Vai al contenuto principale

Laboratorio iscritto all’Albo dei Laboratori di Ricerca del MIUR - Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca.

CONTATTI

Indirizzo: Via G Duranti 93, 06125 Perugia   Tel: +39 075 585 3624/3893/3620   Fax: +39 075 585 3892

E-MAIL: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.      Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Lab idraulica 2

DESCRIZIONE

Il laboratorio di Ingegneria delle Acque è stato attivato nel giugno 1997 come struttura per fini didattici, di ricerca e di consulenza nel campo dell’idraulica, delle costruzioni idrauliche e dell’idrologia; occupa 870 m2 di superficie interamente coperta. Nel 2007 è stato iscritto all’albo dei laboratori di ricerca del MIUR - Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca.

La maggior parte delle attività del laboratorio sono supportate dal sistema di alimentazione e ricircolo, che include una cassa d’aria con funzione di serbatoio di carico, un gruppo di pompaggio, costituito da 6 pompe sommerse e centrifughe nella vasca di accumulo, due inverter e un sistema di controllo comandato da un pc per poter garantire un’alimentazione a pressione costante, oltre alle tubazioni di alimentazione e canalette di scarico.

La cassa d’aria, posizionata subito a valle delle pompe, è costituita da un serbatoio in acciaio di volume pari a circa 10 m3 e pressione di esercizio massima pari a 16 bar. Il valore della pressione all’interno della cassa d’aria può essere fissato con continuità e viene controllato da pc mediante apposito software. Agendo sugli inverter, viene modificato il numero di giri e quindi la portata sollevata dalle pompe. Tale configurazione conferisce al sistema una notevole flessibilità di funzionamento con riferimento sia al carico che alla portata di alimentazione. Il valore attuale della pressione in cassa d’aria viene inviato anche al sistema di acquisizione dati, provvisto di gruppo di continuità, che è gestito da un programma per il monitoraggio e la registrazione dei segnali in uscita dei sensori di misura.

Il gruppo di pompaggio, costituito da 3 elettropompe trifase sommerse della ditta Flygt, e 3 pompe centrifughe della ditta Caprari permette di coprire un ampio campo di prevalenze e portate. La vasca di accumulo, di volume pari a circa 40 m3, è destinata a raccogliere l’acqua proveniente dagli impianti sperimentali e ad alimentare quest’ultimi. Al suo interno, oltre alle pompe, sono collocati i due inverter, per due delle tre pompe, e tre sensori di livello per l’indicazione del livello massimo e minimo e della condizione di vasca vuota.

Nel corso delle prove è possibile utilizzare contemporaneamente 8/16 sensori. I sensori inviano dati analogici in loop di corrente 4-20mA ad un Hub centralizzato di acquisizione a 8 o 16 canali, dove altrettante schede di condizionamento segnali, basate sui chip RCV420 della Texas Instruments, convertono le informazioni di corrente in segnali di tensione nel range 0-5 Volt. Questo condizionamento analogico serve anche da buffer di segnale, presentando un'alta impedenza di ingresso ed una bassa impedenza di uscita, per preservare al massimo l'integrità delle informazioni. Dopodiché un convertitore A/D della National Instruments (NI USB-6009) campiona questi segnali analogici ad una rate impostabile tra 1.000 Hz e 10.000 Hz e li passa ad un PC, dove sono visualizzati e salvati, in formato numerico codificato in ASCII.

Il laboratorio dispone inoltre di un’officina per la realizzazione di quanto necessario per la messa a punto delle installazioni sperimentali.

Le principali istallazioni sperimentali attuali sono:

  • condotte in polietilene ad alta densità di lunghezza variabile e diametro nominale DN110, DN50, DN32 che possono assumere differenti assetti mediante opportuni collegamenti;
  • condotta in rame di 240 m di lunghezza complessiva e DN20;
  • condotte in pvc bi-orientato di differenti lunghezze e DN110; 
  • modello di versante a scala ridotta, con annesso simulatore di pioggia;
  • modello fisico di diga/argine scala ridotta.

