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Progettazioni idrauliche in ordine alfabetico
A
A cosa servono i pozzetti di lavaggio? A rimuovere ostruzioni nelle condotte
A quale classe appartengono gli sfioratori laterali a soglia bassa? scaricatori che deviano la portata in eccesso nell'emissario
A quale classe appartengono i derivatori frontali? scaricatori che deviano nel derivatore le portate da avviare alla depurazione
C
Come viene definita la dotazione idrica : volume d'acqua consumato da un abitante in una giornata
Come viene definita la durata della fase: li tempo impiegato dalla perturbazione a propagarsi dalla sezione di sbocco a quella di imbocco e a ritornare allo sbocco dopo essere stata riflessa
Con il fenomeno del colpo d'ariete: le grandezze caratteristiche della corrente (pressione, velocità e portata) variano nel tempo e nello spazio
Con il termine fognatura si intende: un complesso di opere atte a raccogliere le acque di rifiuto domestico, urbano e industriale, per condurle a una destinazione finale
Cosa si intende per derivatore? un canale, a valle dello scaricatore, che convoglia al depuratore le acque nere e quelle di prima pioggia
Cosa sono le acque saponose bianche? Acque prodotte in apparecchiature nelle quali si fa esteso uso di detersivi
Cosa sono le BMP di prevenzione? attività volte a controllare la fonte inquinante
Cosa sono le reti duali? una doppia rete pubblica: la prima destinata al trasporto dell'acqua potabile, la seconda per gli altri usi
Cosa sono le vasche di prima pioggia? un bacino di accumulo interrato di capacità tale da contenere il
volume d'acqua corrispondente ai primi 5 mm di pioggia caduta sulla superficie scolante di pertinenza dell'impianto
Cos'è l'anemometro a film caldo? un misuratore di portata
D
Dove devono essere posizionati i pozzetti di ispezione? In corrispondenza di curve, di cambiamenti di livelletta e/o di sezione, di confluenza e di scaricatori
Dove vengono realizzati gli scaricatori di piena? Nelle fognature miste
E
Effettuato lo scavo di un tratto di fognatura, si procede nella messa in funzione dei tratti di condotta fognaria: da valle verso monte
G
Gli allacciamenti degli impianti interni con la rete fognaria avvengono: mediante l'utilizzo di un sifone
Gli idranti DN 45 e/o i naspi interni agli edifici devono essere collocati in numero sufficiente affinché l'area specifica di protezione per ciascuno di essi non superi il limite di 1000 mq
Gli idranti esterni all'edificio: devono essere collocati in numero sufficiente affinché il fronte specifico di
protezione per ciascuno di essi non superi il limite di 120 m per le aree di livello 2 e di 80 m per quelle di livello 3
Gli idranti esterni hanno generalmente: DN 70
Gli idranti interni Devono essere posti preferibilmente vicino alle porte d'accesso dall'esterno, nei corridoi, nelle scale in corrispondenza di ogni piano
Gli idranti sono generalmente classificati come soprasuolo, sottosuolo, a muro e naspi.
Gli idranti sono : sia interni che esterni
Gli scaricatori di piena servono a : convogliare parte della fognatura in un punto di scarico
Gli stagni sono : sistemi ad infiltrazione
I
I bilanci idrici che permettono di risalire alle perdite dell'intero acquedotto non vanno eseguiti sugli impianti di trattamento: falso
I canali inerbiti sono : sistemi vegetati
I controlli sulla qualità delle acque prevedono esami di tipo : radiologico
I filtri a sabbia superficiale sono : sistemi filtranti
I filtri tricamerali sono : formati da una camera di sedimentazione ed una di filtrazione
I frangigetto di un rubinetto idrico hanno il compito di : ridurre la portata idrica
I modelli deterministici sono classificati in : modelli fisicamente basati e modelli statisticamente basati
I pluviali vengono dimensionati : considerando un comportamento idraulico sia a stramazzo che a battente
I pozzetti di ispezione servono a : garantire le normali operazioni di manutenzione e pulizia la rete
I pozzetti di salto si inseriscono quando : ci alte pendenze del terreno
I pozzi asciutti sono: sistemi ad infiltrazione
I principali componenti di una rete antincendio sono : tubazioni, valvole di intercettazione, idranti
I sistemi ad infiltrazione sono : BMP strutturate per il controllo della quantità delle acque
I sistemi BMP di tipo strutturato sono realizzati per : il temporaneo immagazzinamento e il trattamento delle acque di prima pioggia
I tetti verdi possono essere : intensivi ed estensivi
I tipi di contatori per gli impianti idrici possono essere : sia a velocità che volumetrici
Il calcolo di una fognatura bianca si esegue : considerando la massima portata pluviale, derivante da studi idrologici
Il coefficiente di punta orario per piccoli centri è pari a: 1.3 - 1.
