Colpo d'ariete: differenze tra le versioni

 

Il '''colpo d'ariete''' è un fenomeno [[idraulica|idraulico]] (ma che si genera anche in ambito pneumatico) che si presenta in una [[Condotta (idraulica)|condotta]] quando un [[flusso]] di [[liquido]] in movimento al suo interno viene bruscamente fermato dalla repentina chiusura di una [[Valvola (idraulica)|valvola]]. O viceversa, quando una condotta chiusa e in pressione viene aperta repentinamente.

 

 

L'intensità del colpo e il valore della [[pressione]] massima dell'onda possono raggiungere livelli tali da far esplodere le condotte.

Ai fini pratici e specificamente nei suddetti impianti idroelettrici, si considerano i liquidi convogliati dalle condotte con un modulo di elasticità alquanto elevato e praticamente indipendente dalla pressione. Anche le condotte dapprima schematizzate come deformabili, vengono considerate costituite da materiali come acciaio e ghisa, quindi con ridotta deformabilità.

 

{{Nota

|titolo = Determinazione del valore della sovrappressione

Dove <math>v_1</math> è la velocità del fluido in seguito alla causa perturbatrice, nulla nel nostro caso.

 

Nella prima fase un'onda di sovrappressione si propaga lungo la condotta dall'otturatore fino al serbatoio. Tale onda provoca anche l'annullamento della velocità del fluido. Una volta raggiunto il serbatoio, poiché si sono supposti trascurabili gli effetti sullo stesso, la perturbazione cessa. Tuttavia si è creata una situazione di squilibrio, provocata dalla presenza di una sovrappressione all'interno di tutta la condotta.

 

:<math>t=\frac{L}{c}</math>

 

La sovrappressione del fluido provoca la nascita di un'altra perturbazione, che dal serbatoio parte per andare verso l'otturatore. Questa nuova perturbazione provoca l'abbassamento della pressione al valore che si aveva prima della manovra di otturazione, cioè nella situazione di moto permanente precedente. Tuttavia si genera anche uno spostamento della colonna d'acqua con velocità <math>v_0</math> uguale in modulo a quella che si aveva nel moto permanente ma di verso opposto. La colonna d'acqua, cioè, inizia a spostarsi verso il serbatoio per equilibrare la sovrappressione.

 

Una volta giunta all'otturatore, naturalmente, la perturbazione cessa.

 

La situazione, tuttavia, non è ancora di equilibrio, in quanto non tutta la colonna d'acqua si ferma istantaneamente. Dunque un'altra perturbazione si propaga dall'otturatore verso il serbatoio. Questa onda di pressione determina un abbassamento della pressione di un <math>\Delta p</math> uguale al valore della prima fase e l'annullamento della velocità del fluido. La situazione, una volta che la perturbazione raggiunge il serbatoio, non è ancora di equilibrio a causa della presenza di una depressione.

 

La presenza di una depressione può provocare l'insorgenza del fenomeno della [[cavitazione]] all'interno della condotta, possibilità che rende ancor più necessarie le attenzioni per questo fenomeno nella progettazione delle condotte.

 

Un'ulteriore perturbazione nasce dal serbatoio, propagandosi in direzione dell'otturatore. Questa onda di pressione porta la pressione all'interno della condotta ai valori di partenza, e fa iniziare la colonna d'acqua a muoversi verso l'otturatore con velocità <math>v_0</math>. Come si può notare, questa fase comporta il ritorno della situazione alla condizione iniziale di moto permanente.

 

Dopo la quarta fase ricomincia il ciclo del colpo d'ariete, nuovamente dalla prima fase. Inizia, quindi, un moto oscillatorio e periodico della perturbazione caratterizzato da un periodo:

 

Le oscillazioni di pressione, tuttavia, subiscono un graduale smorzamento dovuto alle perdite di energia provocate dalla continua trasformazione dell'energia cinetica in energia elastica e viceversa. Dopo un certo periodo di tempo, quindi, il ciclo si arresta e viene raggiunto l'equilibrio.

 

* {{cita libro|D. | Citrini | Idraulica | 1987 | casa editrice Ambrosiana | Milano | coautori= G. Noseda |ed= 2}}

* {{cita libro|E. | Marchi | Meccanica dei Fluidi | 1981 | coautori= A. Rubatta |}}

* {{cita libro|S.P.I. | De Felice| Impianti tecnici in edilizia e territorio | 2005 | casa editrice Calderini | Bologna | ed= 2}}

 

* [[Centrale idroelettrica]]

* [[Pozzo piezometrico]]

[[kk:Гидравликалық соққы]]

[[nl:Waterslag (hydraulica)]]

[[pl:Uderzenie hydrauliczne]]

[[pt:Golpe de aríete]]