RELAZIONE IDRAULICA – AI FINI DELLA FOGNATURA NERA
INDICE
1. PREMESSA ___________________________________________________________ 2 2. LA DOMANDA DA SODDISFARE ________________________________________ 2
2.1. Generalità _________________________________________________________________ 2 3. DIMENSIONAMENTO DELLE OPERE ___________________________________ 3
3.1. Le condotte a gravità ________________________________________________________ 3 3.2. Condotte in pressione ________________________________________________________ 4 3.2.1. Condotta Sollevamento in via Visentin _____________________________________________ 4 3.3. Impianto di sollevamento in Via Visentin _______________________________________ 6 4. VALUTAZIONE CARICHI NUTRIENTI ___________________________________ 9
1. PREMESSA
Le presente relazione tratta il dimensionamento idraulico delle opere oggetto di progettazione definitiva per la raccolta delle acque nere lungo Via Visentin in Comune di Camposampiero.
Più precisamente le opere in progetto prevedono:
• La realizzazione di tre tratti di condotta a gravità, che s’immettono in un sollevamento di progetto;
• La realizzazione di un tratto di condotta in pressione che s’immette nella vasca di quiete posta in prossimità del civico 38 di via Visentin;
• La realizzazione di un sollevamento da realizzarsi in proprietà demaniale, sulla laterale di via Visentin a nord del civico 68;
• La realizzazione di nove attraversamenti, allo scolo consorziale “Fosso di via Casere”, tramite allacciamenti a gravità.
Tutte le suddette lavorazioni, sono riportate graficamente, nei seguenti elaborati: 1.2 , 2.0, 4.0 e 5.0.
2. LA DOMANDA DA SODDISFARE
2.1. Generalità
La valutazione della domanda di disinquinamento di origine civile è stata effettuata sulla base della valutazione del numero di unità abitative da collegare desunte dai sopralluoghi e dai rilievi eseguiti in campagna, confrontati con gli elementi di programmazione riportati nel PRG del Comune in cui viene attribuito un indice di affollamento delle abitazioni.
Si è calcolato l’indice di affollamento derivandolo dall’ultimo censimento ISTAT 2001, dividendo il numero di famiglie presenti nel comune per il numero totale di abitanti residenti.
Le portate medie sono state quindi calcolate con la formula:
86.400 n D
Q P⋅ ⋅
=c [l/s]
con:
n = numero di abitanti;
D = dotazione pari a 240 l/g*ab. per abitanti residenti, valore pari alla media annua adottato in coerenza con le assunzioni del Progetto Generale delle fognature consortili e sulla base dei
dati di consumo relativi all’acquedotto. Dotazione portata pari a 70 ÷ 80 l/g per addetto produttivo come da letteratura;
P = coefficiente di dispersione assunto pari a 0,8;
C = coefficiente di punta per portate nere assunto pari a 3, in coerenza con quanto contenuto nel Progetto Generale delle Fognature Consortili. Relativamente agli addetti produttivi il coefficiente di punta è pari a 1;
Da quanto fornito dall’ufficio anagrafe del Comune di Vigonza a:
Comune Via Ab. residenti Qn(l/s) Qmax(l/s)
Camposampiero Visentin 120 0,27 0,80
3. DIMENSIONAMENTO DELLE OPERE
3.1. Le condotte a gravità
In tabella si riporta la specifica dei diametri, dei materiali e delle pendenze che caratterizzano le condotte previste.
Servizio Condotta Materiale DN (mm)
Lunghezza (m)
Pendenza (000)
Fognatura a gravità
A PVC 250 234 2,00
A GHISA
SFEROIDALE 250 5 2,00
B PVC 200 240 2,00
C PVC 250 15 2,00
Condotta A-B: Via Visentin;
Condotta C: laterale Via Visentin.
Le condotte funzionanti a gravità vengono verificate a moto uniforme secondo la nota formula di
Gauckler-Strickler:
A i R K
Q= s ⋅ h2/3⋅ 1/2 ⋅ con:
Q: portata massima convogliata [m3/s];
Ks: coefficiente di scabrezza secondo Gauckler-Strickler, variabile in base al raggio idraulico e la scabrezza;
Rh: raggio idraulico, pari al rapporto tra area bagnata e contorno bagnato [m];
i: pendenza longitudinale della condotta;
A: area bagnata [m2].
Relativamente alle condotte di progetto si ottengono i risultati riportati in tabella, essendo:
- y l’altezza di moto uniforme che si instaura in corrispondenza alla portata massima;
- v la velocità del flusso;
- r il relativo grado di riempimento realizzato.
Comune Via Condotta Portata (l/s) DN (mm) pendenza
(‰) y (m) v (m/s) r
Camposampiero Visentin A-B-C 0,80 250 2,5 0,022 0,42 0,098
le tubazioni possono pertanto ritenersi verificate.
