Progetto per la realizzazione di un acquedotto esterno: tesi di acquedotti e fognature

Autore: Marina Roma

PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UN ACQUEDOTTO ESTERNO

Modulo di Costruzioni Idrauliche

Università Degli Studi Di Cassino - Facoltà Di IngegneriaCorso di Laurea in Ingegneria dell'Ambiente e del Territorio

Il presente elaborato si riferisce al progetto preliminare di un acquedotto esterno da realizzarsi ai fini del soddisfacimento del fabbisogno idrico del centro abitato di Fontegreca, piccolo comune campano in provincia di Caserta che sorge nell’alta valle del Volturno. Analizzando la cartografia dell'area, è stata individuata come fonte d'approvvigionamento la sorgente detta Fontana Mass. Taverna che, dai dati relativi al monitoraggio, è stata ritenuta in grado di soddisfare i bisogni del Comune sopra citato. L’acquedotto in progetto si compone di due tratti: un primo tratto a gravità ed uno in sollevamento. Nelle pagine che seguono sono quindi illustrate le varie fasi della progettazione dell'acquedotto in oggetto che consentirà il vettoriamento della risorsa idrica dalla fonte d’approvvigionamento fino al serbatoio di testata cittadino. Nello specifico, la progettazione comprende: la valutazione della richiesta idrica, la definizione del tracciato, la scelta dei materiali per le tubazioni, il dimensionamento della condotta nel tratto a gravità ed in sollevamento, la scelta delle pompe (tipologia, numero, potenza, portata e prevalenza), la verifica idraulica in condizione di tubi esist ed il dimensionamento del serbatoio di testata. Chiude la relazione una stima del fabbisogno idropotabile futuro con i calcoli relativi a possibili interventi da realizzare per poter continuare a soddisfare l'aumento fabbisogno idrico (dimensionamento del raddoppio di condotta ed l’installazione di una pompa di rilancio). Seguono le tavole progettuali redatte in AutoCAD.

L’autore declina ogni responsabilità per le eventuali inesattezze ed errori riportati nel presente elaborato nonché per i danni che dall’utilizzo dello stesso possono derivare.

Sommario

Premessa...................................................................................................................................................3

1. Gli elementi d’ingresso del progetto.............................................................................................4
   1. Quota del serbatoio di testata.............................................................................................4
   2. Valutazione del fabbisogno idropotabile........................................................................4
   3. Diametri utilizzabili in funzione della velocità dell’acqua nella condotta.....................5
2. Scelta del tracciato ..........................................................................................................................6
   1. Tracciato planimetrico.......................................................................................................6
   2. Stralcio della carta IGM...................................................................................................8
   3. Andamento altimetrico del tracciato..............................................................................9
   4. Altre ipotesi di tracciato .....................................................................................................11
      1. Prima ipotesi..........................................................................................................11
      2. Seconda ipotesi......................................................................................................14
3. Dimensionamento idraulico della porzione d’acquedotto a gravità...........................................17
   1. Scelta dei materiali, rivestimenti e giunti.......................................................................17
   2. Progetto in condizione di tubi usati (α=1.4) .................................................................20
   3. Verifica in condizione di tubi nuovi (α=1) ....................................................................24
   4. Disposizione della condotta nel terreno ..........................................................................25
4. Dimensionamento idraulico del tratto con impianto di sollevamento .......................................27
   1. Presentazione della soluzione progettuale adottata........................................................27
   2. Analisi comparativa delle opzioni disponibili................................................................31
   3. Punto di funzionamento della pompa ( a tubi usati ).....................................................33
   4. Punto di funzionamento della pompa ( a tubi nuovi )...................................................36
   5. Rendimento dell’impianto di sollevamento ...................................................................39
   6. Possibilità n° 1: Impianto con due stazioni di sollevamento. Elettropompa centrifuga flangiata in acciaio inox serie SSH tipo 80-250/550................................................40
   7. Possibilità n° 2: Unica stazione di sollevamento. Elettropompa centrifuga flangiata in acciaio inox serie SSH tipo 80-250/220.........................................................41
   8. Possibilità n° 3: Impianto con tre stazioni di sollevamento. .........................................42

1.3 Diametri utilizzabili in funzione della velocità dell’acqua nella condotta

Infine la velocità dell’acqua nella condotta è stata presa in considerazione per il seguente motivo: velocità eccessive (superiori ai 2-3m/s) possono dar luogo a fenomeni di vibrazioni, che sono facilitati dalle discontinuità della condotta in corrispondenza dei giunti; al contrario velocità molto basse (inferiori ai 40-50cm/s) fanno rimanere l’acqua troppo a lungo nelle tubazioni, facilitandone così il riscaldamento che ha il doppio inconveniente di peggiorare le caratteristiche organolettiche dell’acqua e di facilitare lo scioglimento dei gas, cosa quest’ultima che dà luogo alla formazione di bolle e rende l’acqua incrostante. Per questo, affinché l’acqua venga trasportata alla giusta velocità, a partire dai valori di velocità massima e minima ammissibile sono stati ricavati i rispettivi valori di diametro minimo e massimo che li determinano; infatti valgono le relazioni :

A = π×D²/4 , Q = V×A da cui D = √(4×Q/π×V)

dove A è la sezione trasversale della condotta [m²] D il suo diametro [m] Q la portata che vi scorre [m³/s] V la velocità media di portata [m/s]

Ponendo nell’ultima espressione i valori di velocità massima V_max e minima V_min citati sopra otteniamo, rispettivamente, il diametro minimo D_min e massimo D_max cercati.

D_min = √(4×Q/π×V_max) = √(4×0.108/π×1.6) = 0.294m = 294mm (tratto a gravità)

D_min = √(4×Q/π×V_max) = √(4×0.108/π×2) = 0.263m = 263mm (tratto con sollevamento)

D_max = √(4×Q/π×V_min) = √(4×0.108/π×0.6) = 0.479m = 479mm

400

375

350

325

300

275

250

252

250

259

273

215 m s.l.m.

primo tratto a gravità

L=2907,6 m

secondo tratto ed elevazione meccanica

L=2143,4 m

1

1a

2

2a

3

4

5

6

7

8

9

10

Figura 3. Andamento altimetrico del tracciato prescelto.