62 Capitolo 5 - Prove di laboratorio -

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Capitolo: 5

62 Capitolo 5 - Prove di laboratorio -

5.1 Generalità

Come già introdotto nei precedenti capitoli, la tesi nello specifico riguarda lo studio della legge di deflusso della portata al di sopra di una sfioratore laterale in condizioni di funzionamento rigurgitato.

Per la realizzazione della ricerca sperimentale oltre allo sfioratore laterale, elemento principale della nostra ricerca, sono stati utilizzati anche due stramazzi tipo Bazin indispensabili per creare le condizioni desiderate all’interno del canale.

Tali stramazzi ricoprono un ruolo di fondamentale importanza per il buon esito della ricerca in quanto hanno una duplice funzione:

In primo luogo essi sono i responsabili, nel canale, delle condizioni di funzionamento a rigurgito per lo sfioratore laterale poiché l’altezza d’acqua nel canale è funzione della loro quota di sfioro (altezza del petto).

In secondo luogo essi sono degli ottimi strumenti per la misura delle portate, un elemento importante in quando sarà un ottimo strumento di controllo per le portate in gioco. In questo modo saremo in grado di conoscere in ogni momento la reale portata sfiorata da ogni stramazzo, e portata sfiorata dallo sfioratore.

Per questi motivi la prima parte della ricerca sperimentale è rivolto ad accertarci del buon funzionamento di essi tramite due fasi:

- Una prima fase detta osservativa e di controllo: in cui ci si accerta che l’intero apparato funzioni al meglio (pompe, valvole regolatrici ecc.) e in particolare modo che non ci siano infiltrazioni o perdite tra gli elementi che costituiscono il canale oggetto di studio e inoltre che sia garantito al di sopra degli stramazzi il distacco delle vena liquida e la permanenza della condizione di vena libera ed areata durante l’intera prova e per le diverse portate,

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- Una seconda fase che potremmo definire matematico-funzionale: che ha il compito di confermare tramite equazioni il buon funzionamento dell’intero apparato per mezzo di riscontri tra le portate defluenti nel canale, ricavata mediante la curva di taratura, e quelle calcolate sugli stramazzi, ed inoltre di verificare che il coefficiente di deflusso [m] con cui defluisce la portata sullo stramazzo sia consono alla condizione in corso.

Figura 5.1.1. : Planimetria del canale.

Lo sfioratore laterale è contrassegnato con la lettera [A] figura 5.1.1, ed è collocato nel canale, ad una distanza di circa 40 centimetri dalle sue pareti laterali, a 3,20 metri a valle del tratto in cui si è realizzato il restringimento del canale e a 3,50 metri a monte della posizione dei due stramazzi [B] e [C], tali stramazzi sono collocati nella parte finale del canale; essi determinano appunto la fine del canale.

Nel corso della ricerca sperimentale lo sfioratore laterale, come anche i due stramazzi, subiranno delle variazioni dimensionali che di volta in volta verranno indicate come indici della prova.

Per lo sfioratore laterale le variazioni dimensionali riguarderanno sia l’altezza del petto che la sua lunghezza, per i due stramazzi invece la variazione dimensionale riguarderà solo l’altezza del petto e non la loro lunghezza in quanto essa coincide con la larghezza del canale in cui sono collocati, la quale non subirà nessuna modifiche per tutta la durante della ricerca.

Le variazioni dimensionali, e di conseguenza gli indici che utilizzeremo nel corso delle prove, sono qui di seguito riportati:

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Per lo sfioratore laterale [A] :

un’altezza del petto pari a 40 centimetri e una lunghezza di 80 centimetri,

un’altezza del petto pari a 30 centimetri e una lunghezza di 100 centimetri.

Per lo stramazzo [B]: (quello lungo il canale in cui scarica lo sfioratore)

un’altezza del petto pari a 30 centimetri e una lunghezza di 40 centimetri,

Per lo stramazzo [C]: (quello lungo il canale in cui è installato lo sfioratore)

un’altezza del petto e tale che non ci sia possibilità di deflusso.

Figura 5.1.2. : Posizione dello Sfioratore Laterale [A] , degli Stramazzi [B] e [C] e dell’ Idrometro a uncino (1’) .

Nel canale è stata individuata una serie di punti definiti strategici per la loro posizione fisica o per la particolare distribuzione idraulica; essi saranno la sede dei futuri rilievi idrometrici. In particolare avremo:

I punti (5 e 5’) a ridosso degli stramazzi [B] e [C] , (figura 5.1.3. b) .

I punti (3 e 3’) in prossimità dello sfioratore laterale [A] sia a valle che a monte di esso, (figura 5.1.3. b) .

Il punto (1’) individuato dalla posizione dell’idrometro a uncino comunicante con la vasca di calma (figura 5.1.2.).

A parte il punto [1’], gli altri punti sede dei futuri rilievi idrometrici sono contrassegnati con due serie di numeri.

La prima serie da [2 a 5] la seconda serie da [2’ a 5’], (figura 5.1.3. b).

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Figure 5.1.3. : a) Posizione dello sfioratore laterale e dei due stramazzi , b) Le due seria di punti sede dei futuri rilievi idrometrici .

a)

^b)

- La prima serie: è relativa al tratto del canale che funge da “canale di gronda”

cioè il canale in cui la portata defluente in esso è quella effluente dallo sfioratore laterale

- La seconda serie: è relativa al canale definito “principale”, hanno una distribuzione simmetrica alla prima serie e contradistinti con l’apice (‘), la portata defluente in esso, a monte dello sfioratore, è quella derivante dalla vasca di calma.

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5.2 Prova n ° 1 - SERIE 80 , 40

/

30

/

00 –

La prova n^o1 è contrassegnata dalla sigla SERIE 80 , 40 / 30 / 00 in cui la prima parte è riferita allo sfioratore laterale e ne indica la sua lunghezza, mentre la seconda parte è riferita alle quote di sfioro sia dello sfioratore laterale che degli stramazzi:

Le cifre stanno a indicare:

• In [A] lo sfioratore laterale ha una lunghezza di 80 centimetri,

• In [A] lo sfioratore laterale ha un’altezza del petto pari a 40 centimetri,

• In [B] lo stramazzo ha un’altezza del petto di 30 centimetri,

• In [C] non è presente lo stramazzo ma uno sbarramento (figura 5.2.1.).

Con le prime due prove si vuole verificato il corretto funzionamento dell’apparato sperimentale sia nel suo complesso che nello specifico.

Il non aver considerato lo stramazzo in [C], fa si che la portata in gioco è sfiorate prima dallo sfioratore laterale in [A] e poi dallo stramazzo in [B], quindi sarà possibile verificare tramite un semplice confronto:

- Che non ci siano infiltrazioni tra, le pareti del canale e i pannelli di legno a essi collegati, tra pannelli e pannelli;

- Che i pannelli di legno sono in grado di resistere alle portate in gioco senza subire un’eccesiva deformazione che potrebbe compromettere la tenuta tra le varie parti assemblate;

- Il corretto funzionamento, degli organi di regolazione, delle varie pompe, dell’intero apparato di ricircolo, degli stramazzi e dello sfioratore laterale.