Indicare quale delle seguenti affermazioni è veritiera: le reti ramificate non consentono l'erogazione di portata a valle di un'eventuale rottura lungo il tracciato
Indicare quale delle seguenti affermazioni sulle reti ad anello è veritiera: sono opportune per garantire un bilanciamento dei carichi
L
La capacità di compenso di un serbatoio è data dalla somma algebrica: del massimo volume di deficit e di surplus
La capacità di riserva di un serbatoio serve a: garantire il funzionamento del sistema in caso di rotture dell'adduttrice
La curva caratteristica dell'impianto fornisce: l'andamento del carico al variare della portata per un fissato diametro
La disposizione di una rete fognaria dipende: dalle caratteristiche topografiche della zona in oggetto
La durata della fase è pari a: T=2*1/a
La durata minima del ciclo di pompaggio si verifica quando la portata in afflusso risulta pari a : Qp/
La fognatura deve essere posta : ad almeno 0.3 m al di sotto dell'acquedotto
La formula di Pezzoli valida per moto uniforme permette di determinare: il diametro
La funzione di compenso di un serbatoio serve a : garantire che il serbatoio non si svuoti e non sfiori
La pendenza del fondo di una rete fognaria deve essere : tra il 2� e il 5�
La presenza dell'Escherichia coli nelle acque viene rivelata da esami di tipo : batteriologico
La pressione minima che si deve avere per impianti con autoclave deve essere: maggiore delle perdite di carico d'impianto
La relazione per determinare la portata in fognatura bianca è : Qc = fi
La rimozione di detriti da aree impermeabilizzate è : una BMP di prevenzione
La scelta di utilizzare una copertura a verde è legata ad uno o più degli obiettivi seguenti: fruibilità della copertura, fruibilità visiva, variazione delle prestazioni ambientali interne dell'edificio
La variabile? all'interno della formula per determinare la portata nera è : un coefficiente ridutto
La velocità nei collettori che collegano le colonne di scarico alla fognatura deve essere : maggiore di 0, m/s La velocità nelle tubazioni di un impianto interno deve essere: compresa tra 0,5 m/s e 2,5 m/s
La ventilazione ha la funzione primaria di: mantenere i valori delle pressioni all'interno dell'impianto di scarico il più possibile conformi a quelli stabiliti in sede di progetto
Le acque di prima pioggia: provengono dal collettamento stradale e sono molto inquinate
Le aree tampone sono : barriere naturali o artificiali ricoperte da vegetazione perenne
Le BMP di controllo della qualità e della quantità sono : strutturate e non strutturate
Le BMP possono essere classificate in due categorie : di prevenzione e di controllo della quantità/qualità delle acque meteoriche
Le caditoie sono disposte : in una depressione del terreno o lungo un tratto in pendenza
Le caditoie stradali sono opere atte a ricevere : le acque meteoriche e di lavaggio delle strade
Le caratteristiche delle acque destinate al consumo umano (escluse le acque minerali) sono fissate dal D. Lgs. 2 febbraio 2001 n.
Le caratteristiche organolettiche delle acque sono rilevate da analisi di tipo : chimico-fisico
Le cunette servono a : raccogliere le acque pluviali defluenti dalla sede stradale
Le cunette sono disposte : parallelamente all'asse stradale
Le diramazioni : collegano le colonne o i distributori con i rubinetti di erogazione
Le fasce filtro sono : si sterni vegetati
Le fognature nere in depressione utilizzano la depressione creata all'interno di una rete di tubazioni per : la raccolta di acque nere e per il loro convogliamento a una stazione finale
Le formule classiche di moto turbolento di Colebrook e White, di Prandtl, di von Kérmén o di Blasius permettono: calcolare diametro o portata attraverso la scabrezza
Le formule proposte da Cao e Pezzoli possono essere utilizzate in condizione di moto : turbolento di transizione
Le opere di presa che offrono maggiori garanzie dal punto di vista igienico sono : opere di presa da sorgenti
Le opere di presa di acqua potabile da falde superficiali sono relative a : fiumi
Le vasche volano permettono di : diminuire la portata a valle di esse
L'educazione pubblica sull'uso e l'eliminazione di potenziali inquinanti come solventi, olio per motori, pesticidi, erbicidi,... è una BMP ... non strutturata
L'insieme degli interventi strutturali e non strutturali indirizzati al ripristino delle condizioni di drenaggio naturale, viene oggi citato nella letteratura inglese con l'acronimo : SUDS (Sustainable Urban Drainage Systems)
N
Nei laghi profondi : avviene una pessima depurazione di potenziali acque di scarico
Nei problemi acquedottistici di verifica, la portata è ricavata in funzione di : diametro, scabrezza e cadente piezometrica
Nei sistemi separati: le acque reflue sono convogliate in collettori distinti da quelli destinati alle acque meteoriche
Nel caso di adduttrice a gravità, il volume di compenso di un serbatoio è pari a: (0,15÷0,2)Vgmax
Nel caso di tetto a falde di un edificio, la rete si articola nei seguenti elementi : canali, bocchettoni, discendenti pluviali, collettori
Nel colpo d'ariete, la celerità con la quale si propaga la perturbazione è funzione di : modulo di compressibilità e densità del liquido e modulo di elasticità della condotta
Per manovre di chiusura istantanea si verifica, lungo tutta la tubazione, la sovrappressione massima? hmax è pari a: a*VO/g
Per progettare un collettore di fognatura bianca si deve preliminarmente determinare: la curva di pioggia relativa a un determinato periodo di ritorno
Per rendere determinato il problema di progetto delle reti di adduzione, oltre ad adoperare l'equazione del moto, bisogna: utilizzare l'equazione di economia
Per simulare la qualità dell'acqua e le dinamiche di trasporto all'interno dei collettori fognari, si considera: accumulo delle sostanze sul bacino, in tempo secco
