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Nuove Acque SpA Progetto di ampliamento del potabilizzatore di POGGIO CUCULO Relazione di processo e dimensionamento - calcoli idraulici

Relazione di processo e

dimensionamento - calcoli idraulici Indice

1 DIMENSIONAMENTO DEL PROCESSO ....................................................................... 21.1 CARATTERISTICHE DELLE ACQUE DA TRATTARE. .............................................................2 1.2 CARATTERISTICHE DELL’ACQUA TRATTATA ...................................................................3 1.3 DESCRIZIONE DEL PROCESSO .................................................................................3

1.3.1 Alimentazione e misura portata .............................................................. 3 1.3.2 Correzione del pH e dosaggio reagenti..................................................... 3 1.3.3 Chiarificazione ..................................................................................... 5 1.3.4 Filtrazione su sabbia ............................................................................. 5 1.3.5 Accumulo e rilancio delle acque trattate................................................... 6 1.3.6 Trattamento fanghi............................................................................... 6 1.3.7 Stoccaggio e dosaggio reattivi ................................................................ 6

1.4 DIMENSIONAMENTO DEL CICLO DI TRATTAMENTO ...........................................................7 1.4.1 Alimentazione e misura della portata....................................................... 7 1.4.2 Correzione del pH e dosaggio reagenti..................................................... 7 1.4.3 Chiarificazione ..................................................................................... 7 1.4.4 Filtrazione su sabbia ............................................................................. 8 1.4.5 Accumulo e rilancio delle acque trattate................................................... 9 1.4.6 Stoccaggio e dosaggio reattivi .............................................................. 10 1.4.7 Trattamento fanghi............................................................................. 11

2 CALCOLI IDRAULICI ......................................................................................... 12

2.1 VERIFICA DEL PROFILO IDRAULICO.......................................................................... 12 2.2 DIMENSIONAMENTO DELLA STAZIONE DI SOLLEVAMENTO FINALE........................................ 14

2.2.1 Dimensionamento delle pompe e verifica della condotta di spinta .............. 14 2.2.2 Dimensionamento delle protezioni dalle sovrapressioni di colpo d’ariete...... 16

In APPENDICE: - Relazione di calcolo idraulico

Lì 15/01/2010 i


Premessa

La presente Relazione si riferisce alla realizzazione del potenziamento dell’impianto di trattamento di Poggio Cuculo al quale sono normalmente addotte le acque provenienti dall’invaso del Montedoglio, al fine di renderle di qualità idonea al consumo umano.

La nuova linea dell’impianto avrà una potenzialità nominale di 40 l/s di acqua prodotta.

Tenuto conto dei fabbisogni d’acqua di servizio per il lavaggio dei filtri a sabbia, e servizi ausiliari occorre prevedere un afflusso di acqua di almeno 43 l/s ai fini del funzionamento del processo. Nel dimensionamento idraulico delle opere si è assunto un regime massimo sostenibile dal punto di vista idraulico di 50 l/s.

Il processo di trattamento della nuova filiera è dimensionato sulle caratteristiche qualitative dell’acqua in ingresso riportate nel capitolo 1 e per la portata nominale Q1,n= 40 l/s, come descritta nel prospetto seguente:

Regime di Impianto [Lt./sec] Portata nominale Portata idraulica

max.

Portata filiera esistente Q1,n 360 Q1,max 400

Portata filiera di ampliamento Q2,n 40 Q1,max 50

Portata complessiva d’impianto

Qtot,n 400 Qtot,max 450

Le caratteristiche idrauliche delle opere elettromeccaniche, delle vasche e la stazione di sollevamento finale sono dimensionate cautelativamente per la portata idraulica massima Qtot,max = 450 l/s.

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1 DIMENSIONAMENTO DEL PROCESSO

1.1 CARATTERISTICHE DELLE ACQUE DA TRATTARE.

L’impianto di Poggio Cuculo è alimentato a gravità dall’invaso artificiale di Montedoglio.

Dall’ esame dei dati storici di analisi riportati negli allegati e dai quali si riporta il grafico sottostante, si desume che le principali caratteristiche di questa risorsa sono:

- pH 8,1 unità

- torbidità valore medio 3,5 NTU valore massimo 20 NTU;

- conducibilità valore medio 430 μS/cm valore massimo 491 μS/cm

- materia organica: UV valore medio 0.6 DO/m UV valore massimo 1 DO/m

- Sostanze ossidabili – Kubel

concentrazione media 1,5 mgO2/l concentrazione massima 7,2 mgO2/l

- durezza totale media 22-23 °F

- manganese (disciolto) concentrazione media < 20 μg/l concentrazione massima 180 μg/l

- ferro (disciolto) concentrazione media < 20 μg/l concentrazione massima 180 μg/l

- ammoniaca (come N-NH4+)

concentrazione media 0,08 mg/l concentrazione massima 0,26 mg/l

- nitriti (come N-NO2-)

concentrazione media 0,012 mg/l concentrazione massima 0,1 mg/l

- nitrati (come N-NO3-)

concentrazione media 4 mg/l concentrazione massima 5 mg/l

- alluminio concentrazione media < 20 μg/l concentrazione massima 180 μg/l

- cloruri concentrazione media 25 mg/l

- solfati concentrazione media 80 mg/l

- assenza di inquinamento agricolo tipo pesticidi, nitrati

- concentrazione molto bassa di micro-organismi.

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Rilevamento parametri chimici da analisi interne di laboratorio (1999-2004)

1.2 CARATTERISTICHE DELL’ACQUA TRATTATA

L’acqua trattata in uscita dalla nuova linea dell’impianto avrà caratteristiche conformi al D.lgs 31/2001 e s.m.i., riguardante l’Attuazione della direttiva 98/83/CE relativa alla qualità delle acque destinate al consumo umano.

1.3 DESCRIZIONE DEL PROCESSO

1.3.1 Alimentazione e misura portata L’alimentazione della nuova linea di trattamento avverrà derivando una quota parte di portata, pari a 43 l/s, in uscita dall’esistente vasca di pre ossidazione con ozono.

Sarò inoltre prevista la realizzazione di un nuovo by pass della pre ossidazione e una misura della portata di alimentazione ai nuovi trattamenti.

1.3.2 Correzione del pH e dosaggio reagenti A valle della pre ossidazione esistente, analogamente a quanto avviene attualmente anche per la portata da trattare nella nuova linea sarà prevista una correzione del pH, e il dosaggio dei reagenti necessari per il processo.

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Ai giusti valori del pH si ha la massima eliminazione della torbidità dell’acqua da parte dei flocculanti attraverso la destabilizzazione, la complessazione e l’assorbimento sugli idrossidi metallici. Nell’unità di destabilizzazione successiva il pH dell’acqua grezza subisce una variazione a causa dell’aggiunta del flocculante inorganico. Il controllo del pH ottimale per la destabilizzazione attraverso l’aggiunta dell’acido o della base avverrà in automatico, se abilitato dall’operatore mediante la sonda di pH, posta immediatamente a valle di tale unità.

Il pH dell’acqua grezza in arrivo all’impianto dovrebbe essere compreso nell’intervallo tra 7.5 e 10.0 unità. L’ottimizzazione del pH ed il mantenimento del valore ideale verrà effettuato con l’aggiunta di CO2 nell’acqua prima della destabilizzazione, in accordo quanto attualmente previsto sulla linea esistente a seguito di prolungata sperimentazione, considerato anche che le attrezzature per lo stoccaggio ed il dosaggio dell’anidride carbonica sono già sufficientemente dimensionate per il previsto potenziamento dell’impianto. Nell’intero trattamento di potabilizzazione particolare importanza assumono i processi di destabilizzazione e di aggregazione delle particelle colloidali

A detti processi infatti è demandato il compito della rimozione più o meno spinta dei solidi sospesi presenti nelle acque, principali responsabili della torbidità (particelle di diametro 0,1 - 0 micron) e del colore (particelle di diametro 50 – 10.000 Angstrom). L’ottimizzazione di questa rimozione porta ad una contemporanea apprezzabile riduzione di alcuni inquinanti, del sapore, degli odori sgradevoli, della carica batterica e delle microalghe presenti. La destabilizzazione e l’aggregazione sono due processi che avvengono necessariamente in tempi successivi ed in condizioni differenti. La destabilizzazione, infatti, favorita da un’agitazione molto spinta, provoca un intimo contatto fra le particelle colloidali presenti nell’acqua ed il reattivo e la conseguente neutralizzazione delle cariche elettrostatiche superficiali delle particelle colloidali.

L’annullamento di queste forze di repulsione rende possibile la loro successiva agglomerazione nella fase di flocculazione e separazione

L’aggregazione, favorita da una agitazione lenta, opera il riavvicinamento delle particelle destabilizzate per permettere ad esse:

o di riunirsi in aggregati di maggiori dimensioni, o di essere adsorbite sui flocculi costituiti dagli idrossidi o idropolimeri degli elettroliti

aggiunti nell’acqua, l’adsorbimento dei coaguli di idrossido poco solubili sulle stesse particelle, e

conseguentemente la successiva separazione dall’acqua. Come agente flocculante in accordo con l’attuale gestione potrà essere utilizzato il policloruro di alluminio (PAC) il cui campo ottimale di pH per l’utilizzo è compreso fra 6 e 9, ed in questo campo esplica un’azione flocculante più efficace degli altri reattivi normalmente usati, senza modificare sostanzialmente il pH dell’acqua. Va in ogni caso tenuto presente che le stesse attrezzature usate per il policloruro d’alluminio, sono idonee per l’eventuale utilizzo di altri flocculanti liquidi. In testa alla vasca di miscelazione potranno essere ricircolata la quota parte delle acque provenienti dal controlavaggio dei nuovi filtri .

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La fase di miscelazione reagenti avviene in vasche di calcestruzzo armato, dotato di agitatori meccanici.

1.3.3 Chiarificazione Per questa fase di trattamento verrà adottato un chiariflocculatore di tipologia analoga agli esistenti., ovvero a ricircolo del fango.

In tale apparecchiatura la sospensione è fatta ricircolare in una zona di reazione primaria, dove si miscela con l’acqua grezza da trattare e i reattivi. La sospensione passa poi in una zona di reazione secondaria ed infine nella zona di concentrazione, e da qui ancora alla primaria.

Lo spurgo del fango avviene chiudendo i preposti organi di intercettazione , che impediscono il ritorno del fango dalla zona di concentrazione a quella di reazione. Il fango invece di ricircolare, si deposita sul fondo della tramoggia da dove, aprendo delle valvole di spurgo fuoriesce per gravità verso un pozzetto di raccolta.

Le acque chiarificate sono raccolte superiormente con canalette radiali.

Per diametri inferiori ai 25 metri normalmente non vengono previste raschie di fondo

Per la nuova linea si prevede la realizzazione di un bacino circolare del diametro di 10 m.

1.3.4 Filtrazione su sabbia La filtrazione è un trattamento che consente la separazione fisica dei solidi contenuti nell’acqua mediante un mezzo filtrante. Oltre al fenomeno di separazione fisica per dimensione, altri meccanismi sono responsabili della separazione dei solidi: i meccanismi di trasporto includono la sedimentazione, la diffusione di sostanze colloidali in zone a più bassa concentrazione. Il trattamento dei solidi una volta avvenuto il contatto, è da attribuire principalmente a forze elettrostatiche, forze di van der Waals e assorbimento fisico. Esistono diverse soluzioni tecniche per la filtrazione: filtro mono o pluristrato; gravità e in pressione; basso ed alto carico; flusso ascendente e discendente. Tradizionalmente, la sabbia di silicio è il mezzo filtrante usato più comunemente. Le proprietà importanti del materiale sono le dimensioni, la distribuzione delle dimensioni e la densità. Più piccole sono le dimensioni dei grani, maggiore è l’efficienza di rimozione ma anche la perdita di carico attraverso il mezzo. Le rimozione dei solidi filtrabili, qualunque sia il tipo di filtro utilizzato, è in genere elevatissima, oltre il 95%. Quando la capacità di rimozione del filtro è esaurita, deve essere effettuato il controlavaggio, attuabile attraverso diverse procedure, tra cui quelle più diffuse sono: . espansione del letto con aria insufflata in controcorrente, lavaggio con acqua in

controcorrente e infine lavaggio con acqua in corrente; . lavaggio in controcorrente con acqua seguito da lavaggio con acqua, sempre in equicorrente. La scelta del tipo di controlavaggio dipende dalle caratteristiche dell’acqua: ad esempio in acque di falsa ricche di ferro e manganese, oppure in acque superficiali ad elevato contenuto organico e microbiologico la prima soluzione offre i migliori risultati per l’applicazione del controlavaggio ad aria che, attraverso una espansione spinta del letto filtrante (fino al 20% in volume), favorisce una rimozione degli inquinanti trattenuti sui grani del filtro.

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Nel caso in oggetto per quanto precisato nella Relazione tecnica descrittiva, si adotteranno dei filtri a sabbia in pressione. Alla sezione saranno associate tutte quelle apparecchiature e strutture necessarie al funzionamento e al lavaggio dei filtri (pompe e soffianti), strumentazione (misuratori di portata, di livello, di pressione), vasche di accumulo e stoccaggio (acqua trattata per il lavaggio, acqua derivante dal lavaggio). Per l’impianto in oggetto in considerazione della potenzialità richiesta per la nuova linea di trattamento, 43 l/s di acqua grezza, viene prevista una batteria di 4 filtri in pressione, completa di tutte le attrezzature per il lavaggio e l’allontanamento delle acque da esso derivanti.

