1001697 - IDRAULICA E COSTRUZIONI IDRAULICHE A - L

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le conoscenze di base dell'Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche e sarà in grado di applicarle alla soluzione di problemi di statica e dinamica dei liquidi, di comprendere e valutare criticamente la struttura delle principali opere idrauliche degli insediamenti urbani, quali acquedotti e reti fognarie.

In particolare, lo studente sarà in grado di eseguire il calcolo delle forze esercitate dai liquidi in condizioni statiche e dinamiche, di determinare le caratteristiche di una corrente liquida, comprese le resistenze, di utilizzare gli strumenti di misura delle grandezze idrauliche, di eseguire il calcolo di una condotta e il calcolo di un impianto di sollevamento. Sarà inoltre in grado di valutare la formazione di deflussi superficiali dovuti alle precipitazioni e le caratteristiche di una corrente a superficie libera in condizioni di moto uniforme.

Nell'affrontare lo studio dell'Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche, lo studente sarà sollecitato a sviluppare capacità critiche e analitiche che gli potranno essere utili anche nelle materie successive del corso di laurea e nella vita professionale. 

L'insegnamento sarà svolto attraverso lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Sono importanti conoscenze preliminari di Fisica, Meccanica Razionale, Analisi Matematica, Algebra.

E' obbligatorio che lo studente abbia già superato gli esami degli insegnamenti di: Metodi Analitici per l'Ingegneria I e Fisica Gnerale

Si richiede la frequenza di almeno il 70% delle lezioni.

Denominazione: Idraulica e Costruzioni Idrauliche

Generalità

Introduzione al corso. Definizione di sostanza fluida. L’ipotesi del continuo. Dimensioni e unità di misura. Forze di massa e forze di superficie. Tensore degli sforzi e sue proprietà. Proprietà dei fluidi: comprimibilità, dilatabilità termica, tensione superficiale, viscosità.

Statica dei fluidi

Sforzi nei fluidi in quiete. Equazione indefinita della statica dei fluidi. Equazione globale dell’equilibrio statico. Statica dei fluidi pesanti e incomprimibili. Misura delle pressioni. Spinte su superfici piane. Spinte su superfici curve.

Cinematica

Cinematica dei fluidi. Approcci euleriano e lagrangiano. Velocità e accelerazione. Visualizzazione del campo di moto. Traiettorie. Linee di corrente. Linee di fumo. Tubi di Flusso. Tipi di moto. Moto permanente. Moto vario. Moto uniforme. Moti bidimensionali.

Equazione indefinita di continuità. Equazione globale di continuità per volumi di controllo fissi nello spazio. Equazione di continuità applicata alle correnti.

Dinamica dei fluidi: le equazioni della quantità di moto

Equazione indefinita del moto. Equazione di Eulero. Condizioni al contorno. Equazione globale dell’equilibrio dinamico.

Teorema di Bernoulli

Equazioni del moto nella terna intrinseca ad una linea di corrente. Distribuzione delle pressioni. Teorema di Bernoulli. Rappresentazione geometrica del teorema di Bernoulli. Significato energetico del teorema di Bernoulli. Processi di efflusso. Estensione del teorema di Bernoulli alle correnti. Venturimetro. Tubo di Pitot.  Estensione del teorema di Bernoulli ai fluidi reali.  Scambio di energia fra una corrente e una macchina.

Equazioni del moto dei fluidi reali

Legame costitutivo dei fluidi viscosi. Le equazioni di Navier-Stokes. Equazione globale dell’equilibrio dinamico.

Correnti in pressione

Azione di trascinamento di una corrente. Sforzo tangenziale. Regimi di moto. Moto laminare in un condotto a sezione circolare. Formula di Poiseuille. Moto turbolento. Formula di Darcy-Weisbach. Indice di resistenza. Moto nei tubi lisci. Indice di resistenza nei tubi lisci. Moto nei tubi scabri. Indice di resistenza nei tubi scabri.  Abaco di Moody. Formule pratiche per il calcolo della resistenza. Perdite di carico localizzate. Dissipazioni di energia per brusco allargamento, per imbocco a spigolo vivo e per sbocco in un serbatoio. Condotte in depressione.

Problemi pratici relativi alle lunghe condotte

Generalità. Problemi di verifica del funzionamento dei sistemi di lunghe condotte. Problemi di progetto dei sistemi di lunghe condotte. Scelta del tracciato più appropriato per la posa di una condotta.

Cenni sulle correnti a superficie libera.

Generalità. Moto uniforme.

Cenni di Idrologia.

Generalità. Fonti di informazione: il Servizio Idrografico. Le piogge: rilevamento e distribuzione. Piogge massime locali di breve durata. Leggi di probabilità pluviometrica. Formazione dei deflussi.

Acquedotti

Generalità. Captazione delle acque (sorgenti, falde, acque superficiali). Requisiti delle acque potabili. Selezione del tracciato di un acquedotto. Rete di distribuzione. Serbatoi.

Fognature

Generalità. Studio della rete. Tipi di fogne. Elementi di calcolo delle portate nere e pluviali. Destinazione ultima e depurazione delle acque di rifiuto.

1) D. Citrini, D. Noseda "Idraulica", CEA Milano, 1987

2) G. Ippolito " Appunti di Costruzioni Idrauliche". Edizione aggiornata a cura di Giuseppe di Martino. Liguori Editore. 1993

3) G. Alfonsi, E. Orsi "Problemi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi" CEA Milano, 1984.

4) G. Pezzinga "Esercizi di Meccanica dei Fluidi" Aracne editrice, 2008.

5) Appunti forniti dal docente reperibili sulla Piattaforma Studium durante lo svolgimento del corso.

Gli esami consistono in una prova scritta e in una prova orale. La prova scritta consiste nella soluzione numerica di problemi di Idraulica e Costruzioni Idrauliche e nella risposta ad un quesito di carattere teorico.  Nel complesso la prova consiste in 10 quesisti. Lo studente viene ammesso alla successiva prova orale quando nella prova scritta riporta un voto maggiore o uguale a 15/30.

Prove in itinere

Durante il corso saranno svolte tre prove scritte. Sono ammessi a sostenere una prova scritta gli studenti che, alla data della prova, hanno  acquisito almeno il 70% delle presenze alle lezioni del corso già svolte.

In ciascuna prova lo studente riporta un voto espresso in trentesimi. Se il voto riportato in ciascuna prova è maggiore o uguale a 12/30 e la media dei voti riportati nelle tre prove è maggiore o uguale a 15/30, lo studente lo studente è ammesso a sostenere la successiva prova orale.

Gli esiti delle prove in itinere sono validi solo per la sessione di esami che immediatamente segue la chiusura del corso.

In uno degli appelli della sessione di esame che segue immediatamente la chiusura del corso lo studente ha facoltà di ripetere una delle tre prove in itinere scritte. Il voto conseguito in tale prova sarà mediato con in voti riportati nelle altre due prove e se la media è maggiore o uguale a 15/30 e in nessuna delle tre prove lo studente ha riportato un voto inferiore a 12/30, lo studente è ammesso a sostenere la successiva prova orale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
 

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.

È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento.

Diagramma delle pressioni in condizioni idrostatiche. Calcolo di spinte idrostatiche. Teorema di Bernoulli. Spinte dinamiche. Resistenze. Calcolo di un impianto di sollevamento. Tracciamento della linea del carico totale e della piezometrica. Verifica di un canale a superficie libera. Formazione dei deflussi superficiali. Schema di un acquedotto e selezione del tracciato. Schema di una fognatura. Valutazione delle portate pluviali e delle portate nere.