LA RAZIONALIZZAZIONE DEI POZZI PROFONDI TRAMITE POMPE SOMMERGIBILI A VELOCITA’ VARIABILE
La pratica di costruzione e di utilizzazione dei pozzi profondi presenta un insieme di elementi così complesso da comporre una vera e propria scienza molto spesso misconosciuta. Senza volerne assolutamente sminuire l’importanza ci si limita, in questa sede, a fornire alcune regole di base augurandoci che almeno queste vengano, nella realtà, tenute in debito conto.
E’ ben noto come un elemento fondamentale del pozzo sia la conoscenza della sua curva caratteristica cioè di quella funzione matematica, rappresentata nell’esempio di fig. 1, che lega la portata emunta alla depressione di falda intendendo per depressione il dislivello tra la pressione idrostatica, cioè il livello iniziale della falda indisturbata ed il livello dinamico che viene a stabilirsi nel pozzo durante l’emungimento. E’ altresì noto come per un razionale sfruttamento dei pozzi profondi sia necessario porre alla portata captata il limite chiaramente definito dal punto critico (punto B della fig.1) cioè dal punto della curva caratteristica oltre il quale viene a mancare la proporzionalità tra aumenti di portata e di depressione.
Ad esempio per una gestione corretta del pozzo di cui al grafico della fig. 1 risulta necessario non superare la portata di 40 l/sec . (maggiori delucidazioni possono leggersi nell’articolo “LA CAPTAZIONE D’ACQUA TRAMITE POZZI PROFONDI” dove sono indicate le regole per la determinazione pratica della curva caratteristica), nel mentre per ottemperare a tale regola si usa installare una pompa a giri fissi in grado di sollevare la portata limite e solo quella.
Bisogna però tener presente che durante la vita di un pozzo la falda è soggetta a cambiamenti di livello che possono comportarne modificazioni definitive oppure soltanto delle variazioni cicliche con ritorno sistematico alle condizioni iniziali. La falda potrebbe, per esempio, cambiare da un mese all’altro per effetto di una stagione
particolarmente siccitosa che ha ridotto al minimo gli apporti idrici del bacino imbrifero, ma potrebbe anche modificarsi da un giorno o addirittura da un’ora all’altra a causa di un pozzo non molto lontano che vi attinge grandi portate e che funziona sia a turni alterni e sia con aumento progressivo di prelievo. Al verificarsi di tale evenienza la pompa a portata e prevalenza fissa di cui si è detto non è più in grado di rispettare le impostazioni di base e quindi potrebbero aversi sia un calo di portata come pure un emungimento eccessivo che danneggia il pozzo. La moderna tecnica consente di risolvere simili problemi prevedendo di installare, in luogo di quella a giri fissi, un pompa a velocità variabile ed i relativi dispositivi di comando e regolazione intelligente.
Per una miglior comprensione dei fenomeni e delle soluzioni proposte continuiamo ad esaminare l’esempio di cui alla fig 1 ed immaginiamo di voler emungere una portata di 40 l/sec cioè di voler sfruttare con continuità il pozzo alla sua massima potenzialità. Supponiamo anche che il livello statico della falda sia soggetto a continue escursioni in più o in meno per un valore massimo di 5 m e con successivo ripristino delle condizioni iniziali, escursioni dovute a più fattori concomitanti come ad esempio l’andamento altalenante stagionale della piovosità e quello dei vari prelievi che vanno ad interessare la falda. L’acqua captata sia da immettere in una vasca di raccolta sita superiormente a quota suolo cioè circa 30 metri più in alto del livello dinamico di falda.
La pompa installata nell’esempio ora in discussione è del tipo a velocità variabile, sommergibile da pozzo e dotata, come di norma, di tutte le apparecchiature collegate all’impianto centrale di telecomando e telecontrollo atte a regolare automaticamente la velocità di rotazione per ottenere una portata costante di 40 l/sec ed a rilevare e trasmettere al sistema centralizzato di telecontrollo tutti i dati di funzionamento effettivo e cioè portata effettivamente prelevata e livelli della falda e del serbatoio superiore di arrivo.