1.3.5 Accumulo e rilancio delle acque trattate

Per lo stoccaggio dell’acqua prodotta dall’impianto nel suo complesso (nuova e vecchia linea) sarà prevista la realizzazione di una nuova vasca di stoccaggio di appropriato volume, alla quale verrà associata una nuova stazione di rilancio al serbatoio Fortezza Sarà inoltre prevista a servizio della nuova linea uno stoccaggio di acqua in uscita dai filtri a sabbia di volume sufficiente a garantire l’acqua per il loro lavaggio. La portata d’acqua trattata potrà essere misurata in uscita con idoneo misuratore di portata con registrazione in sala controllo. La regolazione della portata potrà effettuarsi mediante opportuna valvola automatica

1.3.6 Trattamento fanghi

Per i fanghi prodotti dalla nuova linea potrà essere adottato in linea di principio quanto ora previsto per quelli prodotti dalla linea esistente, ovvero un ispessimento e il trasferimento tramite automezzi all’impianto di depurazione acque reflue del Casolino per essere ulteriormente trattati.

1.3.7 Stoccaggio e dosaggio reattivi

Per lo svolgimento dei processi previsti per l’impianto in oggetto, analogamente a quanto attualmente in uso per la linea esistente,. saranno adottati i seguenti reattivi:

- policloruro di alluminio quale coagulante;

Per lo stoccaggio saranno utilizzate le strutture esistenti, mentre per il dosaggio saranno previste nuove linee e nuove pompe di dosaggio adeguate alla potenzialità della nuova filiera di processo.

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1.4 DIMENSIONAMENTO DEL CICLO DI TRATTAMENTO

1.4.1 Alimentazione e misura della portata L’alimentazione della nuova linea di trattamento avverrà derivando una quota parte di portata, pari a 43 l/s, in uscita dall’esistente vasca di pre ossidazione con ozono.

Sarò inoltre prevista la realizzazione di un nuovo by pass della pre ossidazione e una misura della portata di alimentazione dei nuovi trattamenti.

1.4.2 Correzione del pH e dosaggio reagenti Analogamente a quanto avviene attualmente per la linea esistente, la correzione del pH è realizzata a monte della pre ossidazione esistente; il dosaggio di CO2 avverrà quindi in comune per le due linee di trattamento.

Il dosaggio dei reagenti necessari al processo di chiarificazione avverrà invece in una vasca dedicata .

La sezione ha le seguenti principali caratteristiche tecniche e funzionali:

- Portata in ingresso alla sezione l/s 43 - Pari a m3/h ~155 - Volume utile vasca correzione di pH m3 15 - Tempo di contatto: min ˜6 - Volume utile vasca miscelazione reattivi m3 20 - Tempo di contatto: min 8 - Dosaggio CO2 mg/l 3 - 5 - Consumo medio giornaliero Kg/g 11

1.4.3 Chiarificazione La sezione ha le seguenti principali caratteristiche tecniche e funzionali:

- portata totale addotta alla sezione l/s 43 - pari a m3/h ~155 - numero di chiarificatori n° 1 - tipologia del chiarificatore a ricircolo di fango - diametro interno vasca m. 10 - altezza parte cilindrica m. 4 - superficie unitaria utile m2 71 - carico idraulico m/h 2,17 - tempo di contatto flocculazione min 17 - diametro turbina m. 4,5 - velocità turbina min-max r.p.m. 3-15 - diametro cilindro reazione m. 1,1 - potenza installata turbina kW 1,2

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1.4.4 Filtrazione su sabbia A valle della flottazione sarà prevista un vasca del volume di circa 95 m3, al fine di assicurare un ottimale alimentazione alla fase di filtrazione su sabbia in pressione

Per detta fase saranno adottati 4 filtri in pressione, funzionanti in parallelo costituiti ognuno da un serbatoio metallico verticale, costruito in lamiera d’acciaio con rivestimento interno idoneo al contatto con acqua destinata al consumo umano. Ogni filtro sarà completo di gambe di supporto, diffusori per la distribuzione dell’acqua da filtrare, per l’adduzione dell’acqua e dell’aria di lavaggio, passi d’uomo, bocchelli per tubi e strumenti. Completeranno la dotazione d’ogni filtro, dei manometri sull’ingresso e l’uscita, prese campione, valvole manuali e/o automatiche, scalette a norma di accesso alla sommità dei filtri, cassetta di distribuzione pneumatica completa di elettrovalvola per l’alimentazione dell’aria compressa di comando delle valvole automatiche, un misuratore elettromagnetico di portata.

La sezione in oggetto sarà completata inoltre da:

- una misura di delta P del gruppo di filtrazione comune a tutta la batteria; - due elettropompe centrifughe ( di cui una di riserva) per l’alimentazione dei filtri a

sabbia, con portata unitaria di 151 m3/h. Tali pompe saranno complete di motore, valvolame ed organi di intercettazione;

- valvola di regolazione della portata acqua avviata ai filtri a carbone attivo, di tipo wafer a farfalla con posizionatore automatico, e valvolame manuale per by pass.

- due soffianti per il lavaggio dei filtri a sabbia ( di cui una di riserva), con portata unitaria di 270 m3/h, complete di motore, basamento, silenziatori in aspirazione e mandata, valvola di non ritorno, valvola di sicurezza, raccordi, supporti antivibranti, cabina insonorizzante, completa di ventilatore, manometri;

- serie di tubazioni per l’invio dell’aria di lavaggio ai filtri - due elettropompe per l’acqua di lavaggio dei filtri a sabbia( di cui una di riserva)

ciascuna con portata di 75 m3/h, complete di motore elettrico, valvole a farfalla in aspirazione e mandata, valvole di ritegno

La sezione ha le seguenti principali caratteristiche tecniche e funzionali:

Alimentazione filtri (P201 A/B)

- Portata di alimentazione l/s 42 - Pari a m3/h ~151 - Tipo di pompe installate centrifughe ad asse orizzontale - Numero di pompe installate n° 2 - Di cui di riserva n° 1 - Portata unitaria m3/h 151 - Prevalenza m. 20 - Potenza installata unitaria KW 15 - Potenza installata totale KW 30

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Filtri a sabbia

- Numero di filtri n° 4 - diametro cilindro: m.. 2,50 - altezza fasciame: m. 3,00 - tipo di fondi ellittici - tipo strato filtrante: sabbia - superficie unitaria filtro: m2 4,9 - superficie totale filtri m2 19,6 - velocità ascensionale con tutti i filtri in

funzione m/h 7,7

- velocista ascensionale con un filtro in lavaggio m/h 10,3

- altezza strato di ghiaia m 0,15 - altezza sabbia m 2 - volume totale materiale filtrante m3 39 - pressione di progetto bar 2 - pressione di prova idraulica bar 4,5 - spessore fasciame mm. 8 - protezione interna espossi-amminico alimentare - protezione esterna poliuretanica

Acqua di lavaggio filtri (P202 A/B)

- Portata specifica acqua di lavaggio m3/h 15-18 - Tipo di pompe installate centrifughe ad asse orizzontale - Numero di pompe installate n° 2 - Di cui di riserva n° 1 - Portata unitaria m3/h 75 - Prevalenza m. 20 - Potenza installata unitaria KW 7,5 - Potenza installata totale kW 15

Aria di lavaggio filtri (S201 A/B)

- Portata specifica aria di lavaggio Nm3/h 55-60 - Tipo apparecchiatura soffiante a lobi rotanti - Numero di pompe installate n° 2 - Di cui di riserva n° 1 - Portata unitaria m3/h 270 - Pressione di mandata mbar 400 - Potenza installata unitaria KW 7,5 - Potenza installata totale kW 15

1.4.5 Accumulo e rilancio delle acque trattate Sarà previsto uno stoccaggio dell’acqua trattata (120 m3) a servizio della nuova linea di trattamento al fine di garantire l’acqua necessaria per il lavaggio dei nuovi filtri a sabbia in pressione. In uscita da tale vasca, per troppopieno, l’acqua trattata dalla nuova filiera sarà avviata come precedentemente detto alla vasca di accumulo dell’acqua in uscita dai filtri a sabbia esistenti.

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A completamento di questa sezione sarà inoltre previsto:

- un sistema di misura del livello dell’acqua all’interno della vasca completo di sonda ad ultrasuoni e unità a microprocessore;

- un sistema di misura del pH dell’acqua trattata, completo di sonda ad immersione per l’alloggiamento dell’elettrodo, elettrodo, trasmettitore

Completeranno la sezione le necessarie tubazioni, organi idraulici di intercettazione e carpenterie.

Dalla suddetta vasca, attraverso il circuito esistente,l’acqua prodotta dalla nuova linea, giungerà all’attuale vasca di sollevamento opportunamente collegata con una vasca di nuova realizzazione. A tale nuova vasca verrà associata una nuova stazione di rilancio al serbatoio Fortezza

La sezione ha le seguenti principali caratteristiche tecniche e funzionali: - Volume di stoccaggio acqua trattata m3 410 - Tipo di pompe installate centrifughe ad asse orizzontale - Numero di pompe installate n° 6 - Di cui di riserva n° 1 - Portata unitaria m3/h 324 - Prevalenza m. 40 - Potenza installata unitaria KW 75 - Potenza installata totale KW 450

1.4.6 Stoccaggio e dosaggio reattivi Come precedentemente, per lo svolgimento dei processi previsti per l’impianto in oggetto analogamente a quanto attualmente in uso per la linea esistente, saranno adottati i seguenti reattivi:

- CO2 per la correzione del pH - policloruro di alluminio quale coagulante;

Per i suddetti reattivi potranno essere adottati i seguenti dosaggi ed attrezzature:

- CO2 per la correzione del pH: potrà prevedersi un dosaggio aggiuntivo medio di 3 mg/l, in funzione dell’effettivo pH dell’acqua grezza, corrispondenti ad un consumo medio giornaliero di circa 11 kg.

- Coagulante per la chiarificazione: potrà prevedersi un dosaggio medio di 30 gr/m3 di prodotto commerciale (densità 1,2 kg/l), corrispondente a un consumo giornalieri pari a 93 l/g

Principali caratteristiche tecniche e funzionali:

· Stoccaggio: si utilizza lo stoccaggio

esistente · Pompe dosatrici 1 + 1R

· Portata max 20 l/h · Pressione max 1,5 bar

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1.4.7 Trattamento fanghi Il trattamento dei reflui generati dalla filiera di potabilizzazione ( acque derivanti dal lavaggio dei filtri a sabbia e fanghi prodotti dalla chiarificazione) prevede:

- una vasca di stoccaggio delle acque prodotte dal lavaggio dei filtri a sabbia attrezzata

con due elettropompe, di cui una di riserva, per il rinvio di queste acque alla vaca di correzione pH/miscelazione reattivi della nuova linea

- un sollevamento dei fanghi prodotti dalla sezione di chiarificazione costituito da due elettropompe del tipo volumetrico di cui una di riserva

- un ispessimento a gravità ( esistente ) dei fanghi prodotti in chiarificazione.

La linea fanghi ha le seguenti caratteristiche tecnico funzionali: Rilancio acque derivanti dal lavaggio dei filtri a sabbia

- Tipo di pompe installate sommergibili - Numero di pompe installate n° 2 - Di cui di riserva n° 1 - Portata unitaria m3/h 10 - Prevalenza m. 5 - Potenza installata unitaria Kw 0,37 - Potenza installata totale kW 0,74

Accumulo e sollevamento fanghi della chiarificazione

- Volume utile vasca m3 70 - Tipo di pompe installate volumetriche - numero di pompe estrazione fanghi n ° 2 - di cui di riserva n° 1 - portata unitaria pompe estrazione

fanghi m3/h 0,2-1 - prevalenza bar 2 - potenza installata unitaria kw 0,25 - potenza installata totale kw 2,50

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2 CALCOLI IDRAULICI Nel presente capitolo si riportano i calcoli idraulici relativi alla verifica del profilo idraulico dell’impianto e dei dimensionamenti della stazione di sollevamento e rilancio finale. Nel seguito vengono descritte conseguenti scelte progettuali adottate. Si veda l’ appendice alla relazione per gli sviluppi completi dei calcoli idraulici di verifica del profilo idraulico dell’impianto e dei dimensionamenti della stazione di sollevamento e rilancio finale.

2.1 VERIFICA DEL PROFILO IDRAULICO

Le opere idrauliche e le quote dei relativi stramazzi sono state dimensionate al fine di garantire il funzionamento della nuova filiera a gravità (nelle parti non in pressione), per la portata nominale di 40 l/s e per la portata idraulica massima di 50 l/s . Per tali portate viene garantito altresì il funzionamento inalterato della filiera esistente nei punti di interferenza presso la derivazione a monte e a valle della vasca di pre-ozonizzazione e nel reingresso della nuova filiera in testa alla vasca di post-ozonizzazione, a valle dei pozzetti di uscita dei filtri a sabbia esistenti. E’ stato verificato in particolare che non si creino dalla vasca di carico della post-ozonizzazione rigurgiti che possano ostacolare il deflusso in uscita dai pozzetti dei filtri a sabbia a gravità della filiera esistente. I regimi ipotizzati per l’impianto, completo della nuova filiera, sono riassunti nel seguente prospetto:

Tabella 1

Regime di Impianto [Lt./sec] Portata nominale Portata idraulica

max.

Portata filiera esistente Q1,n 360 Q1,max 400

Portata filiera di ampliamento Q2,n 40 Q1,max 50

Portata complessiva d’impianto

Qtot,n 400 Qtot,max 450

Le simulazioni sono state appoggiate a verifiche e misure svolte sulla filiera esistente monitorandone il funzionamento alle portate di 300 l/s, 400 l/s e 430 l/s; in particolare è stato osservato come per quest’ultimo valore di portata si verifichi un ritorno del livello idrico dalla vasca di carico della post-O3 tale da rigurgitare parzialmente lo stramazzo dei pozzetti di uscita dei filtri a sabbia esistenti, ma di entità tale da non bloccare il flusso in uscita dai filtri stessi, che si è mantenuto stabile su valori attorno a 430 l/s. Nella figura seguente vengono riportati i livelli idrici di verifica per il regime di portata nominale, pari a 400 l/s totali (si veda anche elaborato grafico: P-02).