FINALITÀ E ATTIVITÀ SVOLTE NEL LABORATORIO

Attività di ricerca

Il laboratorio di Ingegneria delle Acque svolge attività di ricerca sia in campo sperimentale che teorico. Relativamente alla ricerca sperimentale esso si occupa di:

  • tecniche per la diagnosi di sistemi di condotte in pressione     
  • caratterizzazione idraulica di rotture al variare del materiale della condotta
  • calcolo delle dissipazioni di energia in moto vario e in moto permanente
  • studio del processo di infiltrazione su suoli omogenei e stratificati
  • valutazione della sicurezza delle dighe in terra e dei rilevati arginali

Per quanto riguarda la parte teorica vengono sviluppati modelli numerici ed applicazioni di calcolo nello stesso ambito. L’attività è documentata dalle pubblicazioni scientifiche, dai progetti di ricerca e dalle convenzioni in cui il laboratorio è impegnato.

Attività conto terzi

Come attività conto terzi il gruppo di ricerca di Idraulica, di Idrologia e di Costruzioni
Idrauliche si occupa di:

  • tecniche per la diagnosi di sistemi di condotte in pressione
  • criteri di gestione ottimale della stazioni di sollevamento
  • criteri di gestione e protezione degli acquiferi
  • modellazione idrologica degli acquiferi
  • gestione dei corsi d’acqua
  • modelli in scala ridotta di opere idrauliche
  • modelli fisici a scala ridotta di rilevati arginali
  • modelli fisici di dighe in terra

STRUMENTAZIONI DI LABORATORIO

La strumentazione del laboratorio comprende:

  •   40 trasduttori di pressione con diverso fondo scala piezoresisitivi e differenziali assoluti e relativi; 
  •   4 misuratori elettromagnetici di portata di differente diametro;
  •   1 velocimetro ad ultrasuoni per il rilievo dei profili di velocità istantanei in correnti a pelo libero e in pressione;
  •   2 valvole per il controllo della pressione;
  •   valvola elettromeccanica con motore brushless;
  •   sistema di acquisizione e controllo 8+8 canali;
  •   calibratore di trasduttori di pressione (modello DRUCK DPI 610);
  •   simulatore di pioggia;
  •   permeametri a doppio anello, CSIRO e Guelph;
  •   misuratori di contenuto d’acqua nel suolo TDR;
  •   tensiometri per la misura del carico capillare

RECENTI PUBBLICAZIONI SU RIVISTA INTERNAZIONALE

-      Meniconi, S., Brunone, B., Ferrante, M., and Massari, C. Energy dissipation and pressure decay during transients in viscoelastic pipes with an in-line valve. Journal of Fluids and Structures, 2014, 45, 235-249 (on line: 28/01/2014; doi: 10.1016/j.jfluidstructs.2013.12.013).

-      Morbidelli, R., Saltalippi, C., Flammini, A., Rossi, E., Corradini, C. Soil water content vertical profiles under natural conditions: matching of experiments and simulations by a conceptual model, Hydrological Processes, DOI: 10.1002/hyp.9973, ISSN: 0885-6087, 2014.

-     Moramarco, T., Barbetta, S., Pandolfo, C., Tarpanelli, A., Berni, N., Morbidelli, R.The spillway collapse of the Montedoglio dam on the Tiber River (central Italy): data collection and event analysis, Journal of Hydrologic Engineering-ASCE, vol. 19 N.6, 1264-1270, ISSN 1084-0699/2014/6, 2014.

-      Brocca, L., Camici, S., Melone, F., Moramarco, T., Martinez-Fernandez, J., Didon-Lescot, J.-F., Morbidelli, R., Improving the representation of soil moisture by using a semi-analytical infiltration model,  Hydrological Processes, 28, 2103-2115, DOI: 10.1002/hyp.9766, ISSN: 0885-6087, 2014.

-      Massari, C., Yeh, T.-C.J:., Ferrante, M., Brunone, B., and Meniconi, S. Detection and sizing of extended partial blockages in pipelines by means of a stochastic successive linear estimator. Journal of Hydroinformatics, IWA, 2014, 16(2), 248-258 (on line: 04/04/2014; doi: 10.2166/hydro.2013.172).

-      Meniconi, S., Duan, H.F.,  Brunone,B., Ghidaoui, M. S., Lee, P. J., and Ferrante, M. (2014). Further developments in rapidly decelerating turbulent pipe flow modeling. J. of Hydraulic Engineering, ASCE, (online: 19/03/2014; doi: 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000880).

-      Pezzinga, G., Brunone, B., Cannizzaro, D., Ferrante, M., Meniconi, S., and Berni, A. (2014). Two-dimensional features of viscoelastic models of pipe transients. J. of Hydraulic Engineering, ASCE, (online: 23/04/2014; doi:10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000891).

