Programma Idro 

Calcolo del regime stazionario di un acquedotto

In particolare, definita la rete, vengono calcolate le pressioni e le portate lungo tutta la rete.

Elementi costituenti la rete
Gli elementi costituenti la rete sono:

• nodi,
• immissioni, 
• prelievi (concentrati o distribuiti), 
• tubazioni,
• pompe, 
• valvole di riduzione della pressione, 
• perdite di carico concentrate (gomiti, giunti a T, brusche variazioni di diametro …),
• valvole di intercettazione (totalmente aperte oppure totalmente chiuse).

Il programma calcola inoltre la i tempi di permanenza e la provenienza dell'acqua (nel caso di più sorgenti che alimentano la rete).

Formule utilizzate
Le cadute di pressione nelle tubazioni possono venire calcolate utilizzando:

• la formula di Darcy-Weisbach-Colebrook,
• la formula di Darcy, 
• formula di Bazin. 

Coefficienti di contemporaneità
Probabilmente la difficoltà maggiore nel progettare una rete di distribuzione del gas è quella di definire i consumi delle varie utenze e di tenere conto della loro non contemporaneità.
Il programma prevede la definizione di due tipi di utenze:

• le prime, definite prelievi fissi, sono fissate a priori dal progettista (sono queste, ad esempio, le forniture ad impianti industriali),
• le seconde sono i consumi domestici; essi vengono definiti con il numero di famiglie allacciate, il consumo massimo per famiglia e la curva coefficiente di contemporaneità / numero famiglie.

Come è noto il coefficiente di contemporaneità delle utenze civili (utenze reali / consumo massimo per famiglia) decresce all'aumentare del numero di famiglie servite.
Progettare la rete supponendo che i prelievi siano uguali i valori medi delle forniture significa sottodimensionare la rete (la rete non sarebbe in grado di garantire le forniture durante i picchi di richiesta).
Viceversa progettare la rete in modo tale che soddisfi la richiesta massima contemporanea di tutte le utenze significa sovradimensionarla in modo esagerato
Per progettare correttamente la rete occorre calcolare il numero di famiglie servite da ogni tronco e applicare il relativo coefficiente di contemporaneità AD OGNI TRONCO.
Se non si tiene conto che il coefficiente di contemporaneità varia lungo la rete si i risultati della simulazione possono risultare inattendibili.
.
Per maggiori dettagli riportiamo il cap. 7.8 del libro "Calcolo del regime stazionario di un acquedotto - programma IDRO".
Downoad del cap. 7.8  (utidro.zip) 

Algoritmo di calcolo
L'utilizzo della metodologia delle matrici sparse consente di calcolare in modo rapido il regime stazionario di reti anche molto estese.

Verifica della topologia e del funzionamento della rete
Prima di procedere ai calcoli si verifica che la rete sia stata definita in modo topologicamente corretto. 
Il programma calcola il regime stazionario della rete anche se i vincoli imposti comportano situazioni fisicamente impossibili (es. pressioni negative, portate negative nelle valvole ..). Il programma provvede, quindi, ad evidenziare queste condizioni facilitando così il compito del progettista.

• come programma a sé stante,
• collegato ad un sistema cartografico.

In questo secondo caso il programma si limita a calcolare il regime stazionario della rete e passare i risultati al sistema cartografico (secondo la metodologia archi e nodi).

 Segnaliamo le società che utilizzano il programma Idro nei sistemi cartografici che commercializzano:

Nella versione completa i limiti sono:

• numero massimo nodi  10000
• numero massimo tronchi  10000
• numero massimo sorgenti  200
• numero massimo pompe  200
• numero massimo valvole di riduzione  200
• numero massimo perdite di carico concentrate   1000
• numero massimo valvole di intercettazione  400

Nella versione ridotta il numero massimo dei nodi è 400

 Calcolo del regime stazionario di un acquedotto

• descrive in modo dettagliato le equazioni che descrivono il regime stazionario di un acquedotto,
• spiega gli algoritmi di calcolo utilizzati,
• mostra l'utilizzo del programma.

Riportiamo qui di seguito l'indice dei capitoli.