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Riepilogo metri Tratto DN [mm] Sez [m2]H1 313.29 L1 600 0.283H2 312.88 L2 600 0.283H3 312.88 L3-1 400 0.126H4 312.75 L3-2 500 0.196H5 312.32 L4-1 600 0.283H6 312.32 L4-2 800 0.502H7 312.15 L5-1 600 0.283H8 311.97 L5-2 800 0.502H9 311.51 L2A 400 0.126H10 310.88 L3A 400 0.126H11 309.78 L4A 400 0.126H12 309.66 L5A-1 200 0.031H13 309.63 L5A-2 150 0.018H14 312.70 L6A 400 0.126H15 312.66H16 312.61H17 312.60H18 312.49H19 312.47H20 312.97H21 312.94H22 * * fissato geometricamente

H1 H2 H3H4

H5 H6H7 H8 H9

H10H11

H13H12L1 L2 L3

L4

L5

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Vasca di carico (1) Pre ozono (2) Vasca mixing (3)

Chiariflocculazione (4) Filtri a sabbia (5)

Vasca accumulo controlavaggio (6)

Vasca mixing (3A)

Chiariflocculazione (4A)

Filtri in pres one (5A)

Vasca accumulo filtrata (6A)

si

Vasca accumulo acqua di lavaggio (7A)

H14 H15 H16 H17 H18

H19H20

H21

H22

Qn Q1

Q2

L2A

L3AL4A

L5A

L6A

L7A

L8A

P201A/B

P202A/B

P401A/B

Figura 1 – Profilo idraulico per la portata nominale complessiva di impianto Qn= 400 l/s (Q1,n=360 + Q2,n=40).

Figura 2 – Profilo idrico dello stramazzo interno alla vasca di pre-ozonizzazione per Q= 300 l/s (foto di sinistra) e Q= 400 l/s (foto di destra)

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2.2 DIMENSIONAMENTO DELLA STAZIONE DI SOLLEVAMENTO FINALE

Il sollevamento finale è stato dimensionato sulla portata idraulica massima dell’impianto, pari a Qmax = 450 l/s, come descritto in Tabella 1.

2.2.1 Dimensionamento delle pompe e verifica della condotta di spinta La condotta adduttrice alimentata dal sollevamento rifornisce il serbatoio della città di Arezzo ed è costituita da una tubazione in acciaio della lunghezza di circa 6.2 km. Il diametro iniziale della condotta è un DN700, per la lunghezza di 1820 mt. fino in prossimità di un ponte tubo, dove la condotta esce fuori-terra per poi rinterrarsi subito dopo il ponte; il tratto che segue per i restanti 4400 mt ha un diametro DN600. La piezometrica misurata attualmente presenta una cadente pari a J1= 0.0035 per il primo tratto DN700 e J2= 0.0045 per il secondo tratto DN600.

Figura 3 – Andamento della condotta adduttrice e piezometrica misurata nello stato attuale (portata pari a 380 l/s)

Il calcolo delle perdite di carico per la portata di verifica Qmax = 450 l/s, distribuite lungo il tratto di adduzione è stato eseguito con scabrezza a tubi nuovi in acciaio (0,2 mm.) ed a tubi vecchi in acciaio (1 mm.); per tenere conto delle perdite di carico concentrate è stata aumentata del 10 % la lunghezza dei tratti di tubazione. La curva caratteristica della rete di adduzione è stata calcolata e riportata nella figura che segue, per la portata di calcolo e nelle due condizioni di tubi nuovi e tubi usati.

15/01/2010 14


Curve caratteristiche adduzione Poggio Cuculo

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

55.00

60.00

65.00

70.00

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

Portata (m3/hh)

HM

T (m

etri)

Tubi nuovi Tubi vecchi

Figura 4 – Curva caratteristica del circuito idraulico di adduzione (in mc/ora) Sulla base della curva caratteristica di rete si sono prese in esame diverse pompe presenti sul mercato (marca di riferimento GRUNDFOS) delle tipologie più comuni (asse verticale e orizzontale); la pompa più prossima al punto di funzionamento ottimale e proposta per la dotazione del nuovo sollevamento ha come riferimento la curva caratteristica identificata con la sigla NK 150-400, come riportato in Figura 5.


0.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

55.000

60.000

65.000

70.000

36 108

180

252

324

396

468

540

612

684

756

828

900

972

1044

1116

1188

1260

1332

1404

1476

1548

1620

1692

1764

1836

1908

1980

Portata (m3/hh)

HM

T (m

etri)

Tubi nuovi

Tubi vecchi

CV 300-340

CV 400-330

NK 125-400

NK 150-400

HS 300-250

HS 350-300

Figura 5 – Curve caratteristiche del circuito idraulico di adduzione e delle pompe esaminate (in mc/ora)

Il nuovo gruppo di sollevamento sarà costituito da 6 pompe del tipo prima citato, di cui 5 in servizio delle quali una comandata da inverter, più una pompa ulteriore di riserva.

15/01/2010 15


Sulla base dei calcoli riportati in appendice si è ritenuta più adatta la pompa NB/NK 150/400-375 delle potenza nominale di 75 KW. Per tale pompa è stimata un’altezza massima in aspirazione pari a 4,94 metri (6,44 metri alla portata d’esercizio). La specifica tecnica è la seguente:

- n.6 elettropompe centrifughe orizzontali per il rilancio di acqua da destinarsi al consumo idropotabile e certificata conforme alle vigenti normative e prescrizioni igienico sanitarie del Ministero della Sanità e Salute Pubblica (D.M n. 174 del 6.4.2004 e seguenti):

· ITEM P501 A÷F · Tipo monostadio ad asse orizzontale · Portata 300 mc/h, 400 mc/h · Prevalenza 50 mca, 45 mca · Potenza 75 kw · NPSH pompa: 6,4 m. · Numero giri: 1.480 rpm/min. · Rendimento: 83,7 % · Lunghezza 2 m. · Corpo pompa EL GJL 250 · Girante inox 1.4408/CF8M · Albero Aisi 420 · Tenuta Baderna · Coprigiunto 1.4016 AISI 430 · Tenuta meccanica: Burgmann 1.4401 AISI 316 · Lanterna: EL GJL 250 · Viterie Acciaio inox · Motore elettrico 4 poli -75 Kw – 50 Hz · Isolamento Classe F · Protezione IP 55 · Alimentazione 220-380 V trifase · Peso pompa 885 kg.

2.2.2 Dimensionamento delle protezioni dalle sovrapressioni di colpo d’ariete

I fenomeni di moto vario nelle condotte in pressione sono normalmente generati da una variazione di portata dovuta alla manovra di un organo di regolazione; nelle condotte di sollevamento meccanico sono dovuti anche ad una brusca interruzione della potenza motrice. Per manovre di regolazione abbastanza rapide, si verifica un fenomeno comunemente noto con il nome di colpo d’ariete, durante il quale le grandezze caratteristiche della corrente liquida (pressione, velocità e portata) variano non solo nel tempo, ma anche lungo la tubazione; per lo studio di tale fenomeno è necessario considerare la compressibilità del liquido e la deformabilità della condotta. Per manovre di regolazione molto lente o in presenza di efficaci dispositivi di attenuazione delle oscillazioni di carico (pozzi piezometrici, camere d’aria ecc.) sono invece trascurabili le caratteristiche elastiche del liquido e della tubazione. I transitori presi in esame nella verifica di dimensionamento degli organi di attenuazione sono quindi due:

1. transitorio dovuto alla chiusura brusca di organo di intercettazione sull’adduzione; 2. transitorio dovuto allo stacco improvviso dell’energia ed arresto brusco delle pompe;

15/01/2010 16


Nel primo caso in esame la sovrappressione generata da una chiusura brusca di un organo d’intercettazione è stimata pari a 177 metri. Tale sovrappressione genera una portata pari a 1600 l/s che dovrà essere dissipata con tre valvole del tipo “BAYARD DJET” DN 200 o equivalenti. Il fenomeno oscillatorio viene descritto nel grafico seguente:

-20,00,0

20,040,060,080,0

100,0120,0140,0160,0180,0200,0220,0240,0260,0280,0300,0

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288 300 312 324 336 348

tempo (sec)

pres

sion

e pr

emen

te (m

.c.a

.)

L’onda di sovrappressione sarà pari a 177 mt e si smorzerà nel tempo a causa degli attriti. Per il secondo caso, di arresto brusco della pompa, è stata fatta una stima secondo la teoria empirica di Mendiluce: la sovrappressione generata da un arresto brusco per mancanza di energia è stimata pari a 81 metri (più bassa quindi della sovrappressione generata da una chiusura brusca di un organo d’intercettazione). Il fenomeno ha inizio con una onda di depressione; al fine di proteggere la condotta sarà predisposto un bypass in parallelo al gruppo di sollevamento, dotato di valvola di ritegno, tale da aprirsi automaticamente e mantenere l’alimentazione dell’adduzione a gravità dalla vasca di rilancio, in caso di arresto brusco delle pompe. In questo modo il volume presente nelle vasche determinerà un graduale rallentamento della corrente in grado di coadiuvare il funzinoamento degli organi di protezione. Il fenomeno oscillatorio viene descritto nel grafico che segue.

-20,00,0

20,040,060,080,0

100,0120,0140,0160,0180,0200,0220,0240,0260,0280,0300,0

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288 300 312 324 336 348

tempo (sec)

pres

sion

e pr

emen

te (m

.c.a

.)

La sovrappressione generata è pari a 81 metri. Essa si smorzerà per effetto degli attriti attorno al valore corrispondente al livello statico.

15/01/2010 17

Nuove Acque SpA Progetto di ampliamento del potabilizzatore di POGGIO CUCULO Relazione di calcolo idraulico - APPENDICE

APPENDICE

RELAZIONE DI CALCOLO IDRAULICO


1

Al fine di dimensionare correttamente le opere idrauliche relative alla nuova filiera di trattamento, si è proceduto al calcolo per l’individuazione dei vari carichi idraulici nelle vasche esistenti. Sono state affrontate diverse simulazioni i cui risultati sono stati calibrati sulla base delle misure prese in campo. Le simulazioni svolte sono di seguito riepilogate:

1. Simulazione n. 1a: Linea esistente con portata pari a 300 l/s; 2. Simulazione n. 1b: Linea esistente con portata pari a 400 l/s 3. Simulazione n. 2: Linea esistente e nuova filiera con portata in ingresso pari a 300 l/s (260

l/s sulla linea esistente e 40 l/s sulla nuova filiera) 4. Simulazione n.3: Linea esistente e nuova filiera con portata in ingresso pari a 400 l/s (360 l/s

sulla linea esistente e 40 l/s sulla nuova filiera) 5. Simulazione n.4: Linea esistente e nuova filiera con portata in ingresso pari a 450 l/s (400 l/s

sulla linea esistente e 50 l/s sulla nuova filiera) I risultati di calcolo vengono di seguito riepilogati (cfr. Profilo idraulico.dwg)

Verifica del profilo idraulico

Simulazione 1a: 300 l/s CALCOLI Dati in ingresso: Portata Q1 Q2 l/s 300 300 mc/s 0,3 0,3 Calcolo della perdita di carico tratto L1 L DN V [m] [mm] [m/s] L1 43 600 1,06 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 1,5 0,043 0,0645 Perdite di carico concentrate

ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3+ΔΗ4 perdita all'imbocco ΔΗ1 0,03 m ΔΗ2 0,06 m perdita allo sbocco ΔΗ3 0,06 m curva 90° ΔΗ4 0,03 m curva 45°

ΤΟΤ 0,18 m perdite su curve ecc.

gvH

25,0 2

1⋅

=Δ

gvH2

2

2 =Δ

gv

H2

2

4.3 α=Δ


2

alfa V^2/2g ΔΗconc = 0,18 m curve 45 0,6 0,057438 curve 90 1 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,24 H1 H2 H3 313,06 312,82 312,82 Calcolo di H4 (stramazzo tipo Bazin) Q 0,3 mc/s L 5 m lunghezza stramazzo p 3,85 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H4 Z p.c. 313,41

2 0,104 0,1047 0,403 312,71

H bordo chiusino vasca 0,16

3 0,103 0,1044 0,403 H acqua 0,86

4 0,103 0,1044 0,403 H4 mis 312,71 scarto 0,00 Calcolo della perdita di carico tratto L2 L DN V [m] [mm] [m/s] L2 3 600 1,06 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 1,5 0,003 0,0045 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3+ΔΗ4 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,029 m imbocco 0,5 0,06 ΔΗ2 0,06 m sbocco 1 ΔΗ3 0,18 m v. farf. 3,1 ΔΗ4 0,03 m Tee 0,6 ΤΟΤ 0,30 ΔΗconc = 0,30 m Z p.c. 311,65

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


3

H5 H6 H vasca 1,29 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,30 312,41 312,41 H monte 0,53 H valle 0,68 scarto H5 mis 312,41 0,00Calcolo di H7 (stramazzo tipo Bazin) H6 mis 312,41 Q 0,3 mc/s L 3 m lunghezza stramazzo p 5 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H7 H7 mis 312,26 2 0,146 0,147 0,404 312,27 scarto 0,01 3 0,145 0,147 0,404 4 0,145 0,147 0,404

Calcolo della perdita di carico tratto L3 L DN V [m] [mm] [m/s] L3-1 2 400 2,39 L3-2 6 500 1,53 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L3-1 11 0,002 0,022 L3-2 3,6 0,006 0,0216 Totale 0,0436 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,058 m imbocco 0,2 0,29 ΔΗ2 0,02 m sbocco 0,2 0,12 ΤΟΤ 0,08

