Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque 1 Prof. Ing. Marco Boscolo

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Tipologia di reti Le reti di evacuazione delle acque di scarico si distinguono in base alle diverse tipologie di fluido che trattano: –Acque piovane o meteoriche –Acque cloacali e saponate –Acque tecnologiche È bene che le relative reti siano distinte per: –Dimensionare gli impianti di trattamento per portate minori –Realizzare dei risparmi sui canoni di depurazione 2

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Peculiarità delle reti di scarico In generale le reti di scarico si differenziano da quelle di adduzione per: –Tipologia di moto (a pelo libero) –Minori pressioni –Maggiore aggressività dei fluidi convogliati –Presenza di solidi in sospensione e problematiche legate alla possibile sedimentazione 3

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Materiali impiegati per la realizzazione I tubi di più frequente impiego sono costituiti in: –Calcestruzzo –Gres –Materie plastiche (PVC, polietilene e polipropilene) –Ghisa sferoidale In passato è stato largamente impiegato il cemento-amianto per cui nel rifacimento di linee esistenti bisogna prenderne in considerazione la possibile presenza (e valutare di conseguenza gli oneri di rimozione e smaltimento) 4

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Tubi in calcestruzzo Costruzione: prefabbricata Materiali: cementi pozzolanici o d’altoforno (ottima resistenza alla corrosione) Sezione: circolare (con o senza piede di appoggio) o ovoidale Diametri: da 100 a 2000 mm (solitamente tra 300 e 1500 mm) Unificazione: UNI 8520/2, UNI 8981, UNI EN 640 5

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Tubi in cemento 6 La sezione ovoidale si impiega in presenza di forti variazioni della portata ove consente di contenere le variazioni di velocità tra le condizioni di piena e di magra

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Tubi in gres Costruzione: mediante cottura di vetrificazione di determinati impasti di argille Impieghi: acque chiare, acque scure, liquami (anche aggressivi) con temperature fino a 60°C. Giunzione: a bicchiere con guarnizione di tenuta in elastomero Unificazione: UNI EN

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Tubi in gres 8

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Tubi in materie plastiche Materiali: PVC, polietilene, polipropilene Impieghi: acque chiare, acque scure, acque tecnologiche inquinate Posa in opera: giunzioni a bicchiere con sigillante (PVC), a bicchiere con anello di gomma o a saldare (polietilene) Diametri: da 100 a 1200 mm 9

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Tubi in ghisa Materiale: ghisa sferoidale internamente rivestiti con malta di cemento alluminoso ed esternamente zincati e verniciati con vernice epossidica rossa Unificazione: UNI EN

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Modalità di interro 11 a)Cemento, gres, ghisa entro terreni consistenti b)Cemento, gres, ghisa entro terreni inconsistenti c)Materie plastiche

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Criteri generali di progettazione I collettori devono essere possibilmente rettilinei All’interno dei fabbricati le tubazioni devono essere possibilmente ispezionabili (sistemate in sottopiani, cunicoli o gallerie); se non è possibile si installano sotto il pavimento All’esterno le tubazioni vanno interrate Le reti fognarie vanno interrate ad una maggiore profondità rispetto e quelle di adduzione (per evitare possibili inquinamenti) 12

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Criteri generali di progettazione Si devono prevedere pozzetti di ispezione (per permettere eventuali operazioni di pulizia e disintasamento) in corrispondenza di: –Cambi di direzione –Confluenze –Tratti di tubazione rettilinei più lunghi di 30÷40 m 13

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Procedura di dimensionamento Individuazione dei punti di prelievo Definizione delle portate d’acqua da convogliare Studio del tracciato delle reti su una planimetria quotata anche in senso altimetrico partendo dal punto di recapito terminale (pozzetto di consegna alla fognatura pubblica, depuratore, vasca di raccolta e trattamento) Determinazione del diametro dei singoli rami (N.B.: per acque contenenti solidi in sospensione è bene non scendere sotto i 200 mm) 14

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Esempio di tracciato 15

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Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Dimensionamento delle fogne Pendenze: decrescenti all’aumentare del diametro: 17 DiametroPendenza 0.15÷0.30 m3.0%÷0.6% 0.30÷0.60 m2.0%÷0.5% 0.60÷ %÷0.3% > %÷0.1%

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Dimensionamento delle fogne: velocità acque bianche e tecnologiche prive di sostanze in sospensione: inferiore a 2÷3 m/s (in condizioni di piena) per evitare fenomeni erosivi Acque con materiali in sospensione e sabbie fini: superiore a 0.3 m/s (per evitare sedimentazione) Acque contenenti sabbie grossolane o materiali pesanti: maggiori di 1.0 m/s e fino a 3 m/s 18

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Formula di Chezy 19 Vvelocità (m/s)  Coefficiente funzione della scabrezza (formula di Kutter) Rraggio medio (rapporto tra superficie della sezione liquida e perimetro bagnato) ipendenza della tubazione (m/m) Mcoefficiente di scabrezza (per cemento e ghisa sferoidale m=0.35, per materie plastiche m=0.15)

