Condotte obsolete ed inadeguate al crescente sviluppo dei centri urbani

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1 SISTEMI IDRAULICI URBANI: TRA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE E CAMBIAMENTI CLIMATICI Fiera H 2 O di Bologna, 24 Ottobre 2014 Condotte obsolete ed inadeguate al crescente sviluppo dei centri urbani

2 Il progetto STAR Sviluppo e implementazione delle tecnologie abilitanti necessarie per la reingegnerizzazione dei prodotti, dei processi e dei sistemi produttivi correntemente in uso presso la società Paladeri Il progetto STAR presenta una forte valenza sia scientifico tecnologica che deriva dalla ricchezza di metodologie ingegneristiche avanzate estese ai domini dell ICT (Information and Communication Technologies), del CE (Concurrent Engineering), del Material Testing e della sperimentazione di laboratorio e sul campo, che consegue alla iniezione di ingegneria nelle aree funzionali più tecniche della società e all obiettivo di riposizionamento della Paladeri nel mercato internazionale di riferimento 2

3 L Azienda 3

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11 PALADEX Profilo di parete strutturato di tipo spiralato, realizzato mediante avvolgimento ad elica, liscio internamente con costolature esterne rinforzate da una lamina sagomata ad omega di acciaio zincato classe DX51D + ZF/Z conforme ai requisiti della norma UNI EN completamente incorporata nella parete del tubo. 6

12 PALADEX L idea innovativa alla base dell ultima generazione di spiralato sta nel combinare le caratteristiche del polietilene a quelle dell acciaio: POLIETILENE ALTA DENSITA ACCIAIO DX51D + ZF/Z + Tenacità e flessibilità Ridottissima scabrezza e bassa adesività Resistenza all abrasione Resistenza ai raggi UV ed agli eventi atmosferici Inerzia alle sostanze chimiche ed alla corrosione Saldabilità Elevato modulo elastico Resistenza allo schiacciamento Resistenza a trazione Duttilità Trattamento di zincatura 7

13 PALADEX Caratteristiche fisiche e meccaniche 8

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18 Certificazioni BUREAU VERITAS SPA BVQI (ITALIA) Certificato di conformità alla norma UNI ISTITUTO ITALIANO DEI PLASTICI SRL IIP (ITALIA) Certificato di conformità alla norma UNI THE STANDARD INSTITUTION OF ISRAEL SII (ISRAELE) Certificato di conformità alla Israel Standard n Centre Scientifique et Technique du Bâtiment CSTB (FRANCIA) Certificato di conformità alla AVIS TECHNIQUE 17/ ICECON CERT ORGANISM DE CERTIFICARE ICECON (ROMANIA) Certificato di conformità alla NORMA EUROPEA EN

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22 Il processo produttivo Il riscaldamento ad induzione della bandella è stato progettato tramite una collaborazione con l Università di Padova mediante simulazione numerica multifisica (FEM) del riscaldamento ad induzione e del campo. termico generato ottimizzazione della geometria dell induttore 12

23 PALADEX Assenza di corrosione Peeling Test Misura la forza di adesività del primer polietilenico. all acciaio per garantire il totale isolamento del.. medesimo dagli agenti interni ed esterni. Prova di corrosione in ambienti contenenti alte... concentrazioni di sali (UNI 11130). I campioni del tubo Paladex sono stati immersi in.. soluzione salina per 8 ore al giorno ed esposti.... all aria per le restanti 16 ore. Dopo 30 giorni: NON vi è delaminazione del HDPE dall acciaio NON vi sono infiltrazioni al di sotto dell HDPE di. rivestimento 13

24 Valutazione del comportamento strutturale Prove di rigidezza Le tecniche di simulazione numerica consentono di valutare preventivamente il possibile comportamento del tubo sottoposto a prova di ovalizzazione secondo normativa e di assicurare quindi la sufficiente rigidezza anulare Modello FEM Prova di ovalizzazione ¼ di tubo con condizioni di doppia simmetria di vincolo 14

25 Valutazione del comportamento strutturale Prove di rigidezza Il procedimento consente quindi di pervenire ad una gamma di profili ottimizzata rispetto alle esigenze d impiego dei tubi Paladex Esempio di valutazione delle proprietà di rigidezza dei profili in una fase intermedia del percorso progettuale 15

26 Valutazione del comportamento strutturale Prove di rigidezza Prove di trazione sono state effettuate su provini ricavati dalla bandella di acciaio in varie zone del coil standard di fornitura al fine di valutare: la formabilità massima dell acciaio l anisotropia della lamiera l omogeneità delle caratteristiche meccaniche Direzione [ ] Allungamento a frattura [%] 33±1 30±1 27±1 16

27 Valutazione del comportamento strutturale Prove di rigidezza Le caratteristiche meccaniche della bandella sono state ricavate in termini di: modulo elastico curve sforzo deformazione in campo plastico 210 GPa 17