ΔΗconc = 0,08 m Z bordo vasca 312,59

H8 H acqua 0,46

ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,13 312,14 H8 mis 312,13 scarto 0,01 Calcolo di H9 (stramazzo rettangolare)

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ

32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ20' h+= 05404020μ


4

Q 0,3 mc/s L 0,7 m lunghezza stramazzo p 1 m altezza stramazzo

ΔH L' μ

1 0,00 0,70 0,402 H9 2 0,39 0,62 0,423 311,73 3 0,40 0,62 0,424 4 0,41 0,62 0,424 5 0,41

Calcolo della perdita di carico tratto L4 L DN V [m] [mm] [m/s] L4-1 30 600 1,06 L4-2 30 800 0,60 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L4-1 1,5 0,03 0,045 L4-2 0,34 0,03 0,0102 Totale 0,0552 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,06 m imbocco 1 0,06 ΔΗ2 0,05 m sbocco 3 0,02 ΔΗ3 0,27 m valvola 15 0,02 ΤΟΤ 0,38 ΔΗconc = 0,38 m Z p.c. 310,67

ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,44 H10 H11 H12 liv11 acqua 0,87

311,30 309,80 309,59 liv12 acqua 1,13

H11 mis 309,8 H12 mis 309,54 Calcolo della perdita di carico tratto L5 scarto 11 0,00 scarto 12 0,05 L DN V [m] [mm] [m/s] L5-1 5 600 0,35 0,1 mc/s L5-2 5 800 0,40 0,2 mc/s

0011,0+Δ= Hh


5

Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L5-1 0,19 0,005 0,00095 L5-2 0,16 0,005 0,0008 Totale 0,002 Perdite di carico concentrate tratto DN 600 ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,003 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,01 ΔΗconc = 0,01 m tratto DN 800 ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,004 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,01 ΔΗconc = 0,01 m H13 Z p.c. 310,88

ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,03 309,56 H acqua 1,31

H13 mis 309,57

scarto -0,01


6

Riepilogo metri Tratto DN [mm] Sez [m2]H1 313,06 L1 600 0,283H2 312,82 L2 600 0,283H3 312,82 L3-1 400 0,126H4 312,71 L3-2 500 0,196H5 312,41 L4-1 600 0,283H6 312,41 L4-2 800 0,502H7 312,27 L5-1 600 0,283H8 312,14 L5-2 800 0,502H9 311,73H10 311,30H11 309,80H12 309,59H13 309,56

H1 H2 H3H4

H5 H6H7 H8 H9

H10H11

H13H12L1 L2 L3

L4

L5Vasca di carico (1) Pre ozono (2) Vasca mixing (3)



Q1 Q2


7

Simulazione 1b: 400 l/s CALCOLI Dati in ingresso: Portata Q1 Q2 l/s 400 400 mc/s 0,4 0,4 Calcolo della perdita di carico tratto L1 L DN V [m] [mm] [m/s] L1 43 600 1,42 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 2,6 0,043 0,1118 Perdite di carico concentrate




gvH

25,0 2

1⋅

=Δ

gvH2

2

2 =Δ

gv

H2

2

4.3 α=Δ

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


8

ΔH h μ 1 0 0,0011 0,402 H4 Z p.c. 313,41

2 0,126 0,1267 0,404 312,74


3 0,125 0,1263 0,404 H acqua 0,83

4 0,125 0,1263 0,404 H4 mis 312,74 scarto 0,00 Calcolo della perdita di carico tratto L2 L DN V [m] [mm] [m/s] L2 3 600 1,42 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 2,6 0,003 0,0078 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3+ΔΗ4 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,051 m imbocco 0,5 0,10 ΔΗ2 0,10 m sbocco 1 ΔΗ3 0,32 m v. farf. 3,1 ΔΗ4 0,06 m Tee 0,6 ΤΟΤ 0,53 ΔΗconc = 0,53 m Z p.c. 311,65 H5 H6 H vasca 1,29 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,54 312,20 312,20 H monte 0,53 H valle 0,72 scarto H5 mis 312,41 -0,21Calcolo di H7 (stramazzo tipo Bazin) H6 mis 312,41 Q 0,4 mc/s L 3 m lunghezza stramazzo p 5 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H7 H7 mis 312,22 2 0,177 0,178 0,404 312,02 scarto -0,20 3 0,176 0,177 0,404 4 0,176 0,177 0,404

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


9

Calcolo della perdita di carico tratto L3 L DN V [m] [mm] [m/s] L3-1 2 400 3,18 L3-2 6 500 2,04 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L3-1 20 0,002 0,04 L3-2 6,5 0,006 0,039 Totale 0,079 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,103 m imbocco 0,2 0,52 ΔΗ2 0,04 m sbocco 0,2 0,21 ΤΟΤ 0,15


H8 H acqua 0,48

ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,22 311,80 H8 mis 312,11 scarto -0,31 Calcolo di H9 (stramazzo rettangolare) Q 0,4 mc/s L 0,7 m lunghezza stramazzo p 1 m altezza stramazzo

ΔH L' μ

1 0,00 0,70 0,402 H9 2 0,47 0,61 0,427 311,30 3 0,50 0,60 0,429 4 0,50 0,60 0,429 5 0,50

Calcolo della perdita di carico tratto L4 L DN V [m] [mm] [m/s] L4-1 30 600 1,42

32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ⋅−= 2,0'

ph

⋅+= 054,0402,0μ0011,0+Δ= Hh


10

L4-2 30 800 0,80 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L4-1 2,6 0,03 0,078 L4-2 0,6 0,03 0,018 Totale 0,096 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,10 m imbocco 1 0,10 ΔΗ2 0,10 m sbocco 3 0,03 ΔΗ3 0,48 m valvola 15 0,03 ΤΟΤ 0,68 ΔΗconc = 0,68 m Z p.c. 310,67


310,52 309,81 309,55 liv12 acqua 1,13

H11 mis 309,8 H12 mis 309,54 Calcolo della perdita di carico tratto L5 scarto 11 0,01 scarto 12 0,01 L DN V [m] [mm] [m/s] L5-1 5 600 0,47 0,133333 mc/s L5-2 5 800 0,53 0,266667 mc/s Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L5-1 0,3 0,005 0,0015 L5-2 0,26 0,005 0,0013 Totale 0,003 Perdite di carico concentrate tratto DN 600 ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,006 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,02 ΔΗconc = 0,02 m tratto DN 800


11

ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,007 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,02 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,02 ΔΗconc = 0,02 m H13 Z p.c. 310,88

ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,05 309,50 H acqua 1,24

H13 mis 309,64

scarto -0,14


12

Riepilogo metri Tratto DN [mm] Sez [m2]H1 313,29 L1 600 0,283H2 312,86 L2 600 0,283H3 312,86 L3-1 400 0,126H4 312,74 L3-2 500 0,196H5 312,20 L4-1 600 0,283H6 312,20 L4-2 800 0,502H7 312,02 L5-1 600 0,283H8 311,80 L5-2 800 0,502H9 311,30H10 310,52H11 309,81H12 309,55H13 309,50

H1 H2 H3H4

H5 H6H7 H8 H9

H10H11

H13H12L1 L2 L3

L4




Q1 Q2


13

Simulazione 2: Portata in ingresso 300 l/s (260 l/s sulla linea esistente e 40 l/s sulla nuova filiera) CALCOLI Dati in ingresso: Portata Q1 Q2 Q3 l/s 300 260 40 mc/s 0,3 0,26 0,04 Calcolo della perdita di carico tratto L1 L DN V [m] [mm] [m/s] L1 43 600 1,06 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 1,5 0,043 0,0645 Perdite di carico concentrate




gvH

25,0 2

1⋅

=Δ

gvH2

2

2 =Δ

gv

H2

2

4.3 α=Δ

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


14

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H4 Z p.c. 313,41

2 0,104 0,1047 0,403 312,71


3 0,103 0,1044 0,403 H acqua 0,86 4 0,103 0,1044 0,403 H4 mis 312,71

scarto 0,00 Calcolo della perdita di carico tratto L2 L DN V [m] [mm] [m/s] L2 3 600 0,92 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 1,1 0,003 0,0033 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3+ΔΗ4 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,022 m imbocco 0,5 0,04 ΔΗ2 0,04 m sbocco 1 ΔΗ3 0,13 m v. farf. 3,1 ΔΗ4 0,03 m Tee 0,6 ΤΟΤ 0,22 ΔΗconc = 0,22 m Z p.c. 311,65 H5 H6 H vasca 1,29 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,23 312,49 312,49 H monte 0,53 H valle 0,68 scarto H5 mis 312,41 0,0Calcolo di H7 (stramazzo tipo Bazin) H6 mis 312,41 Q 0,26 mc/s L 3 m lunghezza stramazzo p 5 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H7 H7 mis 312,26 2 0,132 0,134 0,403 312,35 scarto 0,09 3 0,132 0,133 0,403

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


15

4 0,132 0,133 0,403 Calcolo della perdita di carico tratto L3 L DN V [m] [mm] [m/s] L3-1 2 400 2,07 L3-2 6 500 1,32 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L3-1 9 0,002 0,018 L3-2 2,8 0,006 0,0168 Totale 0,0348 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,044 m imbocco 0,2 0,22 ΔΗ2 0,02 m sbocco 0,2 0,09 ΤΟΤ 0,06


H8 H acqua 0,46 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,10 312,26 H8 mis 312,13 scarto 0,13 Calcolo di H9 (stramazzo rettangolare) Q 0,26 mc/s L 0,7 m lunghezza stramazzo p 1 m altezza stramazzo

ΔH L' μ

1 0,00 0,70 0,402 H9 2 0,35 0,63 0,421 311,89 3 0,37 0,63 0,422 4 0,37 0,63 0,422 5 0,37


32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ⋅−= 2,0'

ph

⋅+= 054,0402,0μ0011,0+Δ= Hh


16

L4-2 30 800 0,52 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L4-1 1,1 0,03 0,033 L4-2 0,26 0,03 0,0078 Totale 0,0408 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,04 m imbocco 1 0,04 ΔΗ2 0,04 m sbocco 3 0,01 ΔΗ3 0,20 m valvola 15 0,01 ΤΟΤ 0,29 ΔΗconc = 0,29 m Z p.c. 310,67


311,56 310,06 309,85 liv12 acqua 1,13

H11 mis 309,8 H12 mis 309,54 Calcolo della perdita di carico tratto L5 scarto 11 0,26 scarto 12 0,31 L DN V [m] [mm] [m/s] L5-1 5 600 0,31 0,086667 mc/s L5-2 5 800 0,35 0,173333 mc/s Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L5-1 0,14 0,005 0,0007 L5-2 0,12 0,005 0,0006 Totale 0,001 Perdite di carico concentrate tratto DN 600 ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,002 m imbocco 0,5 0,00 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,00 ΤΟΤ 0,01 ΔΗconc = 0,01 m tratto DN 800


17

ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,003 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,01 ΔΗconc = 0,01 m H13 Z p.c. 310,88 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,02 309,83 H acqua 1,31 H13 mis 309,57 scarto 0,26 Calcolo della perdita di carico tratto L2A L DN V [m] [mm] [m/s]

L2A 50 400 0,32 att.ne calcolo per Q3

Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 0,27 0,05 0,0135 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3+ΔΗ4 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,003 m imbocco 0,5 0,005 ΔΗ2 0,005 m sbocco 1 ΔΗ3 0,026 m v. farf. 5 ΔΗ4 0,003 m Tee 0,5 ΤΟΤ 0,036 ΔΗconc = 0,036 m H14 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,05 312,66 Calcolo di H15 (stramazzo tipo Bazin) Q 0,04 mc/s L 2,2 m lunghezza stramazzo p 3,7 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H15 2 0,047 0,0476 0,403 312,62

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


18

3 0,046 0,0476 0,403 4 0,046 0,0476 0,403

Calcolo di H16 (stramazzo tipo Bazin) Q 0,04 mc/s L 2,2 m lunghezza stramazzo p 3,65 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H16 2 0,047 0,0476 0,403 312,57 3 0,046 0,0476 0,403 4 0,046 0,0476 0,403

Calcolo della perdita di carico tratto L3A L DN V [m] [mm] [m/s]


Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 0,27 0,004 0,00108 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,003 m imbocco 0,5 0,005

ΔΗ2 0,006 m sbocco agg. 1,16

ΤΟΤ 0,009 ΔΗconc = 0,009 m H17 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,01 312,56 Calcolo di H18 (stramazzo rettangolare) Q 0,04 mc/s L 0,6 m lunghezza stramazzo p 2,5 m altezza stramazzo

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ

32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ⋅−= 2,0'

ph

⋅+= 054,0402,0μ0011,0+Δ= Hh


19

ΔH L' μ

1 0,00 0,60 0,402 H18 2 0,11 0,58 0,404 312,45 3 0,11 0,58 0,404 4 0,11 0,58 0,404




ΔΗ2 0,005 m sbocco agg. 1

ΤΟΤ 0,008 ΔΗconc = 0,008 m H19 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,02 312,43 Calcolo delle perdite di carico tratto L5A (filtri e tubazioni) L DN V [m] [mm] [m/s] L5A-1 30 200 1,27 mandata pompe acqua ai filtri L5A-2 32 150 2,26 4 stacchi DN 150 alimentazione filtri (circa 10 l/s per filtro) Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 8 0,03 0,24 2,4 0,032 0,0768 Totale 0,3168 curve 90 curve 45 Tee valvole Perdite di carico concentrate tratto DN 200 DN 150 DN 200 DN 150 DN 150 n 2 5 2 1 1 ΔΗconc = ΔΗ1+ ΔΗ2 + ΔΗ3 + ΔΗ4 (*) (*) (*)


