Relazione Laboratorio Sistemi idraulici urbani - Sistemi di distribuzione idrica (Acquedotti)

ACTUAL DEMAND

La domanda che verrà assegnata ad ogni nodo e ad ogni ora sarà quindi data dalla

moltiplicazione dei tre fattori precedentemente elencati e verrà utilizzata per poter

paragonare le fasi di utilizzo: () = ∙ ∙ ()

Successivamente verranno riportati nel capitolo “Analisi Actual Demand” i valori per le

fasi d’interesse.

ASSEGNAZIONE DEI DIAMETRI ALLE CONDOTTE

La scabrezza dei tubi viene assunta pari a utilizzata per il calcolo delle perdite

= 2 , 2

distribuite con la formula di Darcy Weisbach con (per ipotesi di moto

= = ( )

2

turbolento) calcolata tramite il diagramma di Moody. In questa fase vengono trascurate

le perdite di carico concentrate durante la simulazione perché si fa riferimento ad una

rete di nuova costruzione e le perdite si assumono molto basse tali da essere trascurate.

L’assegnazione dei diametri interni delle tubazioni avviene in maniera iterativa, in modo

tale da garantire i vincoli idraulici precedentemente esplicati. In questa fase la

simulazione viene fatta tramite analisi DDA: Demand Driven Analysis.

La configurazione finale della rete aperta risulta quella riportata in figura 4 e in tabella

3. FIGURA 4: RAPPRESENTAZIONE DIAMETRI FASE 1.

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TABELLA 3: DIAMETRI FASE 1 p18 60 p37 80 p56 60

Pipe ID Diameter p19 60 p38 60 p57 80

p1 100 p20 60 p39 60 p58 60

p2 80 p21 60 p40 60 p59 60

p3 80 p22 60 p41 60 p60 60

p4 60 p23 60 p42 60 p61 60

p5 80 p24 60 p43 60 p62 60

p6 80 p25 60 p44 60 p63 60

p7 60 p26 60 p45 60 p64 60

p8 60 p27 60 p46 60 p65 60

p9 60 p28 60 p47 60 p66 60

p10 100 p29 60 p48 60 p67 60

p11 100 p30 60 p49 80 p68 60

p12 60 p31 60 p50 125 p69 60

p13 60 p32 60 p51 80 p70 80

p14 80 p33 60 p52 100 p71 100

p15 60 p34 60 p53 100 p72 200

p16 60 p35 60 p54 80

p17 60 p36 60 p55 60

INDIVIDUAZIONE DELLA POMPA

L’individuazione della pompa anch’essa avviene per tentativi, è stata scelta una pompa

centrifuga a giri fissi con curva caratteristica pari a: 2

= 236 − 0.0236

Riportata graficamente in figura 5.

FIGURA 5: CURVA CARATTERISTICA POMPA.

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VERIFICHE VINCOLI IDRAULICI

CARICO IDRAULICO

TABELLA 4: VERIFICA CARICHI IDRAULICI FASE 1 - ORE 8:00 Junc n24 56.2 56.2 126.2 115.11 VERIFICATA

Junc n25 57 57 127 118.49 VERIFICATA

Node ID z [m] H [m] H [m] H [m] H <H <H

i min max i min i max Junc n26 59 59 129 118.26 VERIFICATA

Junc n1 59.5 59.5 129.5 124.99 VERIFICATA Junc n27 59.2 59.2 129.2 113.65 VERIFICATA

Junc n2 57.9 57.9 127.9 118.19 VERIFICATA Junc n28 60.8 60.8 130.8 112.87 VERIFICATA

Junc n3 57.3 57.3 127.3 115.94 VERIFICATA Junc n29 60.8 60.8 130.8 118.33 VERIFICATA

Junc n4 57.3 57.3 127.3 114.94 VERIFICATA Junc n30 64.9 64.9 134.9 107.35 VERIFICATA

Junc n5 58.3 58.3 128.3 116.13 VERIFICATA Junc n31 62 62 132 110.89 VERIFICATA

Junc n6 57.2 57.2 127.2 114.36 VERIFICATA Junc n32 62 62 132 110.74 VERIFICATA

Junc n7 58.4 58.4 128.4 114.19 VERIFICATA Junc n33 64.6 64.6 134.6 107.43 VERIFICATA

Junc n8 59.8 59.8 129.8 119.94 VERIFICATA Junc n34 59.1 59.1 129.1 128.55 VERIFICATA

Junc n9 60.5 60.5 130.5 119.74 VERIFICATA Junc n35 59.2 59.2 129.2 126.28 VERIFICATA