28 Valutazione del comportamento strutturale Fenomeno di Creep Creep in assenza di confinamento laterale per una deformazione iniziale pari al 3% del diametro 18

29 Valutazione del comportamento strutturale Fenomeno di Creep L analisi strutturale consente anche di valutare il vantaggio derivante dall accoppiamento acciaio HDPE nei tubi Paladex nel limitare l incremento di deformabilità nel tempo dovuto a processi visco elastici del HDPE Andamento della rigidezza normalizzata nel tempo per tubi Paladex e HDPE secondo modelli predittivi (linee continue) e dati sperimentali (punti) 19

30 Valutazione del comportamento strutturale Interazione tubo terreno Le sollecitazioni su un tubo interrato dipendono dall interazione tubo terreno, fortemente legata alla deformabilità relativa dei due elementi: TUBAZIONI RIGIDE CALCESTRUZZO GRES FIBROCEMENTO TUBAZIONI SEMIRIGIDE ACCIAIO GHISA TUBAZIONI FLESSIBILI PVC PE PP 20

31 Valutazione del comportamento strutturale Interazione tubo terreno Le tubazioni flessibili sono classificate in base alla loro rigidità anulare SN: SN = E eq D I 3 m 3 s 12 Il Paladex garantisce rigidità anulari elevate con il minimo spessore 21

32 Valutazione del comportamento strutturale Leggerezza Confronto tra i pesi indicativi di differenti tipologie Tubazioni rigide e semirigide Vs PALADEX SN16 DN 800 mm Tubazioni flessibili SN4 Vs PALADEX SN8 DN 1000 mm CLS Ghisa Paladex kg/m PVC SN4 PE Spiralato SN4 Paladex SN8 kg/m

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34 Valutazione del comportamento strutturale Analisi FEM Le simulazioni numeriche FEM consentono di valutare il comportamento strutturale dei tubi Paladex nella loro interazione con il terreno di ricoprimento; possono essere considerate differenti condizioni dimensionali e di qualità del terreno, con una capacità predittiva potenzialmente superiore ai metodi di calcolo più tradizionali. Modelli FEM del sistema tubo terreno per differenti tipologie di scavo a parità di sezione del tubo 23

35 Caratteristiche idrauliche Abrasione Valori medi di abrasione di tubi in diversi materiali secondo la procedura dell Università di Darmstadt. 24

36 Caratteristiche idrauliche Scabrezza Tipo di condotta Scabrezza assoluta ε [mm] Tubazioni tecnicamente lisce (vetro) Tubazioni in materiali plastici (PVC, PE, PP) Tubazioni in rame, ottone, piombo Tubazioni in alluminio Tubazioni in acciaio Tubazioni in ghisa Tubazioni in cemento Tubazioni in lamiera saldata Tubazioni in lamiera chiodata Grès (Valori tratti dal testo CORSO DI INGEGNERIA SANITARIA AMBIENTALE Prof. Piero Sirini) 25

37 Portata [m 3 /s] 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Caratteristiche idrauliche Valori di portata Valori di portata di tubi in CLS e tubi PALADEX D i 1200 mm 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 Pendenza i [%] Paladex CLS 26 D [m] 0,8 1,0 1,2 i [%] portata [m 3 /s] portata [m 3 /s] portata [m 3 /s] PALADEX 0,435 0,789 1,282 0,1 CLS 0,319 0,578 0,939 PALADEX 0,615 1,115 1,813 0,2 CLS 0,451 0,817 1,328 PALADEX 0,753 1,366 2,221 0,3 CLS 0,552 1,001 1,627 PALADEX 0,870 1,577 2,564 0,4 CLS 0,637 1,155 1,879 PALADEX 0,972 1,763 2,867 0,5 CLS 0,712 1,292 2,100 PALADEX 1,375 2,493 4,055 1 CLS 1,008 1,827 2,970 (Valori di portata dei tubi in CLS tratti dal documento del Gruppo HERA Linee guida di progettazione e verifica delle reti di drenaggio delle acque meteoriche )

38 Sistemi di giunzione Giunzione a bicchiere Giunzione realizzata con bicchiere femmina presaldato in stabilimento su ciascuna canna nel cui interno si innesta l elemento maschio caratterizzato da un apposita gola sulla quale verrà allocata una guarnizione in EPDM (conforme alla norma UNI EN 681) 27

39 Sistemi di giunzione Risultati test di tenuta idraulica 28

40 Sistemi di giunzione Flangia con tenuta a labbro Flangia con tenuta a labbro che garantisce una pressione di tenuta 2 volte superiore a quanto richiesto dalla normativa 29

41 Sistemi di giunzione Flangia con tenuta a labbro La capacità di tenuta del giunto flangiato è stata certificata dall Università di Padova che ha eseguito prove di tenuta presso i propri laboratori Profilo di pressione durante la prova 30

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47 Via San Leonardo, Villadose (RO) info@paladeri.it Università degli Studi di Padova Dip. di Ingegneria Industriale 32