizzato per misurare la quantità di fluido che passa attraverso un determinato punto. Sul display del misuratore è possibile leggere il valore di portata transitato in un certo momento e il totalizzatore di portata che è transitato da quando il misuratore è stato acceso.

I misuratori più avanzati trasformano il dato di portata in un segnale elettrico, che viene poi captato e trasformato da un computer centrale. Il range di segnale è di 4-20mA, quindi alla portata minima viene associato il valore di 4mA e alla portata massima il valore di 20mA. Ad esempio, se la portata minima è 0 e la portata massima è 1.000, quando arriva una portata di 500 m³/h si legge un segnale di 12mA.

Se non è possibile leggere direttamente il segnale di portata, è possibile ottenere la portata giornaliera dal totalizzatore, sottraendo la portata letta il giorno precedente alla stessa ora.

Per misurare grosse velocità o grosse portate si preferiscono i misuratori aperti, mentre per flussi laminari è necessario utilizzare misuratori chiusi.

Inserito su un tratto rettilineo di almeno 5/10 diametri a monte e 5/10 diametri a valle.

Misuratori per canali aperti

Il loro principio di funzionamento è basato sull'incremento di altezza del pelo libero dell'acqua dovuto ad una ostruzione o alla misura della sezione bagnata e la corrispondente velocità, perciò gli strumenti sono costituiti da un misuratore di livello e da uno stramazzo o da un canale a sezione tarata.

Stramazzo triangolare, utilizzato per piccole portate e per liquami molto chiarificati, cioè poveri in solidi, che tenderebbero ad accumularsi diminuendo l'efficienza dello stramazzo: Q = K * h * (2.5D)

Dove K è una costante geometrica dello stramazzo e h è il carico allo stramazzo. Come si vedrà per quello trapezio, sono sezioni prefabbricate in cui l'h è misurata mediante misuratore ad ultrasuoni.

Stramazzo trapezio, lavora meglio su portate più grandi, con formula: Q = K * h * (L * 1.5D)

Dove L è

la lunghezza dello stramazzo.

Larga soglia, rappresentato dalla formula:

μ = Q * L * h² * g / h

Dove μ dipende dal tipo di stramazzo e dal carico idraulico.

Misuratore a risalto o Venturimetro, costituito da una restrizione del flusso a pelo libero, in un canale rettangolare, la contrazione, con conseguente accelerazione del flusso crea un rigurgito a monte, la cui altezza è correlabile alla portata istantanea. Pezzo che si acquista prefabbricato, induce piccole perdite di carico nel flusso e utilizza un misuratore adultrasuoni. Il canale deve presentare in trattore rettilineo a monte di almeno 15 larghezze, e a valle è bene prevedere un piccolo salto di fondo affinché si sviluppi la voluta corrente veloce. È bene metterlo a valle dei pretrattamenti, così non risente delle turbolenze dovute all'accensione e spegnimento continuo delle pompe.

μ = Q * 0.98 * m * l * h² * g / h₁

Dove m dipende dalla geometria del restringimento, l è la

Larghezza della sezione ristretta, h l'altezza del pelo libero rispetto al fondo della sezione ristretta.

1. Misuratori ultrasonici

Misura il tempo di ritorno del segnale emesso dall'emettitore al ricevitore, trovando l'altezza del pelo libero dell'acqua nota l'altezza di installazione rispetto al fondo del canale. Molto utilizzato per ogni tipo di canale aperto ed è molto versatile per il fatto che non è a contatto con il liquido.

2. Stazioni di sollevamento

Il dimensionamento della stazione e delle pompe va fatto tenendo conto delle caratteristiche dell'liquame, e principalmente del fatto che in genere non sono richieste grosse prevalenze, ma che il flusso può essere fortemente variabile nel tempo, e soprattutto che esso contiene un gran quantità di solidi. Cautelativo potrebbe essere mettere grigliatura e dissabbiatura prima del sollevamento, però molto spesso non è possibile perché le fognature arrivano troppo in

Le pompe sono macchine operatrici che imprimono un moto per pressione per sollevare un liquido vincendo una determinata prevalenza. Esse sviluppano lavoro perciò richiedono una certa potenza per funzionare.

Le più utilizzate per i reflui sono quelle centrifughe, in grado di funzionare bene e in continuo anche in un flusso con elementi corpuscolari più grandi, di lunga durata e più economiche ma con un rendimento leggermente minore. Il motore può essere sommerso, a quel punto il liquido funge da raffreddamento dello stesso, oppure all'asciutto, più facile da manutenere. In genere si evita di collegarle in serie.

Un particolare tipo di pompa per il sollevamento dei reflui è la pompa a girante arretrata, con la quale è possibile convogliare, senza alcun pericolo di intasamento, liquidi viscosi o contenenti corpi solidi in sospensione.

La girante delle pompe deve essere sempre installata al di sotto del pelo libero dell'acqua.