Figura 5.2.1.

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Durante questa prova sono state eseguite n. 33 diversi gradi di apertura della valvola di regolazione.

Prima di procedere alla misura delle varie grandezze idrometriche si è reso necessario individuare lo zero idrometrico del canale a cui riferire le varie grandezze idrometriche. Prima di spiegare il metodo utilizzato per individuare lo “zero idrometrico” del canale, ne diamo una semplice definizione:

Lo zero dell’idrometro altro non è che la quota altimetrica che si è convenuta per quell'idrometro stesso.

Tali misure sono state eseguite con un idrometro ad asta graduata al millimetro e nonio al decimo, montato su un carrello il quale si muove su delle rotaie posizionate sulle pareti laterali del canale stesso.

Inoltre è da notare che per quanto accurato possano essere stati la realizzazione e il montaggio di tutto l’apparato di misurazione (carrello-rotaie), sicuramente il grado di precisione adottato in queste fasi è minore e non paragonabile al grado di precisione del nonio.

Per tanto per evitare che le grandezze idrometriche contenessero al loro interno un grado di precisione minore di quello del nonio, con l’inevitabile conseguenza di dati falsati sia in fase di misurazione che in fase di elaborazione, si è proceduto nel seguente modo:

Per prima cosa azioniamo la valvola regolatrice immettiamo acqua nel canale finché l’acqua non riempi tutto il canale e sfiori dagli stramazzi posti in fondo a esso,

Da questo momento in poi il sistema è in uno stato di regime e possiamo chiudere la valvola regolatrice, ad un certo punto avremo che: il canale sarà pieno, dagli stramazzi non tracima più acqua, il pelo libero si è stabilizzato e non presenta più moto ondoso, la sua altezza è costante nel tempo.

Sappiamo che in condizione di quiete, il pelo libero di una massa di liquido si dispone secondo un piano orizzontale (quindi perpendicolarmente alle linee di gravità di quel luogo), a tale piano orizzontale si è associato lo “zero idrometrico”

(figura 5.2.2.).

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Figura 5.2.2. : Zero idrometrico

A questo punto non ci resta che fare le misure del pelo libero nei vari punti del canale. Indipendentemente dal punto in cui eseguiamo la misura, dovremmo sempre avere lo stesso valore poiché il pelo libero e il piano (carrello – rotaia) sono due piani tra loro paralleli. In realtà le varie misurazioni presentano però delle discordanze rispetto alla quota convenuta dello “zero idrometrico“. La correzione da apportare alle misurazioni è pari alla variazione riscontrata in precedenza.

Le grandezze idrauliche misurate sono:

• L’altezza idrometrica nella vasca di calma mediante un idrometro a uncino con asta graduata al millimetro e nonio al decimo, [h_m] (cm).

• La portata [Q^m.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo ottenuta da uno precedente studio, tabelle 5.2.1. e tabella 5.2.2. :

• Le letture idrometriche nei punti strategici, mediante un idrometro ad asta graduata al millimetro e nonio al decimo, [l_m e l_v] (cm), tabelle 5.2.1. e 5.2.2.

Figura 5.2.3. :a) Posizione sfioratore laterale e stramazzi , b) Punti sede dei futuri rilievi idrometrici .

a)

^b)

Nella seguente tabella 5.2.1. sono riportate in ordine crescenti le esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo libero.

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- Nella I colonna: è riportata la portata [Qm.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo della vasca di calma tramite la misura sull’idrometro a uncino in [1’] .

- Nella II colonna: è riportata la portata [Qc.B.] (l/s) calcolata in [B] tramite l’equazione classica degli stramazzi.

- Nella III e IV colonna: è riportata l’altezza dello sfioratore laterale [A], il primo è quello definito da noi come indice per la prova [p], il secondo è quello relativo alla lettura idrometrica sulla soglia [h3].

- Nella V colonna: sono riportate le letture idrometriche di monte [lm] ottenute come media di altre tre letture idrometriche misurati nel tratto (3’) a monte e lungo lo sfioratore. La posizione dei punti di misura a monte dello sfioratore è tale che non si risenta dell’effetto di chiamata allo sbocco.

- Nella VI colonna: sono riportati i valori del carico [h_m] sulla soglia a monte ottenuto come differenza tra [l_m-h₃], [l_m] lettura idrometrica a monte, quinta colonna e [h₃] lettura idrometrica della soglia di sfioro, quarta colonna.

- Nella VII colonna: sono riportati i coefficienti di deflusso [m] per lo sfioratore laterale relativo alla portata defluente, (vena areata).

- Nella VIII colonna: sono riportati i valori della portata [Q₁] calcolato come luce a stramazzo libero.

I valore relativi alle misure idrometriche sono già comprensivi della correzione di 0,11 centimetri per tener conto degli effetti dovuti alla tensione superficiale, che sono apprezzabili per piccoli valori di [h_m].

Tabella 5.2.1. : Esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo libero.

N° esperienza I II III IV V VI VII VIII

Q_m.1’

(l/s) misurato in 1’

Qc.B.

(l/s) misurato

sullo stramazzo

[B]

P (cm )

h3 (cm) Lettura idrometrica

soglia

lm

(cm) Lettura idrometrica

livello di monte

hm (cm) carico sulla

soglia a monte

m Coefficiente

di deflesso

Q_c.a.

(l/s)

1 9,42 9,86

40,00 45,30

48,85 3,55 0,398 9,51

2 14,90 15,64 50,16 4,86 0,393 14,95

3 21,07 22,08 51,45 6,15 0,390 21,14

4 25,85 25,57 52,08 6,78 0,414 26,02

5 28,07 27,74 52,35 7,05 0,424 28,17

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Le esperienze riportate nella precedente tabella, sono relative alla condizione di funzionamento libero per lo sfioratore, la vena liquida e libera ed areata.

Siccome le portate sono crescenti e con essa anche l’altezza d’acqua nel canale, l’ultimo valore della colonna delle portate individua il punto di passaggio per la soglia, dalla condizione di funzionamento libero a condizione di funzionamento rigurgitato. Conseguenza del fatto che l’altezza d’acqua nel canale di valle , rispetto allo sfioratore laterale, ha quasi raggiunto la quota della soglia.

a) b)

Nella seguente tabella 5.2.2. sono riportate in ordine crescenti le esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo rigurgitato.

- Nella III e IV colonna: è riportata l’altezza dello sfioratore laterale [A], il primo è quello definito da noi come indice per la prova [p], il secondo è quello relativo alla misura idrometrica sulla soglia [h₃].

- Nella V colonna: sono riportate le letture idrometriche di monte espresse in centimetri ottenute come media di altre tre letture idrometriche misurati nel tratto (3’) a monte e lungo lo sfioratore [l_m]. La posizione dei punti di misura a monte dello sfioratore è tale che non si risenta dell’effetto di chiamata allo sbocco.

- Nella VI colonna: sono riportate le letture idrometriche di valle espresse in centimetri ottenute come media di altre letture idrometriche misurati nei tratti (2), (3) e (4) a valle dello sfioratore [hv]. La posizione dei punti di misura a

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valle dello sfioratore è tale che non si risenta dell’agitazione (turbolenze) dovuta alla portata in arrivo.