20

Alfa v1^2/2g V2^2/2g ΔΗ1 2,157 m curve 90 0,4 0,083 0,261 (*) per ciascun filtro

ΔΗ2 0,033 m curve 45 0,2 moltiplicare per 4 filtri

ΔΗ3 0,523 Tee 0,5 ΔΗ4 5,228 valvole 5 ΤΟΤ 7,941 ΔΗconc = 7,941 m ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 8,18 Calcolo della perdita di carico dell'ammasso filtrante Ψ coeff. Di attrito 111,2794 φ fattore di forma 0,85 H spessore sabbia 2 Numero di Reynolds 0,684748 v velocità di filtrazione 0,002041 m/s e porosità 0,5 d diametro dei pori 0,00045 m A sezione di un filtro 4,9 m2 ΔΗf = 0,988126 per filtro Totale 3,952503 metri Le perdite di carico nel tratto in uscite vengono prese in conto raddoppiando il valore di calcolo per il tratto a monte Perdite di carico totali (premente, filtri, uscita) 20,31541 metri H20 312,97 20,31541 metri la pompa di alimentazione dovrà alimentare i filtri con una portata nominale pari a 43 l/s (50 l/s di pot. Max) con 2 bar di prevalenza P201A/B Calcolo di H21 (stramazzo tipo Bazin) Q 0,04 mc/s L 3,85 m lunghezza stramazzo p 4 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H21 2 0,032 0,0331 0,402 312,94 3 0,032 0,0331 0,402 4 0,032 0,0331 0,402

3

2 )1(e

egv

dHH f

−⋅⋅

⋅⋅=Δφ

ψ

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


21

Calcolo della perdita di carico tratto L6A L DN V [m] [mm] [m/s] L6A 30 400 0,32 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 0,27 0,03 0,0081 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,003 m imbocco 0,5 0,005 ΔΗ2 0,005 m sbocco 1 ΤΟΤ 0,008 ΔΗconc = 0,008 m ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,02 La pressione di consegna in vasca a monte della post ozonazione è atmosferica per cui H 21 dovrà essere maggiore di Z vasca monte post ozono + perdite di carico tratto L6A Z vasca monte post ozono 310,87 H21* 310,89 H21 dovrà essere maggiore di H21*


22

Riepilogo metri Tratto DN [mm] Sez [m2]H1 313,06 L1 600 0,283H2 312,82 L2 600 0,283H3 312,82 L3-1 400 0,126H4 312,71 L3-2 500 0,196H5 312,49 L4-1 600 0,283H6 312,49 L4-2 800 0,502H7 312,35 L5-1 600 0,283H8 312,26 L5-2 800 0,502H9 311,89 L2A 400 0,126H10 311,56 L3A 400 0,126H11 310,06 L4A 400 0,126H12 309,85 L5A-1 200 0,031H13 309,83 L5A-2 150 0,018H14 312,66 L6A 400 0,126H15 312,62H16 312,57H17 312,56H18 312,45H19 312,43H20 312,97H21 312,94H22 * * fissato geometricamente

H1 H2 H3H4

H5 H6H7 H8 H9

H10H11

H13H12L1 L2 L3

L4




Vasca mixing (3A)


Filtri in pressione (5A)



H14 H15 H16 H17 H18

H19H20

H21

H22

L2A

L3AL4A

L5A

L6A

L7A

L8A

Q1 Q2

Q3

P201A/B

P202A/B

P401A/B


23





gvH

25,0 2

1⋅

=Δ

gvH2

2

2 =Δ

gv

H2

2

4.3 α=Δ

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


24

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H4 Z p.c. 313,41

2 0,126 0,1267 0,404 312,75


3 0,125 0,1263 0,404 H acqua 0,83 4 0,125 0,1263 0,404 H4 mis 312,74

scarto 0,01 Calcolo della perdita di carico tratto L2 L DN V [m] [mm] [m/s] L2 3 600 1,27 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 2 0,003 0,006 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3+ΔΗ4 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,041 m imbocco 0,5 0,08 ΔΗ2 0,08 m sbocco 1 ΔΗ3 0,26 m v. farf. 3,1 ΔΗ4 0,05 m Tee 0,6 ΤΟΤ 0,43 ΔΗconc = 0,43 m Z p.c. 311,65 H5 H6 H vasca 1,29 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,44 312,32 312,32 H monte 0,53 H valle 0,72 scarto H5 mis 312,41 -0,0Calcolo di H7 (stramazzo tipo Bazin) H6 mis 312,41 Q 0,36 mc/s L 3 m lunghezza stramazzo p 5 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H7 H7 mis 312,22 2 0,165 0,166 0,404 312,15 scarto -0,07 3 0,164 0,165 0,404

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


25

4 0,164 0,165 0,404 Calcolo della perdita di carico tratto L3 L DN V [m] [mm] [m/s] L3-1 2 400 2,87 L3-2 6 500 1,83 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L3-1 16 0,002 0,032 L3-2 5 0,006 0,03 Totale 0,062 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,084 m imbocco 0,2 0,42 ΔΗ2 0,03 m sbocco 0,2 0,17 ΤΟΤ 0,12


H8 H acqua 0,48 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,18 311,97 H8 mis 312,11 scarto -0,14 Calcolo di H9 (stramazzo rettangolare) Q 0,36 mc/s L 0,7 m lunghezza stramazzo p 1 m altezza stramazzo

ΔH L' μ

1 0,00 0,70 0,402 H9 2 0,44 0,61 0,426 311,51 3 0,46 0,61 0,427 4 0,46 0,61 0,427 5 0,46


32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ⋅−= 2,0'

ph

⋅+= 054,0402,0μ0011,0+Δ= Hh


26

L4-2 30 800 0,72 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L4-1 2 0,03 0,06 L4-2 0,5 0,03 0,015 Totale 0,075 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,08 m imbocco 1 0,08 ΔΗ2 0,08 m sbocco 3 0,03 ΔΗ3 0,39 m valvola 15 0,03 ΤΟΤ 0,55 ΔΗconc = 0,55 m Z p.c. 310,67


310,88 309,78 309,66 liv12 acqua 0,97

H11 mis 309,8 H12 mis 309,7 Calcolo della perdita di carico tratto L5 scarto 11 -0,02 scarto 12 -0,04 L DN V [m] [mm] [m/s] L5-1 5 600 0,42 0,12 mc/s L5-2 5 800 0,48 0,24 mc/s Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L5-1 0,26 0,005 0,0013 L5-2 0,22 0,005 0,0011 Totale 0,002 Perdite di carico concentrate tratto DN 600 ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,005 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,02 ΔΗconc = 0,02 m tratto DN 800


27

ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,006 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,02 ΔΗconc = 0,02 m H13 Z p.c. 310,88 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,04 309,63 H acqua 1,24 H13 mis 309,64 scarto -0,01 Calcolo della perdita di carico tratto L2A L DN V [m] [mm] [m/s]



ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H15 2 0,047 0,0476 0,403 312,66

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


28

3 0,046 0,0476 0,403 4 0,046 0,0476 0,403


ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H16 2 0,047 0,0476 0,403 312,61 3 0,046 0,0476 0,403 4 0,046 0,0476 0,403






32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ

32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ⋅−= 2,0'

ph

⋅+= 054,0402,0μ0011,0+Δ= Hh


29

ΔH L' μ

1 0,00 0,60 0,402 H18 2 0,11 0,58 0,404 312,49 3 0,11 0,58 0,404 4 0,11 0,58 0,404





ΤΟΤ 0,008 ΔΗconc = 0,008 m H19 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,02 312,47 Calcolo delle perdite di carico tratto L5A (filtri e tubazioni) L DN V [m] [mm] [m/s] L5A-1 30 200 1,27 mandata pompe acqua ai filtri L5A-2 32 150 2,26 4 stacchi DN 150 alimentazione filtri (circa 10 l/s per filtro) Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 8 0,03 0,24 2,4 0,032 0,0768 Totale 0,3168 curve 90 curve 45 Tee valvole Perdite di carico concentrate tratto DN 200 DN 150 DN 200 DN 150 DN 150 n 2 5 2 1 1 ΔΗconc = ΔΗ1+ ΔΗ2 + ΔΗ3 + ΔΗ4 (*) (*) (*)


30

Alfa v1^2/2g V2^2/2g ΔΗ1 2,157 m curve 90 0,4 0,083 0,261 (*) per ciascun filtro



ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H21 2 0,032 0,0331 0,402 312,94 3 0,032 0,0331 0,402 4 0,032 0,0331 0,402

3

2 )1(e

egv

dHH f

−⋅⋅

⋅⋅=Δφ

ψ

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


31



Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 0,27 0,03 0,0081 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,003 m imbocco 0,5 0,005 ΔΗ2 0,005 m sbocco 1 ΤΟΤ 0,008 ΔΗconc = 0,008 m ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,02 La pressione di consegna in vasca a monte della post ozonazione è atmosferica per cui H 21 dovrà essere maggiore di Z vasca monte post ozono + perdite di carico tratto L6A Z vasca monte post ozono 310,87 H21* 310,89 H21 dovrà essere maggiore di H21*


32


H1 H2 H3H4

H5 H6H7 H8 H9

H10H11

H13H12L1 L2 L3

L4




Vasca mixing (3A)





H14 H15 H16 H17 H18

H19H20

H21

H22

L2A

L3AL4A

L5A

L6A

L7A

L8A

Q1 Q2

Q3

P201A/B

P202A/B

P401A/B


33





gvH

25,0 2

1⋅

=Δ

gvH2

2

2 =Δ

gv

H2

2

4.3 α=Δ

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


34

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H4 Z p.c. 313,41

2 0,136 0,1370 0,404 312,69


3 0,135 0,1365 0,404 H acqua 0,83 4 0,135 0,1365 0,404 H4 mis 312,74

scarto -0,05 Calcolo della perdita di carico tratto L2 L DN V [m] [mm] [m/s] L2 3 600 1,42 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 2,6 0,003 0,0078 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3+ΔΗ4 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,051 m imbocco 0,5 0,10 ΔΗ2 0,10 m sbocco 1 ΔΗ3 0,32 m v. farf. 3,1 ΔΗ4 0,06 m Tee 0,6 ΤΟΤ 0,53 ΔΗconc = 0,53 m Z p.c. 311,65 H5 H6 H vasca 1,29 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,54 312,15 312,15 H monte 0,53 H valle 0,72 scarto H5 mis 312,41 -0,2Calcolo di H7 (stramazzo tipo Bazin) H6 mis 312,41 Q 0,4 mc/s L 3 m lunghezza stramazzo p 5 m altezza stramazzo

ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H7 H7 mis 312,22 2 0,177 0,178 0,404 311,97 scarto -0,25

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


35

3 0,176 0,177 0,404 4 0,176 0,177 0,404

Calcolo della perdita di carico tratto L3 L DN V [m] [mm] [m/s] L3-1 2 400 3,18 L3-2 6 500 2,04 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L3-1 20 0,002 0,04 L3-2 6 0,006 0,036 Totale 0,076 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,103 m imbocco 0,2 0,52 ΔΗ2 0,04 m sbocco 0,2 0,21 ΤΟΤ 0,15


H8 H acqua 0,48 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,22 311,75 H8 mis 312,11 scarto -0,36 Calcolo di H9 (stramazzo rettangolare) Q 0,4 mc/s L 0,7 m lunghezza stramazzo p 1 m altezza stramazzo

ΔH L' μ

1 0,00 0,70 0,402 H9 2 0,47 0,61 0,427 311,25 3 0,50 0,60 0,429 4 0,50 0,60 0,429 5 0,50

Calcolo della perdita di carico tratto L4 L DN V [m] [mm] [m/s]

32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ⋅−= 2,0'

ph

⋅+= 054,0402,0μ0011,0+Δ= Hh


36

L4-1 30 600 1,42 L4-2 30 800 0,80 Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L4-1 2,6 0,03 0,078 L4-2 0,6 0,03 0,018 Totale 0,096 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2+ΔΗ3 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,10 m imbocco 1 0,10 ΔΗ2 0,10 m sbocco 3 0,03 ΔΗ3 0,48 m valvola 15 0,03 ΤΟΤ 0,68 ΔΗconc = 0,68 m Z p.c. 310,67


310,47 309,76 309,50 liv12 acqua 1,13

H11 mis 309,8 H12 mis 309,54 Calcolo della perdita di carico tratto L5 scarto 11 -0,04 scarto 12 -0,04 L DN V [m] [mm] [m/s] L5-1 5 600 0,47 0,133333 mc/s L5-2 5 800 0,53 0,266667 mc/s Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist L5-1 0,3 0,005 0,0015 L5-2 0,28 0,005 0,0014 Totale 0,003 Perdite di carico concentrate tratto DN 600 ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,006 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,01 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,02 ΔΗconc = 0,02 m


37

tratto DN 800 ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,007 m imbocco 0,5 0,01 ΔΗ2 0,02 m sbocco 1,16 0,01 ΤΟΤ 0,02 ΔΗconc = 0,02 m H13 Z p.c. 310,88 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,05 309,46 H acqua 1,24 H13 mis 309,64 scarto -0,18 Calcolo della perdita di carico tratto L2A L DN V [m] [mm] [m/s]



ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H15

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


38

2 0,054 0,0551 0,403 312,56 3 0,054 0,0551 0,403 4 0,054 0,0551 0,403


ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H16 2 0,054 0,0551 0,403 312,50 3 0,054 0,0551 0,403 4 0,054 0,0551 0,403