-      Meniconi S., H.-F. Duan, P.J. Lee, B. Brunone, M. Ghidaoui, M. Ferrante, Experimental Investigation of Coupled Frequency- and Time-Domain Transient Test-Based Techniques for Partial Blockage Detection in Pipelines, J. of Hydraulic Engineering, ASCE, 2013, 139(10), 1033-1040.

-     Morbidelli, R., Corradini, C., Saltalippi, C., Flammini, A., Govindaraju, R.S. The role of slope on the overland flow production, WIT Transactions on Ecology and the Environment, 172, ISSN: 1743-3541, doi: 10.2495/RBM130061, 2013.

-     C. Massari, T.-C. J. Yeh, M. Ferrante, B. Brunone, S. Meniconi, Diagnosis of pipe systems by means of a stochastic successive linear estimator, Water Resources Management, 2013, 27(13), 4637-4654.

-     Meniconi S., Brunone B., Ferrante M., Massari C., Numerical and experimental investigation of leaks in viscoelastic pressurized pipe flow. Drinking Water Engineering and Science, 2013, 6, 11-16.

-     C. Massari, T.-C.J. Yeh, M. Ferrante, B. Brunone, S. Meniconi, Diagnosis of pipe systems by the SLE: first results, Water Science and Technology: Water Supply, 2013, 13(4), 958-965.

-     M. Ferrante, C. Massari, B. Brunone, S. Meniconi, Leak behaviour in pressurized PVC pipes, Water Science and Technology: Water Supply, 2013, 13(4), 987-992.

-     M. Ferrante, C. Massari, E. Todini, B. Brunone, S. Meniconi, Experimental investigation of leak hydraulics, J. of Hydroinformatics, 2013, 15(3), 666-675.

-     Ferrante, M. Experimental Investigation of the Effects of Pipe Material on the Leak Head-Discharge Relationship, J. of Hydraulic Engineering, ASCE, 2012, 138(8), 736–743.

-     Govindaraju, R.S., Corradini, C., Morbidelli, R., Local and field-scale infiltration into vertically non-uniform soils with spatially-variable surface hydraulic conductivities, Hydrological Processes, 26 (21), 3293-3301, ISSN: 0885-6087, doi: 10.1002/hyp.8454, 2012.

-    Govindaraju, R.S., Corradini, C., Morbidelli, R., Overland Flow and the Runon Process, In Tommy S.W. Wong (Editor): Overland Flow and Surface Runoff, Nova Science Publisher Inc., NY, Chapter 4, ISBN: 978-1-61122-868-7, 2012.

-     Meniconi S., Brunone B., Ferrante M., Massari C., Transient hydrodynamics of in-line valves in viscoelastic pressurized pipes. Long period analysis, Experiments in Fluids, 2012, 53(1), 265-275.

-     C. Massari, M. Ferrante, B. Brunone, S. Meniconi, Is the leak head-discharge relationship in polyethylene pipes a bijective function?, J. of Hydraulic Research, 2012, 50(4), 409-417.

-     Meniconi S., Brunone B., Ferrante M., Water hammer pressure waves interaction at cross-section changes in series in viscoelastic pipes, J. of Fluids and Structures, 2012, 33, 44-58.

-     Collins R.P., Boxall J.B., Karney B.W., Brunone B., Meniconi S. , How severe can transients be after a sudden depressurization?, E-JOURNAL AWWA, 2012, 104(4), E243-E251.

-     M. Ferrante, E. Todini, C. Massari, B. Brunone, S. Meniconi, Equivalent hydraulic resistance to simulate pipes subjectto diffuse outflows, J. of Hydroinformatics, 2012, 14(1), 65-74.

-    Morbidelli, R., Corradini, C., Saltalippi, C., Flammini, A., Rossi, E., Infiltration-soil moisture redistribution under natural conditions: experimental evidence as a guideline for realizing simulation models, Hydrology and Earth System Science, 15, 2937-2945, ISSN: 1027-5606, 2011.

-    Corradini, C., Morbidelli, R., Flammini, A., Govindaraju, R.S., A parameterized model for local infiltration in two-layered soils with a more permeable upper layer, Journal of Hydrology, 396 (3-4), 221-232, ISSN: 0022-1694, 2011.

-    Corradini, C., Flammini, A., Morbidelli, R., Govindaraju, R.S., A conceptual model for infiltration in two-layered soils with a more permeable upper layer: From local to field scale, Journal of Hydrology, 410, 62-72, ISSN: 0022-1694, 2011.