Per superare elevati dislivelli in fognatura, la girante da usare per le pompe è di tipo : a coclea
Q
Qual è l'aspetto più importante nello studio del fenomeno del colpo d'ariete? determinare le massime sovrappressioni e depressioni che si verificano lungo la condotta
Quale di queste affermazioni è vera: nei pozzi profondi l'estrazione può avvenire mediante impianto di sollevamento
Quale di queste affermazioni è veritiera? Nei collettori dei sistemi unitari vengono convogliate sia le acque reflue civili e industriali, sia quelle meteoriche
Quale tra questi è un esempio di moto vario: brusca interruzione della potenza motrice in un impianto di sollevamento
Quali sono i fattori che incidono sull'efficienza delle BMP strutturate? clima, pioggia, controlli locali
Quando si ha una variazione di portata dovuta alla manovra di un organo di regolazione nelle condotte in pressione si verificano: fenomeni di moto vario
S
Se ci dovesse essere una rottura in una rete di distribuzione di un acquedotto, quale tipologia converrebbe adottare per ovviare questo problema? ad anello
Se in un appartamento ci sono più apparecchiature sanitarie, l'unità di carico è data : dalla combinazione degli apparecchi, con un valore totale minore della somma di ciascuno di essi
Si ha una chiusura brusca se : il tempo impiegato per effettuare la manovra di chiusura è minore della durata della fase
Si ha una chiusura lenta se : il tempo impiegato per effettuare la manovra di chiusura è maggiore della durata della fase
Si predilige effettuare gli scarichi nei tratti dei fiumi soggetti a : corrente veloce
T
Tutte le tecniche di scarico sul suolo si riconducono a : tecniche di infiltrazione
U
Una rete di canali, per poter essere implementata in SWMM, necessita di essere schematizzata: come un insieme di L lati e N nodi, ciascuno con le proprie caratteristiche
Una rete interna di distribuzione idrica di un edificio è composta da : distributori orizzontali, colonne montanti e diramazioni
2. Descrivere le reti adduttrici, fornendo indicazioni riguardo la scelta del tracciato e i materiali: Rappresentano il sistema di condotte che trasportano l’acqua dalle opere di presa fino al serbatoio. In genere si realizzano in pressione evitando così le ondulazioni del terreno da percorrere. Una condotta può presentare anche tratti in contropendenza, senza che ciò impedisca il flusso dell’acqua, a condizione però che la linea piezometrica sia più alta della condotta di 10 m. Per la realizzazione del tracciato, occorre tenere conto alcuni importanti fattori: un costo minimo per le tubazioni, che dipende sia dai diametri e dal materiale, sia dalle pressioni; l’acquedotto va posato in terreni facilmente scavabili (con minore spesa) è necessario tenersi vicini alle strade, per utilizzare i ponti per gli attraversamenti dei corsi d’acqua e per facilitare il trasporto dei materiali e dei mezzi d’opera bisogna evitare di attraversare zone agrarie a coltura ricca e di alto reddito, per limitare il costo degli espropri bisogna evitare zone acquitrinose a causa della difficoltà di esecuzione dello scavo e per l’inquinamento occorre evitare gli attraversamenti di strade e ferrovie, per il costo delle opere d’arte relative e per le lunghe pratiche amministrative finalizzate a ottenere le autorizzazioni degli Enti che le gestiscono; la costruzione delle gallerie, a causa dell’elevato costo, può condizionare il tracciato in modo preponderante. Le reti adduttrici sono costituite da una serie di tubi cilindrici a sezione circolare, collegati fra loro per mezzo di giunti e intervallati da pezzi speciali e apparecchi. In un tubo i fattori da considerare sono il materiale di cui è composto, il diametro interno, la lunghezza dei singoli pezzi, lo spessore e il tipo di giunzione. Dal punto di vista della loro composizione, le tubazioni possono essere realizzate in:
- ghisa: molto usata grazie alla sua buona capacità di resistere all’azione corrosiva dei liquidi trasportati e dell’ambiente esterno, ha però lo svantaggio del peso e della fragilità. Le giunzioni sono a bicchiere o a flangia
- acciaio: sono più leggere rispetto alle precedenti ed hanno un costo minore, sono prodotte in barre più lunghe e sopportano pressioni di esercizio maggiori. Di contro però non offrono le stesse garanzie delle tubazioni in ghisa in termini di resistenza alla corrosione. Le giunzioni possono essere fatte a bicchiere cilindrico o sferico , a flangia , a manicotto filettato ed elastico
- cemento armato: si distinguono quelle in c.a. normale (per pressioni <7 bar) e in c.a precompresso (per pressioni< 20 bar). L’armatura è formata da più spirali di ferro disposte trasversalmente all’asse della condotta e da tondini disposti longitudinalmente. Particolare attenzione va rivolta all’impermeabilizzazione dei tubi, infatti, si è soliti annegare nel c.a un sottile strato di lamiera. I giunti sono del tipo a bicchiere, con anello di gomma interposto o, soluzione meno usata, con manicotto e anelli di gomma
- materiale plastico: è ottenuto da resine organiche o semiorganiche, alle quali vengono aggiunti stabilizzanti, coloranti, plastificanti, etc. Le resine sono ottenute dalla polimerizzazione di alcuni prodotti chimici
- resine: in commercio si possono trovare anche tubi di resine di poliestere e di poliestere rinforzato. La posa può avvenire in una fossa appositamente scavata, in cunicolo o in galleria, o in cavalletti allo scoperto. 3. Descrivere le adduttrici degli acquedotti (verifica, dimensionamento e dove sono posizionate): La verifica per le reti adduttrici consiste nel calcolare la portata Q (oppure la cadente J o la scabrezza ε), al fine di constatare il corretto funzionamento dell’adduttrice stessa. Le incognite da determinare sono le portate Q nei t tratti della rete e le quote piezometriche negli n nodi. Risulteranno quindi t+n incognite.