32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ

32

'7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=ΔΗL

Qμ

HLL Δ⋅−= 2,0'

ph

⋅+= 054,0402,0μ


39

ΔH L' μ

1 0,00 0,60 0,402 H18 2 0,13 0,57 0,405 312,36 3 0,13 0,57 0,405 4 0,13 0,57 0,405





ΤΟΤ 0,012 ΔΗconc = 0,012 m H19 ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,02 312,33 Calcolo delle perdite di carico tratto L5A (filtri e tubazioni) L DN V [m] [mm] [m/s] L5A-1 30 200 1,59 mandata pompe acqua ai filtri L5A-2 32 150 2,83 4 stacchi DN 150 alimentazione filtri (circa 10 l/s per filtro) Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 12 0,03 0,36 4 0,032 0,128 Totale 0,488 curve 90 curve 45 Tee valvole Perdite di carico concentrate tratto DN 200 DN 150 DN 200 DN 150 DN 150 n 2 5 2 1 1

0011,0+Δ= Hh


40

ΔΗconc = ΔΗ1+ ΔΗ2 + ΔΗ3 + ΔΗ4 (*) (*) (*) Alfa v1^2/2g V2^2/2g ΔΗ1 3,371 m curve 90 0,4 0,129 0,408 (*) per ciascun filtro



ΔH h μ

1 0 0,0011 0,402 H21 2 0,037 0,0382 0,403 312,93 3 0,037 0,0382 0,403 4 0,037 0,0382 0,403

3

2 )1(e

egv

dHH f

−⋅⋅

⋅⋅=Δφ

ψ

32

7,21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=L

Qhμ

0011,0+Δ= Hhph

⋅+= 054,0402,0μ


41



Perdite di carico distribuite J L JxL [mce/Km] [km] [m] ΔΗdist 0,36 0,03 0,0108 Perdite di carico concentrate ΔΗconc = ΔΗ1+ΔΗ2 Alfa v^2/2g ΔΗ1 0,004 m imbocco 0,5 0,008 ΔΗ2 0,008 m sbocco 1 ΤΟΤ 0,012 ΔΗconc = 0,012 m ΔΗ = ΔΗdist+ΔΗconc 0,02 La pressione di consegna in vasca a monte della post ozonazione è atmosferica per cui H 21 dovrà essere maggiore di Z vasca monte post ozono + perdite di carico tratto L6A Z vasca monte post ozono 310,87 H21* 310,89 H21 dovrà essere maggiore di H21*


42


H1 H2 H3H4

H5 H6H7 H8 H9

H10H11

H13H12L1 L2 L3

L4




Vasca mixing (3A)





H14 H15 H16 H17 H18

H19 H20H21

H22

L2A

L3AL4A

L5A

L6A

L7A

L8A

Q1 Q2

Q3

P201A/B

P202A/B

P401A/B


43

Dalle simulazioni 2,3,4 si può notare come il carico in vasca di accumulo dell’acqua filtrata H 21 sia imposto geometricamente. Dato che l’alimentazione della vasca di accumulo a monte della post ozonazione avviene a gravità dall’alto (con consegna a pressione atmosferica), occorrerà prevedere in uscita dalla vasca di accumulo dell’acqua filtrata un pozzetto con uno stramazzo tipo “Bazin” centrale in modo da regolare il carico a valori pari ad H21*. In questo modo la portata verso la vasca a monte della post ozonazione sarà esattamente 50 l/s (vedi Filtrazione PC.dwg). Sulla base delle simulazioni ed in particolare prendendo come riferimento i valori di carico ottenuti alla potenzialità massima, si sono stabilite le quote geometriche delle varie vasche che compongono la filiera di trattamento (vedi Mixing e accelator.dwg e filtrazione.dwg)

DIMENSIONAMENTO NUOVO SOLLEVAMENTO: Il nuovo sollevamento per il rilancio dell’acqua trattata dall’impianto di Poggio Cuculo, al serbatoio Fortezza è stato dimensionato per una portata totale pari a 450 l/s. I calcoli di dimensionamento vengono di seguito riepilogati: I dati caratteristici della tubazione di spinta sono:

Distanza progressiva

(m)

Quota (m.s.l.m.) - h asp pompa (mod con sollev.)

DN 700 0 303,5

DN 700 438 263

DN 700 539 262

DN 700 706,8 256

DN 700 1000 252

DN 700 1250 250

DN 700 1500 249

DN 700 1795 248,5

DN 700 1800 249,00

DN 700 1830 249,5

DN 600 1831 248,5

DN 600 2000 248,00

DN 600 2250 248,80

DN 600 2500 248,00

DN 600 2750 246,50

DN 600 2933 245,70

DN 600 3106 246,00

DN 600 3500 247,50

DN 600 3750 247,50

DN 600 3857 248,50

DN 600 4120 249,70

DN 600 4401 249,10

DN 600 4750 249,80

DN 600 4980 253,50

DN 600 5030 255,30

DN 600 5139 258,80

DN 600 5653 263,00

DN 600 5721 270,00


44

DN 600 5861 285,00

DN 600 5864 297,70

DN 600 5959 299,60

DN 600 6059 306,40

DN 600 6127 313,00

DN 600 6193 320,20

DN 600 6216 320,20

200

220

240

260

280

300

320

340

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Il calcolo delle perdite di carico distribuite lungo il tratto di adduzione è stato eseguito con scabrezza a tubi nuovi in acciaio (0,2 mm.) ed a tubi vecchi in acciaio (1 mm.). Per tenere conto delle perdite di carico concentrate è stata aumentata del 10 % la lunghezza dei tratti di tubazione: Il calcolo delle perdite a tubi nuovi conduce ai seguenti risultati: Calcolo della perdita di carico nel tratto AC DN 700 Dint 692 mm Quota part H1 303,5 Sez 0,375908 mq Quota arr H2 249,5

TUBI NUOVI scabrezza = 0,2 mm

Q v Re ε/D λ j L j x L [l/s] [m/s] x 10^6 [m/m] [m] [m]

10 0,027 0,018 0,0003 0,0260 0,0000014 2013 0,003 20 0,053 0,037 0,0003 0,0230 0,0000048 2013 0,010 30 0,080 0,055 0,0003 0,0210 0,0000099 2013 0,020


45

40 0,106 0,074 0,0003 0,0200 0,0000167 2013 0,034 50 0,133 0,092 0,0003 0,0195 0,0000254 2013 0,051 60 0,160 0,110 0,0003 0,0182 0,0000342 2013 0,069 70 0,186 0,129 0,0003 0,0180 0,0000460 2013 0,093 80 0,213 0,147 0,0003 0,0180 0,0000600 2013 0,121 90 0,239 0,166 0,0003 0,0180 0,0000760 2013 0,153

100 0,266 0,184 0,0003 0,0180 0,0000938 2013 0,189 110 0,293 0,202 0,0003 0,0180 0,0001135 2013 0,229 120 0,319 0,221 0,0003 0,0178 0,0001336 2013 0,269 130 0,346 0,239 0,0003 0,0178 0,0001568 2013 0,316 140 0,372 0,258 0,0003 0,0175 0,0001788 2013 0,360 150 0,399 0,276 0,0003 0,0174 0,0002041 2013 0,411 160 0,426 0,295 0,0003 0,0172 0,0002295 2013 0,462 170 0,452 0,313 0,0003 0,0170 0,0002561 2013 0,515 180 0,479 0,331 0,0003 0,0170 0,0002871 2013 0,578 190 0,505 0,350 0,0003 0,0170 0,0003199 2013 0,644 200 0,532 0,368 0,0003 0,0170 0,0003544 2013 0,713 210 0,559 0,387 0,0003 0,0170 0,0003908 2013 0,787 220 0,585 0,405 0,0003 0,0168 0,0004238 2013 0,853 230 0,612 0,423 0,0003 0,0168 0,0004632 2013 0,932 240 0,638 0,442 0,0003 0,0168 0,0005044 2013 1,015 250 0,665 0,460 0,0003 0,0167 0,0005440 2013 1,095 260 0,692 0,479 0,0003 0,0166 0,0005849 2013 1,177 270 0,718 0,497 0,0003 0,0165 0,0006270 2013 1,262 280 0,745 0,515 0,0003 0,0163 0,0006661 2013 1,341 290 0,771 0,534 0,0003 0,0163 0,0007145 2013 1,438 300 0,798 0,552 0,0003 0,0162 0,0007600 2013 1,530 310 0,825 0,571 0,0003 0,0161 0,0008065 2013 1,623 320 0,851 0,589 0,0003 0,0161 0,0008593 2013 1,730 330 0,878 0,607 0,0003 0,0160 0,0009082 2013 1,828 340 0,904 0,626 0,0003 0,0160 0,0009641 2013 1,941 350 0,931 0,644 0,0003 0,0160 0,0010216 2013 2,057 360 0,958 0,663 0,0003 0,0159 0,0010741 2013 2,162 370 0,984 0,681 0,0003 0,0159 0,0011346 2013 2,284 380 1,011 0,700 0,0003 0,0158 0,0011892 2013 2,394 390 1,037 0,718 0,0003 0,0158 0,0012526 2013 2,522 400 1,064 0,736 0,0003 0,0158 0,0013177 2013 2,652 410 1,091 0,755 0,0003 0,0158 0,0013844 2013 2,787 420 1,117 0,773 0,0003 0,0158 0,0014527 2013 2,924 430 1,144 0,792 0,0003 0,0158 0,0015227 2013 3,065 440 1,170 0,810 0,0003 0,0158 0,0015944 2013 3,210 450 1,197 0,828 0,0003 0,0158 0,0016677 2013 3,357 460 1,224 0,847 0,0003 0,0157 0,0017316 2013 3,486 470 1,250 0,865 0,0003 0,0157 0,0018077 2013 3,639 480 1,277 0,884 0,0003 0,0157 0,0018854 2013 3,795 490 1,304 0,902 0,0003 0,0156 0,0019523 2013 3,930 500 1,330 0,920 0,0003 0,0156 0,0020328 2013 4,092 510 1,357 0,939 0,0003 0,0155 0,0021014 2013 4,230 520 1,383 0,957 0,0003 0,0154 0,0021705 2013 4,369 530 1,410 0,976 0,0003 0,0153 0,0022401 2013 4,509 540 1,437 0,994 0,0003 0,0152 0,0023103 2013 4,651 550 1,463 1,012 0,0003 0,0150 0,0023651 2013 4,761

Calcolo della perdita di carico nel tratto AC DN 600 Dint 591 mm Quota part H1 249,5 Sez 0,274186 mq Quota arr H2 320,5


46

TUBI NUOVI scabrezza = 0,2 mm


10 0,036 0,025 0,0003 0,0250 0,0000024 4824,6 0,012 20 0,073 0,050 0,0003 0,0220 0,0000086 4824,6 0,042 30 0,109 0,076 0,0003 0,0200 0,0000176 4824,6 0,085 40 0,146 0,101 0,0003 0,0182 0,0000285 4824,6 0,138 50 0,182 0,126 0,0003 0,0182 0,0000446 4824,6 0,215 60 0,219 0,151 0,0003 0,0181 0,0000638 4824,6 0,308 70 0,255 0,177 0,0003 0,0181 0,0000869 4824,6 0,419 80 0,292 0,202 0,0003 0,0180 0,0001129 4824,6 0,545 90 0,328 0,227 0,0003 0,0178 0,0001413 4824,6 0,682

100 0,365 0,252 0,0003 0,0176 0,0001724 4824,6 0,832 110 0,401 0,278 0,0003 0,0174 0,0002063 4824,6 0,995 120 0,438 0,303 0,0003 0,0170 0,0002398 4824,6 1,157 130 0,474 0,328 0,0003 0,0170 0,0002815 4824,6 1,358 140 0,511 0,353 0,0003 0,0169 0,0003245 4824,6 1,566 150 0,547 0,379 0,0003 0,0169 0,0003725 4824,6 1,797 160 0,584 0,404 0,0003 0,0168 0,0004214 4824,6 2,033 170 0,620 0,429 0,0003 0,0166 0,0004700 4824,6 2,268 180 0,656 0,454 0,0003 0,0164 0,0005206 4824,6 2,512 190 0,693 0,480 0,0003 0,0163 0,0005765 4824,6 2,781 200 0,729 0,505 0,0003 0,0162 0,0006349 4824,6 3,063 210 0,766 0,530 0,0003 0,0162 0,0006999 4824,6 3,377 220 0,802 0,555 0,0003 0,0161 0,0007634 4824,6 3,683 230 0,839 0,580 0,0003 0,0161 0,0008344 4824,6 4,026 240 0,875 0,606 0,0003 0,0160 0,0009029 4824,6 4,356 250 0,912 0,631 0,0003 0,0160 0,0009797 4824,6 4,727 260 0,948 0,656 0,0003 0,0160 0,0010597 4824,6 5,113 270 0,985 0,681 0,0003 0,0160 0,0011428 4824,6 5,513 280 1,021 0,707 0,0003 0,0159 0,0012213 4824,6 5,892 290 1,058 0,732 0,0003 0,0159 0,0013101 4824,6 6,321 300 1,094 0,757 0,0003 0,0159 0,0014020 4824,6 6,764 310 1,131 0,782 0,0003 0,0159 0,0014970 4824,6 7,222 320 1,167 0,808 0,0003 0,0159 0,0015952 4824,6 7,696 330 1,204 0,833 0,0003 0,0159 0,0016964 4824,6 8,184 340 1,240 0,858 0,0003 0,0159 0,0018008 4824,6 8,688 350 1,277 0,883 0,0003 0,0159 0,0019083 4824,6 9,207 360 1,313 0,909 0,0003 0,0158 0,0020062 4824,6 9,679 370 1,349 0,934 0,0003 0,0156 0,0020923 4824,6 10,095 380 1,386 0,959 0,0003 0,0154 0,0021787 4824,6 10,511 390 1,422 0,984 0,0003 0,0153 0,0022800 4824,6 11,000 400 1,459 1,010 0,0003 0,0152 0,0023827 4824,6 11,496 410 1,495 1,035 0,0003 0,0152 0,0025033 4824,6 12,078 420 1,532 1,060 0,0003 0,0152 0,0026269 4824,6 12,674 430 1,568 1,085 0,0003 0,0151 0,0027354 4824,6 13,197 440 1,605 1,110 0,0003 0,0151 0,0028641 4824,6 13,818 450 1,641 1,136 0,0003 0,0151 0,0029958 4824,6 14,453 460 1,678 1,161 0,0003 0,0151 0,0031304 4824,6 15,103 470 1,714 1,186 0,0003 0,0151 0,0032680 4824,6 15,767 480 1,751 1,211 0,0003 0,0151 0,0034085 4824,6 16,445 490 1,787 1,237 0,0003 0,0151 0,0035520 4824,6 17,137 500 1,824 1,262 0,0003 0,0151 0,0036985 4824,6 17,844 510 1,860 1,287 0,0003 0,0151 0,0038479 4824,6 18,565 520 1,897 1,312 0,0003 0,0151 0,0040003 4824,6 19,300


