COSTRUZIONI IDRAULICHE
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2021/2022
- Docente
- MARCO FRANCHINI
- Crediti formativi
- 12
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ICAR/02
Obiettivi formativi
- L’obiettivo principale del corso è quello di fornire le basi per la progettazione di opere idrauliche presenti nei sistemi acquedottistici e fognari, ponendo grande attenzione sugli aspetti idraulici che caratterizzano gli impianti di sollevamento, di laminazione, di accumulo e di alleggerimento delle piene.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
Leggi che descrivono il funzionamento delle pompe idrodinamiche
Funzionamento degli impianti di sollevamento in parallelo e in serie
Le diverse componenti che formano un sistema acquedottistico
La caratterizzazione della domanda dei diversi tipi di utenza
La relazione fra dimensionamento dell’adduzione e capacità dei serbatoi di accumulo
Tipologie di serbatoi
Apparecchiature presenti nei serbatoi
Metodologie di progetto e verifica delle reti di adduzione
Le condizioni di massima economicità nel progetto delle reti aperte
Lo studio dei transitori nelle condotte in pressione con il metodo delle caratteristiche
Lo studio delle reti magliate tipiche delle reti di distribuzione
Metodi di raccolta delle acque meteoriche dagli edifici
Metodi di raccolta delle acque meteoriche dalle strade
Metodi di raccolta delle acque reflue negli edifici
I sistemi fognari (misti, separati)
I sistemi di alleggerimento delle piene
Gli attraversamenti (sifoni rovesci)
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
Progettare impianti di sollevamento in reti fognarie
Progettare serbatoi di compenso da un punto di vista idraulico
Progettare e verificare reti di adduzione e distribuzione con criteri di affidabilità ed economia
Progettare sistemi di drenaggio a livello di edificio
Progettare e verificare sistemi di drenaggio a livello urbano Prerequisiti
- Conoscenza dell’idraulica delle correnti in pressione e a pelo libero.
Conoscenza del calcolo differenziale (Analisi Matematica I e II e Geometria)
Elementi di statistica e di teoria delle probabilità. Contenuti del corso
- Turbopompe: Classificazione; Elementi costitutivi; Ipotesi di calcolo; Triangoli di velocità; Equazione di Eulero; Rendimenti e potenza; Perdite; Curve caratteristiche; Coefficienti adimensionali; Velocità e diametro specifico. Punto di funzionamento; Configurazioni di funzionamento - serie - parallello; Cavitazione; NPSH; Parametro di Thoma;
Impianto di sollevamento; Casse d'aria - trattazione di Evangelisti; Vasche di raccolta; Sequenze di pompaggio; Caratteri costruttivi di stazioni di pompaggio.
Acquedotti. Caratterizzazione della domanda, il coefficiente di portata di picco, il ruolo dei serbatoi, il volume di compenso, antincendio, di riserva; aspetti costruttivi e dimensionamento. Serbatoi di compenso di testata e di estremità, con torrino piezometrico e autoclave. Dimensionamento dell'autoclave e del torrino. Progetto e verifica dei sistemi di adduzione. Equazioni di massima economia al nodo. Problemi di massima economia nelle condotte di spinta. Problemi di colpo d'ariete nelle condotte. Eq. di Allievi, il metodo delle caratteristiche. Verifica idraulica delle reti in pressione con il metodo del gradiente globale. Dimensionamento economico delle reti magliate con algoritmo genetico.
Fognature: sistemi di drenaggio interni: grondaie, pluviali, raccordo alla fognatura urbana. Sistemi di raccolta acque nere interne: unità di scarico, colonne di scarico, colonne di aereazione. Sistemi di raccolta delle acque lungo le strade: le caditoie e loro dimensionamento. Le reti di fognatura: criteri di scelta; tracciato planimetrico; i materiale delle condotte, i criteri di posa. Metodi di dimensionamento; Elementi di idrologia e concetto di tempo di ritorno; Il metodo razionale; il metodo dell'invaso lineare. Invarianza idraulica. Progetto e verifica di un rete di fognatura mista; Elementi costruttivi: pozzetti di ispezione, scivoli, sifoni di cacciata. Opere particolari: sifoni rovesci, scaricatori di piena, vasche volano, vasche di prima pioggia: aspetti costruttivi e dimensionamento Metodi didattici
- Lezioni teoriche su tutti gli argomenti del corso. Le lezioni sono svolte frontalmente con l'ausilio di materiale didattico e la proiezione di slide per quanto riguarda i dettagli costruttivi delle opere idrauliche.
Esercitazioni in aula:
Applicazioni numeriche sulle turbopompe, leggi di similitudine e punti di funzionamento; progetto di un impianto di sollevamento.
Dimensionamento delle grondaie a sezione rettangolare e semicircolare.
Dimensionamento e verifica di cunette e cadiotoie.
Dimensionamento degli impianti di raccolta acque reflue in edifici.
Dimensionamento di un sifone rovescio da inserirsi in un progetto più ampio di fognatura.
Esercitazioni in laboratorio:
Studio del transitorio in una condotta collegante un serbatoio a carico fisso e un serbatoio a carico variabile preceduto da valvola a lenta chiusura in funzione del livello del serbatoio di valle: sequenza di moti stazionari, moto vario studiato con il metodo delle caratteristiche. Predisposizione di un programma in Matlab.
Studio e dimensionamento di una rete acquedottistica con EPANET. Caratterizzazione della domanda ai nodi, predisposizione dei diametri e caratterizzazione dei “tank”. Extended Period Simulations e analisi dei risultati.
Progetto di una rete fognaria di assegnata planimetria. Dimensionamento con il metodo dell’invaso lineare e il metodo razionale. Dettagli costruttivi delle opere ricorrenti, profili longitudinali de moto in condotta. Dimensionamento di un sifone rovescio, di uno sfioratore laterale, di una vasca di laminazione a valle di quest’ultimo e dell’impianto di sollevamento. Il progetto è corredato da disegni tecnici. I calcoli sono tutti svolti in ambiente Matlab. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame si svolge per via orale e prevede una discussione sulle esercitazioni e una discussione sugli aspetti teorici e di calcolo trattati durante il corso di insegnamento. Lo studente deve dimostrare la piena padronanza degli strumenti utilizzati per svolgere le esercitazioni e saper giustificare le soluzioni adottate. Deve inoltre dimostrare di aver compreso gli aspetti formali, teorici e pratici contenuti nelle procedure progettuali insegnate.
Lo studente deve conseguire un punteggio di almeno 18/30 in ciascuna delle due discussioni. Il voto finale è ottenuto come media pesate delle due votazioni, dove la discussione sugli aspetti teorici e di calcolo ha un peso doppio rispetto all’altra.
Qualora una delle due parti risulti insufficiente, lo studente dovrà ripresentarsi in un successivo appello e ripetere l’intero esame. Testi di riferimento
- Materiale didattico distribuito dal docente
Testi di approfondimento
Cornetti G., Macchine Idrauliche, Vol.1, Ed. Il capitello Torino, 1989.
Da Deppo L., Datei C., Fognature, Ed. Libreria Cortina, 1997.
Becciu G., Paoletti A., Esercitazioni di Costruzioni Idrauliche, CEDAM, 1999.
Milano V. Acquedotti, Ed HOEPLI, 1998.