Per la risoluzione si utilizzano le seguenti equazioni: J=b Q^2 D-μ^ ( Equazione del moto per ogni tratto della rete )
dove b e μ sono coefficienti che dipendono dalla formula usata;
∑QiA= ∑QiP ( Equazione di continuità per ogni nodo )
dove il primo membro riguarda le portate delle tubazioni in arrivo e il secondo membro le portate delle tubazioni in partenza. Si ottengono t + n equazioni, che si risolvono per tentativi, variando il valore della cadente J. Nel caso in cui la condotta non sia a gravità, si ha un sistema con impianto di sollevamento, dotato cioè di pompa. La potenza P (kW) di una pompa viene determinata attraverso la seguente relazione: dove η è il rendimento della pompa, Q è la portata da sollevare e H è la prevalenza, H=Hg+JL ,data dalla somma della prevalenza geodetica Hg e della perdita di carico in condotta JL.
Sostituendo alla cadente J l’equazione del moto: J=b Q^2 D-μ^ si ottiene che:
Tale relazione, che esprime la legge di variazione della prevalenza in funzione della portata per una determinata condotta di lunghezza e diametro noti, è detta curva caratteristica esterna dell’impianto (H – Q)e. Anche la pompa ha una sua curva caratteristica, tale che la prevalenza sia decrescente all’aumentare della portata. Questa è detta curva caratteristica interna della pompa (H – Q)i. Il punto di funzionamento del sistema P è dato dall’intersezione tra le due curve.
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Se Q > QF sarebbero necessarie delle prevalenze superiori a quelle fornite dalla pompa. Se Q < QF la prevalenza della pompa è maggiore di quella dell’impianto e si possono introdurre valvole di regolazione in grado di dissipare la differenza di carico ΔH.
Per il dimensionamento dell’adduttrice si utilizza invece l’equazione del moto: ΔH=JL+∑Pi dove:
- ΔH indica la differenza di carico totale tra monte e valle;
- ΣPi indicano le perdite di carico localizzate, che sono trascurabili in caso di condotta lunga. J è la cadente piezometrica, che dipende dal diametro D, dall’indice di resistenza λ e dalla velocità media della corrente:
Il termine λ dipende dal tipo di moto e si calcola attraverso le seguenti relazioni:
- Nel caso di moto turbolento di transizione si utilizza la formula di Colebrook e White: dove ε è la scabrezza assoluta della tubazione; Re=VD/ν è il numero di Reynolds; D è il diametro della condotta; ν è la viscosità cinematica del fluido.
- Nel caso di moto assolutamente o turbolento in tubi scabri, si utilizza la formula di Prandtl:
- Per il moto turbolento in tubi lisci, si utilizza le formule:
Le adduttrici rappresentano il sistema di condotte che trasportano l’acqua dalle opere di presa fino al serbatoio. In genere si realizzano in pressione evitando così le ondulazioni del terreno da percorrere. Una condotta può presentare anche tratti in contropendenza, senza che ciò impedisca il flusso dell’acqua, a condizione però che la linea piezometrica sia più alta della condotta di 10 m. La posa può avvenire in una fossa appositamente scavata, in cunicolo o in galleria, o in cavalletti allo scoperto.
4. Descrivere i passi procedurali per la verifica e il dimensionamento per un’adduttrice di acquedotto (comprensivo delle **formule da adottare): VEDI SOPRA senza il Progetto
- Descrivere il procedimento della progettazione delle condotte adduttrici considerando le equazioni di economia:** Per il progetto delle reti di adduzione sono note le lunghezze dei vari tronchi, le quote piezometriche agli estremi liberi della rete, le portate in arrivo o in uscita e anche le portate negli altri tratti della rete. Le incognite da determinare sono, quindi, i diametri dei t tratti e le quote piezometriche degli n nodi. Si hanno t + n incognite, ma solo t equazioni del moto: J=b Q^2 D-μ^. Per determinare la soluzione si utilizza l’equazione di massima economia , cioè un’equazione che rende minimo il costo globale della rete, da applicare a ogni nodo della rete. Esistono inoltre relazioni che consentono la risoluzione pratica di tutti i problemi sia di verifica che di progetto, proposte da Cao e Pezzoli. Determino D ed ε tramite la formula di Pezzoli e J e Q attraverso le formule proposte da Cao:
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Per stabilire la capacità di compenso (Vc) , vengono adottati valori semisperimentali, in base ai quali si fissa tale capacità variabile tra il 15 e il 20% del consumo idrico giornaliero massimo Vg,max per gli acquedotti con condotta adduttrice a gravità, mentre se l’adduttrice è a sollevamento meccanico si consiglia di aumentare la capacità di compenso Vc fino al 30÷50% di Vg,max. Si può determinare il valore di Vc anche per via analitica. Si individua la legge di variazione dei volumi d’acqua richiesti, Ve, in base alle portate in arrivo dall’adduttrice (grafico degli afflussi), e la legge di variazione dei volumi d’acqua spillati nell’arco delle giornata, Vu (grafico dei deflussi). Si determina quindi Vc mediante la seguente relazione: Vc= max│Vsurplus│+max│Vdeficit│ dove Vsurplus è la massima distanza positiva tra le curve afflussi-deflussi e Vdeficit è la massima distanza negativa tra le curve afflussi-deflussi.
La capacità di riserva Vr si assegna per tener conto di eventuali interruzioni che potrebbe subire la condotta di adduzione a causa di manutenzioni ordinaria o per eventi di natura straordinaria, che rappresentano gli eventi più critici, e per tale motivo la capacità di riserva va fissata in base alla probabilità del verificarsi delle rotture e delle altre cause di interruzione dell’adduttrice e delle durate delle interruzioni stesse. Quindi, per il calcolo della capacità di riserva si può fare riferimento alle seguenti formule:
dove Vr,min è il minimo valore da assegnare al volume di riserva, Vr,max il massimo valore da assegnare al volume di riserva, Vg,max il massimo volume giornaliero, Vg il volume medio giornaliero. Per determinare infine la capacità per il servizio antincendio Vi, in italia a causa dell’assenza di specifica normativa si stabilisce mediante criteri empirici, e per i piccoli centri urbani viene definita in relazione a una portata di 5-8 l/s per un tempo massimo di 3 o 5 ore. Quindi, si ricavano i valori estremi del volume antincendio (Vi): dove Vi,min è il valore minimo da assegnare al volume antincendio e Vi,max è il massimo valore da assegnare al volume antincendio.
