TUBI

TUBI (XXXIV, p. 455)

Dal 1932 ad oggi sono stati studiati in Italia varî progetti di norme e unificazioni riguardanti tubi di ghisa e di acciaio per acquedotti; notevole quello dell'Associazione Nazionale Ingegneri che stabilisce norme razionali per le modalità di fabbricazione, la serie normale dei diametri, gli spessori in relazione alle pressioni di esercizio, il profilo delle giunzioni e inoltre la serie dei tipi e le dimensioni dei pezzi speciali. È in corso l'elaborazione di un progetto UNI che dovrebbe vagliare, riassumere e completare i precedenti.

Per le grandi tubazioni metalliche degl'impianti idroelettrici sono state studiate in Italia, da una speciale Commissione dell'Unione nazionale industrie elettriche, nuove norme di progetto, costruzione e collaudo. Notevoli contributi sono stati apportati a questo particolare argomento, specialmente per quanto riguarda i tubi cerchiati. Per le tubazioni di forza motrice attualmente si costruiscono tubi saldati detti "surpressati", impiegando lamiere facilmente saldabili (a resistenza e limite elastico non elevati) e determinando poi nel tubo all'elevazione del limite elastico per trazione a freddo (ottenuta mediante pressione idraulica 2,5 volte superiore a quella di esercizio), conseguendo una notevole economia in confronto ai tubi saldati ottenuti con lamiere di alta resistenza. Si costruiscono anche tubi con blindaggio flessibile, costituito da anelli di fune metallica disposti sul tubo a distanze opportune. Le funi sono costituite da fili di acciaio ad alta resistenza, zincati a caldo. Di recente hanno avuto notevole applicazione negli acquedotti i tubi di acciaio con giunti a saldatura elettrica (acquedotti di Risalaimi per Palermo, di Montescuro per Trapani, del Tacina per Crotone, Cutro e Mesoraca, ecc.). I tubi hanno bicchiere cilindrico o conico; la saldatura viene fatta sull'orlo del bicchiere. Questi tubi sono stati impiegati anche nella costruzione di alcuni metanodotti dell'Italia settentrionale.

Tecnica delle tubazioni. - Notevole sviluppo ha avuto dal 1932 ad oggi la tecnica razionale delle tubazioni per acqua potabile. Alcuni particolari argomenti sono stati oggetto di importanti studî e determinazioni.

a) Movimento dell'aria nelle condotte. - Determinazioni sperimentali di grande interesse sono state compiute in Italia e in America. A. Veronese ha studiato il comportamento di grosse sacche d'aria che possono rimanere ferme e aderenti alla parete solida in un punto qualsiasi della tubazione rettilinea declive ed ha riconosciuto che per ogni valore del diametro e della pendenza assiale del tubo esiste una ben determinata lunghezza limite alla quale si riducono le bolle a causa della continua sottrazione d'aria che la corrente liquida asporta dall'estremità a valle sotto forma di bollicine: la sottrazione d'aria cessa quando le sacche progressivamente accorciandosi sono ridotte alla detta lunghezza limite. M. Lelli ha studiato e misurato le velocità limiti al di sopra delle quali le sacche d'aria vengono distaccate dalla parete e trasportate dalla corrente. A. A. Kalinske, J. M. Robertson e P. H. Bliss (univ. Iowa, S. U.) hanno messo in evidenza che all'estremo inferiore di una lunga sacca d'aria ferma entro una tubazione declive e aderente alla parete si produce un risalto di Bidone, capace di aspirare aria dalla sacca e di "pomparla" a valle entro la corrente liquida. Tra le particolari determinazioni presentano speciale interesse quelle relative a una sacca d'aria accumulatasi in un vertice della tubazione. Le conclusioni più interessanti tratte dal complesso dei risultati sperimentali e degli studî fino ad oggi compiuti sono le seguenti: 1) la formazione del risalto di Bidone ha luogo solo se la lunghezza della sacca è superiore a un valore limite, dipendente dal diametro del tubo e dalla sua inclinazione (valori limite misurati dal Veronese per alcuni diametri inferiori a 114 mm.); 2) il risalto aspira aria dalla sacca a monte e la immette sotto forma di bollicine nella successiva corrente in pressione (pompatura); 3) la portata Q_a d'aria asportata o "pompata" dipende soltanto dalla portata liquida Q e dal numero di Froude

dove V₁ è la velocità media, con cui la portata Q attraversa la sezione iniziale del risalto σ₁, e y_e, è la profondità media, definita come σ₁/l₁ (essendo l₁ la larghezza in superficie della sezione bagnata σ₁); numero caratteristico della corrente liquida nella sezione iniziale del risalto secondo la legge Q_a/Q = 0,0066 (F₁ − 1)^1,4; la sottrazione d'aria riduce progressivamente la lunghezza della sacca fino al valore limite, raggiunto il quale la sacca viene spazzata via dalla corrente liquida oppure risale verso monte, secondo che la velocità media dell'acqua nel tubo pieno superi un certo limite superiore V_l oppure resti al di sotto di un certo limite inferiore Vl′ con Vl′ 〈 V_l funzioni entrambe della pendenza, del diametro e della scabrezza delle tubazioni e i cui valori aumentano se qualche discontinuità della parete solida esercita un'azione di "ancoraggio" sulla sacca. I valori V_l misurati dal veronese per i diametri fino 114 mm. non superano 0,60 m/sec; manca ogni determinazione sperimentale circa Ví. I risultati sperimentali sarebbero in disaccordo con le determinazioni analitiche del Conti, ma al riguardo conclusioni definitive non possono trarsi che da esperienze ulteriori.