- Nella VII colonna: sono riportati i valori del carico [hm] sulla soglia a monte ottenuti come differenza tra [lm-h3], [lm] lettura idrometrica di monte, quinta colonna e [h3] lettura idrometrica della soglia di sfioro, quarta colonna.

- Nella VIII colonna sono riportati i valori del carico sulla soglia a valle ottenuti come differenza tra [lv-h3], [lv] lettura idrometrica di valle, sesta colonna e [h3] lettura idrometrica della soglia di sfioro, quarta colonna.

I valore relativi alle misure idrometriche sono già comprensivi della correzione di 0,11 centimetri per tener conto degli effetti dovuti alla tensione superficiale, che sono apprezzabili per piccoli valori di [l].

Tabella 5.2.2. : Esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo rigurgitato.

N° esperienza

I II III IV V VI VII VIII

Qm.1’

(l/s) misurato in 1’

Qc.B.

(l/s) misurato

sullo stramazzo

B

p

(cm)

h3

(cm) lettura idrometrica

soglia

lm (cm) lettura idrometrica livello di monte

lv (cm) lettura idrometrica livello di valle

hm (cm) carico

sulla soglia a

monte

hv (cm) carico

sulla soglia a

valle

6 29,20 28,67

40,00 45,30

52,70 45,46 7,40 0,16

7 37,58 37,41 54,20 47,25 8,90 1,95

8 39,54 39,45 54,60 48,00 9,30 2,70

9 41,53 41,95 55,04 49,30 9,74 4,00

10 42,39 42,59 55,39 49,45 10,09 4,15

11 43,87 43,20 55,73 49,70 10,43 4,40

12 45,06 44,33 55,80 49,55 10,50 4,25

13 51,01 51,24 57,10 51,00 11,80 5,70

14 52,65 52,25 57,35 51,40 12,05 6,10

15 54,71 54,59 57,85 52,00 12,55 6,70

16 57,40 57,06 58,30 52,55 13,00 7,25

17 60,21 59,90 59,00 53,20 13,70 7,90

18 62,29 61,52 59,30 53,50 14,00 8,20

19 65,70 64,88 60,10 54,30 14,80 9,00

20 69,67 69,55 60,85 55,05 15,55 9,75

21 74,82 73,71 61,85 56,00 16,55 10,70

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22 77,20 75,89

40,00 45,30

62,45 56,75 17,15 11,45

23 79,54 78,44 62,95 57,15 17,65 11,85

24 80,37 79,34 63,00 57,45 17,70 12,15

25 81,60 84,04 63,25 57,70 17,95 12,40

26 81,89 86,17 63,40 57,80 18,10 12,50

27 85,13 88,32 63,80 57,95 18,50 12,65

28 87,69 92,40 64,30 58,45 19,00 13,15

29 89,66 94,32 64,80 58,80 19,50 13,50

30 93,15 96,54 65,35 59,25 20,05 13,95

31 96,11 99,33 65,65 59,65 20,35 14,35

32 98,46 102,72 66,05 59,95 20,75 14,65

33 100,50 104,72 66,45 60,35 21,15 15,05

Nella seguente tabella 5.2.3. sono riportati ulteriori dati sull’esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo rigurgitato:

le differenze idrometriche tra i livelli idrici di monte e di valle lungo lo sfioratore [A], il coefficienti di deflusso, il coefficiente di deflusso medio relativa all’intera esperienza a funzionamento come stramazzo rigurgitato, il coefficiente efflusso, i contributi di portata per lo sfioratore laterale come contributo dato dalla luce a stramazzo [Q1] e dalla luce a battente [Q2],con la relativa portata totale [Qc.a.] calcolata in [A].

- Nella I colonna: sono riportate le differenze tra le letture idrometriche espressa in centimetri, tra [lm] letture idrometriche di monte dello sfioratore e [l_v] letture idrometriche di valle .

- Nella II colonna: sono riportati i coefficienti di deflusso [m] per ogni singola portata defluente dallo sfioratore .

- Nella III colonna: sono riportati i coefficienti di efflusso [µb] per ogni singola portata defluente dallo sfioratore.

- Nella IV colonna: è riportato il valor medio del coefficienti di deflusso [m].

- Nella V colonna: sono riportati i valori dei contributi alla portata [Q1] calcolato come contributo dato dalla luce a stramazzo.

- Nella VI colonna: sono riportati i valori dei contributi alla portata [Q2] calcolato come contributo dato dalla luce a battente.

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- Nella VII colonna: sono riportati i valori della portata totale [Qc.A.] calcolato come somma dei due contributi [Q1 ] + [ Q2 ] .

Tabella 5.2.3.: Ulteriori dati sull’esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo rigurgitato.

N° esperienza I II III IV V VI VII

(lm – lv)

Differenza livelli idrici tra monte e valle

m

Coefficiente di deflusso

µb

Coefficiente di efflusso

m

(media)

Q1

(l/s) Contributo

bocca stramazzo

Q2

(l/s) Contributo

bocca a battente

Qc.a.= Q1 + Q2

Calcolata

6 7,24 0,420 0,630

0,40

28,27 0,93 29,20

7 6,95 0,419 0,628 26,59 11,08 37,67

8 6,60 0,420 0,629 24,61 15,06 39,67

9 5,74 0,423 0,635 19,96 21,76 41,72

10 5,94 0,398 0,596 21,01 21,56 42,57

11 6,03 0,390 0,584 21,49 22,57 44,06

12 6,25 0,396 0,594 22,68 22,57 45,25

13 6,10 0,389 0,584 21,87 29,39 51,26

14 5,95 0,399 0,599 21,07 31,86 52,92

15 5,85 0,397 0,595 20,54 34,47 55,01

16 5,75 0,405 0,607 20,01 37,71 57,72

17 5,80 0,395 0,592 20,27 40,28 60,55

18 5,80 0,400 0,600 20,27 42,38 62,65

19 5,80 0,394 0,591 20,27 45,82 66,09

20 5,80 0,396 0,594 20,27 49,82 70,09

21 5,85 0,395 0,592 20,54 54,75 75,29

22 5,70 0,395 0,593 19,75 57,94 77,70

23 5,80 0,391 0,586 20,27 59,78 80,05

24 5,55 0,404 0,605 18,98 61,92 80,90

25 5,55 0,403 0,605 18,98 63,16 82,14

26 5,60 0,398 0,598 19,23 63,20 82,43

27 5,85 0,397 0,596 20,54 65,15 85,69

28 5,85 0,397 0,596 20,54 67,73 88,27

29 6,00 0,389 0,583 21,33 68,92 90,25

30 6,10 0,389 0,584 21,87 71,90 93,76

31 6,00 0,400 0,600 21,33 75,42 96,76

32 6,10 0,398 0,597 21,87 77,25 99,12

33 6,10 0,398 0,597 21,87 79,31 101,18

Per il calcolo dei coefficienti di deflusso [m] (seconda colonna), esso è stato ricavato tramite l’equazione classica degli stramazzi:

Qm.1’ = m b 2g h^m^3/2 (1)

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In cui:

