FONDAMENTI DI IDRAULICA E DI GESTIONE DELLE RETI IDRICHE
Anno accademico 2026/2027 - Docente: GIUSEPPE PEZZINGARisultati di apprendimento attesi
Risultati di apprendimento attesi
Il corso ha la finalità di fornire agli studenti le conoscenze di base necessarie per affrontare i problemi di ingegneria civile che trattano fluidi in quiete e/o in movimento. In particolare, saranno trattati i problemi di dimensionamento e verifica di serbatoi, condotte e reti in pressione e canali naturali e artificiali a pelo libero. Saranno inoltre affrontati i problemi di regolazione delle reti idriche.
Ciò consentirà agli studenti di avvicinarsi alle tematiche relative alla gestione delle risorse idriche e degli impianti idraulici, alla mitigazione del rischio idraulico e alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili.
Le conoscenze acquisite saranno spendibili nella progettazione e gestione di materiali e sistemi finalizzati a un miglioramento della qualità della vita, in accordo con gli obiettivi 2, 3, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 e 15 dell’Agenda 2030.
Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente conoscerà le proprietà dei fluidi e comprenderà i principi dell’idrostatica, le equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi ideali e le leggi che governano il moto dei fluidi reali, con i rispettivi ambiti di applicabilità. Comprenderà inoltre il funzionamento delle macchine idrauliche e la fisica delle correnti a pelo libero. Acquisirà inoltre i fondamenti dell’analisi dimensionale e comprenderà i principi di funzionamento e regolazione delle reti di condotte in pressione.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Attraverso le esercitazioni, lo studente imparerà a determinare la distribuzione delle pressioni e le spinte idrostatiche, applicare le equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi ideali e reali. Sarà inoltre in grado di affrontare semplici problemi di verifica e dimensionamento di impianti con pompe e turbine. Per le correnti a pelo libero, saprà determinare l’altezza critica e l’altezza di moto uniforme e tracciare e interpretare i profili di corrente in moto permanente. Saprà applicare l’analisi dimensionale ai problemi idraulici e affrontare semplici problemi di verifica, dimensionamento e regolazione delle reti idriche.
Autonomia di giudizio
Lo studente saprà individuare gli schemi di calcolo e le equazioni appropriati al problema idraulico considerato e motivare le ipotesi adottate. Valuterà criticamente i risultati, verificando la coerenza di pressioni, portate e carichi con le condizioni fisiche e di funzionamento del sistema idraulico considerato. Sarà in grado di distinguere le condizioni in cui è possibile assumere il fluido ideale da quelle in cui occorre considerare le perdite di carico. Nello studio delle correnti a pelo libero saprà riconoscere il regime di corrente e individuare le condizioni al contorno necessarie al tracciamento dei profili. Nello studio delle reti in pressione saprà valutare la coerenza della distribuzione delle portate e delle pressioni e motivare le scelte di regolazione.
Abilità comunicative
Lo studente saprà descrivere i fenomeni idraulici e illustrare i procedimenti di calcolo utilizzando un linguaggio tecnico appropriato. Le risposte grafiche e discorsive richieste nelle prove scritte consentiranno di sviluppare e dimostrare la capacità di rappresentare con chiarezza gli schemi idraulici, le reti di condotte e i profili di corrente, esplicitare le ipotesi adottate e i passaggi di calcolo e interpretare i risultati ottenuti. Il colloquio finale permetterà inoltre di dimostrare la capacità di esporre i concetti teorici e argomentare le soluzioni proposte.
Capacità di apprendimento
Lo studente svilupperà un metodo di studio autonomo, basato sull’utilizzo critico dei testi e del materiale didattico, sul collegamento tra teoria e applicazioni e sulla revisione degli errori. Queste capacità costituiranno la base per successivi approfondimenti e per l’aggiornamento delle competenze professionali.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L’insegnamento alterna spiegazioni teoriche e applicazioni numeriche, per favorire la comprensione progressiva degli argomenti e la partecipazione attiva degli studenti. Sono previste le seguenti attività:
· Lezioni frontali, svolte in modalità partecipativa al fine di ottenere il massimo coinvolgimento degli studenti e la maturazione dei contenuti del corso;
· Esercitazioni guidate, volte all’applicazione numerica dei concetti e dei metodi di analisi e modellazione più comunemente utilizzati nel campo dell’idraulica, con applicazioni alla verifica, al dimensionamento e alla regolazione delle reti idriche;
· Prove in itinere, mirate a verificare durante il corso l’effettiva comprensione dei contenuti e la maturazione delle competenze;
· Visite tecniche presso cantieri, enti gestori e altri soggetti operanti nel settore delle opere idrauliche, compatibilmente con le disponibilità organizzative.