Per questo in genere si prevede un volume morto, cioè una quantità di fluido sempre presente che permette di tenere sempre sommersa la pompa. Davanti all'ingresso della fognatura nella stazione si mette un setto di smorzamento che diminuisce l'energia del flusso che entra. L'intero gruppo motore nel caso di intervento può essere sollevato, scorrendo su tubi guida verticali, problema che non si presenta nel caso in cui il motore sia esterno, però in questo caso possono esserci problemi per l'installazione e nel funzionamento dell'asse verticale che impartisce la rotazione dal motore alla girante. Sulla mandata si mette una valvola di non ritorno (che inserisco solo se ho la mandata comune di tutte le pompe) e una a saracinesca per poter tranquillamente chiudere il flusso di una pompa e smontarla. Per le acque reflue potrebbe capitare di non avere lo sfioratore, perché potrebbe essere presente un graticcio superiore al vano pompe.

interrato. Alternativa al sollevamento con pompa è rappresentata dal sollevamento con coclea, costituite da un tubo centrale su cui vengono saldate le volute a spirale. Il problema è che, nonostante si prestano bene al sollevamento di grosse portate, anche discontinue, la prevalenza che possono vincere non è elevata, e sono molto più ingombranti delle pompe oltre ad essere aperte, e quindi a provocare un grosso impatto odorigeno.

I livelli determinano attacco (livello massimo raggiunto nella stazione) e stacco (livello minimo nella stazione) delle pompe con un galleggiante. Questi ultimi vanno settati con le condizioni di lavoro della pompa.

Nel caso di due pompe inserite, arrivati al livello A1 parte P1 finché il livello non torna quello del volume morto dove P1 si spegne. Se nonostante tutto P1 non ce la fa e il livello arriva fino a A2 allora si attacca anche P2 fino ad abbassare il livello ad A1 dove la P2 si spegnerà e funzionerà solo la P1.

Fino ad arrivare di nuovo al volume morto. Tipologia di utilizzoutile per il tempo secco.

Un altro tipo di utilizzo è che P1 si attacca ad A1 e P2 ad A2 e si spengono entrambe al volume morto, quindi a pompa P1 non si spegne mai ed è più soggetta ad usura. Metodo più utilizzato per portate variabili.

Dimensionamento del volume di invaso

Il dimensionamento del volume di invaso viene fatto tenendo conto del numero massimo di avviamenti che la pompa è in grado di sopportare nell'unità di tempo, in genere compreso tra 6 e 12 avviamenti l'ora. Le condizioni critiche per una pompa sono rappresentati da quella portata che rende minimo il tempo di ciclo tra un avviamento e quello successivo, pari alla somma del tempo di riempimento e di quello di svuotamento.

V = Vr + Vs = Qr (Qs - Q)

Per determinare il tempo di ciclo minimo derivo lo stesso rispetto alla portata in arrivo.

dtc = (2V / Q) - (V / Qr)

→ =P P P0 0 Q−   +  −   + crit2 2 2 2 2 2dQ Q Q 2 Q Q Q Q (Q 2 Q Q Q ) 2P P P P  t ' QV V 4 V  + = → = PVt tc c1 1 4Q−Q (Q Q ) PP P P2 2

Dove t’ è imposto dal costruttore della pompa.

A questo si aggiungono distanze minime tra le macchine imposte dal costruttore.

Dimensionamento del volume di invaso

La portata deve essere suddivisa su più unità per non produrre disuniformità di alimentazione e per non rendere troppo gravoso l’inserimento di una unità di riserva. La portata di calcolo va suddivisa in tempo secco su almeno due linee in modo da assicurare una portata continua anche di notte, edè comunque necessario prevedere almeno una riserva. Per il sollevamento in tempo umido vanno inserite almeno altre due unità, perciò a questo punto per fognature miste in tempo secco non è necessario prevedere una riserva in quanto già queste due pompe ne fanno da

riserva.L'installazione di una unità di riserva per le portate di pioggia è necessaria, ed è opportuno verificare quali siano i rapporti di diluizione prima che entri in funzione lo sfioro.

Il costruttore definisce anche una curva di funzionamento dell'impianto prevedendo che la pompa lavori tra le due curve.

I PTA prevedono come massima sollevabile 5Q, con MNQ ≈ 0.5Q, e Q ≈ 1.5Q.

Allora in tempo secco prevedo almeno due pompe che sollevano 0.75Q ciascuna, così se arriva la MNQ funziona solo la P1, se arriva MINQ allora lavorano le pompe alternate e se arriva Q allora lavorano entrambe.

Rimangono ancora da sollevare 3.5Q con almeno 2 pompe da umido, perciò metto P3=1.75Q, P4=1.75Q e una riserva P5=1.75Q.

Grigliatura

Essa consiste nell'attraversamento dell'acqua da trattare di barre metalliche di varia grandezza parallele tra loro e a spaziatura definita per separare materiali più o meno grossolani.