APPARECCHIATURE RICORRENTI

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1 Corso di «Acquedotti e Fognature» APPARECCHIATURE RICORRENTI 1

2 Manufatti e organi accessori ricorrenti Sfiati Scarichi Valvole Pozzetti Blocchi di ancoraggio Derivazioni e partitori

3 Aria in condotte in pressione CAUSE insufficiente carico all imbocco di serbatoi; imbocchi della tubazione non ben raccordati; turbolenza durante le fasi di riempimento della tubazione; presenza di aria disciolta nell acqua che si libera in maggior misura con l aumento della temperatura (posa superficiale)e la riduzione di pressione (tratti ascendenti a grande pendenza). CONSEGUENZE riduzione della portata liquida (riduzione di sezione); perdite di carico localizzate in corrispondenza di grosse sacche d aria; variazioni di pressione che producono vibrazioni o veri e propri colpi d ariete; cavitazione espulsione aria sfiati degasaggio continuo riempimento condotta svuotamento condotta

4 Sfiati liberi

5 Sfiati liberi Colosimo, «Acquedotti e reti idriche»

6 Sfiati automatici in pressione singolo galleggiante (solo degasaggio) doppio galleggiante Velocità aria in uscita = decine di m/s sfiato sonico

7 Pozzetti sfiati in pressione ispezionabile Colosimo, «Acquedotti e reti idriche»

8 Pozzetti sfiati in pressione Milano, «Acquedotti»

9 Pozzetti di scarico ispezionabile Colosimo, «Acquedotti e reti idriche»

10 Pozzetti di scarico Milano, «Acquedotti»

11 Posizionamento sfiati e scarichi lunghi tratti ascendenti (maggiore efficienza per grandi pressioni punti bassi profilo) posa in terreni pianeggianti

12 Valvole ACCESSORI: SONO TUTTE VALVOLE!

13 Valvole valvole riduttrici valvole di intercettazione (regolazione od interruzione della portata) saracinesche a farfalla a fuso altri tipi di ritegno anti colpo di ariete

14 Valvole riduttrici di pressione La valvola e' azionata dal fluido in pressione della linea e controllata da un pilota a 2 vie che viene tarato per mantenere una pressione di valle ad un valore determinato. Quando la pressione di valle aumenta il pilota tende a ridurre il passaggio predisponendo la valvola principale alla chiusura. Al contrario se la pressione a valle diminuisce il pilota tende ad aumentare il passaggio facendo aprire la valvola grazie alla quale tutte le perturbazioni sono corrette senza ritardo e l apparecchio mantiene costante la pressione a valle.

15 Valvole riduttrici di pressione minore richiesta portata, aumento pressione

16 Valvole riduttrici di pressione

17 Valvole di intercettazione - saracinesche Un albero a vite fa muovere un otturatore, costituito da una lente circolare, che si inserisce in una apposita sede, ostacolando (parzialmente ovvero totalmente) il flusso della corrente. Sono comandate a mano (piccole pressioni e piccoli diametri) attraverso il volantino, ovvero mediante servomotori idraulici, motori elettrici od anche in remoto. ghisa lamellare perlitica

18 Valvole di intercettazione a farfalla Un disco circolare, di diametro pari a quello della tubazione, ruota attorno ad un asse diametrale, parzializzando la tubazione ed ostacolando il flusso della corrente. Più semplici da manovrare e con un ingombro ridotto rispetto alle saracinesche, le valvole a farfalla presentano però una perdita di carico anche in posizione di completa apertura, a causa dell interferenza del disco metallico con la corrente.

19 Valvole di intercettazione a fuso La regolazione del flusso avviene mediante movimento assiale di un otturatore a pistone (chiude seguendo il flusso). Possiede una bassa interferenza con la corrente e fornisce regolazioni di migliore precisione.

20 Valvole di ritegno a clapet (battente) Permette il deflusso in un solo senso, richiudendosi non appena il moto della corrente si inverte. Esiste un battente metallico, comandato da un braccio regolato da una cerniera. Il flusso della corrente (da sinistra a destra) spinge verso l alto il battente consentendone il passaggio. Quando il moto si inverte la spinta della corrente è tale da chiudere il battente (non perfetta tenuta idraulica).

21 Valvole di ritegno a molla L otturatore è azionato da una molla. Quando è compressa dal fluido la molla tiene l otturatore in posizione di apertura, chiudendolo invece non appena l azione sulla molla cessa, ovvero quando la direzione del moto si inverte.

22 Valvole anti colpo di ariete La valvola è tarata per entrare in funzione ogni volta che la pressione, nel punto di installazione, supera un determinato valore, ritenuto critico per l impianto. Quando tale valore di pressione viene raggiunto, la forza generata dalla pressione dell acqua, che supera quella di taratura della molla, spinge l otturatore verso l alto, consentendo la fuoriuscita di acqua e la riduzione di pressione.

23 Valvole anti colpo di ariete Uso domestico

24 Venturimetro Il venturimetro o tubo di Venturi è uno strumento che serve a misurare la portata di una condotta. Calcola la velocità media del fluido partendo dalla relazione esistente tra questa grandezza e la pressione(illustrata dall'effetto Venturi). Dalla velocità è poi facile calcolare la portata volumetrica, essendo legate dalla relazione Q = v*a

25 Misura portate VENTURIMETRO

26 Misura portate Misuratore ad ultrasuoni (ampia gamma di portate e pressione): registrano le onde ultrasoniche che si propagano nella corrente con velocità c*v, dove c è la celerità e v la velocità del fluido. Si osserva la differenza di tempo di lettura dei sensori (piezoelettrici) che rappresenta una misura indiretta della velocità e quindi della portata istantanea.