47

530 1,933 1,338 0,0003 0,0151 0,0041556 4824,6 20,049 540 1,969 1,363 0,0003 0,0151 0,0043139 4824,6 20,813 550 2,006 1,388 0,0003 0,0150 0,0044455 4824,6 21,448

La curva caratteristica della rete a tubi nuovi è dunque: PERDITE DI CARICO TOTALI TUBI NUOVI

Quota part H1 303,5

Quota arr H2 320,5

Q j x L HMT ΔΗ 17[l/s] [m3/hh] [m] [m]

10 36 0,015 17,015 20 72 0,051 17,051 30 108 0,105 17,105 40 144 0,171 17,171 50 180 0,266 17,266 60 216 0,377 17,377 70 252 0,512 17,512 80 288 0,665 17,665 90 324 0,834 17,834

100 360 1,021 18,021 110 396 1,224 18,224 120 432 1,426 18,426 130 468 1,674 18,674 140 504 1,926 18,926 150 540 2,208 19,208 160 576 2,495 19,495 170 612 2,783 19,783 180 648 3,090 20,090 190 684 3,425 20,425 200 720 3,776 20,776 210 756 4,164 21,164 220 792 4,536 21,536 230 828 4,958 21,958 240 864 5,372 22,372 250 900 5,822 22,822 260 936 6,290 23,290 270 972 6,775 23,775 280 1008 7,233 24,233 290 1044 7,759 24,759 300 1080 8,294 25,294 310 1116 8,846 25,846 320 1152 9,426 26,426 330 1188 10,013 27,013 340 1224 10,629 27,629 350 1260 11,263 28,263 360 1296 11,841 28,841 370 1332 12,379 29,379 380 1368 12,905 29,905 390 1404 13,521 30,521 400 1440 14,148 31,148 410 1476 14,864 31,864 420 1512 15,598 32,598 430 1548 16,262 33,262 440 1584 17,028 34,028


48

450 1620 17,810 34,810 460 1656 18,589 35,589 470 1692 19,406 36,406 480 1728 20,240 37,240 490 1764 21,067 38,067 500 1800 21,936 38,936 510 1836 22,795 39,795 520 1872 23,669 40,669 530 1908 24,559 41,559 540 1944 25,463 42,463 550 1980 26,209 43,209

Il calcolo a tubi vecchi invece conduce ai seguenti risultati: Calcolo della perdita di carico nel tratto AC DN 700 Dint 692 mm Quota part H1 303,5 Sez 0,375908 mq Quota arr H2 249,5

TUBI VECCHI scabrezza = 1 mm


10 0,027 0,018 0,0014 0,0300 0,0000016 2013 0,003 20 0,053 0,037 0,0014 0,0255 0,0000053 2013 0,011 30 0,080 0,055 0,0014 0,0250 0,0000117 2013 0,024 40 0,106 0,074 0,0014 0,0240 0,0000200 2013 0,040 50 0,133 0,092 0,0014 0,0235 0,0000306 2013 0,062 60 0,160 0,110 0,0014 0,0230 0,0000432 2013 0,087 70 0,186 0,129 0,0014 0,0230 0,0000587 2013 0,118 80 0,213 0,147 0,0014 0,0230 0,0000767 2013 0,154 90 0,239 0,166 0,0014 0,0227 0,0000958 2013 0,193

100 0,266 0,184 0,0014 0,0227 0,0001183 2013 0,238 110 0,293 0,202 0,0014 0,0225 0,0001419 2013 0,286 120 0,319 0,221 0,0014 0,0225 0,0001689 2013 0,340 130 0,346 0,239 0,0014 0,0224 0,0001973 2013 0,397 140 0,372 0,258 0,0014 0,0224 0,0002288 2013 0,461 150 0,399 0,276 0,0014 0,0223 0,0002615 2013 0,526 160 0,426 0,295 0,0014 0,0221 0,0002949 2013 0,594 170 0,452 0,313 0,0014 0,0220 0,0003314 2013 0,667 180 0,479 0,331 0,0014 0,0220 0,0003715 2013 0,748 190 0,505 0,350 0,0014 0,0219 0,0004121 2013 0,830 200 0,532 0,368 0,0014 0,0218 0,0004545 2013 0,915 210 0,559 0,387 0,0014 0,0217 0,0004988 2013 1,004 220 0,585 0,405 0,0014 0,0215 0,0005424 2013 1,092 230 0,612 0,423 0,0014 0,0215 0,0005928 2013 1,193 240 0,638 0,442 0,0014 0,0214 0,0006425 2013 1,293 250 0,665 0,460 0,0014 0,0213 0,0006939 2013 1,397 260 0,692 0,479 0,0014 0,0212 0,0007470 2013 1,504 270 0,718 0,497 0,0014 0,0211 0,0008018 2013 1,614 280 0,745 0,515 0,0014 0,0210 0,0008582 2013 1,727 290 0,771 0,534 0,0014 0,0210 0,0009205 2013 1,853 300 0,798 0,552 0,0014 0,0210 0,0009851 2013 1,983 310 0,825 0,571 0,0014 0,0210 0,0010519 2013 2,117 320 0,851 0,589 0,0014 0,0210 0,0011209 2013 2,256 330 0,878 0,607 0,0014 0,0210 0,0011920 2013 2,400 340 0,904 0,626 0,0014 0,0210 0,0012653 2013 2,547 350 0,931 0,644 0,0014 0,0210 0,0013409 2013 2,699


49

360 0,958 0,663 0,0014 0,0210 0,0014186 2013 2,856 370 0,984 0,681 0,0014 0,0210 0,0014985 2013 3,016 380 1,011 0,700 0,0014 0,0210 0,0015806 2013 3,182 390 1,037 0,718 0,0014 0,0210 0,0016649 2013 3,351 400 1,064 0,736 0,0014 0,0210 0,0017513 2013 3,525 410 1,091 0,755 0,0014 0,0210 0,0018400 2013 3,704 420 1,117 0,773 0,0014 0,0210 0,0019309 2013 3,887 430 1,144 0,792 0,0014 0,0210 0,0020239 2013 4,074 440 1,170 0,810 0,0014 0,0210 0,0021191 2013 4,266 450 1,197 0,828 0,0014 0,0210 0,0022165 2013 4,462 460 1,224 0,847 0,0014 0,0210 0,0023161 2013 4,662 470 1,250 0,865 0,0014 0,0210 0,0024179 2013 4,867 480 1,277 0,884 0,0014 0,0210 0,0025219 2013 5,077 490 1,304 0,902 0,0014 0,0210 0,0026281 2013 5,290 500 1,330 0,920 0,0014 0,0210 0,0027365 2013 5,509 510 1,357 0,939 0,0014 0,0210 0,0028470 2013 5,731 520 1,383 0,957 0,0014 0,0210 0,0029598 2013 5,958 530 1,410 0,976 0,0014 0,0210 0,0030747 2013 6,189 540 1,437 0,994 0,0014 0,0210 0,0031918 2013 6,425 550 1,463 1,012 0,0014 0,0210 0,0033111 2013 6,665

Calcolo della perdita di carico nel tratto AC DN 600 Dint 591 mm Quota part H1 249,5 Sez 0,274186 mq Quota arr H2 320,5

TUBI VECCHI scabrezza = 1 mm


10 0,036 0,025 0,0017 0,0290 0,0000028 4824,6 0,014 20 0,073 0,050 0,0017 0,0275 0,0000108 4824,6 0,052 30 0,109 0,076 0,0017 0,0260 0,0000229 4824,6 0,111 40 0,146 0,101 0,0017 0,0240 0,0000376 4824,6 0,182 50 0,182 0,126 0,0017 0,0238 0,0000583 4824,6 0,281 60 0,219 0,151 0,0017 0,0236 0,0000832 4824,6 0,402 70 0,255 0,177 0,0017 0,0236 0,0001133 4824,6 0,547 80 0,292 0,202 0,0017 0,0235 0,0001474 4824,6 0,711 90 0,328 0,227 0,0017 0,0234 0,0001857 4824,6 0,896

100 0,365 0,252 0,0017 0,0233 0,0002283 4824,6 1,101 110 0,401 0,278 0,0017 0,0231 0,0002738 4824,6 1,321 120 0,438 0,303 0,0017 0,0230 0,0003245 4824,6 1,566 130 0,474 0,328 0,0017 0,0230 0,0003808 4824,6 1,837 140 0,511 0,353 0,0017 0,0229 0,0004397 4824,6 2,122 150 0,547 0,379 0,0017 0,0229 0,0005048 4824,6 2,435 160 0,584 0,404 0,0017 0,0228 0,0005718 4824,6 2,759 170 0,620 0,429 0,0017 0,0227 0,0006427 4824,6 3,101 180 0,656 0,454 0,0017 0,0226 0,0007174 4824,6 3,461 190 0,693 0,480 0,0017 0,0226 0,0007993 4824,6 3,856 200 0,729 0,505 0,0017 0,0225 0,0008818 4824,6 4,254 210 0,766 0,530 0,0017 0,0225 0,0009721 4824,6 4,690 220 0,802 0,555 0,0017 0,0225 0,0010669 4824,6 5,147 230 0,839 0,580 0,0017 0,0225 0,0011661 4824,6 5,626 240 0,875 0,606 0,0017 0,0225 0,0012697 4824,6 6,126 250 0,912 0,631 0,0017 0,0225 0,0013777 4824,6 6,647 260 0,948 0,656 0,0017 0,0225 0,0014902 4824,6 7,189 270 0,985 0,681 0,0017 0,0225 0,0016070 4824,6 7,753 280 1,021 0,707 0,0017 0,0225 0,0017282 4824,6 8,338


50

290 1,058 0,732 0,0017 0,0220 0,0018127 4824,6 8,746 300 1,094 0,757 0,0017 0,0220 0,0019399 4824,6 9,359 310 1,131 0,782 0,0017 0,0220 0,0020713 4824,6 9,993 320 1,167 0,808 0,0017 0,0220 0,0022071 4824,6 10,649 330 1,204 0,833 0,0017 0,0220 0,0023472 4824,6 11,324 340 1,240 0,858 0,0017 0,0220 0,0024916 4824,6 12,021 350 1,277 0,883 0,0017 0,0220 0,0026404 4824,6 12,739 360 1,313 0,909 0,0017 0,0220 0,0027934 4824,6 13,477 370 1,349 0,934 0,0017 0,0220 0,0029507 4824,6 14,236 380 1,386 0,959 0,0017 0,0220 0,0031124 4824,6 15,016 390 1,422 0,984 0,0017 0,0220 0,0032784 4824,6 15,817 400 1,459 1,010 0,0017 0,0220 0,0034486 4824,6 16,638 410 1,495 1,035 0,0017 0,0220 0,0036232 4824,6 17,481 420 1,532 1,060 0,0017 0,0220 0,0038021 4824,6 18,344 430 1,568 1,085 0,0017 0,0220 0,0039853 4824,6 19,228 440 1,605 1,110 0,0017 0,0220 0,0041729 4824,6 20,132 450 1,641 1,136 0,0017 0,0220 0,0043647 4824,6 21,058 460 1,678 1,161 0,0017 0,0220 0,0045608 4824,6 22,004 470 1,714 1,186 0,0017 0,0220 0,0047613 4824,6 22,971 480 1,751 1,211 0,0017 0,0220 0,0049660 4824,6 23,959 490 1,787 1,237 0,0017 0,0220 0,0051751 4824,6 24,968 500 1,824 1,262 0,0017 0,0220 0,0053885 4824,6 25,997 510 1,860 1,287 0,0017 0,0220 0,0056062 4824,6 27,048 520 1,897 1,312 0,0017 0,0220 0,0058282 4824,6 28,119 530 1,933 1,338 0,0017 0,0220 0,0060545 4824,6 29,211 540 1,969 1,363 0,0017 0,0220 0,0062852 4824,6 30,323 550 2,006 1,388 0,0017 0,0220 0,0065201 4824,6 31,457

La curva caratteristica di rete a tubi vecchi è quindi:

PERDITE DI CARICO TOTALI TUBI VECCHI Quota part H1 303,5

Quota arr H2 320,5

Q j x L HMT ΔΗ 17[l/s] [m3/hh] [m] [m]

10 36 0,017 17,017 20 72 0,063 17,063 30 108 0,134 17,134 40 144 0,222 17,222 50 180 0,343 17,343 60 216 0,488 17,488 70 252 0,665 17,665 80 288 0,865 17,865 90 324 1,089 18,089

100 360 1,340 18,340 110 396 1,607 18,607 120 432 1,905 18,905 130 468 2,235 19,235 140 504 2,582 19,582 150 540 2,962 19,962 160 576 3,353 20,353 170 612 3,768 20,768 180 648 4,209 21,209 190 684 4,686 21,686 200 720 5,169 22,169


