Il Laboratorio di Idraulica Ambientale (LIA) ha tra i principali obiettivi quello di fornire un valido strumento per le quotidiane attività di didattica, ricerca e di consulenza verso terzi, enti pubblici e privati, nell’ambito dell’Ingegneria delle acque: Idraulica Ambientale, Idraulica Costiera, Costruzioni Idrauliche e Idrologia. Il laboratorio si avvale si sofisticati strumenti di misura che garantiscono la realizzazione di attività sperimentali e di monitoraggio ambientale. Il laboratorio suddivide le sue attività in tre principali settori:
Le Linee e temi di ricerca del laboratorio di idraulica
Le suddette attività di ricerca sono sviluppate attraverso 5 principali ambiti tematici di applicazione.
Il laboratorio LIA è dotato di una sezione numerica che si occupa dello studio della fisica dei fluidi attraverso la fluidodinamica computazionale.
La fluidodinamica numerica si occupa dello sviluppo di metodi, algoritmi che consentono di simulare il comportamento dinamico dei fluidi in complessi problemi fisici. Particolare attenzione è posta sullo studio dei flussi bifase dispersi che trova numerose applicazioni in ambito industriale, ambientale e scientifico. L’analisi della dispersione Lagrangiana consente di avere una corretta distribuzione del reale percorso condotto dalla fase dispersa (particles tracking) all’interno della matrice aria o acqua, rappresentando quindi uno strumento di supporto alle decisioni per la mitigazione del rischio ambientale.
L’idrodinamica ambientale studia il movimento dei liquidi in relazione alle forze agenti. Nell’ambito dell’idrodinamica computazionale, il LIA ha acquisito negli anni specifiche competenze nell’ambito della modellazione numerica di alvei naturali a sezioni complesse, definendo specifici algoritmi, validati sperimentalmente e attraverso misure di pieno campo, in grado di restituire la portata defluente a partire dal livello idrico, le variazioni del livello idrico in un alveo naturale a al variare della morfologia dello stesso e in grado di riprodurre i moti tridimensionali turbolenti che sono certamente oggetto di maggiore interesse dell’ingegneria fluviale applicata.
Le attività sperimentali di laboratorio sono condotte mediante rete idrica in pressione all’interno dei locali del laboratorio di idraulica. La rete sarà costituita da n° 3 maglie e da n°8 possibili nodi di erogazione. In particolare, per lo schema idraulico della rete si rimanda all’elaborato grafico in allegato alla presente relazione. Tale schema prevede la presenza in testa di una vasca di carico del volume di 6 m3 ottenuta collegando idraulicamente n°3 serbatoi in polietilene per acqua potabile ciascuno del volume di 2 m3 A tale serbatoio sarà collegato un impianto autoclave costituito da un elettropompa autoclave con funzionamento variabile (prevalenza 10m-60m e portata 20-60 l/h) e con idrosfera zincata da 60 litri. Le condotte della rete saranno in Polietilene PE 100 PN 16 DN 63 mm. In particolare al fine di ottenere delle maglie con lati lunghi circa 50 m per ciascun lato sono stati previsti degli avvolgimenti circolari che dovranno essere opportunamente ancorati al pavimento del laboratorio mediante delle staffe di sostegno in acciaio sagomate a forma di u.
Le attività sperimentali di laboratorio sono condotte mediante una canaletta a pendenza variabile caratterizzata da una lunghezza di circa 18 metri e all’interno della quale viene fatta scorrere acqua a diverse portate prelevata da una vasca a monte fino ad un’altra vasca a valle; una volta a valle l’acqua viene mandata a monte tramite una pompa. La canaletta viene usata, per scopi didattici (esercitazioni, tirocini, tesi), di ricerca e per attività di conto terzi. In figura 4 è riportata una rappresentazione della canaletta.
Il laboratorio Lia è altresì dotato di un Esacottero per il monitoraggio ambientale attraverso il quale vengono svolte attività accademiche e di ricerca nell’ambito dei rilievi termografici su discariche, rilievi termografici su edifici e relative coperture per determinarne l’efficienza energetica, rilievi fotogrammetrici per una cartografia di dettaglio, rilievi planoaltimetrici per la costruzione di modelli digitali, monitoraggio inquinanti in aria, rilievo e monitoraggio delle aree marine costiere.
Geofono – Cercaperdite Acqua
AquaLeak consente una veloce e precisa individuazione delle perdite nelle reti idriche, esigenza primaria per ogni ente distributore.