[Qm.1’] = Portata ottenuta dalla curva di taratura, figura 5.2.5. ; [m]= Il coefficiente di deflusso;

[b] = La lunghezza dello sfioratore in questo caso è di 80 centimetri;

[hm] = Il carico sullo sfioratore;

Figura 5.2.5. : Curva delle portate

La portata [Qm.1’] defluente nel canale è quella ottenuta tramite la curva di taratura dello stramazzo della vasca di calma, nota la misura del livello idrico nella vasca tramite la lettura dell’idrometro a uncino nel punto [1’], ricavato il carico [hm] sullo sfioratore [A] con funzionamento come stramazzo libero (tab.5.2.1. sesta colonna), tramite la (1) si ricava il coefficiente di deflusso [m] :

m

=

^.′

(2)

Per il calcolo del coefficiente di efflusso [µb] è stato effettuato tramite l’equazione classica di una luce a battente :

Q2 = µb b (lv – h3) 2gl – l (3)

(14)

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In cui:

[Q2] = contributo alla portata della luce a battente;

[µb] = coefficiente di efflusso;

[b] = lunghezza dello sfioratore in questo caso è di 80 centimetri;

( lv – h3 ) = carico sulla soglia a valle, (tab.5.2.2. ottava colonna);

( lm – lv ) = differenze idriche tra monte e valle, (tab.5.2.3. prima colonna).

La portata [Q1] è ottenuta dall’equazione classica degli stramazzi come se fosse sempre in condizione di vena libera e areata, il valore del coefficiente di deflusso [m] utilizzato è 0,41 ottenuto come valor medio delle prime cinque portate.

Q₁ = 0,41 b 2g (l l^3/2 (4)

A questo punto passiamo ad esaminare cosa succede a valle dello sfioratore laterale, in prossimità dello stramazzo in punto [B] situato alla fine del canale sperimentale.

a) b)

- Nella III e IV colonna: è riportata l’altezza dello stramazzo in [B], il primo è quello definito da noi come indice per la prova [p], il secondo è quello relativo alla misura idrometrica sulla soglia [h3].

- Nella V colonna: sono riportate le letture idrometriche di monte espresse in centimetri ottenute come media di altre tre letture idrometriche misurati nel

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tratto (5) a monte e lungo lo stramazzo [lm]. La posizione dei punti di misura a monte dello stramazzo è tale che non si risenta dell’effetto di chiamata allo sbocco.

- Nella VI colonna: sono riportati i valori del carico [hm] sulla soglia a monte ottenuti come differenza tra [lm-h3], [lm] lettura idrometrica di monte, quinta colonna e [h3] lettura idrometrica della soglia di sfioro, quarta colonna.

- Nella VII colonna: sono riportati i coefficienti di deflusso [m] per ogni singola portata defluente dallo stramazzo .

- Nella VIII colonna: è riportato il valor medio del coefficienti di deflusso [m].

Figura 5.2.7. : Zero Idrometrico

Tabella 5.2.4. Dati relativi allo stramazzo [B].

N° esperienza I II III IV V VI VII VIII

Qm.1’

(l/s) misurato in 1’

Qc.b

.

(l/s) misurato sullo

stramazzo B

p

(cm )

l3 (cm) lettura idrometrica

soglia

lm (cm) lettura idrometrica livello di monte

soglia a monte

m

Coefficiente di deflusso

m

(media)

1 9,42 9,86

30,00 33,46

39,05 5,59 0,403

0,41

2 14,90 15,64 41,10 7,64 0,399

3 21,07 22,08 43,08 9,62 0,399

4 25,85 25,57 44,20 10,74 0,415

5 28,07 27,74 44,80 11,34 0,415

6 29,20 28,67 45,05 11,59 0,418

(16)

Capitolo: 5

77

7 37,58 37,41

30,00 33,46

47,30 13,84 0,412

0,41

8 39,54 39,45 47,80 14,34 0,411

9 41,53 41,95 48,40 14,94 0,406

10 42,39 42,59 48,55 15,09 0,409

11 43,87 43,20 48,69 15,23 0,417

12 45,06 44,33 48,96 15,50 0,417

13 51,01 51,24 50,53 17,07 0,409

14 52,65 52,25 50,75 17,29 0,414

15 54,71 54,59 51,27 17,81 0,411

16 57,40 57,06 51,80 18,34 0,413

17 60,21 59,90 52,40 18,94 0,413

18 62,29 61,52 52,74 19,28 0,416

19 65,70 64,88 53,44 19,98 0,416

20 69,67 69,55 54,39 20,93 0,411

21 74,82 73,71 55,21 21,75 0,417

22 77,20 75,89 55,64 22,18 0,418

23 79,54 78,44 56,13 22,67 0,416

24 80,37 79,34 56,31 22,85 0,416

25 81,60 84,04 57,20 23,74 0,399

26 81,89 86,17 57,50 24,04 0,393

27 85,13 88,32 57,90 24,44 0,398

28 87,69 92,40 58,65 25,19 0,392

29 89,66 94,32 59,05 25,59 0,391

30 93,15 96,54 59,50 26,04 0,396

31 96,11 99,33 60,00 26,54 0,397

32 98,46 102,72 60,55 27,09 0,395

33 100,50 104,72 60,90 27,44 0,395

Nella settima colonna per il calcolato del coefficiente di deflusso [m] ci si è riferiti alla portata [Q_m.1’] defluente nel canale ricavata mediante la curva di taratura, come :

m

=

^.′

(5)

In cui:

[Qm.1’] = Portata ottenuta dalla curva di taratura;

[m] = coefficiente di deflusso;

(17)

Capitolo: 5

78

[b] = lunghezza dello stramazzo è di 40 centimetri;

[hm] = carico sullo stramazzo

A questo punto ci siamo ricavati il valor medio del coefficiente di deflusso che è pari a 0,41 questo risultato ci permette di affermare che l’intero modello sperimentale e in particolare lo stramazzo in [B] e conferme gli standard teorici per quanto riguarda il suo coefficiente di deflusso, inoltre ci garantisce che durante i vari rilievi idrometrici non sono stati commessi errori, inoltre ci conferma che all’intero dell’apparato sperimentale non ci sono perdite o infiltrazioni.

Per quanto riguarda la portata indicata nella seconda colonna è quella calcolata tramite l’equazione classica degli stramazzi detta anche formula di Poleni e come coefficiente di deflusso [m] quello il valore medio di quelli calcolati in precedenza, ottava colonna.

Q_m.B.= m b 2g h^m^3/2 (6) In cui:

[Qm.B.] = portata calcolata sullo stramazzo [B];

[m] = 0,41 media dei coefficiente di deflusso ; [b] = lunghezza dello stramazzo è di 40 centimetri;

[h_m] = carico sullo stramazzo.

A questo punto siamo in grado di calcolaci tramite la (6) la portata sperimentale [Q_c.B.] defluente sullo stramazzo [B] e di confrontarla con quella derivante dalla curva di taratura [Q_m.1’].

Nella successive tabelle sono stati riportati le portate misurate, assunte come portate di riferimento, le portate sperimentali calcolate in laboratorio sullo sfioratore [A] che sullo stramazzo [B]; le relative differenze e gli scarti percentuali esistenti tra le due famiglie di portata .

