Introduce la progettazione delle reti di acquedotto

1. Reti di distribuzione idrica
M Ranzato - Reti Idriche Ronco all’Adige
Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

2. Reti di distribuzione idrica
Sommario
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

3. Reti di distribuzione idrica
Sommario
• Nella lezione presente impareremo che come si dimensionano le reti di
distribuzione idrica, assegnate le caratteristiche urbanistiche di un
luogo.
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

4. Reti di distribuzione idrica
Sommario
• Nella lezione presente impareremo che come si dimensionano le reti di
distribuzione idrica, assegnate le caratteristiche urbanistiche di un
luogo.
• Si definirà, allo scopo, il concetto di dotazione idrica
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

5. Reti di distribuzione idrica
Sommario
• Nella lezione presente impareremo che come si dimensionano le reti di
distribuzione idrica, assegnate le caratteristiche urbanistiche di un
luogo.
• Si definirà, allo scopo, il concetto di dotazione idrica
• Si definiranno, i requisiti di funzionamento richiesti ad una rete.
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

6. Reti di distribuzione idrica
Sommario
• Nella lezione presente impareremo che come si dimensionano le reti di
distribuzione idrica, assegnate le caratteristiche urbanistiche di un
luogo.
• Si definirà, allo scopo, il concetto di dotazione idrica
• Si definiranno, i requisiti di funzionamento richiesti ad una rete.
• Si descriveranno i dispositivi idraulici presenti in una rete
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

7. Reti di distribuzione idrica
Sommario
• Nella lezione presente impareremo che come si dimensionano le reti di
distribuzione idrica, assegnate le caratteristiche urbanistiche di un
luogo.
• Si definirà, allo scopo, il concetto di dotazione idrica
• Si definiranno, i requisiti di funzionamento richiesti ad una rete.
• Si descriveranno i dispositivi idraulici presenti in una rete
• Si introduranno e discuterrano gli elmenti per il calcolo delle reti.
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

