DISPOSITIVO ANTIABUSO

DISPOSITIVO CONTRO IL PRELIEVO ABUSIVO D’ACQUA IN ACQUEDOTTI A PRESSIONE INSUFFICIENTE PER LA NORMALE ALIMENTAZIONE DELL’UTENZA

1. PREMESSA

Nelle regioni affette da una sistematica crisi idrica nelle quali si usa adottare la modalità  di esercizio  chiamata alimentazione turnaria ed  assolutamente vietata ,e causa di insufficiente alimentazione idropotabile di gran parte della cittadinanza, viene spesso installata nell’impianto idrico privato una pompa che, aspirando direttamente dalla condotta del pubblico acquedotto, consente un rifornimento idrico anche in condizioni di scarsa pressione della rete. Si tratta di u perché, a seguito della depressione che viene a crearsi nelle tubazioni, favorisce l’immissione all’interno delle condotte stradali stesse di materie inquinanti spesso presenti nel sottosuolo. Alle gravi conseguenze che possono così derivare per la salute dei cittadini deve aggiungersi una inaccettabile sperequazione tra gli utenti normalmente allacciati e quelli abusivamente muniti di pompa. Chi intende disporre di apparecchiatura privata di sollevamento deve farlo previa interruzione idraulica tra impianto interno e rete acquedottistica pubblica che la vigente legge testualmente prescrive come segue: “a monte dell’impianto di autoclave deve essere installato un serbatoio di preaccumulo chiuso, che impedisca l’aspirazione diretta dalla rete pubblica.”
Le condizioni di grande disagio in cui versano molti acquedotti fanno si che impianti abusivi di risollevamento come quelli indicati vengano, di fatto, tollerati pur essendo l’Ente gestore ben conscio del pericolo che rappresentano.
Esiste però un dispositivo brevettato che è in grado di regolare i prelievi intervenendovi con diverse modalità a seconda della situazione locale.
Ne vengono qui descritte le caratteristiche per l’interesse che esso può suscitare negli addetti ai lavori e sopratutto per auspicarne l’applicazione diffusa visto che si tratta di un accessorio che unisce ad un costo modesto un sicuro risultato.

 

2. CARATTERISTICHE GENERALI

Il problema da risolvere consiste nel regolare il rifornimento idrico di un utente ogni qual volta esso tende ad aspirare meccanicamente dalla condotta pubblica. Se si esaminano attentamente le valvole di riduzione della pressione che esistono in commercio si può constatare come quelle munite di servocomando idraulico siano atte, previo rispetto di appropriate regole di installazione, ad intervenire in tutte le condizioni di funzionamento, nessuna esclusa. Esiste, ad esempio, un tipo di valvola che sarebbe in grado di chiudere la condotta stradale quando essa và in depressione ma non è questo il risultato da raggiungere. Occorre invece che detta chiusura sia relativa ad ogni singolo allacciamento privato e che sia operata nel suo punto terminale cioè in corrispondenza del contatore al fine di garantire che nessun utente possa effettuare i prelievi abusivi di cui si è detto. Ciò non può avvenire tramite le citate valvole in quanto non esistono per diametri piccoli come quelli dei normali allacciamenti d’utenza ed in quanto sono molto costose.
Invece l’apparecchiatura che viene qui descritta si presta ottimamente allo scopo poiché abbina un costo di acquisto molto contenuto con la possibilità di regolare, in presenza di basse pressioni di rete, il prelievo del singolo utente nel mentre, quando la rete funziona normalmente, essa rimane completamente aperta e non provoca che modeste perdite di carico.

 