      1.   SOMMARIO

      2.   GRANDEZZE FISICHE E LORO UNITA’ DI MISURA
       2.1   Densità
       2.2   Peso specifico
       2.3   Pressione
       2.4   Portate ponderali e portate volumetriche
       2.5   Viscosità
       2.6   Comprimibilità

      3.   STRUTTURA DI UN ACQUEDOTTO
       3.1   Tipi di rete
       3.2   Alimentazioni

      4.   SCHEMATIZZAZIONE DI UN ACQUEDOTTO
       4.1   Sorgenti
       4.2   Tronchi
           4.2.1   Moto permanente e moto non permanente
           4.2.2   Moto laminare e moto turbolento
           4.2.3   Tubazioni a sezione non circolare
           4.2.4   Teorema di Bernulli
           4.2.5   Moto di un liquido ideale in una tubazione
           4.2.6   Moto di un liquido reale in una tubazione
           4.2.7   Equazione di Darcy
           4.2.8   Equazione di Bazin
           4.2.9   Equazione di Darcy-Weisbach-Colebrook
       4.3  Tubazioni con utenze uniformemente distribuite
       4.4   Valvole di riduzione della pressione
       4.5   Pompe
       4.6   Perdite di carico concentrate
          4.6.1   Restringimento della sezione
          4.6.2   Allargamento della sezione
          4.6.3   Gomiti, accessori e valvole
          4.6.4   Tubazioni equivalenti a lunghezza prefissata
          4.6.5   Tubazioni equivalenti a lunghezza calcolata
          4.6.6   Limitazioni topologiche
       4.7   Valvole di intercettazione
       4.8   Nodi
       4.9   Utenze
          4.9.1   Utenze concentrate ai nodi
          4.9.2   Utenze distribuite lungo le tubazioni
          4.9.3   Prelievi fissi
          4.9.4   Utenze civili
          4.9.5   Coefficiente di contemporaneità
          4.9.6   Interazione fra utenze civili
          4.9.7   Portate di compensazione ai tronchi
          4.9.8   Portate di compensazione ai nodi
          4.9.9   Portate di compensazione alle sorgenti
          4.9.10 Calcolo delle famiglie servite dagli elementi
       4.10   Provenienza e tempo di permanenza dell'acqua

     5.   ALGORITMI DI CALCOLO
       5.1   Metodo di risoluzione Newton-Rampson
       5.2   Solutore del sistema linearizzato
       5.3   Schema di flusso
       5.4   Sistema di equazioni
          5.4.1   Calcolo delle pressioni e delle portate
          5.4.2   Calcolo delle famiglie servite dagli elementi e delle portate di compensazione
          5.4.3   Calcolo della provenienza dell'acqua
          5.4.4   Calcolo del tempo di permanenza
       5.5   Matrici sparse

    6.   MANUALE UTENTE
       6.1   Caricamento del programma
       6.2   Dimensioni massime della rete
       6.3   Utilizzo del programma
       6.4   Considerazioni sulla progettazione della rete
       6.5   Impostazione dei numeri
       6.6   Test
       6.7   Elenco delle videate
          6.7.1   Menù principale
          6.7.2   Impostazioni
          6.7.3   File
          6.7.4   Parametri e formule
          6.7.5   Definizione delle utenze civili
          6.7.6   Visualizzazione delle formule adottate
          6.7.7   Descrizione della rete
          6.7.8   Calcolo
          6.7.9   Risultati
      6.7.10    Stampe
       6.8 Esempio di calcolo

     7.   STRUTTURA DEI DATI
        7.1   Chiamata del programma
        7.2   Struttura dei dati  in ingresso ed in uscita
          7.2.1   Memorizzazione dei dati tramite data base
          7.2.2   Memorizzazione dei dati tramite fogli Excel
          7.2.3   Memorizzazione dei dati tramite file

     8.   APPENDICE
        8.1   Portate massime delle apparecchiature più comuni
        8.2   Determinazione delle utenze civili col metodo delle unità di carico
        8.3   Fattori di conversione fra unità di misura

     9.   SIMBOLI UTILIZZATI

   10.   BIBLIOGRAFIA

Versione ridotta.
Prezzo del programma + libro -  euro 250  + IVA e 7 euro per spese postali (tot 307 euro)

Solo libro
Prezzo del  volume -  euro 50 + IVA e 7 euro per spese postali (tot. 67 euro).
Prezzo del  libro in formato word -  euro 30 + IVA  (tot. 36 euro)

Manuale di utilizzo del programma Idro
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