Per i grandi centri urbani e per una durata del sevizio antincendio pari a 5 ore, invece, Conti propone la seguente formula:
Vi= 108*(radicequadrata di N) con N=migliaia di abitanti
mentre Arredi e Frega propongono la seguente relazione: Vi,min=(Qi+Q 0 -Qa)
dove Qi è la portata antincendio necessaria, Qa è la portata proveniente dall’adduttrice e Q 0 è la portata
relativa al servizio ordinario.
ingresso
uscita Vmax,surplus
Vmax,deficit
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7. Descrivere le camere di manovra e il loro equipaggiamento idraulico La camera di manovra del serbatoio è una delle sue parti più importanti, poichè in essa sono alloggiati tutti gli strumenti di misura e di controllo e da essa si dipartono le condotte distributrici mentre vi affluiscono le adduttrici. Questi organi hanno lo scopo di fissare la massima quota di arrivo in vista dei pericoli di colpo d’ariete e della possibilità di assicurare all’adduttrice una piezometrica non suscettibile di variazioni. I tubi di afflusso, alimentati dalla condotta adduttrice, sono muniti di saracinesca di intercettazione, per poter mettere fuori servizio temporaneamente ciascuna vasca e favorire le operazioni di pulizia e manutenzione. La presa è invece ubicata in posizione opposta rispetto all’arrivo a una quota superiore a quella di fondo, in modo da avere a disposizione un volume per il deposito delle sostanze in sospensione nell’acqua. Le tubazioni di presa sono dotate di una sugheruola all’imbocco e di una saracinesca che consente di mettere fuori servizio la relativa vasca del serbatoio. Ciascuna vasca deve essere dotata di scarico di superficie (soglia sfiorante). Gli sfioratori vengono dimensionati per la massima portata in arrivo dall’adduttrice, QA. La soglia sfiorante viene posta alla quota del massimo livello liquido e deve avere una luce Ls tale da smaltire la portata QA. Lo scarico di fondo viene utilizzato per ottenere infine il completo vuotamento delle vasche, per le operazioni di manutenzione. Viene ubicato nel punto più basso di ciascuna vasca ed è provvisto di saracinesche di intercettazione. Il diametro della tubazione di scarico di ciascuna vasca deve consentire lo svuotamento in un tempo T pari a circa 2÷3 ore. 8. Descrivere la rete di distribuzione urbana, definendo le condizioni di servizio da garantire Per città con notevoli variazioni di quota e comunque per città molto grandi è opportuno realizzare più reti indipendenti, così da evitare che si superino in alcuni tratti della rete i 70 m di carico nelle ore di minor consumo e di dover mettere in opera tubazioni e pezzi speciali di diametro troppo grande. È consuetudine connettere tra loro le varie reti di zona, in modo che in casi particolari una rete possa essere alimentata da un’altra. I casi più comuni sono: 1. centro abitato suddiviso in più zone per motivi altimetrici, in cui ogni serbatoio viene alimentato dalla stessa sorgente, con derivazione in parallelo. 2. centro abitato suddiviso in più zone per motivi altimetrici, dove l’alimentazione del serbatoio inferiore avviene mediante la rete di distribuzione della zona più alta (sistema in cascata).
La somma delle capacità di compenso dei vari serbatoi deve essere pari alla capacità occorrente in caso di un’unica rete con unico serbatoio. Quando si progetta una rete di si devono rispettare alcune condizioni di servizio, facendo in modo che:
- l’altezza piezometrica non deve essere inferiore a 10 m dal piano di gronda degli edifici e le quote piezometriche non devono superare i 70 m dal piano campagna; -la massima oscillazione del carico in esercizio non deve superare i 15÷20 m sulla rete idrica, per evitare eccessive sollecitazioni nei giunti; -in caso di portata distribuita alle utenze pari alla metà di quella richiesta, le tubazioni che arrivano alle utenze con servizio antincendio devono garantire l’erogazione delle portate di funzionamento degli idranti;
- in caso d’interruzione di un tratto di tubazione, devono essere garantite in ogni punto della rete portate pari alla metà di quelle dell’ora di massimo consumo e quote piezometriche non inferiori a 15 m sul piano stradale; -per evitare il rapido degradamento delle guarnizioni e favorire le perdite dai giunti e dai rubinetti è utile, ove necessario, inserire dei riduttori di pressione.
- si devono garantire almeno 6 m di colonna d’acqua sopra le bocche antincendio; Le tubazioni che compongono la rete di distribuzione vengono, solitamente, disposte lungo lo sviluppo delle strade cittadine. Bisogna evitare di posarle all’interno dello stesso scavo destinato alla fognatura, ma, in caso di necessità di utilizzazione del medesimo scavo, è necessario distanziare sulla verticale le due tubazioni di almeno 50 cm.