Qualora si renda necessario svolgere le attività in modalità mista o a distanza, metodi e strumenti saranno adattati mantenendo gli obiettivi formativi e i contenuti del programma.
Gli studenti con esigenze specifiche o con uno status riconosciuto dall’Ateneo potranno concordare con il docente modalità di supporto e un percorso di apprendimento personalizzato, secondo le disposizioni di Ateneo applicabili.
Prerequisiti richiesti
Analisi Matematica I, Fisica I
Frequenza lezioni
La frequenza è fortemente consigliata: la partecipazione alle lezioni e alle esercitazioni favorisce l’apprendimento graduale, il confronto sui procedimenti risolutivi e la verifica della comprensione.
Contenuti del corso
· Introduzione al corso
· I fluidi e le loro proprietà
· Statica dei fluidi
· Cinematica dei fluidi
· Equazioni fondamentali dell’idraulica
· Il teorema di Bernoulli
· Equazioni del moto dei fluidi reali
· Analisi dimensionale
· Correnti in pressione
· Problemi pratici relativi alle lunghe condotte e agli impianti con pompe e turbine
· Verifica, dimensionamento e regolazione delle reti idriche in pressione
· Correnti a pelo libero: moto uniforme, stato critico e moto permanente
· Tracciamento e interpretazione dei profili di corrente in moto permanente
Testi di riferimento
1. M. Mossa, A. F. Petrillo, Idraulica, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2013.
2. G. Pezzinga, Esercizi di meccanica dei fluidi, Aracne Editrice, Roma, 2008.
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Teoria ed esercitazioni relative agli argomenti trattati | 1 |
| 2 | Esercizi | 2 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell’apprendimento
L’apprendimento è verificato mediante una prova scritta e un colloquio finale. Sono previste due prove scritte in itinere (facoltative), ciascuna riguardante circa metà del programma. Gli studenti che superano entrambe le prove, ciascuna con una valutazione di almeno 18/30, possono accedere direttamente al colloquio finale.
Le prove accertano la comprensione dei principi e la capacità di applicarli ai problemi proposti. La chiarezza delle rappresentazioni e dell’esposizione orale concorre alla valutazione delle abilità comunicative. I collegamenti tra argomenti e l’applicazione dei metodi a problemi con dati diversi da quelli degli esempi svolti forniscono elementi per valutare la capacità di apprendimento autonomo.
Modalità di iscrizione a un appello d’esame: prenotazione sul portale d’Ateneo. Gli appelli sono fissati secondo quanto previsto dal Regolamento Didattico di Ateneo: 2 appelli per ciascuna delle tre sessioni d’esame, 1 appello durante ciascuna delle due pause didattiche, 2 appelli riservati a studenti fuori corso e/o appartenenti alle categorie previste dall’art. 30 del Regolamento Didattico di Ateneo.
Nei periodi consentiti dal calendario accademico, oltre l’orario settimanale di ricevimento, è possibile, contattando il docente via e-mail, concordare ulteriori incontri per richieste di chiarimenti.
Prove in itinere
Le due prove seguono l’avanzamento del programma e si svolgono di norma durante il periodo di lezione. Ciascuna riguarda circa metà del programma; la ripartizione degli argomenti è comunicata agli studenti in relazione all’effettivo avanzamento delle lezioni. La loro articolazione indicativa è la seguente:
· Prima prova: proprietà e statica dei fluidi, distribuzione delle pressioni e spinte su superfici piane e curve, cinematica, equazioni fondamentali della dinamica e teorema di Bernoulli.
· Seconda prova: moto dei fluidi reali, analisi dimensionale, correnti in pressione, impianti con pompe e turbine, verifica, dimensionamento e regolazione delle reti idriche, correnti a pelo libero e profili di corrente in moto permanente.
