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Idraulica (impianti)

Definizione

Scienza che tratta teoricamente e sperimentalmente i problemi relativi al moto dei fluidi incomprimibili, come possono considerarsi l’acqua e altri liquidi di uso comune (idrodinamica) e al loro equilibrio (idrostatica).

Generalità

I problemi oggetto dell’idraulica sono stati affrontati dall’uomo fin da epoche antiche, risolvendoli per lungo tempo in maniera empirica, pur realizzando opere di grandi dimensioni, alcune delle quali tuttora efficienti. Notizie di costruzioni e di macchine idrauliche si hanno già per i popoli dell’Egitto e della bassa Caldea. I Greci costruirono non solo canali e serbatoi ma veri e propri acquedotti e anche vari e complessi tipi di macchine idrauliche (ruota idraulica, pompa, sifone, fontana intermittente); anche degli Etruschi si conoscono numerose opere idrauliche. I Romani furono abili idraulici, conobbero mezzi tecnici molto progrediti sia per la captazione di acque superficiali e sotterranee sia per il loro trasporto e accumulo, come dimostrato dai numerosissimi e famosi resti di acquedotti, cisterne, pozzi, canali, cunicoli di drenaggio, dighe di sbarramento, gallerie per emissari. Nel Medioevo importante fu il contributo dato all’idraulica dal mondo arabo.
L’energia idraulica viene ottenuta dal corso di fiumi e di laghi grazie alla creazione di dighe e di condotte forzate. Nelle centrali a salto si sfruttano grandi altezze di caduta disponibili nelle regioni montane. Nelle centrali ad acqua fluente si utilizzano invece grandi masse di acqua che superano piccoli dislivelli con notevoli portate. Negli ultimi anni si stanno diffondendo piccoli impianti idroelettrici di potenza inferiore a 1MW (minihydro) in grado di produrre energia elettrica sfruttando i piccoli corsi d’acqua, come i ruscelli. Questo tipo di impianti sono pertanto perfetti per piccole comunità montane o extraurbane, dove spesso si trovano piccoli ruscelli. In alcuni casi possono essere usati anche canali irrigui, canali di bonifica e tubazioni di acquedotti, con costi di manutenzione e istallazione contenuti.
L’impianto idraulico comprende l’allaccio dell’edificio all’acquedotto, la distribuzione di acqua potabile e di acqua per usi alimentari, la produzione e la distribuzione dell’acqua calda sanitaria e il collegamento dell’impianto alla fognatura. Nell’impianto è necessaria una sezione di generazione di pressione e portata (funzione svolta dalle pompe), una rete di distribuzione e collegamento (costituita da tubazioni e raccordi) dotata degli opportuni organi di controllo e regolazione (valvole dei vari tipi) e dagli elementi che costituiscono l’utenza. Per poter dimensionare una rete idraulica, è necessario valutare le portate minime che devono essere assicurate ad ogni apparecchio sanitario; le portate di ogni tronco di rete; le pressioni necessarie per poter assicurare tali portate; le velocità massime con cui l’acqua può fluire nei tubi senza causare rumori e vibrazioni; i criteri generali per determinare il diametro dei tubi e le caratteristiche delle pompe.
I materiali più usati per realizzare le tubature sono: acciaio zincato, rame, polipropilene e multistrato, composto da un tubo in plastica alimentare ricoperto da uno strato di alluminio e un altro in plastica. Nel dimensionamento di un impianto idraulico è fondamentale il calcolo delle perdite di carico, perdite di pressione causate dalle resistenze che si oppongono al moto di un fluido. Le perdite di carico possono essere continue (che si manifestano lungo i tratti lineari dei condotti) o localizzate (in corrispondenza dei pezzi speciali che determinano una variazione di direzione o della sezione di passaggio del fluido, dovute alla presenza di riduzioni, derivazioni, raccordi, confluenze, valvole, filtri). Un moderno impianto idraulico deve essere progettato valutando la possibilità di adottare strategie per la riduzione dei consumi di acqua potabile, come il recupero dell’acqua piovana o il riuso delle acque grigie.

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