AquaLeak è uno strumento progettato con lo scopo di rendere estremamente semplice ed efficace la ricerca delle perdite idriche, infatti una serie di circuiti con filtri preimpostati insieme ad una semplice e robusta costruzione consentono all’operatore di concentrarsi esclusivamente sulla localizzazione della perdita, grazie alla sua notevole semplicità e modularità lo strumento ideale per la ricerca delle perdite sulla rete di distribuzione e negli impianti interni.
Caratteristiche Tecniche
| Strumento Base | |
| Peso | 700 grammi |
| Dimensioni | 220 x 150 x 200 mm |
| Alimentazione | |
| Batterie | NiMh 12V – 1000 mA/h |
| Durata Batterie | 10 h |
| Tempo di Ricarica | 4 h 70% – 8 h 100% |
| Sensori Sonde | |
| Sonda a Campana | Sensore Geofono |
| Sonda a Contatto | Sensore Piezo Resistivo |
Con un peso di soli 1,2 kg, il modello Acquascan 610 è il più piccolo LNC tascabile, utilizzabile da qualsiasi operatore addetto al rilevamento delle perdite. Questo correlatore portatile ‘CORDLESS’ ultra compatto è dotato di sensori ‘Streetworks Act’ con radiotrasmettitore incorporato, comunicazione Bluetooth e permette il funzionamento assistito completamente automatico.
Caratteristiche Tecniche
| Tipi di materiali | tutti i tipi con modalità multimateriali fino a 9 diversi per tratto |
| Velocità del suono | disponibile nel menu o ricavabile in campo |
| Risoluzione correlazione | 16.000 punti |
| Accuratezza correlazione | 1cm ogni 100 m |
| Metodo di correlazione | 18-bit |
| Display | alta risoluzione retroilluminato ( 12×9 cm. 4,7” x 3,6”) |
| Filtri | selezione automatica o manuale (infinita) |
| Analisi di frequenza | FFT, Coerenza e ASA Advanced Spectrum Analisys |
| Notch Filter | selezionabile (taglio 50/60 Hz) |
| Risposta in frequenza | 1-5000 Hz |
| Soppressione del picco | illimitata |
| Memoria | fino a 60 misure |
| Sensori | Streetworks Act Ultracompatti con trasmettitore integrato e magnete |
| Sensibilità | 15 V/g |
| Output | Bluetooth per cuffie e scarico dati verso PC, singolo connettore per carica batterie, idrofoni, geofono e asta preascolto |
| Grado di protezione IP | Correlatore (ricevitori / trasmettitori) IP67 |
| Power | Correlatore e sensori batterie ricaricabili 3,7 V Lithium polimero |
| Ricarica Batterie | Su veicolo o su rete fissa |
| Durata Batterie | Correlatore fino a 12 ore Sensori fino a 8 ore |
| Dimensioni | Correlatore: 220x140x35 mm Sensori/trasm : 61 mm x 128 mm |
OTT Pluvio2 400
Principio di funzionamento
Il pluviometro OTT Pluvio2 400 è usato per la determinazione automatica dell’intensità e della quantità delle precipitazioni.
A differenza dei pluviometri tradizionali, l’OTT Pluvio2 400 sfrutta il principio del
peso. OTT Pluvio2 400 riconosce le precipitazioni, sia liquide che solide,
determinando il peso del recipiente collettore. OTT Pluvio2 400 richiede una minima
manutenzione a causa della grande capacità di immagazzinamento, tecnologia del
principio del peso (non richiede alcun imbuto o altri meccanismi), e un design
resistente del sistema di peso usato per pesare il contenuto del recipienti.
Una cella di carico di acciaio inox ad alta precisione è usata per pesare il contenuto
del recipiente chiuso ermeticamente contro le influenze ambientali e che rimane
stabile per un lungo periodo di tempo. Un sensore di temperature compensa i
cambiamenti termici nel sistema di peso. La protezione per il sovrappeso meccanico
previene danni alla cella di carico da forze verticali , es. durante il trasporto quando
si svuota il recipiente. Il misuratore di precipitazione determina il peso del recipiente
includendo il contenuto ogni 6 secondi con una risoluzione of 0.01 mm (=raw data).
La differenza tra questa misura e il peso base del recipiente vuoto fornisce il
contenuto attuale del recipiente. Ogni 6 secondi OTT Pluvio2 400 calcola il contenuto
usando valori raw multipli. Uno speciale algoritmo di filtro previene dei risultati di
misurazione scorretti nel processo, da effetti come il vento. La differenza tra
contenuto attuale e il precedente fornisce l’intensità di pioggia in mm/min o mm/h
alternativamente in in/min o in/h.