La tabella 5.2.5. è relativa alla condizione di funzionamento dello sfioratore [A]

come stramazzo libero,

La tabella 5.2.6. è relativa alla condizione di funzionamento dello sfioratore [A]

come stramazzo rigurgitato,

(18)

Capitolo: 5

79

- Nella I colonna: sono riportati i valori della portata [Qm.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo nella vasca di calma;

- Nella II colonna: sono riportati i valori della portata [Qc.A.] (l/s) calcolato come somma di due contributi; contributo dalla luce a stramazzo [Q1], contributo dato dalla luce a battente [Q2], ;

- Nella III colonna: sono riportati i valori della portata [Qc.B.] (l/s) calcolato in laboratorio tramite l’equazione classica degli stramazzi dalla (6);

- Nella IV colonna: sono riportati le differenze [∆Q] = (Qm.1’ – Qc.A.) tra la portata ricavata mediante la curva di taratura e la portata calcolata sullo sfioratore [A] come stramazzo libero (tabella 5.2.5.) come stramazzo rigurgitato (tabella 5.2.6.);

- Nella V colonna: sono gli scarti percentuali relative alle precedenti differenze di portata, [∆Q] = [100 (Q_c.A.– Q_m.1’) / Q_m.1’];

- Nella VI colonna: sono riportati le differenze [∆Q] = (Q_m.1’– Q_c.B.) tra la portata ricavata mediante la curva di taratura e la portata calcolata sullo stramazzo [B];

- Nella VII colonna: sono gli scarti percentuali relative alle precedenti differenze di portata, [% ∆Q] = [100 (Q_c.B.– Q_m.1’) / Q_m.1’];

Tabella 5.2.5.: Risultati finali sulle portate relativi all’esperienze con funzionamento dello sfioratore [A]

come stramazzo libero.

N° esperienza

I II III IV V VI VII

Qm.1’

(l/s)

Qc.A.

(l/s)

Qm.B.

(l/s)

∆Q

= (Qm.1’ - Qc.A.)

(l/s)

% ∆ Q

∆Q

= (Qm.1’ – Qc.B.)

(l/s)

% ∆ Q

1 9,42 9,51 9,86 - 0,09 0,96 -0,44 4,67

2 14,90 14,95 15,64 - 0,05 0,34 -0,74 4,97

3 21,07 21,14 22,08 - 0,07 0,33 -1,01 4,79

4 25,85 26,02 25,57 - 0,17 0,66 0,28 -1,08

5 28,07 28,17 27,74 - 0,10 0,36 0,33 -1,18

(19)

Capitolo: 5

80

Tabella 5.2.6. Risultati finali sulle portate relativi all’esperienze con funzionamento dello sfioratore [A]

come stramazzo rigurgitato.

Qm.1’

(l/s)

Qc.A.

(l/s)

Qc.B.

(l/s)

∆Q

= (Qm.1’ - Qc.A.)

(l/s)

% ∆ Q

∆Q

= (Qm.1’ – Qc.B.)

(l/s)

% ∆ Q

6 29,20 29,21 28,67 - 0,01 -0,03 0,53 1,82

7 37,58 37,67 37,41 - 0,09 -0,24 0,17 0,45

8 39,54 39,67 39,45 - 0,13 -0,33 0,09 0,23

9 41,53 41,72 41,95 - 0,19 -0,46 -0,42 -1,01

10 42,39 42,57 42,59 - 0,18 -0,42 -0,20 -0,47

11 43,87 44,06 43,20 - 0,19 -0,43 0,67 1,53

12 45,06 45,25 44,33 - 0,19 -0,42 0,73 1,62

13 51,01 51,26 51,24 - 0,25 -0,49 -0,23 -0,45

14 52,65 52,92 52,25 - 0,27 -0,51 0,40 0,76

15 54,71 55,00 54,59 - 0,29 -0,53 0,12 0,22

16 57,40 57,72 57,06 - 0,32 -0,56 0,34 0,59

17 60,21 60,55 59,90 - 0,34 -0,56 0,31 0,51

18 62,29 62,65 61,52 - 0,36 -0,58 0,77 1,24

19 65,70 66,09 64,88 - 0,39 -0,59 0,82 1,25

20 69,67 70,10 69,55 - 0,43 -0,62 0,12 0,17

21 74,82 75,29 73,71 - 0,47 -0,63 1,11 1,48

22 77,20 77,70 75,89 - 0,50 -0,65 1,31 1,70

23 79,54 80,05 78,44 - 0,51 -0,64 1,10 1,38

24 80,37 80,90 79,34 - 0,63 -0,66 1,03 1,28

25 81,60 82,14 84,04 - 0,54 -0,66 -2,44 -2,99

26 81,89 82,43 85,63 - 0,54 -0,66 -3,74 -4,57

27 85,13 85,69 87,78 - 0,56 -0,66 -2,65 -3,11

28 87,69 88,27 91,85 - 0,58 -0,66 -4,16 -4,74

29 89,66 90,25 94,05 - 0,59 -0,66 -4,39 -4,90

30 93,15 93,76 96,54 - 0,61 -0,65 -3,39 -3,64

31 96,11 96,76 99,33 - 0,65 -0,68 -3,22 -3,35

32 98,46 99,12 102,44 - 0,66 -0,67 -3,98 -4,04 33 100,5 101,18 104,43 - 0,68 -0,68 -3,93 -3,91 Le differenze di portata e gli scarti percentuali massimi, evidenziati in tabella, relativi allo sfioratore [A] sia in condizione di funzionamento libero che rigurgitato sono molto contenuti gli scarti percentuali non raggiungono 1% ; mentre sullo sfioratore [B] gli scarti percentuali assumono valori più apprezzabili intorno 1%, fatta eccezione per alcuni valori finali (in corsivo) per in cui si arriva ad uno scarto di poco inferiore al 5%, tali valori sono nettamente discordanti con il resto dei risultati.

Nel complesso i risultati ottenuti in questa prova sono pienamente soddisfacenti, soprattutto se confrontati con quelli derivanti dagli studi di altri autori che indicavano una precisione pari circa al 10 %.

(20)

Capitolo: 5

81

5.3 Prova n° 2 - SERIE 00 , 00

/

00

/

35 –

La prova n^o2 è contrassegnata dalla sigla SERIE 00 , 00 / 00 / 35 come già in precedenza specificato la prima parte è riferita allo sfioratore laterale e ne indica la sua larghezza, mentre la seconda parte è riferita alle quote di sfioro sia dello sfioratore laterale che degli stramazzi:

Le cifre stanno ad indicare:

• In [A] non è presente lo sfioratore laterale ma uno sbarramento,

• In [B] lo stramazzo anche se presente non è in funzione, figura 5.3.1.

• In [C] lo stramazzo ha un’altezza del petto di 35 centimetri.

Con questa seconda prova si vuole verificato il corretto funzionamento dell’unico elemento non ancora verificato lo stramazzo posto in [C].

Durante questa serie di prova sono state eseguite n. 11 diversi gradi di apertura della valvola di regolazione.