Junc n10 61.3 61.3 131.3 113.09 VERIFICATA Junc n36 59.7 59.7 129.7 124.90 VERIFICATA

Junc n11 61.9 61.9 131.9 113.82 VERIFICATA Junc n37 60.7 60.7 130.7 121.96 VERIFICATA

Junc n12 62.7 62.7 132.7 109.30 VERIFICATA Junc n38 61.2 61.2 131.2 124.83 VERIFICATA

Junc n13 63.4 63.4 133.4 107.69 VERIFICATA Junc n39 61.5 61.5 131.5 121.95 VERIFICATA

Junc n14 65 65 135 107.38 VERIFICATA Junc n40 65.7 65.7 135.7 115.71 VERIFICATA

Junc n15 65.7 65.7 135.7 106.52 VERIFICATA Junc n41 66 66 136 113.02 VERIFICATA

Junc n16 67.5 67.5 137.5 106.46 VERIFICATA Junc n42 66.2 66.2 136.2 107.45 VERIFICATA

Junc n17 59.4 59.4 129.4 113.45 VERIFICATA Junc n43 68.5 68.5 138.5 106.63 VERIFICATA

Junc n18 60.7 60.7 130.7 112.88 VERIFICATA Junc n44 64.9 64.9 134.9 107.29 VERIFICATA

Junc n19 62.3 62.3 132.3 110.55 VERIFICATA Junc n45 65 65 135 112.88 VERIFICATA

Junc n20 64.2 64.2 134.2 107.54 VERIFICATA Junc n46 66.6 66.6 136.6 108.41 VERIFICATA

Junc n21 68.7 68.7 138.7 106.46 VERIFICATA Junc n47 64.3 64.3 134.3 108.13 VERIFICATA

Junc n22 57 57 127 114.41 VERIFICATA Junc n48 65.1 65.1 135.1 108.10 VERIFICATA

Junc n23 58.3 58.3 128.3 116.20 VERIFICATA Junc n49 62.2 62.2 132.2 124.49 VERIFICATA

I carichi idraulici nell’orario massimo di punta vengono soddisfatti (vedi tabella 4), ciò

implica che la risorsa è garantita nello scenario di massimo consumo e di conseguenza

anche negli altri meno critici. Risulta però problematico lo stress durante il picco notturno

perché con questa configurazione il sistema risulta avere troppa energia a disposizione

che nel tempo può portare ad un progressivo precoce deterioramento della rete.

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VELOCITÀ TABELLA 5: VERIFICA VELOCITÀ FASE 1 - ORE 8:00

p25 1.1 VERIFICATA p50 1.47 VERIFICATA

Pipe ID v [m/s] VERIFICA

i p26 0.64 VERIFICATA p51 1.28 VERIFICATA

p1 1.14 VERIFICATA p27 0.63 VERIFICATA p52 1.35 VERIFICATA

p2 0.69 VERIFICATA p28 0.5 VERIFICATA p53 1.2 VERIFICATA

p3 0.47 VERIFICATA p29 0.79 VERIFICATA p54 1.7 VERIFICATA

p4 0.41 VERIFICATA p30 0.37 VERIFICATA p55 0.13 VERIFICATA

p5 0.7 VERIFICATA p31 0.03 v bassa p56 0.07 v bassa

p6 0.39 VERIFICATA p32 0.07 v bassa p57 0.99 VERIFICATA

p7 0.15 VERIFICATA p33 0.51 VERIFICATA p58 0.06 v bassa

p8 0.58 VERIFICATA p34 0.47 VERIFICATA p59 0.37 VERIFICATA

p9 0.59 VERIFICATA p35 0.27 VERIFICATA p60 0.22 VERIFICATA

p10 1.3 VERIFICATA p36 0.72 VERIFICATA p61 0.3 VERIFICATA

p11 1.42 VERIFICATA p37 0.61 VERIFICATA p62 0.13 VERIFICATA

p12 1.12 VERIFICATA p38 0.72 VERIFICATA p63 0.36 VERIFICATA

p13 1.05 VERIFICATA p39 0.21 VERIFICATA p64 0.25 VERIFICATA

p14 1.38 VERIFICATA p40 0.99 VERIFICATA p65 0.16 VERIFICATA

p15 0.89 VERIFICATA p41 0.32 VERIFICATA p66 1.25 VERIFICATA

p16 0.88 VERIFICATA p42 0.05 v bassa p67 0.74 VERIFICATA

p17 1.13 VERIFICATA p43 0.09 v bassa p68 0.28 VERIFICATA

p18 0.23 VERIFICATA p44 1.11 VERIFICATA p69 0.09 v bassa

p19 0.63 VERIFICATA p45 0.71 VERIFICATA p70 1.2 VERIFICATA

p20 0.44 VERIFICATA p46 1.31 VERIFICATA p71 0.96 VERIFICATA

p21 0.43 VERIFICATA p47 0.16 VERIFICATA p72 1.02 VERIFICATA

p22 0.1 VERIFICATA p48 0.59 VERIFICATA

p23 0.49 VERIFICATA p49 1.39 VERIFICATA

p24 0.27 VERIFICATA

Anche per quanto riguarda la velocità risulta verificata durante l’orario di punta, in alcuni