Questi valori di intensità di pioggia in 6 secondi sono aggiunti alla quantità di pioggia
cumulata (accumulated total NRT) dall’OTT Pluvio2 400.
Real-time output (RT): The Pluvio2 fornisce la misurazione in un minuto della
precipitazione. Vantaggio: veloce tempo di reazione e output di precipitazione con
corretta intensità.
Non-real-time output (NRT): The Pluvio2 fornisce la misurazione 5 minuti dopo la
precipitazione. Se si verifica una precipitazione molto modesta (< 0.1 mm/min), il
ritardo di output è di oltre 65 minuti. Vantaggio: output più preciso con corretto
volume di pioggia.
Tutte le misure possono essere prelevate con una interfaccia seriale SDI-12 o RS485.
Il Pluvio2 fornisce la quantità di pioggia RT/NRT e l’informazione di stato tramite 2
impulsi di output.
OTT Pluvio2 400 è fissato su un piedistallo di 4”, che può essere in cemento o fissata
a una base in cemento con una piastra di fondo.
L’altezza standard di installazione è di 1 m (altezza dell’orifizio del recipiente). Sono
possibili alternative di 1.5 e 2 metri.
SPECIFICHE TECNICHE
Velocimetro Vectrino
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Il Velocimetro Vectrino misura la velocità dell’acqua usando l’effetto Doppler.
L’effetto Doppler si percepisce quando passa un treno – il cambiamento di tono che senti ti dice quanto veloce si muove il treno. Il Vectrino usa l’effetto Doppler per misurare la velocità istantanea trasmettendo un breve impulso di suono, ascoltando il suo eco e misurando la variazione di tono o frequenza dell’eco. Il suono non viene riflesso dall’acqua stessa, ma bensì dalle particelle sospese nell’acqua. Queste particelle sono di solito zooplankton o sedimenti sospesi. Una lunga esperienza ci dice che queste piccole particelle si muovono con la stessa velocità media dell’acqua: la velocità che misura è di conseguenza la velocità dell’acqua.
A differenza degli strumenti Doppler standard e gli attuali misuratori, il Vectrino è un sonar bistatico. Questo significa che usa 2 onde separate di trasmissione e ricezione. Trasmette tramite un’onda centrale e riceve attraverso 4 onde disposte sui lati. Le onde si intersecano l’una all’altra a 50 mm dal trasmettitore. Il volume di misurazione è calcolato da questa intersezione e dalla risoluzione spaziale nel tempo.
Il trasduttore di trasmissione emette un breve impulso che copre 3-15 mm verticalmente (selezionabile dall’utente), e i ricevitori captano l’eco che corrisponde a questo volume. Il diametro del volume è di 6 mm. Il Vectrino usa 4 ricevitori, tutti incentrati sullo stesso volume per ottenere le 3 componenti di velocità.
Sonda con trasduttori
La sonda è montata o su una barra collegata all’alloggiamento principale attraverso la chiusura della sonda o connessa con un cavo all’alloggiamento principale attraverso la stessa chiusura. La sonda si compone di 4 trasduttori ricevitori, ognuno montato dentro un braccio ricevitore e un trasduttore di trasmissione al centro.
Ogni trasduttore è coperto con una resina epossidica mentre la sonda in titanio.
Sensori di temperatura
Il sensore di temperatura è collocata nella testa della sonda.
Modulo elettronico
Il modulo elettronico è collocato dentro il case di pressione, una singola tavola a cui è fissato il trasmettitore di potenza, con elaborazione analogica e digitale del segnale, stabilizzatori e il registratore dati standard.
Cavo di alimentazione e comunicazione
Il cavo di alimentazione e comunicazione è collegato con il connettore di chiusura. Il cavo fornisce potenza esterna DC (12-48V), collega un computer esterno al Vectrino attraverso una comunicazione seriale a 2 vie, per l’output analogico delle tre componenti di velocità e fornisce anche delle opzioni di sincronizzazione (Vectrino può essere usato sia come master che come slave per sincronizzare misurazioni con altri Vectrino e/o altri trasduttori).