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11.Quali sono i passi procedurali da effettuare per la progettazione di una rete idrica di distribuzione interna di un edificio? Il dimensionamento di una rete di distribuzione interna di acqua inizia a partire dalla conoscenza della portata massima contemporanea, che è il valore massimo della portata contemporaneamente disponibile per tutte le utenze servite da una distribuzione durante l’intera durata del periodo di punta. Il metodo più usato per effettuare il calcolo è quello basato sul concetto delle unità di carico (UC). Nel caso in cui ci siano più apparecchi installati in uno stesso locale è necessario tenere in considerazione la non contemporaneità di utilizzo. Si ipotizza, cioè, che solo due degli apparecchi presenti in un singolo locale siano utilizzati contemporaneamente. Dopodiché si procede assegnando le unità di carico a tutti gli apparecchi e poter poi calcolare la portata massima , conoscendo la relazione tra portata e unità di carico. Esistono alcune funzioni, q=f(UC) , che regolano il rapporto tra portata d’acqua (q) e unità di carico (UC). Si procede quindi calcolando le UC per il singolo appartamento e le UC per ogni colonna montante e una volta stabilite le UC, si passa al pre-dimensionamento delle tubazioni. Il diametro da assegnare alle tubazioni è funzione di alcuni parametri: la portata massima contemporanea, Qmax , assegnata alla tubazione e la velocità massima ammissibile, Vam , dell’acqua in tubazione, secondo la seguente relazione:
con Vam compreso tra i seguenti valori 0,5m/s <Vam< 2,5m/s.
Una volta calcolato il diametro teorico, si passa alla determinazione del diametro commerciale ed alla verifica della velocità. A questo punto, si procede verificando se la pressione fornita dall’acquedotto è tale da garantire l’erogazione al rubinetto più sfavorito, posto alla quota maggiore. Occorre cioè verificare che l’altezza piezometrica su tale rubinetto sia almeno pari a 2 m e non superiore a 5 m. La perdita di carico unitaria (J) viene calcolata utilizzando la formula di Hazen- Williams: dove Q è la portata espressa in l/min, c una costante dipendente dalla natura del tubo e d è il diametro interno della tubazione espresso in mm. Si esprimono quindi le perdite di carico accidentali in termini di lunghezza di tubazione equivalente , L’ che verranno da sommate ad L nel termine J(L+L’), in modo da poterle inglobare alle perdite di carico continue. A questo punto si considera l’anello di distribuzione, con le relative portate uscenti dai nodi e si verificano le portate circolanti nella rete di distribuzione, utilizzando il metodo di Hardy-Cross. ll procedimento consiste nel fissare una distribuzione di portate di primo tentativo, dalla quale si ottiene una distribuzione non bilanciata dei carichi nei nodi. Per correggere tale sbilanciamento, si introduce nella maglia una portata correttiva. Dopo alcune iterazioni si determinano i valori effettivi delle portate.
12.Descrivere i passi procedurali per il dimensionamento e la verifica di una fognatura bianca col metodo della corrivazione o dell'invaso Il dimensionamento e la verifica delle reti di drenaggio urbano richiedono la valutazione delle portate critiche, che si possono verificare per un assegnato tempo di ritorno, T. I metodi classici sono: -il metodo della corrivazione, che si basa sullo schema del canale lineare
- il metodo dell’invaso lineare, che si basa sul concetto di invaso superficiale, considerato come somma del volume di invaso proprio dei collettori fognari e del volume dei piccoli invasi. Per il dimensionamento di un collettore fognario attraverso il metodo dell’invaso , si procede calcolando la portata nel collettore attraverso la formula di moto uniforme di Gauckler-Strickler: Q=k i1/2^ R2/3^ A in cui k è il coefficiente di liscezza di Strickler, i la pendenza del collettore, R il raggio idraulico e A l’area bagnata e considerando un valore del grado di riempimento h/D pari a 0.7 e un valore di primo tentativo del diametro D del collettore. Si procede poi
andando a calcolare un valore di primo tentativo del coefficiente udometrico, attraverso la relazione: u= Q/Srif. Si
determina poi l’invaso superficiale, dato dalla somma del volume di invaso proprio dei collettori fognari e del volume
dei piccoli invasi, attraverso la relazione: W= ∑(Ai Li)+w 0 Si+WM dove Ai è l’area bagnata del collettore, Li la lunghezza
del collettore, w 0 il volume dei piccoli invasi per unità di superficie, Si la superficie del bacino, WM il volume a monte. Una volta determinato il volume totale, si calcola il parametro w dato da: w=WTOT/Srif e si procede ricalcolando il coefficiente udometrico, considerando anche i bacini a monte attraverso la seguente relazione:
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Considerando un valore del grado di riempimento h/d pari a 0,7, si procede determinando il valore del diametro teorico Dteorico di ciascun collettore. A questo punto, per ottenere un valore corretto, si procede eguagliando i due valori del coefficiente udometrico precedentemente ricavati: _u=u_*
Infine, dal diametro teorico calcolato si passa alla determinazione del diametro commerciale e si va calcolare il relativo grado di riempimento h/D, andando quindi a rifare i precedenti passi procedurali e verificando sempre nei calcoli iterativi che u =u*.