3. PARTICOLARI COSTRUTTIVI

La valvola è costituita (vedi Figura 1) da un piccolo tronco di tubo, dello stesso diametro di quello dell’allacciamento di utenza da porre sotto controllo, con le estremità filettate per consentirne il montaggio e chiuso in mezzeria da un diaframma circolare interno. A monte ed a valle di quest’ultimo si trovano dei fori che consentono all’acqua di uscire all’esterno del piccolo tubo e di rientrarvi subito dopo per by-passarlo percorrendo una intercapedine formata da un manicotto concentrico, di maggior diametro ed avente le estremità ancorate al tubo stesso tramite apposite fascette. Il manicotto esterno costituisce l’organo sensibile di regolazione della valvola in quanto, in normale funzionamento cioè quando l’acquedotto è in pressione, il materiale flessibile di cui è costituito tende a farlo aumentare di diametro e quindi consente il transito dall’acqua con perdite di carico estremamente contenute. Quando invece l’utente aspira dalla rete, si produce una depressione che tende a far aderire il tubo esterno flessibile a quello interno fino a ridurre la sezione libera dei fori di passaggio dell’acqua causando delle perdite di carico più o meno rilevanti in funzione delle condizioni di funzionamento, per arrivare alla chiusura totale del flusso quando la rete è di per sé in depressione.
L’interesse per il dispositivo è dimostrato dal fatto che esso è stato fatto oggetto di specifiche tesi di laurea in ingegneria e sottoposto, allo scopo, a molteplici prove di funzionamento.
In questa sede, per documentarne la funzionalità, vengono ripresi e commentati alcuni di tali risultati aggiungendo alle conclusioni cui sono pervenuti gli autori alcune considerazioni derivate da chi scrive e che si ritiene siano utili per l’applicazione pratica del dispositivo.

 

In figura 2 è riprodotto fedelmente un diagramma che rappresenta una serie di rilievi della tesi ” Indagine sperimentale su un dispositivo per il controllo dei prelievi tramite sollevamento diretto dalla rete acquedottistica” del laureando Gianluca Storaci Relatore Chiar.mo prof. Ing. Carlo Modica e correlatore Dott. Ing. Alberto Campisano dell’Università di Catania Facoltà di Ingegneria.

 

Nella figura 3, che ripete lo stesso grafico con alcune aggiunte, si è evidenziato come la curva A B C non sia altro che la rappresentazione grafica delle pressioni che durante le prove si riscontravano a monte del dispositivo. Poiché in corso di misura si erano rilevati e quindi riportati in diagramma le perdite di carico provocate dall’intervento della valvola al variare della pressione preesistente a monte del dispositivo, è bastato congiungere tra di loro i punti di massima perdita di carico indotta nei vari casi, per ottenere la curva E F G che rappresenta la massima depressione operata dalla valvola stessa per qualsivoglia valore della pressione di monte nell’intervallo esaminato che va da 1 a 13 metri di colonna d’acqua. La prima considerazione da fare riguarda l’ammontare di detta depressione che, a meno delle approssimazioni che sono proprie di tutte le prove pratiche, è pari a 9 metri. In altri termini l’intervento della valvola provoca, in tutte le varie fasi esaminate, una perdita di carico massima di valore costante e corrispondente all’incirca alla pressione atmosferica. Si deve subito dire che il risultato non poteva essere che questo visto e considerato che la forza che spinge la valvola a chiudersi è esclusivamente quella dovuta alla pressione atmosferica che si esercita sulla guaina flessibile quando la pompa dell’utente tende a provocare, aspirando da valle, una depressione!
Un secondo elemento interessante che si può rilevare dal grafico è relativo ai punti di inizio dell’intervento della valvola, cioè ai punti in cui le linee rappresentative della perdita di carico della valvola stessa in fase di chiusura, si staccano dalla curva A B C per andare a raggiungere la curva E F G . Si può notare come tali punti, che qui vengono chiamati punti critici, siano funzione della pressione di monte.
Ad esempio con pressione di rete pari a 3 metri per ottenere l’inizio di chiusura della valvola, bisogna prelevare almeno una portata di 0.4 l/sec, con la pressione di 13 metri la portata aumenta passando a 0.8 l/sec.

 