• L’altezza idrometrica nella vasca di calma mediante un idrometro a uncino con asta graduata al millimetro e nonio al decimo, [hm] (cm), . :

• La portata [Q^m.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo nella vasca di calma, tabella 5.3.1. :

• Le altezze idrometriche in prossimità dello stramazzo [C] mediante un idrometro con asta graduata al millimetro e nonio al decimo, [hm] (cm), tabella 5.3.2. :

Figura 5.3.1.

(21)

Capitolo: 5

82

a) b)

- Nella I colonna: è riportata la portata [Qm.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo tramite la misura sull’idrometro a uncino in [1’] . Nella II e III colonna: è riportata l’altezza dello stramazzo in [C], il primo è quello definito da noi come indice per la prova [p], il secondo è quello relativo alla misura idrometrica sulla soglia [h₃].

- Nella IV colonna: sono riportate le letture idrometriche di monte espresse in centimetri ottenute come media di altre tre letture idrometriche misurati nel tratto (5’) lungo lo stramazzo [l_m]. La posizione dei punti di misura a monte dello stramazzo è tale che non si risenta dell’effetto di chiamata allo sbocco.

- Nella V colonna: sono riportati i valori del carico [h] sulla soglia a monte ottenuti come differenza tra [lm-h3], [lm] lettura idrometrica di monte, quarta colonna e [h3] lettura idrometrica della soglia di sfioro, terza colonna.

- Nella VI colonna: sono riportati i coefficienti di deflusso [m] per ogni singola portata defluente dallo stramazzo .

- Nella VII colonna: è riportato il valor medio del coefficienti di deflusso [m].

Figura 5.2.7. : Zero Idrometrico

(22)

Capitolo: 5

83

Nella seguente tabella 5.3.1. sono riportate in ordine crescenti le portate [Qm.1’] (l/s), le letture idrometriche di dati misurati [hm] (cm) e

Tabella 5.3.1.

Qm.1’

(l/s) misurato in 1’

p

(cm )

h3 (cm) lettura idrometrica

soglia

lm (cm) lettura idrometrica livello di monte

soglia a monte

m

(media)

1 29,09

35,00 39,39

51,05 11,66 0,40

0,41

2 36,46 52,95 13,56 0,40

3 38,34 53,20 13,81 0,41

4 43,19 54,35 14,96 0,41

5 45,94 55,04 15,65 0,41

6 49,12 55,45 16,06 0,42

7 54,17 56,45 17,06 0,42

8 57,40 57,45 18,06 0,41

9 63,41 58,55 19,16 0,42

10 64,96 58,97 19,58 0,41

11 72,09 60,03 20,64 0,42

Il coefficiente di deflusso [m] è stato calcolato per ogni portata defluente nel canale ricavata mediante la curva di taratura utilizzando la (5) :

m= ^.

/

(5)

In cui:

[Qm.1’] = portata defluente nel canale;

[m] = coefficiente di deflusso;

[b]= lunghezza dello stramazzo è di 40 centimetri;

[hm ] = carico sullo stramazzo.

A questo punto ci siamo ricavati il valor medio che è pari a 0,41 questo risultato ci permette di affermare che anche lo stramazzo in [C] conferma gli standard teorici per quanto riguarda il suo coefficiente di deflusso, inoltre ci garantisce che durante i vari rilievi idrometrici non sono stati commessi errori grossolani. Possiamo concludere dicendo che le parti che costituiscono l’apparato sperimentale rispondono bene agli stimoli esterni in maniera consona e adeguata alle proprie caratteristiche.

(23)

Capitolo: 5

84

5.4 Prova n° 3 – SERIE 80 , 40

/

30

/

35 –

La prova n^o 3 è contrassegnata dalla sigla SERIE 80 , 40 / 30 / 35 la prima parte è riferita allo sfioratore laterale e ne indica la sua larghezza , mentre la seconda parte è riferita alle varie quote di sfioro sia dello sfioratore laterale che degli stramazzi:

Le cifre stanno ad indicare:

• Lo sfioratore laterale [A] ha una lunghezza di 80 centimetri, (figura 5.4.1.)

• Lo sfioratore laterale [A] ha un’altezza del petto di 40 centimetri, (figura 5.4.1.)

• Lo stramazzo [B] ha un’altezza del petto di 30 centimetri,

• Lo stramazzo [C] ha un’altezza del petto di 35 centimetri.

Con questa terza prova entriamo nel vivo della ricerca sperimentale, avendo verificato con le prime due serie di prove il corretto funzionamento dell’intero apparato sperimentale sia dal un punto di vista funzionale (pompe, valvole di regolazione, ecc.) che idraulico riferito al corretto funzionamento dei suoi organi (stramazzi e sfioratore).

Con la terza prova vogliamo quindi verificare l’ipotesi secondo cui è possibile considerare la portata defluente da uno sfioratore laterale rigurgitato come la somma di due contributi.

Definita la luce rettangolare di larghezza pari a [b] e [hm] l’altezza del pelo libero a monte dello stramazzo, [hv] l’altezza del pelo libero a valle dello stramazzo, [h3] coincide con [p] altezza della soglia, [s1] è la differenza tra le altezze liquide di monte e di valle (hm – hv), [s2] è la differenza tra l’altezza liquida di valle e l’altezza della soglia (hv – h3).

Figura 5.4.1.

(24)

Capitolo: 5

85

Figura 5.4.2.: Sfioratore laterale con e relative misure caratteristiche.

Il primo legato alla parte superiore della luce di area A¹ = s1 b, funziona come una luce libera soggetto a un carico (h_m– h_v),

Il secondo legato alla parte inferiore della luce di area A² = s2 b, funziona come una luce totalmente rigurgitata soggetta ad un carico costante (h_m – h_v).

I valori dei coefficiente utilizzati e da verificare nel corso della tesi sono:

Il coefficiente di deflusso per la luce a stramazzo [ms = 0.41];

Il coefficiente di efflusso per la bocca a battente [µb = 0.62].

La relazione utilizzata ha quindi la forma seguente:

Q = Q₁ + Q₂ = m_s b 2g ( h^m – h_v )^3/2 + µ_b b ( h_m – h₃ ) 2g ( h^m – h_v )^1/2 (7) Con:

Q₁= Contributo dato dal funzionamento a stramazzo.

Q₂ = Contributo dato dal funzionamento di bocca a battente.

Per quando riguarda i due stramazzi posti alla fine del canale [B] e [C] mettiamo in evidenza che per la loro disposizione nel canale potrebbe verificarsi una situazione particolare ossia quella di stramazzi così detti “depressi” quando l’aria circola con difficoltà al di sotto del getto; ciò produce sotto al getto una pressione minore del valore atmosferico con variazioni e pulsazioni di pressione.

(25)

Capitolo: 5

86

Anche se tale soluzione può comportare un aumento della portata defluente fino a valori del 25% è bene in genere evitarli stramazzo depressi in quanto creano gravi danni alle strutture.

Per questo motivo si è deciso di modificare questo punto del canale di modo che non si verifichi anche marginalmente una situazione del genere.