8. Reti di distribuzione idrica
Reti di distribuzione
Requisiti iniziali
Per determinare la portata di progetto di un acquedotto civile
bisogna:
• Stabilire la durata tecnica dell’acquedotto (in genere 30-40 anni);
• Stimare la popolazione da servire lungo tutta la durata
dell’opera;
• Stabilire la dotazione idrica pro capite o comunque associare ad
una certa area un consumo idrico giornaliero in funzione delle
tipologie abitative
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Riccardo Rigon
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9. Reti di distribuzione idrica
Tipologie di utenze in un centro abitato
•abitazioni private (uso potabile, cucina, pulizia personale,
pulizia biancheria e casa, etc.);
•edifici pubblici (scuole, ospedali, ospizi, caserme, edifici
religiosi, uffici, etc.);
•servizi pubblici (lavaggio ed innaffiamento strade, pulizia
fogne, giardini, servizio antincendio, etc.);
•servizi commerciali e turistici (alberghi, pensioni, negozi, bar,
camping, etc.);
•attività artigianali ed industriali (officine, piccole industrie,
laboratori, lavanderie, etc.).
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Riccardo Rigon
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10. Reti di distribuzione idrica
Di quanta acqua abbiamo bisogno ?
1 m3/anno/persona per bere
•1~100 m3/anno/persona per uso domestico
•~100 m3/anno/persona per uso industriale
•500~2000 m3/anno/persona per l’irrigazione e l’agricoltura
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Riccardo Rigon
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11. Reti di distribuzione idrica
Abitazioni private
Consumi in l/g
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Roberto Greco
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12. Reti di distribuzione idrica
Edifici pubblici
Consumi in l/g
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Roberto Greco
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13. Reti di distribuzione idrica
Servizi pubblici
Consumi in l/g
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Roberto Greco
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14. Reti di distribuzione idrica
Attività Artigianali e piccole industrie
Consumi in l/g
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Roberto Greco
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15. Reti di distribuzione idrica
Attività Turistiche
Consumi in l/g
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Roberto Greco
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16. Reti di distribuzione idrica
Dotazione
Il Piano Regolatore Generale degli Acquedotti (DM del 1967) stabilisce le seguenti
dotazioni pro capite secondo le dimensioni del centro abitato:
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Roberto Greco
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17. Reti di distribuzione idrica
Portata di progetto di un acquedotto
La portata di progetto di un acquedotto è, generalmente, una portata media
giornaliera, calcolata nel modo seguente:
qr Nr + qF1 NF1 + qF2 NF2
Q= ls 1
86400
•Q è la portata media giornaliera assunta a base della progettazione
dell’acquedotto;
•qR rappresenta la dotazione destinata alla popolazione residente Nr;
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Roberto Greco
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18. Reti di distribuzione idrica
Portata di progetto di un acquedotto
La portata di progetto di un acquedotto è, generalmente, una portata media
giornaliera, calcolata nel modo seguente:
qr Nr + qF1 NF1 + qF2 NF2
Q= ls 1
86400
•qF1è la dotazione per gli NF1 abitanti fluttuanti che trascorrono mezza
giornata nel comune;
qF1 = 40 80 l s 1
•qF2 èla dotazione per gli NF1 abitanti fluttuanti che trascorrono nel
comune l’intera giornata.
qF2 = 60 150 l s 1
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Roberto Greco
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19. Reti di distribuzione idrica
Portata di progetto di un acquedotto
Ma, naturalmente, una buona pratica progettuale dovrebbe confrontare i numeri
risultanti con un calcolo indipendente delle strutture e infrastrutture presenti
nell’area di progetto.
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Roberto Greco
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20. Reti di distribuzione idrica
Reti di distribuzione
È preferibile realizzare, per quanto possibile, reti di distribuzione a
maglie chiuse, nelle quali si individuano di solito:
•Una condotta di adduzione, che collega il serbatoio alla rete (spesso si
realizzano due condotte in parallelo);
•Uno o più anelli principali, le cui condotte possono raggiungere diametri
ragguardevoli (fino a 1000÷1200mm);
•Uno o più ordini di anelli secondari (diametri dai 100 ai 300 mm);
•Condotte minori per l’allacciamento alle utenze.
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Riccardo Rigon
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21. Reti di distribuzione idrica
Reti di distribuzione
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Roberto Greco
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22. Reti di distribuzione idrica
Distrettualizzazione delle reti di distribuzione
La filosofia di progettazione delle reti di distribuzione idrica deve al
giorno d’oggi tenere conto del Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici
n. 99 del 1997, il quale ha introdotto l’obbligo della distrettualizzazione
delle reti.
Per agevolare la gestione della rete, soprattutto con riferimento al
problema della localizzazione delle perdite, il DM 99/97 impone infatti
che la rete sia divisa in distretti di dimensioni limitate, connessi al resto
della rete in pochi nodi, nei quali sia possibile effettuare il controllo della
pressione e della portata.
In tal modo è possibile controllare più accuratamente il bilancio tra le
portate entranti nel distretto e quelle fatturate alle utenze, individuando
tempestivamente i punti di eventuale malfunzionamento.
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Roberto Greco
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23. Reti di distribuzione idrica
Distribuzione alle reti private
La distribuzione dell’acqua alle utenze viene realizzata con
diramazioni private, la cui parte verticale è detta comunemente
montante, che collegano le tubazioni principali e secondarie della rete
ai contatori volumetrici installati presso tutte le utenze servite.
Tali diramazioni possono essere condominiali oppure servire singole
utenze. Soprattutto nei centri urbani esse sono talmente numerose
che spesso, per il calcolo idraulico dei lati della rete, si ricorre allo
schema di condotta con erogazione uniformemente distribuita lungo
il percorso.
In aggiunta alle erogazioni distribuite, sono di solito presenti
erogazioni concentrate in corrispondenza di nodi della rete (ad
esempio i nodi dai quali si dipartono i rami ad antenna).
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Roberto Greco
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24. Reti di distribuzione idrica
*Erogazione uniformemente distribuita
Va ricordato che in questo schema, le equazioni che regolano il moto
dell’acqua della rete, a meno di semplificazioni paradossali ed inutili che
portano a condizioni equivalenti a quelle dell’emungimento concentrato ai
nodi, non sono quelle che si hanno assumendo un emungimento concentrato
ai nodi. In particolare:
•la portata varia nei tratti (non è costante)
•la perdita di carico in un tratto non è una funzione quadratica della portata
ma cubica.
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Roberto Greco
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25. Reti di distribuzione idrica
Distribuzione alle reti private
La distribuzione dell’acqua alle utenze può avvenire
•a gravità (alimentazione diretta)
•oppure necessitare di un pompaggio
a causa dell’eccessiva altezza dell’edificio da servire. In tal caso, per motivi
igienici, è preferibile l’adozione di un serbatoio in pressione al piede
dell’edifico (autoclave) piuttosto che di uno in sommità.
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Roberto Greco
Sunday, May 13, 12