MISURAZIONE DELLA VELOCITA’ DELL’ACQUA
Range: ±0.01, 0.1, 0.3, 1, 2, 4 m/s (selezionabile da software) Precisione: ±0.5% del valore misurato ±1 mm/s
Frequenza di campionamento (output) 1-25 Hz, 1-200 Hz Frequenza di campionamento interna: 200-5000 Hz
VOLUME DI CAMPIONAMENTO
Distance dalla sonda: 0.05 m
Diametro: 6 mm
Altezza (selezionabile dall’utente): 3-15 mm
INCERTEZZA DEL DOPPLER (rumore)
Tip. incertezza a 25 Hz: 1% del range di velocità
INTENSITA’ DELL’ECO
Frequenza acustica: 10 MHz
Risoluzione: 0.45 dB
Range dinamico: 60 dB
SENSORI
Temperatura (termistore incorporato nella sonda)
Range: da-4°C a 40°C
Precisione/Risoluzione: 1°C / 0.1°C
Tempo di risposta: 5 min
TRASFERIMENTO DEI DATI
RS-232
Baud rate: 300-115200
Controllo utente: Gestito da Vectrino WIN32® software, funzioni ActiveX, o comandi diretti
Output analogici: 3 canali standard, no per ogni component di velocità. Range di output di 0-5V, scaling selezionabile dall’utente
Sincronizzazione: SynchIn e SynchOut
ALIMENTAZIONE
DC Input: 12-48 VDC
Picco di corrente: 2.5A a 12VDC (selezionabile dall’utente) Consumo massimo @200Hz: 1.5W
MATERIALI
Modello standard: alloggiamento Delrin Acciaio inox (316) – sonda e viti
AMBIENTALE
Temperatura di esercizio: da -5°C a 45°C Temperatura di stoccaggio: da -15°C a 60°C Shock e vibrazione: IEC 721-3-2
DIMENSIONI
Cilindro: 70 mm
Lunghezza: 388 mm
Autonomous Underwater Vehicle
L’Ecomapper AUV (Autonomous Underwater Vehicles) è un innovativo strumento di misura sottomarino capace di effettuare in autonomia rilievi batimetrici, misure di qualità, temperatura e di velocità dei corpi idrici delle regioni costiere o delle aree lacustri. Lo strumento caratterizzato da dimensioni compatte può essere facilmente trasportato a mano durante le campagne di monitoraggio. Il programma di campionamento viene pianificato dall’utente tramite e trasmesso all’ecomapper che completerà la missione in totale autonomia. Una volta ultimato il rilievo, grazie al sistema di posizionamento GPS integrato, l’ecomapper tornerà al punto di partenza trasmettendo i dati raccolti al pc attraverso una connessione wi-fi.
L’Ecomapper è stato acquisito, dall’Università di Enna Kore, nell’ambito del progetto PON Ricerca e Competitività 2007-2013 denominato SIBSAC Sistema Integrato per la Bonifica e il trattamento di Sedimenti e Acque Contaminate ad elevata salinità (PON01_1844), volto ai problemi inerenti le bonifiche dei siti contaminati con particolare riferimento alle zone portuali e costiere in cui sono siti depositi petroliferi e attività di raffinazione degli stessi. L’ecomapper consentirà di accedere ad aree ad alto rischio ambientale o caratterizzate da un’intensa attività antropica e di analizzare agevolmente la matrice acqua fornendo in breve tempo i dati necessari alla riuscita del progetto.
Il drone Ecomapper consente di effettuare un’accurato monitoraggio ambientale della zona monitorata, inviando all’operatore in tempo reale i dati inerenti i diversi parametri chimici misurati (temperatura, conducibilità, pH, potenziale redox, profondità, blue-green algae, torbidità, ossigeno disciolto, clorofilla). Lo strumento consente di ottenere una batimetria dettagliata dei fondali. Attraverso un software di gestione molto rapido ed intuitivo, è possibile programmare con precisione le missioni dello strumento, decidendo quali parametri chimici monitorare e quali grandezze fisiche misurare (pressione e velocità del fluido). E’ possibile operare attraverso un monitoraggio superficiale o sottomarino. L’Ecomapper è capace di effettuare missioni fino ad una profondità massima di 100 m. Il drone consente di accedere ad aree ad alto rischio ambientale o caratterizzate da un’intensa attività antropica e di analizzare agevolmente la matrice acqua, fornendo dati fondamentali alla tutela dell’ambiente acquatico.
L’assenza di pilota e la prontezza operativa dello strumento ne consentono anche l’utilizzo nell’ambito di teatri di emergenza ambientale, come l’affondamento di navi container o petroliere o lo sversamento di contaminati tossici e o nocivi.
