Tesi Rete fognaria vasca volano e impianto di sollevamento

DESCRIZIONE!STATO!ATTUALE!

Avendo!fissato!gli!input!di!progetto!si!è!proceduto!allo!studio!della!situazione!

attuale!analizzando:!

Planimetria!dell’area!attuale!in!esame;!

• Grandezze!caratteristiche,!comprese!le!quote!fondo!fogna,!dei!tronchi!

• e!del!bacino!in!esame;!

Portata!massima!effluente!dal!bacino;!

•

PLANIMETRIA!DELL’AREA!IN!ESAME!

•

TAV!0!in!allegato.!

GRANDEZZE!CARATTERISTICHE!TRONCHI!E!BACINO!

•

Il! sistema! è! un! sistema! unitario! e! perciò! si! sono! esaminate! le! grandezze!

caratteristiche! sia! delle! portate! di! tempo! di! pioggia! si! di! quelle! di! tempo!

asciutto.!!

!

Portate!tempo!di!pioggia:! Q.F.!

Area! 3

Collett.! Tronco! Sez.tipo! J![‰]! τ [h]! φ! Q![m /s]! h![m]! V!!![m/s]! Gr![%]! Fr! s.l.m.!

c!! [ha]! [m]!

A! 7! ovo!VIII! 0,003! 0,159! 6,044! 0,72! 1,633! 1,12! 1,87! 0,747! 0,63! 7,85!

A! 10! 800! 0,003! 0.5! 0,52! 1,47! 0,64! 0,7! 10,28!

! ! !

!

Portate!tempo!asciutto:!

Collettore! Tronco! Sez.!tipo! J![‰]! Abitanti! Q [l/s]! Q [l/s]! Q [l/s]! h![m]! V [m/s]! F ! C !

med!! punta!! punta!! min! r p

A! 7! ovo!VIII! 0,003! 1640! 6,07! 27,9689! 18,224! 0,13! 0,7! 0,74! 4,60!

A! 10! ovo!VIII! 0,003! 1640! 6,07! 27,9689! 18,224! 0,13! 0,7! 0,74! 4,60!

! 3!

!

Quote!fondo!fogna:! Q.F.!!

Collett.! Tronco! s.l.m.![m]!

A! 7! 7,85!

A! 10! 10,28!

! PORTATA!MASSIMA!EFFLUENTE!

• 3

Q!=!0,5!m /s!

SCELTA!DELL’OPERA!DA!REALIZZARE!

Dopo! lo! studio! della! situazione! attuale! si! è! optato! per! la! realizzazione! di! un!

manufatto! composto! da! un! impianto! di! sollevamento! per! le! acque! sanitarie!

affiancato! da! una! vasca! volano! anch’essa! dotata! di! un! impianto! di!

sollevamento!in!grado!sia!di!raggiungere!la!quota!fissata!al!nodo!di!confluenza!

e!sia!di!limitare!la!portata!affluente!al!tronco!terminale.!

FASI!PROGETTUALI!MANUFATTO!

Si! è! anzitutto! pensata! la! modalità! di! funzionamento! dell’impianto,! e!

conseguentemente! scelto! di! scolmare! in! una! precamera! di! scolmamento! una!

portata! eccedente! quella! con! un! certo! grado! di! diluizione! (portata! di! base)! in!

modo!tale!sia!di!evitare!il!funzionamento!della!vasca!volano!durante!il!periodo!

di!tempo!asciutto!o!di!un!evento!di!pioggia!relativamente!piccolo!e!anche!per!

avere!un!volume!invasato!con!una!bassa!concentrazione!di!inquinanti!evitando!

così!anche!tempi!di!detenzione!del!liquame!eccessivi.!La!portata!derivata!quindi!

defluisce! fino! ad! entrare! nella! camera! d’aspirazione! dedicata! appunto! al!

sollevamento! della! portata! di! base.! Durante! invece! un! evento! di! pioggia! la!

portata! scolmata! sfiora! ed! entra! nella! camera! dedicata! al! sollevamento! della!

portata!pluviale!massima!ammissibile!nel!collettore!terminale.!Infine!quando!si!

presenta!l’evento!relativo!alla!portata!al!colmo,!quest’ultima,!per!quanto!detto!

precedentemente,! sfiorerà! e! il! volume! occupato! dall’onda! di! piena! verrà!

invasato!all’interno!della!vasca!volano,!e!restituita!gradualmente!nel!tempo!al!

collettore!terminale!tramite!l’impianto!di!sollevamento,!dedicato!appunto!alla!

portata!pluviale!massima.!!

! 4!

!

PRECAMERA!DI!SCOLMAMENTO!