27 Pozzetti Da Deppo, «Acquedotti»

28 Sostegni e appoggi Da Deppo, «Acquedotti» acciaio zincato o inossidabile

29 Camere rompi-pressione Utilizzata per forti dislivelli geodetici hmin= 5 m D grandi D piccoli h Rimoldi, «Ingegneria Idraulica Urbana»

30 Camere rompi-pressione Rimoldi, «Ingegneria Idraulica Urbana»

31 Pozzetto di riduzione Utilizzata per determinare perdite di carico h h Rimoldi, «Ingegneria Idraulica Urbana»

32 Pozzetti di riduzione Da Deppo, «Acquedotti»

33 Pozzetti di riduzione Da Deppo, «Acquedotti»

34 Derivazioni e partitori A PELO LIBERO (grandi portate in derivazione) valvola di regolazione IN PRESSIONE (piccole portate in derivazione)

35 Partitori in pressione - Q Q + Q HB Nodo C HD Nodo D valvola di regolazione

36 Partitore in pressione Colosimo, «Acquedotti e reti idriche»

37 Partitore a pelo libero Da Deppo, «Acquedotti»

38 Partitore a pelo libero Da Deppo, «Acquedotti»

39 Partitore a pelo libero Da Deppo, «Acquedotti»

40 Blocchi di ancoraggio POSIZIONAMENTO Curve planimetriche Curve altimetriche Variazioni di diametro Estremità e diramazioni Tratti fortemente pendenti

41 Blocchi di ancoraggio In trincea Frega, «Lezioni di Acquedotti e Fognature»

42 Blocchi di ancoraggio in superficie

43 Blocchi di ancoraggio

44 Blocchi di ancoraggio DIMENSIONAMENTO Dal regime delle pressioni (esercizio, collaudo, transitori) Del diametro della condotta Del tipo di tracciato plano-altimetrico Delle caratteristiche meccaniche dei terreni

45 Blocchi di ancoraggio Azioni orizzontali B H GB = peso blocco GT = peso tubazione GA = peso acqua S = spinta acqua f(g) = resistenza Azioni verticali Dimensioni caratteristiche del blocco di ancoraggio e forze agenti.

46 Blocchi di ancoraggio CALCOLO AZIONI VERTICALI peso proprio del blocco G B G B = H B L γ calcestruzzo peso proprio della tubazione G T G T = π s D L γ tubazione peso proprio dell acqua G A G A = ( π D 2 / 4) L γ acqua

47 Blocchi di ancoraggio CALCOLO AZIONI ORIZZONTALI Deviazione angolare planimetrica (α = S = γ acqua h πd 4 2 α 2sen 2 angolo di curvatura) Estremità delle πd S = γ h acqua tubazioni 4 2

48 Blocchi di ancoraggio CALCOLO AZIONI ORIZZONTALI Variazioni di diametro (d-d) S = γ acqua πd h 4 2 πd 4 2 Valvole riduttrici o regolatrici S πd h 4 2 = γ h = massima caduta di acqua carico

49 Blocchi di ancoraggio Verifica scorrimento Il rapporto tra la forza resistente di attrito al suolo e la spinta della corrente è pari ad un coefficiente di sicurezza ν S : f(g B + G S T + G A ) = υ S Che assumerà valori minimi ν S 1.1 per la pressione di collaudo e ν S 1.5 per la pressione di esercizio. Il coefficiente di attrito f tra calcestruzzo e terreno, può assumersi funzione dell angolo di attrito. Per le verifiche in questione di considereranno i valori f = 0.5 per ϕ = 30 ed f = 0.7 per ϕ = 40.

50 Blocchi di ancoraggio Verifica resistenza calcestruzzo blocco La sezione di contatto tra il blocco e la tubazione, di dimensione L*D, essendo L l estensione longitudinale del blocco, deve essere verificata affinché:: σ C = S L D σ AMM,c blocco tubazione D Per le verifiche potrà essere considerata una resistenza ridotta del calcestruzzo pari a 2000 kg/cm2, in considerazione del fatto che spesso le prove di collaudo vengono eseguite prima che il calcestruzzo sia giunto a maturazione.

51 Blocchi di ancoraggio Verifica resistenza del terreno Sulla superficie di appoggio al terreno del blocco, detta A = B*L la dimensione in pianta del blocco stesso, dovrà essere: σ t = G B + GT A + G A σ AMM,t GT e GA non sempre hanno una direzione che passa per il baricentro dell insieme blocco+ tubazione, quindi le pressioni che trasmettono al suolo non sono uniformi. Dato il rapporto però esistente tra GT + GA e GB, che invece è baricentrica, se la t che si ottiene è molto piccola si può trascurare il calcolo dell eccentricità della sollecitazione.

52 Blocchi di ancoraggio Verifica a ribaltamento Il rapporto tra il momento stabilizzante MS determinato dalla forza verticali GT + GA + GB, e quello ribaltante MR determinato dalla spinta S, rappresenta un coefficiente di sicurezza che dovrà essere maggiore di 1.5. Nel caso di tubazioni posate in cunicolo, l assenza della reazione orizzontale del terreno, fa si che il braccio della coppia ribaltante sia pari alla quota del baricentro del blocco rispetto al piano di fondazione: M M S R (G = B + G P + GT + G S (H/2) A ) B/2 1.5

53 Blocchi di ancoraggio TUBAZIONI A FORTE PENDENZA S asse = πd 4 2 γ(h 1 h 2 + Lsenα) = 0 Lsenα = h 2 h 1? forza che forza resistente det er min a lo slittamento = f G cosα Gsenα 1.5 f cosα 1.5 senα 0.3 cosα 1.5 senα Per pendenze superiori al 20% (α 12 ) sono necessari i blocchi (i = m)