Se la pressione cresce ulteriormente, il punto critico si colloca in corrispondenza di portate via via maggiori. L’andamento dei punti critici e quindi la portata prelevabile senza provocare alcun intervento della valvola è, al variare della pressione di monte, quello risultante dal grafico di figura 5 nel quale si sono estrapolati i valori misurati fino a pressioni di monte pari ad una trentina di metri.
Se ne deduce che per annullare l’efficacia della valvola basta, al variare della pressione di monte, contenere sempre la portata prelevata al di sotto dei vari punti critici.
In un acquedotto dotato delle valvole e che mantiene delle pressioni normali cioè dell’ordine di 25 o 30 metri, la portata prelevabile dall’utente può superare anche 1 l/sec e quindi essere di tutto rispetto senza che la valvola provochi alcun inconveniente restando invece alla sua massima apertura e quindi con perdite di carico molto contenute. Si capisce come sia questa una prerogativa molto importante di un dispositivo come quello in oggetto che deve intervenire solo quando il prelievo dell’utente diventa anomalo.
Quanto finora citato, grafici di funzionamento, considerazioni e conclusioni, si riferisce però al funzionamento con pressioni di rete acquedottistica superiori allo zero.
La cosa cambia completamente quando l’acquedotto a monte della valvola ha di per se una pressione negativa. Allora, alla perdita di carico provocata dalla valvola che, come detto arriva al massimo a 8-9 metri, si aggiunge la depressione propria dell’acquedotto il che significa ottenere valori superiori alla pressione atmosferica e quindi rendere impossibile l’aspirazione della pompa dell’utente (in realtà l’aspirazione di una pompa “NPS” arriva al massimo a 8 metri). Come dire che, in un acquedotto funzionante in depressione o con pressioni di esercizio molto basse dal quale tramite pompa sarebbe possibile prelevare portate d’acqua relativamente consistenti, la presenza della valvola Meli inibisce il prelievo anche minimale ed anche in presenta di pompa aspirante fatta funzionare dall’utente.
E’ importante rilevare come, in caso di allacciamenti privati costituiti da derivazioni di piccolo diametro e di grande estesa, l’avviamento della pompa di valle, la maggior portata e le relative perdite di carico che ne derivano, conducano ad avere, in corrispondenza del contatore, una pressione negativa anche in presenza di modeste pressioni positive dell’acquedotto facendo rientrare anche questi casi tra quelli indicati che producono la chiusura totale della valvola.
In definitiva in un allacciamento privato che è munito della valvola Meli si distinguono tre regimi che ne caratterizzano la funzione come appresso indicato:
1) Regime con acquedotto funzionante a pressione normale cioè pari a 20-30 metri di colonna d’acqua. Per il rifornimento dell’utente non è necessario l’impiego della pompa privata. La valvola rimane completamente aperta ed assicura una normale alimentazione qualsiasi siano le modalità di prelievo.
2) Regime con acquedotto funzionante a bassa pressione ad esempio da 2 a 13 metri di colonna d’acqua. L’utente, in questo caso, per ottenere una normale alimentazione della sua rete interna deve necessariamente essere munito di propria pompa. Quando questa aspira direttamente dalla rete la valvola interviene in triplice modo. Se la portata prelevata dalla pompa è comunque inferiore a quella dei punti critici la valvola stessa rimane aperta ed inattiva, se il limite è superato essa comincia la sua funzione mitigando il prelievo tramite una perdita di carico supplementare pari a 9 metri. Infine, terzo modo, essa resta pronta a chiudersi nel caso la pressione di monte, come sarà indicato al seguente punto 3), dovesse scendere al di sotto dello zero.
3) Regime con tubazione di rete in depressione. La valvola chiude totalmente il flusso dell’utente che tenta, tramite la sua pompa, di prelevare in aspirazione. La valvola esplica quindi in pieno la sua funzione che è quella di impedire che ogni utente contribuisca al funzionamento in depressione dell’acquedotto.
Importante rilevare come, a seguito di una precisa richiesta dello scrivente, il titolare del brevetto abbia effettuato delle prove tramite un circuito idraulico sperimentale dalle quali è derivata una ulteriore conferma che la valvola, nei tre casi citati, si comporta esattamente come sopra indicato.
E’ così dimostrato come l’inserimento di una apparecchiatura costruttivamente molto semplice e quindi di costo limitato, possa esplicare del tutto automaticamente e senza bisogno di servocomandi o di apparecchiature complicate, una efficace azione di controllo e correzione di prelievi anomali dalle condotte di una rete acquedottistica.
Per gli acquedotti che soffrono di frequenti crisi nella produzione dell’acqua si ottiene una equa distribuzione della poca acqua disponibile tra tutti gli utenti siano essi con o senza pompa di aspirazione ottemperando ad un principio del vivere civile tanto più basilare in quanto riguarda un bene di vitale importanza come è l’acqua potabile. Invece un normale assetto acquedottistico e cioè totalmente privo delle valvole Meli crea, in regime di bassa pressione di esercizio, evidenti sperequazioni agevolando uno solo o i pochi privati che aspirano con la propria pompa dalla condotta del pubblico acquedotto e tutto ciò a scapito della restante utenza che, essendo priva di pompa, non può ricevere dalla rete la benché minima fornitura d’acqua. Nel secondo dei due casi esaminati non solo viene disatteso il principio basilare di cui si è detto ma viene addirittura premiato colui che agisce in contrasto con la legge la quale vieta nella maniera più assoluta l’aspirazione diretta dalle condotte di rete.
Da rilevare ancora come attualmente la valvola, di cui è recentemente iniziata la produzione in serie, stia per essere installata in Sicilia allo scopo di testarne la effettiva efficacia, in un quartiere campione le cui caratteristiche di funzionamento rientrano tra quelle da porre sotto controllo. Non appena saranno noti i risultati, chi scrive non mancherà di pubblicarli.
Da segnalare anche che il nuovo dispositivo Meli è stato presentato nel convegno : “Acqua e città. I Convegno Nazionale di Idraulica Urbana”, Sant’Agnello (NA), 28-30 settembre 2005.