b) Determinazione dei diametri delle condotte. - Circa le condotte per acqua potabile G. Di Ricco, ripreso in esame il problema economico delle condotte adduttrici a cadente naturale con erogazione lungo il percorso (acquedotti consorziali), esamina tre soluzioni diverse da quella di economia data dal Conti (v. condotta, XI, p. 105) e relative all'adozione di una linea piezometrica unica o di un diametro unico o di una velocità media unica lungo l'adduttrice; determina il distacco percentuale del costo di ciascuna di tali soluzioni su quella d'economia e giunge alla conclusione che la soluzione a pendenza piezometrica unica può essere adottata solo per adduttrici di limitata entità; che le altre due soluzioni sono sempre antieconomiche e adottabili solo in pochissimi casi speciali; che conviene generalmente adottare la soluzione generale d'economia (per la quale è stato dimostrato che può raggiungersi, specialmente in condotte con alte pressioni di esercizio, un minor costo complessivo fino al 20%). F. Arredi ha dato un metodo, basato sulle equazioni generali di economicità e sulla loro interpretazione grafica (generalizzato poi a tutti i sistemi di opere di trasporto dell'acqua), che consente di considerare nella determinazione economica anche le diramazioni, di risolvere il problema anche nel caso che la rete di tubazioni sia costituita con tipi costruttivi diversi l'uno dall'altro, e di stabilire la più economica distribuzione dei tipi a pressioni di esercizio diverse.

Circa le condotte per forza motrice, F. Marzolo, trattando il problema nella sua totalità, considera il coordinamento razionale delle varie sezioni di canali e condotte degl'impianti idroelettrici, indicando che per una perdita di carico complessiva conviene armonizzare economicamente le sezioni da assegnarsi ai varî tronchi, non limitandosi alla sola condotta forzata, ma riferendosi a tutta la canalizzazione dell'impianto: tronchi di canale all'aperto e in galleria, eventuali sifoni, condotta forzata; dà espressioni risolutive mediante le quali si determinano l'assegnazione più economica delle pendenze dei varî tronchi, i costi unitarî effettivi e le dimensioni effettive delle sezioni. M. Marchetti ha trattato il problema della ricerca del profilo di massimo tornaconto delle opere di convogliamento dell'acqua e per il caso particolare delle gallerie degl'impianti idroelettrici ha dato espressioni risolutive e una costruzione grafica che permette di tracciare in modo speditivo il profilo dell'opera. F. Arredi ha generalizzato, a tutti i sistemi d'opere di trasporto dell'acqua di qualsiasi genere, il metodo di cui si è detto circa le condotte d'acqua potabile.

Bibl.: F. Arredi, Tubazioni metalliche, in Corso d'impianti speciali idraulici (Litografie), parte II, Roma 1946; id., Sul calcolo statico dei tubi cerchiati, in L'energia elettrica, 1948, n. 8; G. Di Ricco, Il problema economico degli acquedotti consorziali, in L'Acqua, 1944, nn. 7-12; G. Evangelisti, Un'osservazione sul calcolo delle condotte cerchiate, in L'energia elettrica, 1948, n. 5; id., Sul problema statico dei tubi cerchiati, in Giornale del Genio civile, 1948, nn. 7-8; id., Calcoli di progetto e verifica delle condotte cerchiate, ibidem, 1948, n. 12; M. Marchetti, Profili altimetrici di massimo tornaconto nelle opere di convogliamento d'acqua, in L'energia elettrica, 1944, nn. 5 e 6; M. Marzolo, Sul dimensionamento economico dei canali e condotte negli impianti idroelettrici, ibidem, 1940, n. 2; E. Scimemi, Rilievi sperimentali sul funzionamento idraulico dei grandi impianti industriali, ibidem, 1933, nn. 9-11; A. Veronese, Sul moto delle bolle d'aria nelle condotte d'acqua, ibidem, 1937, n. 10; M. Lelli, Sul trascinamento delle bolle d'aria nelle condotte in pressione, in Atti del 1° Congresso dell'Unione Matematica Italiana, Firenze, aprile 1937; A. A. Kalinske e J. M. Robertson, Entraitment of air in flowing water-closed conduit flow, in Transactions of A.S.C.E., CLVII, 1943; A. A. Kalinske e P. H. Bliss, Removal of air from pipe-lines by flowing water, in Civil Engineering, XIII, 1943, n. 10; C. Fassò, Il movimento dell'aria nelle condotte d'acqua declivi alla luce delle recenti esperienze, in L'energia elettrica, 1948, n. 7; O. Belluzzi, Sul calcolo statico delle condotte cerchiate, ibidem, 1948, n. 4; U. Bellometti, Le condotte forzate metalliche per alte cadute e grande potenza, in relazione ai progressi della tecnica moderna, in Giornale del Genio civile, 1948, n. 2.