-    Meniconi S; Brunone B.; Ferrante M., In-line pipe device checking by short period analysis of transient tests, J. of Hydraulic Engineering, ASCE, 2011, 137(7), 713-722.

-    M. Ferrante; C. Massari; B. Brunone; S. Meniconi, Experimental evidence of hysteresis in the head-discharge relationship for a leak in a polyethylene pipe, J. of Hydraulic Engineering, ASCE, 2011, 137(7), 775-780.

-    S. Meniconi; Brunone B; Ferrante M; Massari C, Transient tests for locating and sizing illegal branches in pipe systems., J. of Hydroinformatics, 2011, 13(3), 334-345.

-    Meniconi S.; Brunone B.; Ferrante M.; Massari C., Potential of Transient Tests to Diagnose Real Supply Pipe Systems: What Can Be Done with a Single Extemporary Test, J. of Water Resources Planning and Management, ASCE, 2011, 137(2), 238-241.

-    Meniconi S.; Brunone B.; Ferrante M.; Massari C., Small amplitude sharp pressure waves to diagnose pipe systems, Water Resources Management, 2011, 25(1), 79-96.

-    Brunone, B. and Berni, A. (2010). Wall Shear Stress in Transient Turbulent Pipe Flow by Local Velocity Measurement. J. of Hydraulic Engineering, ASCE, 136(10), 716–726.

-   Aricò, C., Moramarco, T., Morbidelli, R., Rizzo, E., Sinagra, M., Tucciarelli, T., Il metodo MAST/LMHFE per la simulazione di mezzi porosi parzialmente saturi. applicazione ad un'arginatura sperimentale, Atti del 32° Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Palermo, 14-17 Settembre 2010, 1-11, ISBN: 978-88-903895-2-8, 2010.  

-   Aricò, C., Camici, S., Moramarco, T., Sinagra, M., Tucciarelli, T., Rizzo, E., Giampaolo, V., Morbidelli, R., Analisi del moto di filtrazione in rilevati arginali mediante tomografia di resistività elettrica,  Atti del 32° Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Palermo, 14-17 Settembre 2010, 1-11, ISBN: 978-88-903895-2-8, 2010. 

-   Essig, E.T.,  Corradini, C., Morbidelli, R., Govindaraju, R.S., Infiltration and deep flow over sloping surfaces: Comparison of theoretical and experimental results, Journal of Hydrology, 374, 30-42, ISSN: 0022-1694, 2009.

-    Ferrante M., Brunone B., Meniconi S., Leak detection in branched pipe systems coupling wavelet analysis and a Lagrangian model, J. of Water Supply: Research and Technology. AQUA, 2009, 58(2), 95-106.

-     Ferrante M., Brunone B., Meniconi S., Leak-edge detection, J. of Hydraulic Research, 2009, 47(2), 233-241.

-     Brunone B; M. Ferrante; Meniconi S, Portable pressure wave-maker for leak detection and pipe system characterization, JOURNAL / AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, 2008, 100(4), 108-116.

-    Morbidelli, R., Corradini, C., Saltalippi, C., Govindaraju, R.S.: Laboratory experimental investigation of infiltration by the run-on process, Journal of Hydrologic Engineering-ASCE, 13(12), 1187-1192, ISSN: 1084-0699, 2008.

-   Melone, F., Corradini, C., Morbidelli, R., Saltalippi, C., Flammini, A., Comparison of theoretical and experimental soil moisture profiles under complex rainfall patterns, Journal of Hydrologic Engineering-ASCE, 13(12), 1170-1176, ISSN: 1084-0699, 2008.

-      Ferrante M., Brunone B., Meniconi S., Wavelets for the analysis of transient pressure signals for leak detection, J. of Hydraulic Engineering, ASCE, 2007, 133(11), 1274-1282.

PROGETTI FINANZIATI

-       Programma di Sviluppo Rurale per l’Umbria 2007-2013 “Sperimentazione di tecniche agronomiche innovative e valutazione comparativa di varietà di tabacco da seme per la produzione di olio”, Seconda fase di attuazione della misura 1.2.4 “Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nei settori agricolo, alimentare e in quello forestale”, responsabile scientifico: R. Morbidelli;

−     PRIN 2012 “Strumenti avanzati di analisi per la gestione delle perdite idriche negli acquedotti urbani”, coordinatore scientifico nazionale: S. Meniconi;

−     PRIN 2012 “Strumenti e procedure per una gestione avanzata e sostenibile delle reti acquedottistiche”, responsabile scientifico: B. Brunone;

