Maurizio Giugni » 5.L'acquedotto esterno: tracciato e calcolo idraulico

Acquedotti

Tracciato e calcolo idraulico dell’acquedotto esterno

Generalità

Schema dell’opera:
opera di presa → acquedotto → esterno serbatoio.

Acquedotto esterno – tipologie:

a pelo libero: solo per opere di grandi dimensioni;

a pressione: da preferirsi, in quanto consente di svincolarsi in modo notevole dalle limitazioni imposte dalle caratteristiche del terreno.

Acquedotti

Tracciato: criteri e considerazioni da seguire per una corretta definizione

Da un lato conviene, da un punto di vista economico, realizzare il tracciato più breve tra due punti (presa, serbatoio). Dall’altro, occorre tener presenti le esigenze imposte dal profilo del terreno: un profilo accidentato, con molti punti depressi ed elevati, è costoso per le opere d’arte che richiede (pozzetti di scarico, pozzetti di sfiato, opere di attraversamento).

Se l’acquedotto è molto lungo può essere consigliabile “spezzarlo” in più sifoni.

Analisi delle pressioni di esercizio delle tubazioni.

Analisi delle caratteristiche geologiche, geotecniche, chimiche ed elettrochimiche dei terreni da attraversare: se possibile evitare zone in cui affiori la roccia (il cui scavo è ovviamente molto costoso), boschi, zone acquitrinose, costoni franosi, anche a costo di allungare il tracciato.

Analisi dei problemi di esproprio, evitando le zone a colture più ricche.

Mantenersi se possibile in vicinanza delle infrastrutture stradali, sia per facilitare la posa e l’accessibilità alla condotta che per ridurre le spese di esproprio.

Analisi delle difficoltà degli attraversamenti fluviali, ferroviari, stradali; valutare la possibilità di utilizzare opere di attraversamento eventualmente esistenti.

In definitiva, lo studio del tracciato di un acquedotto risulta piuttosto complesso, richiedendo un compromesso tra requisiti economici, tecnici e di sicurezza dell’opera, igienici.

Tracciato

Fonte: G. Ippolito: Appunti di costruzioni idrauliche, Edizione aggiornata a cura di Giuseppe De Martino, Liguori Editore, Napoli

Acquedotti

Ovviamente, la definizione del tracciato richiede:

• ispezione delle zone
• rilievi topografici orientativi
• rilievi geologici, morfologici, agricoli dei terreni interessati

Si procederà, quindi, al tracciamento:

• della planimetria dell’acquedotto
• della planimetria delle espropriazioni
• del profilo longitudinale, che contiene tutti gli elementi per il calcolo idraulico, per l’approvvigionamento dei tubi, per la determinazione degli scavi, ecc.

Molto importante, ovviamente, è il posizionamento del serbatoio (punto d’arrivo della condotta esterna).
Esso se possibile deve essere ubicato il più possibile vicino all’abitato da servire; deve garantire un carico superiore di almeno 5-6 m ( funzionamento degli elettrodomestici) al rubinetto più alto del fabbricato più elevato; deve imporre un carico statico non superiore a 70 m nel punto più basso della rete idrica (DM. 04/03/1996).

Profilo longitudinale

Fonte: G. Ippolito: Appunti di costruzioni idrauliche, Edizione aggiornata a cura di Giuseppe De Martino, Liguori Editore, Napoli

Calcolo idraulico – Formule di resistenza idraulica: formula di Chézy e di Gauckler e Strickler

Formule di resistenza

Tab. 1. Parametri di scabrezza per le formule di Chézy e di Gauckler e Strickler

Formule di resistenza: formula di Darcy-Weisbach

Formule di resistenza: formule monomie

Formule di resistenza: tubi lisci

Velocità

Velocità limite

Velocità massime 2-3 m/s, onde evitare vibrazioni e pericoli in caso di colpo d’ariete.

Velocità minime 0.4-0.6 m/s, onde evitare il riscaldamento dell’acqua e tempi di consegna troppo lunghi.

Schema con sollevamento (segue)

Deve essere presa in esame la possibilità di funzionamento dell’impianto elevatorio in modo continuo o per parte della giornata (24, 16, 8 ore al giorno).

Un funzionamento discontinuo comporta:

Aggravi economici: pompe di maggior potenza, tubazioni di mandata di diametro maggiore, vasche di compenso in cui si accumula l’acqua durante il periodo di stop dell’impianto elevatorio;
Risparmio del personale addetto all’esercizio dell’impianto, in quanto esso può essere ridotto a due (16 ore) o ad un turno (8 ore) anziché prevedere i tre turni continuativi (24 ore).

Per impianti di modesta potenza (< 50 kW) il macchinario elettromeccanico può essere automatizzato, asservendo eventualmente le elettropompe ai livelli idrici nella vasca di aspirazione e nel serbatoio.

Schemi misti

Schemi gravità-sollevamento e sollevamento-gravità
Occorre minimizzare i costi tenendo conto anche della quota della vasca di sconnessione, la cui funzione è quella da un lato di sottrarre al colpo d’ariete il tronco a gravità, dall’altro di rendere meno gravoso il colpo d’ariete per il tronco elevatorio.