13.Come si calcola la portata medio annua di una fognatura nera e di una fognatura bianche? Per determinare la portata nera media annua può essere utilizzata la seguente formula: dove α è un coefficiente di riduzione, che tiene conto del fatto che non tutta l’acqua proveniente dall’acquedotto finisce in fognatura, dot è la dotazione idrica media annua misurata in l/(ab·d), Pop indica il numero di abitanti della popolazione. La popolazione da dover considerare non è quella risultante da calcolo previsionale della popolazione futura
attraverso la formula: Pt=P 0 (1+c)t^ in cui dove Pt è la popolazione prevista tra t anni, P 0 è la popolazione attuale, c è il
fattore di crescita medio annuo che viene stimato in base ai dati demografici. Per il calcolo delle portate di una fognatura bianca i dati a cui si deve far riferimento riguardano le precipitazioni di breve durata e di forte intensità. Vengono scelte le stazioni pluviometriche e pluviografiche più vicine e viene effettuata un’elaborazione statistico-probabilistica dei dati. I dati acquisiti riguardano le altezze totali di precipitazione per brevi durate di 1, 3, 6, 12, 24 ore. I dati utilizzati nell’elaborazione delle piogge intense vengono ottenuti dalle informazioni fornite dai pluviometri registratori. Per descrivere una serie pluviometrica, il periodo di tempo d’interesse viene discretizzato in intervalli di idonea durata, in ciascuno dei quali si calcola l’intensità media di pioggia. La rappresentazione grafica risultante prende il nome di ietogramma. Più è breve l’intervallo di discretizzazione più è dettagliata la descrizione dell’evento di pioggia. Nelle elaborazioni probabilistiche può essere importante assicurare l’indipendenza statistica degli eventi e i metodi impiegati possono essere suddivisi in due categorie: quelli basati solo sulle precipitazioni e quelli basati sia sulle precipitazioni, sia sulla risposta del bacino. La pioggia che cade su un bacino è variabile nel tempo e nello spazio. Le informazioni che si posseggono sono limitate alle singole stazioni pluviografiche e sono rese disponibili limitatamente ai valori massimi annuali delle altezze di pioggia per intervalli temporali ristretti. Per una data stazione pluviografica, la funzione che lega la massima altezza di pioggia h, con assegnato tempo di ritorno T, alla generica durata t della precipitazione è chiamata “curva di probabilità pluviometrica” ed è espressa dalla relazione seguente:
dove: aT e nT sono i parametri caratteristici della curva, dipendenti dal tempo di ritorno T.
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16.Definire i limiti di velocità di una fognatura, specificando quali problemi ci possono essere per velocità troppo basse o troppo alte All’interno delle fognature bisogna sempre garantire che la velocità della corrente sia compresa all’interno di intervalli ammissibili, ciò per evitare sia la presenza di depositi persistenti di materiali, sia l’abrasione delle superfici interne delle condotte. A tal proposito, i limiti da dover rispettare sono riportati in una circolare del ministero che indica quanto segue:
- velocità relativa alle portate nere medie ≥50 cm/s;
- velocità relativa alle portate nere di punta ≤4 m/s;
- velocità massima connessa con l’evento meteorico di progetto ≤5 m/s. Questi limiti sono indicativi e possono essere non rispettati in caso di particolari condizioni di progetto e specifiche prestazioni dei materiali utilizzati. Nel caso di fognature nere separate, una velocità pari a 0,5÷0,6 m/s è sufficiente alla rimozione di eventuali depositi, mentre per le fognature miste le velocità necessarie risultano pari ad almeno 0,6÷0, m/s. La velocità massima ammissibile nelle fognature nere, in corrispondenza della portata di punta, non dovrebbe superare i 2,5 m/s, ma in presenza di materiali molto resistenti, si considerare anche una velocità di 4 m/s. Per portate pluviali la velocità massima non deve superare i 4÷7 m/s. 17.Illustrare l'idraulica delle caditoie La caditoia è un manufatto che serve a intercettare le acque meteoriche superficiali o transitanti in una cunetta e trasferirle in fognatura. Essa è costituita da un’apertura superficiale e da un pozzetto sottostante o da altre strutture di supporto, che connettono l’apertura superficiale al collettore fognario. Si differenziano in base alla loro collocazione, che può essere in una depressione del terreno o lungo un tratto in pendenza. La caditoia lungo un tratto in pendenza non deve necessariamente intercettare l’intera portata affluente, a differenza di quella nella parte più depressa. In base alla tipologia, le caditoie si suddividono in:
- caditoie con griglia, che presentano un’apertura superficiale coperta da una grata;
- caditoie a bocca di lupo, la cui apertura è realizzata lungo lo zoccolo del marciapiede;
- caditoie composte, che presentano l’apertura superficiale e laterale e quindi i vantaggi di entrambe le tipologie precedenti; -dreni con griglia, che sono costituite da un tubo sfinestrato con delle aperture lungo la direzione assiale.
Il funzionamento di una caditoia dipende da diversi fattori: la velocità, il tirante della corrente in arrivo, la pendenza longitudinale e trasversale, la scabrezza del fondo e la collocazione. Si definisce efficienza di una caditoia il rapporto tra la portata intercettata e quella totale in arrivo: E=Qint/Q mentre la portata non intercettata si ottiene per differenza: Qb=Q-Qint=Q-EQ dove Q è la portata totale in arrivo, Qint la portata intercettata e Qb la portata che transita oltre. Uno dei metodi utilizzati per lo studio delle caditoie con griglia lungo un tratto in pendenza è il Metodo FHWA. Secondo tale metodologia la capacità della caditoia dipende dall’altezza della corrente, dalle caratteristiche geometriche della griglia e dalla velocità della corrente in arrivo. Non tutta la portata Q proveniente da monte viene necessariamente intercettata dalla caditoia, ma si suddivide in una portata frontale Qw, che investe direttamente la larghezza W e in una portata laterale Qs, che transita lateralmente nella cunetta. È possibile definire l’efficienza E 0 , data dal rapporto tra la portata frontale, Qw, e quella totale in arrivo: E 0 = Qw/Q. Nell’applicare tali modelli bisogna fare attenzione valutando attentamente la situazione reale e confrontandola con quelle proposte, adoperando qualora servisse opportuni coefficienti correttivi in relazione alla disposizione e al numero delle aperture della griglia. Il dimensionamento delle griglie in Italia può basarsi sullo studio del moto sulla giglia, che è con portata via via decrescente. Nel metodo si assumono le ipotesi di grata orizzontale nella cunetta e di energia specifica della corrente sulla grata costante. Se ci si riferisce al caso di una grata di lunghezza L e larghezza l, la frazione p di grata efficace per la derivazione è: _p=(nLa/lL)=(na)/l_** dove n è il numero delle aperture e a la loro larghezza. Nel caso di grata inclinata posta in cunetta triangolare, il carico decresce linearmente all’interno di ciascuna sezione, oltre a essere variabile nella direzione del moto.