-      PRIN 2010/2011: "La mitigazione del rischio da frana mediante interventi sostenibili", coordinatore scientifico nazionale: L. Cascini;

−     PRIN 2007 “Tecnologie innovative per la diagnosi di sistemi di adduzione in pressione mediante prove in moto vario”, responsabile scientifico: B. Brunone;

−     Progetto finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia (bando 2013) “Caratterizzazione idraulica di tubazioni in PVC bi-orientato”, coordinatore scientifico: M. Ferrante;

−     Progetto finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia (bando 2011) “Tecniche per la localizzazione e stima di perdite e ostruzioni in quanto cause di spreco di risorse naturali e di energia”, coordinatore scientifico: B. Brunone;

-          Progetto finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia (bando a tema Ricerca di Base 2008) “Sicurezza idraulica dei rilevati arginali e delle dighe in terra”, Responsabile scientifico: R. Morbidelli;

-          Progetto finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia (bando 2008): "La difesa dalle piene fluviali: realizzazione di un sistema sperimentale per la simulazione di piogge complesse su parcelle in campo", responsabile scientifico: C. Corradini;

−     Progetto finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia  (bando 2007) “Criticità della risorsa idrica e innalzamento della temperatura nel lago Trasimeno:  strategie di intervento”, responsabile scientifico: B. Brunone;

-          Progetto finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia (bando 2006): "Analisi sperimentale finalizzata alla definizione di modellistica per il preannuncio delle piene in tempo reale su piccoli bacini della Media – Alta Valle del Tevere", responsabile scientifico: C. Corradini;

-          PRIN 2006: "Assimilazione di osservazioni remote al suolo per la calibrazione di modelli idrologici distribuiti e la previsione delle piene improvvise", coordinatore scientifico nazionale: F. Castelli.

PRINCIPALI CONTRATTI E CONVENZIONI DI RICERCA

-      “Elaborazione di uno studio per lo sviluppo e la validazione di modelli semplificati per la definizione delle aree di salvaguardia su area vasta (ambito a scala regionale) delle risorse idriche minori” finanziato da UMBRA ACQUE SpA (2013);

-      "Elaborazione di uno studio di ricerca sulla gestione avanzata del parco contatori e sulle tecniche per la diagnosi dei sistemi di adduzione” finanziato da Metropolitana Milanese SpA (2012);

-      “Elaborazione di uno studio di ricerca sulla gestione avanzata degli impianti di sollevamento con particolare attenzione agli aspetti energetici” finanziato da TEA Acque srl (2012);

-      “Studio idrografico del fiume Giano nel tratto insistente nel perimetro urbano della città di Fabriano per la riqualificazione e il restauro architettonico del tratto fluviale intramoenia”, finanziato da Bassetti Building Workshop srl (2012);

-      “Elaborazione di una attività di controllo tecnico dell'attività svolta dal gestore del servizio idrico integrato dell'A.t.o Umbria 1 nel periodo 2003/2007”, finanziato dall’ Autorità di Ambito Territoriale Ottimale Umbria 1 (2008);

-      “Elaborazione di una attività di controllo tecnico dell'attività svolta dal gestore del servizio idrico integrato dell'A.t.o Umbria 1 nel periodo 2008/2010”, finanziato dall’Autorità di Ambito Territoriale Ottimale Umbria 1 (2008);

-      “Sperimentazione in situ dell'applicabilità sui sistemi acquedottistici gestiti da Siciliacque s.p.a. di una tecnica innovativa per la l'individuazione di consumi non fatturati basata sul moto vario”, finanziato da Siciliacque s.p.a. (2007);

-      "Verifica idraulica del fiume Corno e di alcuni affluenti minori, con particolare riferimento ai processi di interazione con le opere di cui all'adeguamento della S.S. n.320 “Di Cascia” finanziato da SINTAGMA S.r.l. (2005);

-      "Studi sulle rivalutazioni idrauliche delle dighe di Montedoglio sul Fiume Tevere, di Casanova sul Fiume Chiascio e del Calcione sul Torrente Foenna" finanziato dall’Ente Irriguo Umbro-Toscano (2005);

-      “Studio idraulico generale dell'area dell'abitato di Ancaiano a rischio di frana (R4) individuata nel PAI (cod. UM212) e nell'area di ampliamento proposta dal Comune di Spoleto”, finanziato dal Comune di Spoleto (2004).

Vai a inizio pagina
Sommario