 

4. ESEMPIO DI FUNZIONAMENTO DI ALLACCIAMENTO MUNITO DI POMPA E DI VALVOLA MELI

Nella figura 4 è rappresentato il funzionamento di un allacciamento munito di valvola e di pompa con aspirazione diretta dalla condotta acquedottistica funzionante a pressione troppo bassa per una normale alimentazione dell’utente. Il grafico non contempla, ovviamente, la possibilità di acquedotto in depressione in quanto, in tal caso, la valvola si chiude totalmente e la portata dell’allacciamento è pari a zero.
Si tratta dello stesso grafico della figura 1 nel quale si è riportata in sovrapposizione la curva H I L che rappresenta la curva caratteristica della pompa dell’utente i cui elementi di base sono i seguenti:
Prevalenza 30 m portata 0.2 l/sec
Prevalenza 25 m portata 0.5 l/sec
Prevalenza 19 m portata 0.8 l/sec

Il funzionamento a valvola strozzata M N O è stato ottenuto ricavandone gli elementi dal grafico come segue.
Per ognuno dei punti da n. 1 a n. 6: pressione a monte più prevalenza pompa e meno perdita di carico della valvola considerata alla massima strozzatura.
Si ottengono i seguenti risultati.
Punto 1: portata =0.27; press.monte=+1; prev.pompa=+28; perd.car.valvola=-8; risultato=+21
Punto 2: portata =0.50; press.monte=+3; prev.pompa=+27; perd.car.valvola=-13; risultato=+17
Punto 3: portata =0.60; press.monte=+5; prev.pompa=+22; perd.car.valvola=-15; risultato=+12
Punto 4: portata =0.71; press.monte=+7; prev.pompa=+18; perd.car.valvola=-17; risultato=+8
Punto 5: portata =0.81; press.monte=+10; prev.pompa=+15; perd.car.valvola=-20; risultato=+5
Punto 6: portata =0.93; press.monte=+13; prev.pompa=+8; perd.car.valvola=-24; risultato=-3

Come si può vedere la curva di funzionamento M N O è parallela a quella H I L caratteristica della pompa dalla quale differisce per circa 9 m di prevalenza. Ciò conferma che la valvola non chiude totalmente ma, come già indicato, quando è alla massima strozzatura diminuisce la pressione di 9 m. L’utente viene penalizzato in quanto può prelevare dalla rete solo portate inferiori a 0.70 l/sec per avere una pressione di mandata come minimo superiore ai 10 m necessari per la rete privata interna. Per portate più elevate la pressione scende a valori insufficienti e diventa negativa per la portata massima pari a 0.9 l/sec.

 

5. CONCLUSIONI

Si è dimostrato, anche utilizzando gli elementi di una tesi di laurea, come un dispositivo brevettato chiamato valvola Meli dal nome del suo inventore, si presti ottimamente alla regolazione di prelievi d’acqua potabile effettuati con uso di una pompa che aspira direttamente dalla rete del pubblico acquedotto. In particolare si è messo in evidenza come la funzionalità del dispositivo si adatti automaticamente alle modalità di funzionamento della rete penalizzandone il prelievo quando la pressione di rete è bassa ma inibendolo totalmente quando la rete tende ad andare in depressione. Il dispositivo dovrebbe pertanto far parte obbligatoriamente degli allacciamenti privati di utenza in quegli acquedotti dove sussiste il pericolo che venga operato, abusivamente, l’aspirazione diretta di acqua dalle condotte pubbliche.