Qualora il limite inferiore della velocità, specie nei tratti iniziali delle condotte, non sia tale da garantire uno sforzo tangenziale minimo al fondo τ=2 Pa (necessario ad impedire il deposito di materiale), verrà prevista la pulizia frequente della tubazione con canaljet.
3.2. Condotte in pressione
3.2.1. Condotta Sollevamento in via Visentin
In tabella si riporta la specifica dei diametri, dei materiali che caratterizzano le condotte in pressione previste.
Tipologia Condotta Materiale DN (mm)
Lunghezza (m)
Pendenza (000)
Fognatura A GHISA 100 340 pressione
Per il dimensionamento della condotta di fognatura in pressione è necessario calcolare le perdite continue e localizzate che si verificano lungo il suo tracciato in corrispondenza alla massima portata di progetto, e confrontarle poi con la prevalenza di lavoro delle apparecchiature elettromeccaniche previste all’interno del manufatto di sollevamento, al fine di verificare la compatibilità di funzionamento del sistema pompe – premente.
Le pompe dovranno infatti sollevare la portata di progetto di 8,9 l/s, valore di predimensionamento della pompa , per una prevalenza totale composta da:
- dislivello geodetico dal punto di aspirazione al punto finale della mandata;
- perdite continue e localizzate lungo la premente di progetto, per la quale si prevede una tubazione DN 100 mm in ghisa di lunghezza 340 m.
Il dislivello geodetico risulta pari a circa 2,7 m, mentre le perdite nella premente sono deducibili dal tracciato plano-altimetrico di progetto e si calcolano nel modo di seguito spiegato.
Le perdite continue lungo la condotta sono date da:
A L R K L Q i
h 4/3 2
h 2 s
2
cont ⋅
⋅
⋅
=
⋅
=
∆ [m]
con:
i: pendenza della piezometrica;
Q: portata massima convogliata, pari a 8,9 l/s maggiore della portata entrante [m3/s];
Ks: coefficiente di scabrezza secondo Gauckler-Strickler, assunto comunemente pari a 111 m1/3 · s-1 per la Ghisa;
Rh: raggio idraulico, pari al rapporto tra area bagnata e contorno bagnato, pari a D/4 con D diametro della tubazione per condotte circolari in pressione [m];
A: area bagnata, pari a π · D2/4 [m2];
L: lunghezza dello sviluppo complessivo della condotta, pari a 340 m.
Le perdite concentrate sono invece date da:
2 [m]
2 [m]
2 [m]
2 2
2
g k v h
g k v h
g k v h
s sbocco
c curva
i imbocco
⋅
=
∆
⋅
=
∆
⋅
=
∆
con v velocità del moto in pressione all’interno della condotta e con i seguenti valori per i coefficienti di perdita concentrata:
ki = 1,5 kc = 0,9-1,1 (90°); 0,5-0,6 (60°); 0,3-0,4 (45°) ks = 2.
Si prevede la posa di una tubazione in ghisa DN 100 mm, in corrispondenza si ottengono i seguenti valori:
m 0,21 h
88 , 4
1
conc = ∆ =
∆
=
∆
∑
= n
i i cont
h h
La somma di tali perdite risulta pertanto pari a 5,09 m.
Le pompe esistenti devono quindi sollevare una portata di 8,9 l/s per una prevalenza massima data da:
m 79 , 7 h
hg +∆ con +∆ =
∆
=
∆htot hconc
Nel presente dimensionamento non consideriamo le perdite all’interno dell’impianto di sollevamento che verranno invece conteggiate nel paragrafo 3.3.
Per le caratteristiche delle apparecchiature elettromeccaniche installate a monte della premente si rimanda al paragrafo 3.3.
3.3. Impianto di sollevamento in Via Visentin
Il manufatto di sollevamento “S” riceve in ingresso la portata, come già ricordato, di 0,80 l/s e la cui quota di scorrimento nel punto di immissione è pari a 19,08 m s.m.m.. La condotta in pressione esce lungo via Visentin alla quota di 19,21 m s.m.m. e le pompe, previste in numero di una, più una seconda di riserva, dovranno quindi fornire una prevalenza geodetica di circa 2,70 m dal momento che il fondo del pozzetto è posto a quota 17,80 m s.m.m. e che l’altezza minima di
attacco della pompa, a partire dal fondo, è circa 0,50 m.
La prevalenza complessiva che deve essere vinta dalle pompe poste a monte della premente risulta come dai punti precedenti:
∆htot = ∆hg + ∆hcont + ∆hconc = 7,79 m
Il corretto funzionamento delle elettropompe richiede inoltre la disponibilità di un adeguato volume della vasca di raccolta, il cui valore è di immediata valutazione. Essa può essere applicata alla sequenza di lavoro utilizzata e schematizzata in figura.