Caratteristiche
| Dimensioni | Lunghezza: 152,60 cm |
| Diametro: 14,73 cm | |
| Peso | 20,41 kg |
| Alimentazione | 600-800 Whrs con batterie ricaricabili al Litio |
| Profondità | 60 m |
| Durata | 8 ore |
| Velocità | Da 1 a 4 nodi |
| SENSORI | |
| Conducibilità | pH |
| Profondità | Temperatura |
| Potenziale REDOX | Torbidità |
| Blue-Green Algae | Ossigeno Disciolto |
| Clorofilla | |
Il LaserFlow® misura la portata in canali aperti senza contatto combinando un sensore di Velocità Doppler a tecnologia Laser con un sensore di Livello a ultrasuoni. La tecnologia avanzata del sensore utilizza un raggio laser, configurabile per la misura di velocità sotto la superficie dell’acqua sia di un singolo punto che multi-punto.
Il misuratore di portata utilizza un sensore a ultrasuoni per la misura del livello e determina un punto sotto alla superficie per la misura della velocità. Lo strumento poi concentra il focus del raggio laser nel punto determinato e misura la variazione di frequenza della luce di ritorno.
Il LaserFlow® è ideale per una vasta gamma di applicazioni di misura della portata in fognatura. E’ compatibile sia con il modulo Teledyne ISCO Signature Flowmeter che con il modulo Teledyne ISCO 2160 LaserFlow Module, a seconda del tipo di applicazione.
Se lo strumento viene sommerso, la misura di portata può continuare senza interruzioni utilizzando il modulo opzionale a tecnologia ad onda continua Doppler Ultrasonic Area Velocity.
Il LaserFlow® può essere installato e rimosso da livello strada, grazie alle sue speciali staffe di montaggio, evitando i rischi e i costi legati all’operatività’ in spazi confinati. Diverse opzioni di comunicazione possono assicurare la programmazione e il recupero dei dati da remoto, che consentono di trasmettere informazioni sulla qualità del dato, oltre alle misure di portata stesse.
Le opzioni avanzate di comunicazione assieme ai tool integrati di auto-diagnostica semplificano l’installazione, la manutenzione e riducono il numero di interventi in campo.
Il misuratore di portata per acqua 2150 per canali a pelo libero segna una nuova era di strumenti modulari per l’uso portatile o fisso, nato dopo anni di studio e lavoro a fianco di chi opera nello studio e modellazione di reti fognarie. Ideale per modellazioni e studi di acque parassite.
Applicabile in tutte quelle situazioni dove si vuole misurare la portata di un canale non in pressione e non si voglia o si possa usufruire di strutture idrauliche primarie quali stramazzi o canali di misura (tipo Venturi). La linea 2100, di cui il 2150 fa parte, si basa su di un insieme di moduli che possono essere assemblati a seconda delle specifiche esigenze degli utilizzatori. Proprio questa notevole versatilità lo rende unico nel suo genere e particolarmente adatto in applicazioni quali studi su collettori fognari, con la possibilità di creare delle reti di rilevamento della portata.
Le caratteristiche principali sono: la tenuta stagna (IP68), la possibilità di collegare più sonde di misura della portata in un’unica postazione, la lunga durata delle batterie e la rinnovata affidabilità del nuovo sensore Area Velocity Teledyne Isco. Questo utilizza una nuova sonda di misura del livello con un segnale digitale che permette una maggiore stabilità, assenza di deriva e precisione di lettura. La lettura della velocità avviene anche con livelli di battente di 2 cm.
Il laboratorio offre una serie di servizi a disposizione di enti esterni all’Università tra i quali:
Prof. Ing. Mauro De Marchis
Professore Associato di ICAR/01 – Idraulica “Facoltà di Ingegneria e Architettura”
Associate professor in Hydraulic Engineering Faculty “Engineering and Architecture”
Libera Università Kore di Enna Cittadella Universitaria – 94100 Enna
Office Phone +39 0935536438
Skype contact mauro.dm
E-mail: mauro.demarchis@unikore.it
Ci trovi al Kore Platform, Polo scientifico e tecnologico di Santa Panasia, Enna.
Università degli Studi di Enna “Kore” – Cittadella Universitaria – 94100 Enna (EN)
C.F.: 01094410865- PARTITA IVA COMUNITARIA: IT01094410865 – P.E.C.: protocollo@pec.unikore.it
Fatturazione elettronica – Codice Destinatario: KRRH6B9