•

La! precamera! dedicata! allo! scolmamento! delle! portate! è! stata! dimensionata!

affinché!scolmasse!le!portate!eccedenti!il!valore!di!otto!volte!la!portata!media!

nera,! e! per! far! si! che! questo! si! verificasse! è! stata! calcolata! l’altezza! del! moto!

uniforme! della! portata! di! base! attraverso! la! formula! di! Chezy.! Per! eseguire!

questo!calcolo!si!è!dovuto!fissare!una!larghezza!della!precamera,!in!particolare!

si! è! scelto! una! dimensione! poco! maggiore! la! larghezza! dell’asse! minore!

dell’ovoide! A7! in! entrata.! Posta! quindi! una! larghezza! di! 1,68! m! si! è! calcolata!

con!la!scala!di!deflusso!l’altezza!di!moto!uniforme:!

!! !! Tipo!di!alveo! debole!pendenza! !! !!

!! !! Sezione! rettangolare! !! !!

Portata! Qp=! 0,05! [m /s]! Altezza!cinetica! h=! 0,01! [m]!

3

Altezza!di!moto!uniforme! h =! 0,05! [m]! Energia!specifica! E =! 0,07! [m]!

u sp

Larghezza!in!superficie! B=! 1.68! [m]! Altezza!critica! h =! 0,04! [m]!

c

Pendenza! j=! 0,003! [m/m]! Pendenza!critica! i =! 0,005815! [m/m]!

c

numero!i!manning! n=! 0,014! !! Area!bagnata! Ω=! 0,09! [m ]!

2

Velocità! v=! 0.54! [m/s]! Contorno!bagnato! C=! 1,79! [m]!

Numero!di!Froude! Fr=! 0,74! !! Raggio!idraulico! R=! 0,051! [m]!

!

Si!è!poi!aggiunto!un!franco!di!sicurezza!e!assegnate!le!dimensioni!alla!finestra!di!

sfioro! limitandosi! alla! verifica! di! non! rigurgito! della! portata! sfiorante! durante!

l’evento! di! pioggia! più! gravoso.! A! questo! scopo,! utilizzando! l’equazione! dello!

stramazzo!libero!a!soglia!larga,!si!è!potuto!constatare!come!per!questa!finestra!

possa!defluire!una!portata!ben!più!grande!di!quello!che!è!il!valore!della!portata!

al!colmo!di!progetto:!

Portata!di!progetto! Q =! 1,65! [m /s]!

3

p

μ=! 0,61!

! !

Altezza!finestra! H=! 1,533! [m]!

Larghezza!finetra! L=! 2,326! [m]!

Equazione!degli!stramazzi! Q=μ×(2/3)×L×H×(2g×h) !

0,5

Portata!che!occuperebbe!l'intera!area! Q =! 7,95! [m /s]!

3

T

!

Per!ultimo!si!è!posta!la!soglia!di!sfioro!al!di!sotto!della!quota!di!fondo!fogna!del!

collettore!in!arrivo.!

IMPIANTO!DI!SOLLEVAMENTO!ACQUE!REFLUE!

•

Si! è! a! questo! punto! proseguito! con! la! progettazione! dell’impianto! di!

sollevamento!delle!acque!reflue,!predimensionando!il!collettore!d’uscita!della!

vasca!attraverso!la!scala!di!deflusso.!

! 5!

!

3

Collett.! Tronco! Sez.tipo! J![‰]! Q![m /s]! h![m]! V!!![m/s]! Gr![%]! Fr!

A! 8! 500! 0,005! 0,04856! 0,152! 0,987! 0,30! 0,95!

!

Si! è! proceduto! alla! progettazione! dell’impianto! perseguendo! un! iter! ben!

definito:!

Portata!di!progetto;!

• Numero!delle!pompe;!

• Curva!caratteristica!dell’impianto;!

• !

Scelta!delle!pompe!da!adottare;!

• La!progettazione!della!camera!d’aspirazione!e!del!volume!di!compenso;!

• Le!verifiche!funzionali.!

•

Per!la!consultazione!delle!tabelle!di!calcolo!si!rimanda!all’ALLEGATO!1.!

DEFINIZIONE!DELLA!PORTATA!DI!PROGETTO!

• Per! la! definizione! della! portata! di! progetto! delle! acque! di! tempo! asciutto!

da! sollevare! si! è! adottata! un! portata! pari! ad! otto! volte! la! portata! media!

nera:!

! ! = 8 ∙ ! = 48,56!!/!!

!" !"#,!"#$

IPOTESI!DEL!NUMERO!DI!POMPE!E!DEL!DIAMETRO!DELLA!LORO!MANDATA!