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Determinazione del diametro (tubo circolare a sezione piena) 20

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Portate di acque meteoriche hmassima altezza di pioggia (mm): massima altezza dello strato d’acqua che si verrebbe a formarsi sul terreno se questo fosse impermeabile e non si avesse evaporazione (dalle nostre parti 80 mm) tdurata della precipitazione (h): tempo per il quale si manifesta l’altezza di pioggia (dalle nostre parti 1h) iintensità di pioggia: i = h/t (mm/h) 21

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Coefficiente di afflusso Non tutta l’acqua che cade sul terreno viene convogliata in fognatura: –In minima parte evapora –In parte viene assorbita dal terreno, in funzione delle caratteristiche di permeabilità di quest’ultimo 22 Tipo di superficie Coefficiente di afflusso  Coperture di fabbricati0.85 ÷ 0.95 Strade e piazzali asfaltati0.90 ÷ 0.95 Terreni non pavimentati0.1 ÷ 0.3 Prati, parchi, giardini0.05 ÷ 0.25

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Determinazione della portata Alla portata si perviene avendo preliminarmente caratterizzato le superfici da smaltire, individuandone l’ampiezza e il coefficiente di afflusso È evidente che nel predisporre le reti fognarie bisognerà tener conto dell’assetto futuro dei vari terreni, prevedendo la possibilità che aree inizialmente verdi possano essere in futuro pavimentate o occupate da edifici 23

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Portate di acque nere e saponate La portata di tale acque viene determinata in base alla quantità di acqua utilizzata nei servizi igienico sanitari nei periodi di punta (durata 20 min) 24

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Portate di acque tecnologiche Si considerano le portate di punta fornite alle varie utenze tecnologiche 25

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Reti di acque tecnologiche: recuperi e ricircoli Il fabbisogno di acqua primaria (direttamente emunta dalla fonte idrica ossia fimi, laghi, falda) deve essere quanto più possibile ridotto attraverso: –Utilizzazioni successive e ricircoli (previo eventuale raffreddamento e/o depurazione) –Estensione dell’impiego di acque salmastre –Approvvigionamenti differenziati in relazione alle esigenze di impiego (per esempio attingendo dalle falde meno profonde e potenzialmente più inquinate l’acqua destinata agli impieghi tecnologici) 26

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Dall’alimentazione in serie a quella in parallelo 27 Se le utilizzazioni successive non sono possibili (p.es. scarico a pressione insufficiente), si può ricorrere al ricircolo, convogliando l’acqua in una vasca da dove, previa depurazione e reintegro, questa viene nuovamente inviata alle utenze

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Movimentazione dei liquami Per la movimentazione di acque contenenti corpi solidi o semisolidi in sospensione, fanghi, sostanze abrasive o sggressive, si impiegano: –Elettropompe speciali (a girante arretrato o bicanale) –Dispositivi ad aria compressa (air lift) –Trasportatori a coclea 28

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Pompe centrifughe a girante arretrata Le pale sono assicurate al disco superiore della girante (manca quello inferiore) Solo parte del fluido entra in contatto con le pale trascinando la parte rimanente 29

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Pompe centrifughe a girante bicanale 30

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Pompe centrifughe per liquami A causa della particolare conformazione della girante, i rendimenti sono modesti e le prevalenze sviluppate non superano in genere i 20 m Per maggiori altezze di sollevamento si ricorre a due o più pompe in serie Le pompe sono realizzate nella versioni: –Asse verticale monoblocco –A linea d’asse –Ad asse orizzontale 31

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Pompa per liquami monoblocco 32 Pompa e motore elettrico sono entrambi sommersi. La pompa risulta estraibile mediante fune di sollevamento, previa disconnessione il tratto di tubazione finale

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Pompa per liquami a linea d’asse 33

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Pompa per liquami ad asse orizzontale 34

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Pompe per liquami Per portate fino a 800 l/min e prevalenze fino a 10 m i modelli sono portatili Per caratteristiche più spinte si hanno pompe fisse installate entro camerette Il volume delle camerette deve essere scelto in modo da evitare: –Lunghi tempi di permanenza del liquame (sovradimensionamento, pericolo di fermentazione) –Più di 10 avviamenti all’ora (sottodimensionamento, pericolo di precoce usura del motore) 35

Università di Trieste – Facoltà di Ingegneria Lezioni del corso di IMPIANTI MECCANICI Prof. Ing. Marco Boscolo Fognature e reti di recupero delle acque Air lift 36 Aria compressa viene insufflata in prossimità della bocca di aspirazione Si forma una miscela aria-liquido che sale per differenza di densità Si richiede acqua di lavaggio per la pulizia delle cavità interne Non vi sono parti in movimento L’altezza di sollevamento è inferiore a 1m