Figura 5.4.2. : I Profili liquidi sugli stramazzi Figura 5.4.2. : I Profili liquidi sugli stramazzi (B) e (C) per la portata Q = 78,71 (l/s) (B) e (C) per la portata Q = 103,13 (l/s)

E’ rappresentata la situazione relativa alla prova in corso in cui abbiamo gli stramazzi [B] e [C] che sono per così dire in comunicazione tra loro, infatti il pannello verticale che rappresenta la parete del canale si ferma a monte di essi.

L’idea è di far proseguire il pannello verticale anche oltre la traversa di modo che le vene liquide su di essa non siano più in comunicazione tra loro.

Occorre però fate molta attenzione perché con questa disposizione avremo che le vene liquide, a valle della traversa, saranno completamente circondate dalle pareti del canale e quindi non siamo più in grado di garantire il mantenimento della pressione atmosferica al disotto della vena stramazzante, di conseguenza non sarà neanche garantito il distacco della vena liquida dallo stramazzo. A soluzione di questi elementi si è inserito un tubicino del diametro di [½] pollice, in cui un estremo del tubicino è applicato sulla parete di valle dello stramazzo in moto tale da non intercettare la vena liquida defluente su di esso, il secondo estremo invece è stato applicato sulla parete verticale del canale; questo espediente permette di mettere in comunicazione con l’atmosfera lo spazio chiuso soggiacente la vena liquida figura 5.4.6.

(26)

Capitolo: 5

87

Figure 5.4.6. : Modifiche apportate ai due stramazzi in [B] e in [C]

Durante questa prova sono state eseguite n. 15 diversi gradi di apertura della valvola di regolazione.

Figura 5.4.3.: Zero Idrometrico

• L’altezza idrometrica nella vasca di calma mediante un idrometro a uncino con asta graduata al millimetro e nonio al decimo, [hm] (cm),

• La portata [Q^m.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura del canale ricavata da uno precedente studio, tabella 5.4.1. :

• Le altezze idrometriche nei punti caratteristici mediante un idrometro con asta graduata al millimetro e nonio al decimo, [h_m] (cm), tabella 5.4.2. :

(27)

Capitolo: 5

88

a)

^b)

Nella seguente tabella 5.4.1. sono riportate in ordine crescenti le esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo libero.

- Nella I colonna: è riportata la portata [Qm.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo tramite la misura sull’idrometro a uncino in [1’] . - Nella II e III colonna: è riportata l’altezza dello sfioratore laterale [A], il

primo è quello definito da noi come indice per la prova [p], il secondo è quello relativo alla lettura idrometrica sulla soglia [h3].

- Nella IV colonna: è riportato il coefficienti di deflusso [m] per lo sfioratore laterale funzionante come stramazzo libero.

- Nella V colonna: sono riportate le portate calcolato sullo stramazzo [B].

- Nella VI colonna : sono riportate le portate misurate sullo stramazzo[C].

I valore relativi alle misure idrometriche sono già comprensivi della correzione di 0,11 centimetri per tener conto degli effetti dovuti alla tensione superficiale, che sono apprezzabili per piccoli valori di [h_m].

N° esperienza I II III IV V VI

Qm

(l/s) Misurato

in 1’

p

(cm )

soglia

m

Qm.B.

(l/s) misurato sullo stramazzo [B]

Qm.C.

(l/s) misurato sullo stramazzo [C]

1 30,01

40,00 45,30 0,41

10,85 19,16

2 38,52 16,11 22,41

3 44,62 19,34 25,28

4 48,48 20,76 27,72

5 52,51 21,59 30,92

6 58,90 24,93 33,97

(28)

Capitolo: 5

89

Le esperienze riportate nella precedente tabella, sono relative alla condizione di funzionamento libero per lo sfioratore, la vena liquida è areata figura 5.4.4.

L’ultimo valore della colonna delle portate individua il punto di passaggio per la soglia, da condizione di funzionamento libero a condizione di funzionamento rigurgitato. Conseguenza del fatto che l’altezza d’acqua nel canale di valle, rispetto allo sfioratore laterale, ha quasi raggiunto la quota della soglia.

Una volta eseguito tutte le misure idrometriche [l], ci siamo costruiti una serie di tabelle, nella tabella 5.4.2.: ci siamo riportati letture idrometriche e il carico a monte dello sfioratore [A].

- Nella I colonna: sono riportate le letture idrometriche di monte [l_m] eseguite in media ad un passo di dieci centimetri l’una dall’altra effettuate nel tratto (3’) a monte e lungo lo sfioratore. La posizione dei punti di misura a monte dello sfioratore è tale che non si risenta dell’effetto di chiamata allo sbocco.

- Nella II colonna: sono riportati i valori del carico [hm] sulla soglia a monte ottenuto come differenza tra [lm- h3], [lm] lettura idrometrica a monte, quarta colonna e [h3] lettura idrometrica della soglia di sfioro, terza colonna.

N° esperienza I II

lm

livello di monte

hm (cm)

carico sulla soglia a monte

1 49,05 49,07 49,09 49,13 49,15 49,15 49,17 49,20 3,75 3,77 3,79 3,83 3,81 3,81 3,83 3,87

2 50,10 50,15 50,20 50,25 50,35 50,35 50,37 50,40 4,92 4,92 4,95 5,03 5,10 5,00 4,96 4,88

3 50,48 50,53 50,61 50,77 50,87 50,90 50,95 51,00 5,55 5,55 5,6 5,65 5,76 5,90 5,80 5,75

4 50,95 51,00 51,10 51,20 51,25 51,30 51,35 51,38 5,75 5,70 5,77 5,80 5,85 5,80 5,90 5,93

5 51,35 51,45 51,55 51,60 51,67 51,70 51,79 51,84 5,93 5,84 5,97 6,09 6,05 6,05 6,10 6,14 6 51,95 52,00 52,05 52,15 52,20 52,25 52,30 52,38 6,49 6,67 6,61 6,66 6,73 6,73 6,78 6,88

Figura 5.4.4. : funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo libero.

(29)

Capitolo: 5

90

A questo punto abbiamo tutti i dati necessari per calcolarci per ogni intervallo in cui è stato suddiviso lo sfioratore le portate sfiorate.

La portata [Qc.A.] (l/s) è quella calcolata tramite l’equazione classica degli stramazzi la (8) :

Qc.A. = m b 2g h^m^3/2 (8) In cui :

Qc.A. = portata;

m = coefficiente di deflusso assunto pari a 0,41 b = intervallo lungo lo sfioratore pari ai 10 centimetri;

hm = carico sullo sfioratore (lm – h3), (tabella 5.4.2. seconda colonna).

Nella tabella 5.4.3.: sono riportati i valori parziali della portata [Qc.A], relativi ad ogni intervallo di cui è suddiviso lo sfioratore, e il valore della totale ∑ [Qc.A],

Tabella 5.4.3. Portata sfiorata con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo libero.

N° esperienza

I II

Qc.A.

(l/s)

Contributo di ogni singolo intervallo di [A]

∑ Qc.A.