51

210 756 5,694 22,694 220 792 6,239 23,239 230 828 6,819 23,819 240 864 7,419 24,419 250 900 8,044 25,044 260 936 8,693 25,693 270 972 9,367 26,367 280 1008 10,066 27,066 290 1044 10,599 27,599 300 1080 11,342 28,342 310 1116 12,111 29,111 320 1152 12,905 29,905 330 1188 13,724 30,724 340 1224 14,568 31,568 350 1260 15,438 32,438 360 1296 16,333 33,333 370 1332 17,253 34,253 380 1368 18,198 35,198 390 1404 19,168 36,168 400 1440 20,164 37,164 410 1476 21,185 38,185 420 1512 22,231 39,231 430 1548 23,302 40,302 440 1584 24,398 41,398 450 1620 25,520 42,520 460 1656 26,667 43,667 470 1692 27,839 44,839 480 1728 29,036 46,036 490 1764 30,258 47,258 500 1800 31,506 48,506 510 1836 32,779 49,779 520 1872 34,077 51,077 530 1908 35,400 52,400 540 1944 36,748 53,748 550 1980 38,122 55,122

Sulla base della curva caratteristica di rete si sono prese in esame diverse pompe presenti sul mercato (marca di riferimento GRUNDFOS) di tipologie più comuni (asse verticale e orizzontale); Le curve caratteristiche delle pompe sono di seguito riepilogate: Motori ad asse verticale

Pot Tot

Tipo CV 300-340 75 kW numero pompe: 5 + riserva (1 inverter) 375

Portata 1 pompa 2 pompe 3 pompe 4 pompe 5 pompe Prevalenza

l/s m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh metri eta npsh 10 36 72 108 144 180 62 20 72 144 216 288 360 61,5 30 108 216 324 432 540 61 40 144 288 432 576 720 60 50 180 360 540 720 900 58


52

60 216 432 648 864 1080 57,5 70 252 504 756 1008 1260 55 80 288 576 864 1152 1440 53 90 324 648 972 1296 1620 50

100 360 720 1080 1440 1800 46 110 396 792 1188 1584 1980 43 75 10 120 432 864 1296 1728 2160 35

Tipo CV 400-330 75 kW numero pompe: 4 + riserva (1 inverter) 300


l/s m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh metri eta npsh 10 36 72 108 144 180 52 20 72 144 216 288 360 53 30 108 216 324 432 540 53 40 144 288 432 576 720 52 50 180 360 540 720 900 51,5 60 216 432 648 864 1080 51 70 252 504 756 1008 1260 50 80 288 576 864 1152 1440 48 90 324 648 972 1296 1620 47,5

100 360 720 1080 1440 1800 47 110 396 792 1188 1584 1980 44 120 432 864 1296 1728 2160 43 80 5

Motori ad asse orizzontale

Tipo NK 125-400/392 55 kW numero pompe: 5 + riserva (1 inverter) 275


l/s m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh metri eta npsh 10 36 72 108 144 180 56 20 72 144 216 288 360 58 30 108 216 324 432 540 57,5 40 144 288 432 576 720 57,5 50 180 360 540 720 900 57 60 216 432 648 864 1080 56 70 252 504 756 1008 1260 50 80 288 576 864 1152 1440 48 90 324 648 972 1296 1620 42 70 8

100 360 720 1080 1440 1800 110 396 792 1188 1584 1980 120 432 864 1296 1728 2160

Tipo NK 150-400/375 75 kW numero pompe: 4 + riserva (1 inverter) 300


l/s m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh m3/hh metri eta npsh 10 36 72 108 144 180 49 20 72 144 216 288 360 49,5 30 108 216 324 432 540 50 40 144 288 432 576 720 50,5 50 180 360 540 720 900 51


53

60 216 432 648 864 1080 51 70 252 504 756 1008 1260 50 80 288 576 864 1152 1440 50 90 324 648 972 1296 1620 48,5

100 360 720 1080 1440 1800 48,5 110 396 792 1188 1584 1980 47,5 120 432 864 1296 1728 2160 45 83,7 2,5

Tipo HS 300-250-420/415 160 KW numero pompe: 2 + riserva (1 inverter) 320

Portata 1 pompa 2 pompe Prevalenza

l/s m3/hh m3/hh metri eta npsh 28 100 200 56,5 56 200 400 55,5 83 300 600 54,5

111 400 800 54 139 500 1000 53,5 167 600 1200 53 194 700 1400 52,1 222 800 1600 51,5 250 900 1800 50,5 75 4 278 1000 2000 50 306 1100 2200 48,2 333 1200 2400 47 85 361 1300 2600 45 389 1400 2800 43 417 1500 3000 41 6 444 1600 3200

Tipo HS 350-300-480/427 250 Kw numero pompe: 1 + riserva (1 inverter) 250

Portata 1 pompa Prevalenza

l/s m3/hh metri eta npsh 28 100 61 56 200 60 83 300 58

111 400 57,5 139 500 57,5 167 600 57 194 700 56,5 222 800 56 250 900 55,5 278 1000 55 306 1100 54,5 333 1200 54,5 361 1300 53,5 389 1400 52 417 1500 51 444 1600 49,5 83 5 472 1700 47,5 500 1800 46,5 85 9 528 1900 45 556 2000 43 583 2100 40


54

611 2200 37


55


0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

45,000

50,000

55,000

60,000

65,000

70,000

36 108

180

252

324

396

468

540

612

684

756

828

900

972

1044

1116

1188

1260

1332

1404

1476

1548

1620

1692

1764

1836

1908

1980

Portata (m3/hh)

HM

T (m

etri)

Tubi nuoviTubi vecchi

CV 300-340

CV 400-330

NK 125-400

NK 150-400

HS 300-250

HS 350-300


56

Sulla base dei calcoli e del grafico precedente si è ritenuta più adatta la pompa NB/NK 150/400-375 da 75 KW. Il nuovo gruppo di sollevamento sarà pertanto costituito da 6 pompe del tipo prima citato (di cui una di riserva ed una comandata da inverter). La verifica della sommergenza della pompa viene di seguito riepilogata: Calcolo del massimo sollevamento di aspirazione dell'acqua in un sistema aperto H= massimo sollevamento in aspirazione pbx10,2-NPSH-Hf-Hv-Hs NK150-400 CV400-330 HS 350-300 pb 1 1 1

NPSH max 4 10 9npsh alla massima portata della pompa

NPSH eq 2,5 5 5 npsh alla portata di funzionamento Hf 0,56 0,196 0,0168 Hv 0,2 0,2 0,2 Hs 0,5 0,5 0,5

Hmax 4,94 -0,696 0,4832alla max portata pompa

Hes 6,44 4,304 4,4832alla portata di esercizio

aspirazione Dn 200 Dn 250 Dn400 Hvasca 5,6 5,6 5,6 Qspec 120 120 444 v_asp 3,7 2,4 3,5 J 0,1 0,035 0,003

Hf: perdite di carico in aspirazione, Hv: tensione di vapore; Hs: margine di sicurezza Dalla tabella precedente si nota come la pompa scelta abbia un’altezza massima in aspirazione pari a 4,94 metri (6,44 metri alla portata d’esercizio).

COLPO D’ARIETE I fenomeni di moto vario nelle condotte in pressione sono normalmente generati da una variazione di portata dovuta alla manovra di un organo di regolazione; nelle condotte di sollevamento meccanico sono dovuti anche ad una brusca interruzione della potenza motrice. Per manovre di regolazione abbastanza rapide, si verifica un fenomeno comunemente noto con il nome di colpo d’ariete, durnate il quale le grandezze caratterisrtiche della corrente liquida (pressione, velocità e portata) variano non solo nel tempo, ma anche lungo la tubazione; per lo studio di tale fenomeno è necessario considerare la compressibilità del liquido e la deformabilità della condotta. Per manovre di regolazione molto lente o in presenza di efficaci dispositivi di attenuazione delle oscillazioni di carico (pozzi piezometrici, camere d’aria ecc.) sono invece trascurabili le caratteristiche elastiche del liquido e della tubazione. Il calcolo di verifica del colpo d’ariete è di seguito riepilogato: sono state prese in considerazione due situazioni di calcolo:

1. transitorio dovuto alla chiusura brusca di organo di intercettazione sull’adduzione; 2. transitorio dovuto allo stacco improvviso dell’energia ed arresto brusco delle pompe;

1 caso:


57

Calcolo di verifica secondo la teoria di Allievi- Micheaud. Dati fisici e strutturali ACCIAIO

Modulo di comprimibilità cubica dell'acqua 2,00E+08 (kg/m^2) Densità dell'acqua 100 (kg.m^(-4).s^2) Modulo d'elasticità del materiale 2,06E+10 (kg/m^2)

Velocità di propagazione dell'onda Totale Spessore del tubo 0,0095 Diametro esterno del tubo 0,711 Lunghezza 1830 Spessore del tubo 0,0095 Diametro esterno del tubo 0,61 Lunghezza 4386 Celerità DN 700 1076 Celerità DN 600 1414 Celerità media 1294 Velocità 1° tratto 1,20 Velocità 2° tratto 1,50 Velocità media 1,35

Intensità dell'onda Totale Lunghezza del tratto (m) 6216 Durata di fase(s) 9,60

Natura della chiusura Durata della Max. sovrapressione chiusura (Allievi-Michaud) (s) (m) Chiusura Brusca <tempo di fase 178,1 Chiusura lenta (durata=2*tempo di fase) 19,21 89,1 Chiusura lenta (durata=3*tempo di fase) 28,81 59,4 Chiusura lenta (durata=4*tempo di fase) 38,42 44,5 Chiusura lenta (durata=5*tempo di fase) 48,02 35,6 Chiusura lenta (durata=6*tempo di fase) 57,62 29,7 Chiusura lenta (durata=7*tempo di fase) 67,23 25,4 Chiusura lenta (durata=8*tempo di fase) 76,83 22,3 Chiusura lenta (durata=9*tempo di fase) 86,43 19,8 Chiusura lenta (durata=10*tempo di fase) 96,04 17,8 Tratto L1 di condotta interessato dalla sovrappressione


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Celerità m/s 1294 Durata di fase s 9,6

Lunghezza m 6216 L1 m 4,8

L-L1 m 6211,2 Nel tratto L - L1 la sovrappressione diminuisce fino ad annullarsi Calcolo della portata generata dalla sovrappressione Carico totale al sollevamento H1 m 524,1Carico totale alla sezione di chiusura (*) m 320,2Delta H m 203,91° tratto DN 700 ε/D 0,001Diametro interno m 0,6922° tratto DN 600 ε/D 0,002Diametro interno m 0,591Iterazioni 1. Moto assolutamente turbolento λ1 0,019 λ2 0,023 v1 4,26 v2 5,83Passo 2. Re1 (x 10^6) 2,9 Re2 (x 10^6) 3,4 λ1 0,019 λ2 0,023 v1 4,26 v2 5,83 Portata generata dalla sovrappressione Q [m3/s] 1,601369102 l/s 1601,369102Portata di esercizio l/s 450Portata da dissipare l/s 1151,369102(*) recapito al serbatoio in atmosfera Dimensionamento Valvole D-JET Pressione di sfioro 4,5 bar Sovrappressione 18 bar Qmax dissipata con DN 200 450 l/s Numero di valvole necessarie 3 Nel primo caso in esame si nota come la sovrappressione generata da una chiusura brusca di un organo d’intercettazione è pari a 177 metri. Tale sovrappressione genera una portata pari a 1600 l/s che dovrà essere dissipata con tre valvole tipo “BAYARD DJET” DN 200.


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Il fenomeno oscillatorio viene descritto nel grafico seguente:

Tempo d'arresto = 8 sec.

-20,00,0

20,040,060,080,0

100,0120,0140,0160,0180,0200,0220,0240,0260,0280,0300,0

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288 300 312 324 336 348

tempo (sec)

pres

sion

e pr

emen

te (m

.c.a

.)

L’onda di sovrappressione sarà pari a 177 mt che si smorzerà nel tempo a causa degli attriti. Nel caso di arresto brusco della pompa si esegue il calcolo secondo la teoria empirica di Mendiluce: Arresto brusco della pompa Tempo di chiusura Tc Hm [m] 42,5 prevalenza manometrica

L [m] 6216 lunghezza premente

Hm/L 0,006837 0-0,20 0,21-0,28 0,29-0,32 0,33-0,37 0,38-0,4 C 1 1 0,75 0,5 0,25 0 K 1 v0 1,5 K=1 per L>2000 K=2-0,0005L per L<=2000 Tc 23,36373 secondi Max sovrappressione (Mendiluce) 81,36188 metri

La sovrappressione generata da un arresto brusco per mancanza energia è di 81 metri (più bassa quindi della sovrappressione generata da una chiusura brusca di un organo d’intercettazione). Il fenomeno ha inizio con una onda di depressione. Al fine di proteggere la condotta dovrà essere predisposto un bypass al gruppo di sollevamento con valvola di ritegno, in modo che in caso di

mc gH

LVkCT 0+=


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arresto brusco delle pompe, l’alimentazione dell’adduzione avvenga a gravità dalla vasca di rilancio. Il fenomeno oscillatorio viene descritto nel seguente grafico:

Tempo d'arresto = 23 sec.

-20,00,0

20,040,060,080,0

100,0120,0140,0160,0180,0200,0220,0240,0260,0280,0300,0

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288 300 312 324 336 348

tempo (sec)

pres

sion

e pr

emen

te (m

.c.a

.)

La sovrappressione generata è pari a 81 metri. Essa si smorzerà per effetto degli attriti attorno al valore corrispondente al livello statico.

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