Rete Idrica, il dimensionamento (2).

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 Dimensionamento. Per dimensionare le condotte della rete si utilizza la formula di Darcy, caratterizzata da un coefficiente di scabrezza per tubi usati doppio rispetto a quello per tubi nuovi. Questa formula è definita conservativa perché utilizzata per le vecchie tubazioni in ghisa, infatti oggi si utilizza una nuova generazione di condotte rivestite con latte di calce centrifugato che conferisce una scabrezza minore. In pratica, usando la formula di Darcy, si calcolano perdite di carico maggiori e ciò va a vantaggio di sicurezza.

La condotta che compone un tratto della rete (ad esempio un lato di una maglia), ha uno schema come quello in Fig 1.

Fig 1 – Schema di una condotta della rete

Dalla figura si nota che alla condotta arriva una certa portata [Q1], lungo di essa, grazie alle numerose derivazioni che ci saranno, si avrà una distribuzione uniforme della portata erogata [P], all’estremità di valle si avrà una portata residua [Q2]. Con questo schema la portata equivalente è:

(1) Qeq = Q2 + P / √3 ≈ Q2 + 0,56 P

Nell’articolo precedente ci siamo ricavati la portata massima, il problema che ora si pone è determinare come questa portata viene distribuita all’interno della rete. Ci sono tre altenative possibili da seguire:

1. Facciamo un lavoro molto approfondito per determinare le portate defluenti nei vari tratti della rete;
2. Se la rete serve una popolazione uniformemente distribuita (con una densità costante per ogni tratto), si può calcolare il numero di abitanti per unità di lunghezza. Fatto ciò possiamo calcolare la portata distribuita in ogni tratto;
3. Se la rete serve una popolazione distribuita non uniformemente (con densità diversa) dobbiamo stabilire delle fascie di influenza, in base a queste calcoliamo la popolazione da servire e quindi la portata distribuita.

   

 Fig 2 – Schema della rete idrica

Dallo schema in Fig 2, i parametri della nostra rete sono:

• l = 11;
• m = 3;
• n = 9;

Le incognite sono gli [l] diametri e [n – 1] quote piezometriche (perché quella del primo nodo è nota). Per prima cosa è bene dimensionare la condotta di avvicinamento, per la quale si prevede, di solito, una perdita di carico di almeno 3 m, il che ci permette di determinare la quota piezometrica del punto di immissione.

A nostra disposizione abbiamo:

(2) (n – 1) equazioni di congruenza (di continuità) del tipo: ΣQentrante = ΣQuscente;
(3) m equazioni di maglia, del tipo: Σ(i=1 to n)±Yi = 0 (la sommatoria delle perdite di carico lungo la maglia i-esima si annullano);

Ricapitolando, abbiamo:

• l + n – 1 incognite;
• m + n – 1 (= l) equazioni;

per cui restano [n – 1] indeterminazioni. Per risolvere l’evidente problema si possono seguire due strade:

1. Sconnettiamo la rete idrica (questo equivale ad inserire delle interruzioni “virtuali” che ci permettono di “aprire” le maglie della rete). In pratica eliminiamo delle indeterminatezze stando attenti a sconnettere la rete in modo intelligente. Succesivamente, per risolvere il problema, si utilizza il metodo di progettazione degli acquedotti consortili;
2. Si può procere considerando il concetto di “affidabilità della rete” imponendo una serie di vincoli e di considerazioni complesse. Di norma, questa seconda metodologia non trova applicazione pratica.