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18.Illustrare le differenze fra cunette e caditoie, con riferimento alla loro posizione e geometria lungo le strade e al loro dimensionamento Le acque pluviali defluenti dalla sede stradale vengono raccolte lateralmente in piccoli canali definite "cunette" che vengono disposte parallelamente all’asse stradale. Le acque in esse raccolte vengono poi convogliate in fognatura attraverso appositi manufatti che prendono il nome di "caditoie". Nel caso di strada posta su rilevato si possono prevedere delle "scoline", che servono a scaricare l’acqua raccolta all’esterno della sede stradale. Per proteggere la strada dalle acque provenienti dal ruscellamento dei versanti a monte, si possono inoltre prevedere dei "fossi di guardia". La tipologia di cunetta più utilizzata è quella a sezione triangolare, ma spesso viene utilizzata anche la cunetta a forma di trapezio. Utilizzando la formula di moto uniforme di Gauckler-Strickler, si ricava, per una portata Q con prefissato tempo di ritorno, l’altezza idrica: Q=k R2/3^ A SL1/2^ in cui SL è la pendenza longitudinale della cunetta. Per le cunette triangolari, si ricava analiticamente: dove ST è la pendenza trasversale della cunetta e Cf un coefficiente numerico che vale 0,375. Considerando una serie di ipotesi, la portata è definita con la relazione:
Q= Cf SL1/2^ K T8/3^ ST5/
La caditoia è invece un manufatto che serve a intercettare le acque meteoriche superficiali o transitanti in una cunetta e a trasferirle in fognatura. Essa è costituita da un’apertura superficiale e da un pozzetto sottostante o da altre strutture di supporto, che connettono l’apertura superficiale al collettore fognario. Le caditoie si differenziano in base alla loro collocazione, che può essere in una depressione del terreno o lungo un tratto in pendenza. La caditoia lungo un tratto in pendenza non deve necessariamente intercettare l’intera portata affluente, a differenza di quella nella parte più depressa. In base alla tipologia, le caditoie si suddividono in:
- caditoie con griglia, che presentano un’apertura superficiale coperta da una grata;
- caditoie a bocca di lupo, la cui apertura è realizzata lungo lo zoccolo del marciapiede;
- caditoie composte, che presentano l’apertura superficiale e laterale e quindi i vantaggi di entrambe le tipologie precedenti; -dreni con griglia, che sono costituite da un tubo sfinestrato con delle aperture lungo la direzione assiale. Il funzionamento di una caditoia dipende da diversi fattori: la velocità, il tirante della corrente in arrivo, la pendenza longitudinale e trasversale, la scabrezza del fondo e la collocazione. 19.Descrivere le opere d'arte nelle fognature Le acque pluviali defluenti dalla sede stradale vengono raccolte lateralmente in piccoli canali definite "cunette" che vengono disposte parallelamente all’asse stradale. Le acque in esse raccolte vengono poi convogliate in fognatura attraverso appositi manufatti che prendono il nome di "caditoie". Nel caso di strada posta su rilevato si possono prevedere delle "scoline", che servono a scaricare l’acqua raccolta all’esterno della sede stradale. Per proteggere la strada dalle acque provenienti dal ruscellamento dei versanti a monte, si possono inoltre prevedere dei "fossi di guardia". La tipologia di cunetta più utilizzata è quella a sezione triangolare, ma spesso viene utilizzata anche la cunetta a forma di trapezio. La caditoia è invece un manufatto che serve a intercettare le acque meteoriche superficiali o transitanti in una cunetta e a trasferirle in fognatura. Essa è costituita da un’apertura superficiale e da un pozzetto sottostante o da altre strutture di supporto, che connettono l’apertura superficiale al collettore fognario. Le caditoie si differenziano in base alla loro collocazione, che può essere in una depressione del terreno o lungo un tratto in pendenza. La caditoia lungo un tratto in pendenza non deve necessariamente intercettare l’intera portata affluente, a differenza di quella nella parte più depressa. In base alla tipologia, le caditoie si suddividono in: caditoie con griglia, caditoie a bocca di lupo, caditoie composte, dreni con griglia, che sono costituite da un tubo sfinestrato con delle aperture lungo la direzione assiale. Per garantire le normali operazioni di manutenzione e pulizia, la rete deve essere dotata di manufatti di ispezione, ubicati in punti opportunamente progettati. Si è solito posizionarli in corrispondenza di curve, di cambiamenti di livelletta e/o di sezione, di confluenza e di scaricatori. I tratti di fognatura ove la velocità è molto bassa sono soggetti a problemi di depositi e a possibili costruzioni. Per ovviare a tali inconvenienti, vengono previsti i pozzetti di lavaggio, in cui la portata fluisce ad elevata velocità per consentire il lavaggio delle condotte. I pozzetti di curva vengono realizzati per ovviare a possibili inconvenienti od ostruzioni, resi più probabili dalla criticità del cambio di direzione della corrente. La tipologia di questo tipo di opere è molto varia, ed è influenzata da numerosi fattori come: angolo di deviazione γ, raggio r della curva, diametro D della condotta o larghezza B del canale rettangolare I pozzetti di confluenza (o camere di raccordo) vengono progettati nei punti di confluenza di più condotte. Il loro dimensionamento dipende dalle dimensioni delle condotte che vi confluiscono, oltre che dal numero di condotte da collegare.
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