Tutte le domande sono a risposta aperta. Ogni prova comprende 10 quesiti, ciascuno valutato con un massimo di 3 punti, ed è valutata in trentesimi. Per accedere direttamente al colloquio finale è necessario conseguire almeno 18/30 in ciascuna delle due prove; la sola media sufficiente non è quindi una condizione di accesso al colloquio.
La validità della valutazione delle prove in itinere si estende per tutto l’anno accademico di riferimento.
Gli studenti che superano entrambe le prove in itinere sostengono il colloquio finale in occasione degli appelli ufficiali, cui devono iscriversi per il completamento dell’esame e la verbalizzazione della valutazione finale.
Prova scritta finale
In alternativa alle prove in itinere, gli studenti possono sostenere un’unica prova scritta. La prova verifica le medesime competenze e comprende tutti gli argomenti già elencati nelle prove in itinere.
L’esito viene comunicato entro una settimana; una valutazione pari o superiore a 18/30 consente l’accesso al colloquio finale.
Il colloquio finale è obbligatorio e approfondisce gli argomenti del programma, incluse le applicazioni alle correnti in pressione, agli impianti con macchine idrauliche, alla verifica, al dimensionamento e alla regolazione delle reti idriche e alle correnti a pelo libero. Accerta la padronanza dei contenuti, i collegamenti tra i temi, la capacità di ragionamento e la proprietà del linguaggio tecnico. La valutazione finale tiene conto degli esiti della parte scritta e del colloquio.
Criteri di valutazione delle prove scritte
Ciascuna prova comprende 10 quesiti con risposte numeriche e grafiche. A ogni risposta sono attribuiti fino a 3 punti: 3 per una soluzione corretta; 2 in presenza di lievi errori di calcolo; 1 in presenza di errori teorici di entità intermedia; 0 per una risposta errata. Il punteggio totale è espresso in trentesimi.
Criteri per l’attribuzione del voto finale
Le fasce seguenti descrivono il livello di preparazione associato al voto. Per le prove scritte resta valido il punteggio dei quesiti; nel colloquio finale si considerano anche la chiarezza espositiva, l’autonomia e la capacità di collegamento.
Valutazione | Livello di apprendimento |
Insufficiente | Conoscenze fondamentali incomplete o scorrette; difficoltà nell’impostare i problemi e applicare le equazioni; interpretazione inadeguata dei risultati. |
18–21 | Conoscenza essenziale dei principi e capacità di risolvere problemi semplici, con limitata autonomia. Spiegazioni e rappresentazioni comprensibili, pur con alcune imprecisioni. |
22–25 | Conoscenza adeguata dei principali argomenti. Applicazione generalmente corretta dei metodi, discreta capacità di collegamento e interpretazione; linguaggio tecnico sufficientemente preciso. |
26–28 | Conoscenza solida e ben organizzata. Scelta motivata delle ipotesi, autonomia nella soluzione e controllo critico dei risultati. Esposizione chiara e appropriata. |
29–30 | Conoscenza approfondita e capacità di collegare con sicurezza teoria e applicazioni. Soluzioni rigorose, interpretazione critica e comunicazione precisa. |
30 e lode | Piena padronanza dei contenuti, eccellente autonomia di ragionamento e particolare capacità di discutere ipotesi, limiti e possibili alternative risolutive, con esposizione rigorosa. |
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
· Determinare la distribuzione delle pressioni in un liquido in quiete e rappresentarne il diagramma.
· Calcolare la risultante delle pressioni su una superficie piana o curva.
· Applicare il teorema di Bernoulli, precisando le ipotesi e il significato dei termini.
· Applicare l’analisi dimensionale a un problema idraulico e individuare le grandezze adimensionali rilevanti.
· Determinare la spinta dinamica esercitata da una corrente.
· Tracciare e interpretare la linea piezometrica e la linea dei carichi totali.
· Valutare le perdite di carico lungo una condotta.
· Calcolare la potenza richiesta da una pompa o resa da una turbina.
· Verificare e dimensionare una rete di condotte in pressione.
· Determinare l’altezza critica e l’altezza di moto uniforme in un canale.
· Individuare il regime di una corrente a pelo libero.
· Tracciare e interpretare i profili di corrente in moto permanente, precisando le condizioni al contorno.