Nel grafico di fig. 2 sono rappresentati tutti i dati di funzionamento. Vi figurano con colore nero a linea grossa le due curve caratteristiche del pozzo sfalsate tra di loro di 5 m e corrispondenti all’escursione di falda, con colore rosso le curve caratteristiche della pompa a giri variabili con i dati indicativi delle varie velocità e le linee del rendimento (relativo alla condizione ottimale considerata pari al 100%) in colore nero a linea sottile. Il rettangolo blu rappresenta l’area di funzionamento da considerare cioè un emungimento fisso di 40 l/sec che devono essere sollevati fino a quota suolo. I dati salienti relativi ai tre regimi rispettivamente per livelli massimo, medio e minimo sono riportati nella seguente tabella .
| PORTATA EMUNTA | VELOCITA’ DI ROTAZIONE | PREVALENZA MANOMETRICA TOTALE POMPA | RENDIMENTO |
| % | % | m | % |
| 40 | 87 | 25.0 | 100 |
| 40 | 90 | 27.5 | 98 |
| 40 | 93 | 30.0 | 96 |
Si può constatare come l’insieme elettromeccanico garantisca un prelievo continuativo della portata prefissata (40 l/sec) fornendo del tutto automaticamente una pronta risposta alle supposte variazioni della falda. Si noterà inoltre come la potenzialità della pompa sia leggermente esuberante rispetto al fabbisogno e possa quindi far fronte anche a situazioni più gravose di quelle supposte. Si può quindi ritenere che la soluzione avanzata possieda le migliori garanzie di uno sfruttamento del pozzo valido per molti anni, ovviamente alla condizione che le condizioni iniziali della falda rimangano stabili come supposto finora nell’esempio.
Le cose cambiano totalmente nel caso si riscontrino invece delle modifiche radicali nella scabrezza del materasso attivo o nelle perdite di carico dei filtri di presa tali da cambiare stabilmente le caratteristiche del pozzo e quindi i valori ottimali prima definiti. In tale malaugurata sorte non resta che ripetere le prove di portata, definire la nuova curva caratteristica e quindi il nuovo valore di optimum per reimpostare in maniera diversa la regolazione della pompa.
Poiché si tratta di un’evenienza tutt’altro che rara, è consigliabile ampliare fin dalla sua costituzione le funzioni del sistema prima indicate in modo da renderlo atto anche ad effettuare le verifiche necessarie per scoprire ogni eventuale novità nel funzionamento. Per raggiungere tale risultato sarà necessario modificare il sistema di telecontrollo in modo che esso possa determinare con continuità il valore della depressione di falda che viene utilizzata periodo per periodo a fronte della richiesta portata di 40 l/sec. con un’operazione da compiersi, del tutto automaticamente, ogni qual volta viene sospeso il prelievo d’acqua nel pozzo. In altri termini l’automatismo, rilevato che la pompa è ferma e che si è ristabilito il livello statico del momento ed avendo già registrato come di norma tutti i livelli, deve paragonare la depressione dell’ultimo prelievo con la depressione precedentemente nota. In caso siano riscontrate differenze superiori alla tolleranza ammissibile, il sistema dovrà emettere un allarme cui deve far seguito l’intervento del personale di esercizio per impostare una nuova regolazione che tenga conto delle mutate circostanze.
A questo punto il sistema può considerarsi completo e perfettamente funzionante pur sussistendo altre possibili anomalie. Si deve infatti tener ben presente come l’uso della pompa a portata assolutamente costante anche quando varia la sua velocità di rotazione così come accade nell’esempio, esuli dalle buone regole di normale impiego delle pompe a giri variabili essendo invece caratteristica precipua di tali pompe il cambiare contemporaneamente sia la pressione e sia la portata ogni qual volta cambia la sua velocità di rotazione .
Le precauzioni da adottare onde scongiurare anche questa anomalia consistono nel tenere controllato il punto di funzionamento della pompa e, in caso di escursioni di falda molto rilevanti che provocano periodici e cattivi rendimenti, installare in serie con quella principale e nella parte superiore della condotta di mandata della pompa a giri variabili una seconda pompa avente la stessa portata dell’altra ed una prevalenza atta a far rientrare, tutte le volte che la aumentata depressione lo richiede, la pompa principale entro il suo regime di buon funzionamento.
In definitiva l’applicazione di cui si discute in questa nota consiste nel dotare il pozzo di apparecchiature elettromeccaniche di pompaggio a portata costante ma a pressione variabile che sono ritenute atte ad assicurare un corretto emungimento anche quando varia la prevalenza manometrica totale di sollevamento. Ciò può aver luogo, in caso di escursioni di falda relativamente basse se confrontate con il dislivello totale da vincere, impiegando pompe sommergibili da pozzo a velocità variabile asservite alla portata in uscita che deve essere costante. Per ottenere lo stesso risultato nel caso di pozzi con escursione di falda così importanti da comportare dei periodi di cattivo funzionamento della pompa a giri variabili, sarà necessario affiancarle, collegandola in serie, una seconda pompa a giri fissi e che entra in funzione quando è necessario riportare la pompa principale entro le tolleranze ammissibili . Le apparecchiature proposte sono anche corredate di un dispositivo atto a verificare in tempo reale le condizioni di falda e a segnalare l’eventuale comparsa di anomalie di un certo rilievo che comportano la determinazione della nuova curva caratteristica del pozzo e della nuova portata da imporre al sistema.