• Per! la! scelta! del! numero! di! pompe! si! è! partiti! preliminarmente!

dall’ipotizzare!una!pompa!più!una!di!riserva.!Per!il!diametro!della!mandata!

si! è! ipotizzata! una! velocità! compresa! tra! 1! m/s! e! 2! m/s! e,! attraverso! le!

formule!inverse!dell’idraulica,!si!è!ricavato!il!raggio:!

! ! !

! = ! !

! !

! = ! = 100!!!!

!"#$"%" !

!

Ambedue!le!dette!ipotesi!si!sono,!ad!analisi!ultimate,!rivelate!corrette.!

! 6!

!

DEFINIZIONE! DELLE! PREVALENZE! E! DELLA! CURVA! CARATTERISTICA!

• DELL’IMPIANTO!

U Prevalenza!geodetica:!!

si! è! ipotizzata! una! prevalenza! geodetica! pari! a! 5! m,! calcolata! a!

partire! dalla! quota! assegnata! al! massimo! livello! del! volume! di!

compenso! fino! alla! quota! corrispondente! al! baricentro! della!

mandata.!Questa!scelta!è!stata!effettuata!garantendo!sia!il!necessario!

dislivello! tra! la! quota! fondo! del! collettore! in! uscita! e! la! quota!

prestabilita! nel! recettore,! sia! che! il! massimo! livello! del! volume! di!

compenso!fosse!fissato!ad!una!quota!inferiore!a!quella!di!fondo!del!

collettore! in! entrata,! in! modo! tale! da! evitare! un! possibile! rigurgito!

all’interno!di!quest’ultimo.!!

!

U Prevalenza!dovuta!alle!perdite!di!carico!nella!condotta,!le!quali!si!

distinguono!in:!

U Perdite!di!carico!distribuite;!

U Perdite!di!carico!localizzate.!

Questa!prevalenza!viene!calcolata!moltiplicando!la!sommatoria!delle!

perdite!di!carico!per!il!quadrato!della!portata!di!progetto:!

! ! !

! = ! ∙ ! = 0,46!!!

!"#$"%%& ! !"

!!! !

U Perdite!di!carico!distribuite:!

Queste! perdite! di! carico! sono! riferite! all’attrito! viscoso! che! si!

esercita! fra! le! particelle! aventi! diversa! velocità) a) causa)

dell’aderenza! tra! il! fluido! e! la! superficie! del! condotto,! e! che! si!

hanno!lungo!tutto!il!percorso.!Esse!sono!state!calcolate:!

! !

! ! = !"!

! !"

! !

! !

! = !

! !

!

Ω ! !

!

Perdite!di!carico!localizzate!dovute!alle!curve:

U Queste perdite invece sono dovute all’energia dissipata a causa degli

urti tra le particelle che si verificano in presenza delle turbolenze del

moto generate dalla presenza di curve lungo il percorso.!Esse!sono!

state!calcolate:!

!

! 7!

!

! !

!

!!!

! = !

! !

2!Ω

!

Perdite!di!carico!localizzate!dovute!allo!sbocco:

U Queste perdite invece sono dovute all’energia dissipata a causa degli

urti tra le particelle che si verificano in presenza delle turbolenze del

moto generate dalla variazione di sezione della condotta all’uscita.!

Esse!sono!state!calcolate:!

! !

! = ! !

! !

2!!

!

U Prevalenza!manometrica:!

questa!prevalenza!è!la!prevalenza!totale!dell’impianto!e!definisce!la!

curva!caratteristica!dell’impianto,!curva!che!viene!rappresentata!da!

una!parabola,!infatti:!

! ! = ! + ! !

!"#$!%&'()" ! !"#$"%%&

! ! !

! = ! + ! ! ∙ ! = 5,46!!!

!"#$!%&'()" ! ! !"

!!!

!

SCELTA!DELLA!POMPA!

• inserendo! i! dati! caratteristici! precedentemente! definiti! (portata! di!

progetto! e! prevalenza! dell’impianto)! all’interno! del! portale! online,! che! la!

casa!costruttrice!“Flyght”!mette!a!disposizione,!sono!state!consigliate!una!

serie!di!pompe!che!più!si!avvicinavano!alle!esigenze!progettuali.!Tra!queste!

si!è!scelta!infine!la!pompa!il!cui!punto!di!funzionamento!(intersezione!tra!la!

curva! caratteristica! relativa! alla! prevalenza! geodetica! minima! e! la! curva!

caratteristica! della! pompa)! si! trovasse! in! corrispondenza! del! rendimento!

massimo! della! pompa.! Nella! fattispecie! la! scelta! è! ricaduta! sulla! pompa!

Flyght!CP!3127!LT!3~411, le!cui!caratteristiche!sono:!

Diametro!nominale!della!mandata! 200!mm