Rete di distribuzione interna Relazione Tecnica

Università degli Studi di Napoli Federico II

Corso di laurea in ingegneria per l'ambiente ed il territorio

Corso di infrastrutture idrauliche

Progetto di una rete di distribuzione interna

Sommario

• Determinazione della dotazione idrica e portata d’acqua
• Schema e dimensionamento della rete idrica
• Dimensionamento della condotta di avvicinamento
• Schema della rete con le disconnessioni
• Determinazione delle portate distribuite per ogni tratto
• Determinazione delle portate equivalenti in condizioni di punta
• Determinazione dei diametri
• Verifica della rete idrica
• Verifica metodo di Cross

Determinazione della dotazione idrica e portata d’acqua

Si proceda al dimensionamento della rete di distribuzione idrica la quale è posta al servizio di una comunità di M'000 abitanti la cui dotazione idrica pro capite è di (210 + 2*N) l/ab/giorno. Si considerino:

• M parte intera della media del numero di lettere dei cognomi dei costituenti il gruppo
• N parte intera della media del numero di lettere dei nomi dei costituenti il gruppo

2xxxxxxxx → 8 lettere
xxxxxxxx → 8 lettere
M = 7xxxxxxx → 7 lettere
xxxxxxx → 7 lettere
xxxxxxxxx → 9 lettere
N = 8xxxxxxxxxx → 10 lettere

Dai dati ricavati, abbiamo una dotazione idrica pari a: d = (210 + 2*N) → d = 210 + 16 = 226 l/ab/giorno. Di conseguenza, la portata d'acqua media giornaliera sarà ottenuta mediante la formula: d × M '000 = 226 × 7000 / (1000 × 86400) = 0.0183 → 18.3 l/s.

Schema e dimensionamento della rete idrica

La rete assegnata presenta 5 maglie e deve servire una popolazione di 7000 abitanti; in testata alla rete è posto un serbatoio interrato la cui quota di sfioro è a 200 m s.l.m.m. con una condotta d’avvicinamento di lunghezza pari a 292 m. Si consideri, inoltre, che lungo ogni tratto della rete, la popolazione sia distribuita uniformemente e che nel nodo F sia presente un’erogazione concentrata necessaria all’alimentazione di 350 abitanti.

I diametri dei tratti che costituiscono la rete sono dimensionati in funzione della portata di punta la quale si determina moltiplicando la portata media giornaliera per il coefficiente di punta orario. Quest’ultimo si ottiene mediante l’applicazione della formula di Babbit: C_p = 3.4 (20 / n° abitanti^0.20).

Di conseguenza, si avrà una portata di punta pari a: Q_p = 18.3 × 3.4 = 62.25 l/s.

La portata concentrata nel nodo F e la relativa portata di punta, saranno invece: Q_f = (350 × 226) / (1000 × 86400) = 0.92 l/s; Q_fp = 0.92 × 3.4 = 3.13 l/s.

Dimensionamento della condotta di avvicinamento

La condotta di avvicinamento collega il serbatoio di testata con il punto d’immissione della rete; essa sarà realizzata in acciaio bitumato senza saldature. Sarà dunque possibile applicare la formula di Scimemi – Veronese per dimensionare il diametro della condotta; tale formula verrà scritta in funzione della portata di punta e assegnando un valore delle perdite di carico pari a y = 2 m.

J = 1.25 × 0.00145 × Q_p^1.82 × L_c / D^4.71; D = (1.25 × 0.00145 × 62.25^1.82 × 292)^1/4.71 = 0.258 m → D = 258 mm → DN = 300 mm.

Utilizzando un diametro nominale pari a 300 mm, è possibile ricavare le reali perdite di carico riapplicando la formula di Scimemi – Veronese: J = 1.25 × 0.00145 × 62.25^1.82 / (300^4.71). Di conseguenza, y = J × L_c = 0.98 m.

Si determinerà la quota piezometrica del punto di immissione nel nodo A la quale sarà ottenuta dalla differenza tra la quota del serbatoio e le perdite di carico lungo la condotta di avvicinamento. H_A = H_s – y = 200 – 0.98 = 199.02 m s.l.m.m.

Per procedere al dimensionamento, è necessario definire il nodo più sfavorito della rete inteso come giusto compromesso tra il punto più lontano planimetricamente dal punto d’immissione e quello più alto altimetricamente. Nella rete in esame, il punto più sfavorito risulta essere il nodo E.

La perdita di carico totale, intesa come perdita di carico tra il serbatoio di testata ed il punto più lontano dalla rete deve risultare non superiore a 20-25 m per evitare oscillazioni eccessive della piezometrica che potrebbero produrre nel tempo l’affaticamento di alcuni elementi, come le giunzioni, compromettendone il funzionamento.

Per poter determinare le perdite di carico totali, occorre definire il carico minimo da garantire al nodo E, il quale sarà ottenuto come somma tra la quota geodetica del nodo in questione, l’altezza di un edificio di quattro piani (3 m di altezza per ogni piano), le perdite di carico della colonna montante (2 m) e i 5 m di carico da garantire per normativa sul solaio di copertura dell’edificio.

H_minE = Z_E + H_edificio + H_cm + 5 m = 154 + 12 + 2 + 5 = 173 m s.l.m.m.

Sapendo che H_A = 199.02, si determina il dislivello tra il punto d’immissione A ed il nodo più sfavorito E: H_A – H_minE = 199.02 – 173 = 26.02 m s.l.m.m.

Tale dislivello è maggiore di 25 m; pertanto si assume come perdita di carico totale tra il nodo di immissione A e quello più sfavorito E. Tale ragionamento va fatto solo per le reti aperte; essendo la rete in esame composta da maglie chiuse, si procede ad aprirle virtualmente applicando il metodo delle disconnessioni.

Si introducono dunque un numero di sconnessioni pari alle maglie presenti disposte in modo tale che il nodo più sfavorito venga raggiunto con il percorso più breve.

Schema della rete con le disconnessioni

Si individuano i due percorsi principali:

• Percorso 1
• Percorso 2

In cui il simbolo "II" indicherà le disconnessioni presenti.

Determinazione delle portate distribuite per ogni tratto

Il calcolo delle portate distribuite lungo ogni ramo della rete viene effettuato considerando una popolazione uniformemente distribuita. Si determina la densità abitativa, definita come:

D = (n° abitanti – 350) / L_tot = 7000 – 350 / 2385 = 2.79 ab/m

in cui: L_tot è ottenuta sommando tutti i lati della rete.
È stata sottratta la popolazione servita dalla portata concentrata in F.

Le portate distribuite saranno determinate applicando la formula:

Q_{distribuita lato} = D × L × d × C_p

Con il metodo delle disconnessioni si è pervenuti ad una configurazione...