(l/s)

1 1,31 1,32 1,33 1,35 1,34 1,34 1,35 1,37 10,72 2 1,97 1,97 1,99 2,03 2,08 2,02 1,99 1,94 15,99 3 2,36 2,36 2,39 2,42 2,49 2,59 2,52 2,49 19,25 4 2,49 2,45 2,50 2,52 2,55 2,52 2,59 2,61 20,63 5 2,61 2,55 2,63 2,71 2,69 2,68 2,71 2,74 21,42 6 2,98 3,11 3,07 3,10 3,15 3,15 3,18 3,26 24,79

Nella successiva tabella 5.4.4. verranno riportate tutti i valori delle portate sia quelle calcolate relative sia allo sfioratore laterale [A] appena visto che le portate sui due stramazzi [B] e [C] oltre alle portate [Qm.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo nella vasca di calma con le relative differenze [∆Q] e scarti percentuali [% ∆Q]:

(30)

Capitolo: 5

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- Nella I colonna: sono riportati i valori della portata [Qm.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo nella vasca di calma [1’];

- Nella II colonna: sono riportati i valori della portata [Qc.A.] (l/s) calcolato in [A] con funzionamento dello sfioratore come stramazzo libero ;

- Nella III colonna: sono riportati i valori della portata [Qc.B.] (l/s) calcolato in [B] tramite l’equazione classica degli stramazzi dalla (6);

- Nella IV colonna: sono riportati i valori della portata [Qm.C.] (l/s) calcolato in [C] tramite l’equazione classica degli stramazzi dalla (6);

- Nella V colonna: sono riportati i valori delle portate [Q[A]+[C]] ottenuta come somma tra la [Qc.A.] calcolato in [A] e [Qm.C] (l/s) misurato in [C];

- Nella VI colonna: sono riportati le differenze [∆Q] = (Q_m.1’– Q_[A]+[C]);

- Nella VII colonna: sono gli scarti percentuali relative alle precedenti differenze di portata, [% ∆Q] = [100 (Q_[A]+[C]– Q_m.1’) / Q_m.1’];

Tabella 5.4.4.: Portate calcolate e misurate, differenze e scarti percentuali delle portate in condizione di funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo libero.

N° esperienza

I II III IV V VI VII

Qm.1’

(l/s) Misurato

in [1’]

Qc.A.

(l/s) Calcolato

in [A]

Qc.B.

(l/s) Misurato

in [B]

Qm.C.

(l/s) Misurato

in [C]

Q[A]+[C]

(l/s)

∆Q

=

(Qm.1’ - Q[A]+[C] )

(l/s)

% ∆ Q

1 30,01 10,72 10,85 19,16 29,88 0,13 0,43

2 38,52 15,99 16,11 22,41 38,40 0,12 0,31

3 44,62 19,25 19,34 25,28 44,53 0,09 0,20

4 48,48 20,63 20,76 27,72 48,35 0,13 0,27

5 52,51 21,42 21,59 30,92 52,34 0,17 0,32

6 58,9 24,79 24,93 33,97 58,76 0,14 0,24

Da una prima osservazione si nota che non esistono grosse differenze tra le due differenti portate [Qc.A.] e [Qc.B.] , di conseguenza anche tra [Qm.1’] e [Q[A]+[C] ], i valori si mantengono nettamente al di sotto di 0,5 (l/s), per quanto riguarda gli scarti percentuali essi non raggiungono il mezzo punto percentuale per cui possiamo tranquillamente affermare che non esistono differenze tra le portate.

(31)

Capitolo: 5

92

Nelle tabelle successive sono riportate in ordine crescenti le esperienze con funzionamento dello sfioratore [A]

come stramazzo rigurgitato, figura 5.4.5.

Nella tabella 5.4.2.

- Nella I colonna: è riportata la portata [Q_m.1’] (l/s) ricavata mediante la curva di taratura dello stramazzo tramite la misura sull’idrometro a uncino in [1’] . - Nella II e III colonna: è riportata l’altezza dello sfioratore laterale [A], il

primo è quello definito da noi come indice per la prova [p], il secondo è quello relativo alla misura idrometrica sulla soglia [h₃].

- Nella IV colonna: è riportato il coefficiente di deflusso [m] relativo alla porzione di luce dello sfioratore funzionante come a luce stramazzo libero.

- Nella V colonna: è riportato il coefficiente di deflusso [µ] relativo alla porzione di luce dello sfioratore funzionante come luce a stramazzo rigurgitato.

- Nella VI colonna: [b] intervallo tra due successive letture idrometriche.

Tabella 5.4.2. : Esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo rigurgitato.

N° esperienza I II III IV V VI

Qm.1’

(l/s) Misurato

in 1’

p

(cm )

soglia

m

µ

Coefficiente di efflusso

b

intervallo lungo lo sfioratore

7 65,74

40,00 45,30 0,41 0,62 0,10

8 68,10 9 73,56 10 76,53 11 78,71 12 85,81 13 90,84 14 95,15 15 103,13

Figura 5.4.5.: funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo rigurgitato.

(32)

Capitolo: 5

93

Nella tabella 5.4.3. abbiamo:

- Nella I colonna: le letture idrometriche di monte espresse in centimetri eseguite ad un passo di dieci centimetri l’una dall’altra nel tratto (3’) a monte e lungo lo sfioratore [l_m]. La posizione dei punti di misura a monte dello sfioratore è tale che non si risenta dell’effetto di chiamata allo sbocco.

- Nella II colonna: i valori del carico [hm] sulla soglia a monte ottenuti come differenza tra [lm- h3], [lm] lettura idrometrica di monte, prima colonna e [h3] lettura idrometrica della soglia di sfioro, seconda colonna tabella 5.4.3.

Tabella 5.4.3. Esperienze con funzionamento dello sfioratore [A] come stramazzo rigurgitato, lettura idrometrica e carico a monte dello sfioratore.

N° esperienza

I II

lm

livello di monte

hm = lm - h3 (cm)

carico sulla soglia a monte

7 52,83 52,86 52,9 53,05 53,10 53,25 53,45 53,60 7,53 7,56 7,60 7,75 7,80 7,95 8,15 8,30

8 52,99 53,10 53,20 53,22 53,39 53,47 53,65 53,75 7,69 7,80 7,90 7,92 8,09 8,17 8,35 8,45

9 53,60 53,65 53,70 53,80 53,90 54,10 54,30 54,45 8,30 8,35 8,40 8,50 8,60 8,80 9,00 9,15

10 53,85 53,95 54,05 54,15 54,31 54,46 54,61 54,65 8,55 8,65 8,75 8,85 9,01 9,16 9,31 9,35

11 54,15 54,30 54,35 54,46 54,62 54,75 54,84 54,99 8,85 9,00 9,05 9,16 9,32 9,45 9,54 9,69

12 54,85 54,95 54,99 55,10 55,18 55,24 55,32 55,45 9,55 9,65 9,69 9,80 9,88 9,94 10,02 10,15

13 55,33 55,45 55,61 55,68 55,80 55,85 55,92 55,96 10,03 10,15 10,31 10,38 10,50 10,55 10,62 10,66

14 55,63 55,67 55,77 55,91 55,97 56,05 56,16 56,25 10,33 10,37 10,47 10,61 10,67 10,75 10,86 10,95

15 56,15 56,25 56,40 56,58 56,70 56,80 56,89 56,95 7,53 7,56 7,60 7,75 7,80 7,95 8,15 8,30