26. Reti di distribuzione idrica
Variabilità dei consumi idrici
La rete idrica viene dimensionata per portate permanenti fittizie che tengono
conto della variabilità dei consumi orari, giornalieri e mensili.
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Maurizio Leopardi
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27. Reti di distribuzione idrica
Variabilità dei consumi idrici
Ecco un diagramma settimanale dei consumi orari
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Maurizio Leopardi
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28. Reti di distribuzione idrica
Variabilità dei consumi idrici
Per ovviare alla richiesta variabile, all’interno e ai margini della rete vengono
solitamente dimensionati dei serbatoi di compenso che erogano, svuotandosi,
la portata mancante durante le ore di massimo consumo e si riempiono durante
le ore di minimo consumo.
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Maurizio Leopardi
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29. Reti di distribuzione idrica
Variabilità dei consumi idrici
Nella progettazione la variabilità dei consumi è computata con l’ausilio di
coefficienti di punta.
Costruzioni Idrauliche
Lezione I – Fabbisogno idropotabile
Variabilità mensile dei consumi idrici:
Mese G F M A M G L A S O N D
Marchetti 0.70 0.70 0.80 0.90 1.10 1.25 1.30 1.30 1.25 1.15 0.85 0.70
Arredi 0.85 0.85 0.90 0.90 1.00 1.15 1.25 1.25 1.10 1.00 0.90 0.85
Conti 0.85 0.83 0.94 0.97 1.08 1.18 1.10 1.14 1.06 1.04 0.92 0.88
Variabilità giornaliera dei consumi idrici:
Coefficiente di Qg max
punta giornaliero
"g !
Q
Variabilità oraria dei consumi idrici:
Coefficiente di Qh max
"h !
punta orario Q
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Roberto Greco
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30. Reti di distribuzione idrica
Coefficienti di punta
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Roberto Greco
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31. Reti di distribuzione idrica
Requisiti piezometrici
La variabilità dei consumi implica che durante l’esercizio giornaliero la rete sia
sollecitata da carichi piezometrici variabili.
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Roberto Greco
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32. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
Per il buon funzionamento della rete bisogna garantire:
•Nelle ore di punta e di minimo livello nel serbatoio, almeno 5 m di
carico al terzo piano degli edifici;
•Nelle ore di minimo consumo (ore notturne), un carico gravante
sulle tubazioni della rete ovunque inferiore a 70÷80 m;
•Il contenimento dell’oscillazione del carico durante l’esercizio
entro il limite di 20÷30 m;
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Riccardo Rigon
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33. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
Inoltre:
•In caso di incendio, un carico sul piano stradale non inferiore a
15m e l’erogazione dell’80% della portata media giornaliera;
•In caso di interruzione di uno o più tronchi della rete,
l’erogazione della portata media giornaliera.
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Riccardo Rigon
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34. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
In sintesi, la rete interna ha il compito di distribuire l’acqua alle
utenze ed è pertanto soggetta a erogazioni di portata variabili nel
tempo in funzione delle mutevoli richieste delle utenze.
Di solito nel progetto e nella verifica delle reti interne si tiene conto
della sola variabilità giornaliera rispetto alla portata media.
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Riccardo Rigon
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35. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
Si definisce a tal fine il coefficiente di punta orario, che consente di
valutare le portate erogate durante l’ora di massimo consumo. E la
portata di progetto è
¯
Q = kg Qg
Portata di progetto
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Riccardo Rigon
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36. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
Si definisce a tal fine il coefficiente di punta orario, che consente di
valutare le portate erogate durante l’ora di massimo consumo. E la
portata di progetto è
¯
Q = kg Qg
Coefficiente di
punta orario
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

37. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
Si definisce a tal fine il coefficiente di punta orario, che consente di
valutare le portate erogate durante l’ora di massimo consumo. E la
portata di progetto è
¯
Q = kg Qg
portata media
oraria del giorno di
massimo consumo
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Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

38. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
Se il centro abitato è di
dimensioni rilevanti, può
accadere che l’andamento del
terreno non consenta il rispetto
di tutte le condizioni.
Si può ricorrere al
frazionamento della rete in più
reti del tutto indipendenti,
oppure provviste di valvole
riduttrici di pressione in
corrispondenza dei punti di
interconnessione.
after Maurizio Leopardi
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Riccardo Rigon
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39. Reti di distribuzione idrica
Requisiti di una rete di distribuzione
Schema della rete di acquedotto della
città dell’Aquila
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Maurizio Leopardi
Sunday, May 13, 12

40. Reti di distribuzione idrica
Valutazione di dettaglio delle portate giornaliere
Per valutare le erogazioni medie giornaliere si procede, in via
approssimata, individuando nel PRG del centro abitato zone
urbanisticamente omogenee e valutandone la densità abitativa.
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Roberto Greco
Sunday, May 13, 12

41. Reti di distribuzione idrica
Valutazione di dettaglio delle portate giornaliere
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Roberto Greco
Sunday, May 13, 12

42. Reti di distribuzione idrica
Valutazione di dettaglio delle portate giornaliere
In base alla dotazione idrica sarà possibile calcolare le portate
erogate da ciascun lato della rete. Qualora esistano aree servite da
rami ad albero, l’erogazione complessiva andrà disposta nel nodo
della rete a maglie dal quale si diparte il tratto ad albero.
Le erogazioni nelle ore di punta si determinano moltiplicando le
erogazioni medie per il coefficiente di punta orario.
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Roberto Greco
Sunday, May 13, 12

43. Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12

44. Riccardo Rigon
Sunday, May 13, 12