tubi però essa risulta essere bassa, ma non a tal punto da essere preoccupante dal punto

di vista del funzionamento, andrà ad incidere sull’analisi del tempo di permanenza

dell’acqua in rete (capitolo “Analisi qualità dell’acqua”) che verrà analizzata

successivamente. 13

FASE 2: DETERIORAMENTO E DISTRETTUALIZZAZIONE

Questa fase rappresenta il degrado che la rete può subire dopo un arco temporale di

utilizzo ipotizzato di 30 anni, ciò comporta la formazione di perdite localizzate all’interno

della rete che causano una diminuzione di energia. Questo meccanismo comporta un

significativo cambiamento delle grandezze idrauliche in gioco sino al possibile non

soddisfacimento dei vincoli idraulici.

INTRODUZIONE PERDITE

Si assume che il degrado comporti una perdita idrica pari al 30% del volume immesso nella

rete (rappresentato dal coefficiente occorre quindi allocare le perdite spazialmente e

),

si suppone vengano concentrate nei nodi. Per il calcolo dei valori di perdita di portata

si è utilizzata la seguente metodologia:

,

= ∑ = 31.3

=1

= ∙

,

Il coefficiente tiene conto del rapporto tra le perdite e la Total Based

= 0.43

Demand:

= = = 0.3

+ +

0.3

− 0.3 = 0.3 → = = 0.43 ∙

0.7

= ∑

, 2

1

Le perdite vengono rappresentate come se fossero dei fori nelle tubazioni, dalla foronomia

è noto che la portata uscente può essere calcolata in funzione della pressione all’interno

del tubo e del materiale della quale è costituito:

( )

=

,

In ogni nodo la perdita è calcolata in funzione della pressione con:

• “emitter coefficient” coefficiente che tiene in considerazione

= √2

0

l’area iniziare del foro e del coefficiente di contrazione di vena , che cambia

0

quindi per ogni nodo; 14

• “emitter exponent” è l’esponente che tiene in considerazione la deformazione

del foro in funzione della pressione e del materiale. In questo caso di studi = 1.

Nota quindi la portata della perdita nel nodo e la pressione in esso, si calcolano gli emitter

coefficient per tutti i nodi della rete, in tabella 6 vengono riportati i valori

,

=

( )

risultanti. I valori di pressione restituiti dal programma sono già calcolati attraverso il

rapporto in modo che vengano espressi attraverso la cadente piezometrica in metri,

nelle tabelle per semplicità riportata semplicemente con .

TABELLA 6: CALCOLO EMITTER COEFFICIENT PER L'ALLOCAZIONE DELLE PERDITE LOCALIZZATE

230.1 0.39 80.91 0.0048

∑Li/2 [m] q [l/s] p [m] α [-] Junc n25

Node ID l,i i i 224.575 0.38 78.42 0.0048

Junc n26

216.95 0.36 65.5 0.0056

Junc n1 159.255 0.27 71.98 0.0037

Junc n27

234.3 0.39 67.47 0.0058

Junc n2 266.435 0.45 69.97 0.0064

Junc n28

133 0.22 68.39 0.0033

Junc n3 173.29 0.29 76.93 0.0038

Junc n29

188.2 0.32 68.87 0.0046

Junc n4 160.3285 0.27 64 0.0042

Junc n30

291.25 0.49 67.36 0.0073

Junc n5 193.25 0.32 72.84 0.0045

Junc n31

210.2 0.35 70.14 0.0050

Junc n6 54.15 0.09 72.83 0.0012

Junc n32

242.645 0.41 69.81 0.0058

Junc n7 178.61 0.30 66.55 0.0045

Junc n33

274.35 0.46 65.37 0.0071

Junc n8 193.91 0.33 84.49 0.0039

Junc n34

156.91 0.26 64.51 0.0041

Junc n9 115.005 0.19 83.23 0.0023

Junc n35

221.53 0.37 63.89 0.0058

Junc n10 98.975 0.17 82.05 0.0020

Junc n36

148.