Schematizzazione della sequenza di lavoro delle elettropompe di progetto.
Relativamente a tale figura si definiscono:
• Qin : la portata in arrivo alla vasca;
• Qpk : la portata della k-esima pompa (media nell'intervallo di prevalenza di funzionamento);
• Vk : il volume d'invaso disponibile tra la quota d'attacco della pompa (k-1)-esima e la quota d'attacco della k-esima. Per la prima pompa P1 esso è compreso tra la quota d'attacco (livello 1) e di stacco delle pompa stessa (livello 0);
• Trk : con riferimento ad una portata entrante Qin, il tempo necessario per passare dal livello (k-1) a quello k, oppure il tempo di riempimento del volume contenuto nella frazione k della vasca;
• Tvk : il tempo necessario per passare dal livello k (nel quale attacca la pompa k) a quello (k-
1), oppure il tempo di svuotamento del volume contenuto nella frazione k della vasca;
• Tck : il tempo di ciclo, cioè la somma dei due tempi precedenti:
Tck = Trk + Tvk.
Considerando il caso di una sola pompa, operante a portata costante Qp1, si ha, in base alle precedenti definizioni:
Tr1 = V1/Qin
Tv1 = V1/(Qp1 - Qin) da cui ottengo:
Tc1 = V1*Qp1/[Qin*(Qp1 – Qin)]
dalla quale si ricava il valore del volume utile da invasare nella vasca per soddisfare la condizione espressa da una prefissata durata del tempo di ciclo.
Applicando la formula sovrastante si sono ottenuti i seguenti risultati:
3 1
1
1 0,431m
0089 , 0
600 ) 00080 , 0 0089 , 0 ( 00080 , ) 0
( ⋅ − ⋅ =
=
⋅
−
⋅
=
p
c in p in
Q
T Q Q V Q
con:
s 600
c =
T ovvero 6 attacchi / ora;
e
3 1 =0,431m
=V Vtot
La tipologia costruttiva della stazione di sollevamento dovrà inoltre tenere conto di una serie di elementi che consentano il suo regolare funzionamento, tra cui si ricorda che all'ingresso della stazione vi deve essere una camera di raccolta in corrispondenza delle pompe, tale da ripartire la portata in arrivo evitando fenomeni di turbolenza e consentendo l'eliminazione dell'aria trascinata dalla corrente in arrivo.
Nel calcolo si è fatto riferimento alla portata di 8,90 l/s per una pompa che funzionando singolarmente consentirà il sollevamento desiderato. E’ inoltre prevista una seconda pompa di riserva con le medesime caratteristiche delle precedenti. In base a quanto esposto si decide per l’installazione di due pompe del tipo Flygt CP 3085 MT (o similare), girante 432, di potenza nominale 2,0 kW.
Si decide per un pozzetto a pianta quadrata di dimensioni interne 4,00 m2 avente una profondità di 1,0 metri inferiore allo scorrimento della tubazione entrante. Otterremo, quindi, un volume di
4,00 m3 ampiamente idoneo a garantire l’alloggiamento delle opere elettromeccaniche ed il loro ottimale funzionamento.
4. VALUTAZIONE CARICHI NUTRIENTI
Il progetto, come descritto in premessa, prevede la realizzazione di una fognatura nera lungo via Visentin in Comune di Camposampiero. Nell'ipotesi prospettata la valutazione dei carichi dei nutrienti non recapitati alla rete di scolo superficiale, adottando i contributi specifici determinati per il “Progetto Venezia” e precisamente:
AZOTO (N): 10 gr/ab. x giorno = 3.65 kg/ab. x anno FOSFORO (P): 1.2 gr/ab. x giorno = 0.44 kg/ab. x anno carico organico BOD: 60 gr/ab. x giorno = 21.9 kg/ab. x anno
evidenzia i seguenti risultati raggiungibili:
Via Abitanti equivalenti
effettivi
CARICHI INQUINANTI/ANNO
BOD N P
(t/anno) (t/anno) (t/anno)
Visentin 120 2,63 0,44 0,053
Efficacia delle opere
L’efficacia dell’intervento viene proposta come rapporto tra costo delle opere e abitanti serviti, si ha:
Abitanti totali serviti = 120 AE di origine civile;
Metri di condotta di fognatura nera = m 465 Costo delle opere di fognatura nera = € 250.000,00
Costo per abitante equivalente = € 250.000,00 = €/Ab.eq. 2.083,00 120 A.E.
Costo per metro di condotta = € 250.000,00 = € /m 294,12 805 m
