1) PREMESSA
L’alimentazione idrica dei territori pianeggianti risulta razionalmente risolta tramite le reti di distribuzione magliate in uso con risultati soddisfacenti nella gran generalità dei casi. Non é così per le aree montane, collinari o comunque altimetricamente variegate che presentano problemi cui non si é ancora trovato adeguata soluzione tanto é vero che si é sovente costretti a far funzionare la rete di distribuzione con pressioni eccessivamente elevate ma necessarie per vincere i dislivelli altimetrici del territorio salvo poi riportarle entro valori compatibili con l’uso tramite le valvole di riduzione di cui sono muniti gli allacciamenti privati d’utenza delle aree depresse.
Ne é derivata una notevole semplificazione costruttiva degli impianti idrici generalmente costituiti da reti unificate anche in presenza d’aree abitate poste a grandi dislivelli altimetrici l’una dall’altra, cui fanno riscontro inconvenienti di vario genere e, primo fra tutti, quello che costituisce una vera piaga dei moderni acquedotti consistente in una perdita occulta d’importanti volumi d’acqua.
Scopo del presente lavoro é la descrizione di tali inconvenienti e la formulazione d’alcune ipotesi di una rete di distribuzione atta al funzionamento ottimale qualunque sia l’andamento altimetrico del suolo del territorio alimentato.
Poiché i problemi da risolvere sono, come detto, quelli dei territori aventi notevoli dislivelli altimetrici, é su di loro che viene incentrata gran parte della trattazione. Si vedrà nella parte finale dell’articolo come le opere proposte siano atte all’alimentazione idrica anche dei territori pianeggianti.
2) DIFETTI DELLA RETE UNIFICATA
Il funzionamento ad alta pressione é facilitato quando le fonti di un acquedotto si trovano a quote così elevate da consentire l’alimentazione a gravità dell’intera rete di distribuzione di tipo unificato per tutta l’estensione del territorio da servire. Sussistono anche in questo caso gravi problemi quali la necessità di impiegare tubazioni ed apparecchi in grado di sopportare l’anomala pressione, l’usura cui sono necessariamente sottoposti gli impianti, la possibilità tutt’altro che remota dei frequenti guasti che una pressione così alta e soprattutto le relative sovrappressioni per colpi d’ariete, provocano. Ma sono le rilevanti perdite occulte che sempre si verificano in reti di questo tipo a giocare un ruolo fondamentale ed altamente dannoso. Occorre rilevare come la loro presenza rappresenti la condizione “sine qua non” per questi tipi di reti in quanto sono le perdite stesse, e la notevole portata che comportano in condotta, ad impedire che, in presenza di consumi nulli o molto bassi dell’utenza, la rete si metta in idrostatica e quindi sottoponga le zone poste alle quote inferiori a pressioni inaccettabili. In pratica la percentuale di perdita d’acqua delle reti di cui si discute raggiunge e supera il 50% dei volumi immessi rappresentando un onere assolutamente ingiustificato, soprattutto in considerazione della scarsità d’acqua che incombe sulla moderna società.
Ma é nelle reti a sollevamento meccanico che si registra la situazione paradossale di un servizio che, oltre agli inconvenienti citati, accusa anche un notevole dispendio energetico dovuto al pompaggio all’alta pressione d’esercizio di cui si discute, pressione che, come già detto, deve successivamente essere in buona parte dissipata!
Sono quelli indicati i motivi che spingono ad una continua ricerca di risoluzioni nuove basate su un razionale uso dei notevoli mezzi che la tecnologia acquedottistica mette a disposizione. Tra tutte, quella che viene qui illustrata rappresenta un modo per affrontare il problema con metodologie mai sperimentate ma che vengono proposte per iniziarne la discussione ed affrontarne la critica con la speranza di giungere ad una possibile soluzione reale.
3) LA RETE PROPOSTA
La rete idrica atta a risolvere i problemi indicati deve possedere i seguenti requisiti principali che, a quanto risulta a chi scrive, non sono mai stati raggiunti a causa delle obiettive difficoltà che sussistono:
a) Una linea piezometrica che, in qualsivoglia territorio sia pianeggiante sia collinare o montano, rimanga parallela al suolo in tutte le condizioni di funzionamento e quindi anche durante i periodi di basso consumo dell’utenza soprattutto notturni;
b) Una pressione di funzionamento sul suolo regolabile in funzione dei consumi e quindi più elevata durante le ore di maggior consumo e, compatibilmente con una alimentazione pur sempre adeguata dell’utenza, più bassa in quelle notturne caratterizzate, oltre che da una più modesta richiesta idrica, anche da minori perdite di carico delle condotte sia stradali che interne alle abitazioni.
Viene esaminata una rete di tipo unificato analoga a quelle citate e comunemente adottate ma dalle quali si distingue nettamente per la presenza di fasce stabilizzatrici poste a quota opportuna ed in linea di massima ogni 50 metri di dislivello. Ogni fascia, avente lo scopo di controllo e regolazione della pressione di rete, é costituita essenzialmente da un serbatoio idropneumatico ad alimentazione propria e da una condotta trasversale di grosso diametro e che si sviluppa all’incirca lungo un’unica curva di livello del terreno e quindi intersecando tutte le condotte longitudinali di rete che, con diametri nettamente inferiori, scendono seguendo, all’incirca, le linee di massima pendenza del suolo. Le caratteristiche del serbatoio idropneumatico, in dettaglio visibili nell’articolo omonimo presente in questo sito sono date, sinteticamente, dalla particolare costituzione della sua vasca che, essendo interamente a tenuta ermetica, é in grado di contenere, oltre ad un gran volume d’acqua, anche, nella sua parte superiore, un notevole cuscino d’aria che gli permette di funzionare a pressione variabile in funzione di quella dell’acqua immessavi dalla condotta d’adduzione e di costituire, al tempo stesso, una riserva d’acqua in pressione pronta ad entrare automaticamente in rete per coprire eventuali picchi di consumo dell’utenza. Sono queste peculiari caratteristiche del serbatoio idropneumatico e la presenza della citata condotta trasversale che, opportunamente regolati dall’impianto di telecomando e telecontrollo, permettono di giungere, come sarà spiegato, agli auspicati risultati.
Sia ad esempio da alimentare, con sollevamento meccanico dell’acqua, un territorio come quello illustrato nella figura 1 e caratterizzato da un dislivello di 130 metri e produzione dell’acqua a quota zero.
La rete di distribuzione che viene proposta é costituita da due distinti tipi di condotte: di piccolo diametro quelle longitudinali ad andamento che segue la linea di massima pendenza e di grande diametro quelle trasversali poste tassativamente lungo le varie curve di livello per costituire la chiusura delle maglie e, in alcuni casi, le citate fasce di stabilizzazione della pressione. Una siffatta disposizione delle condotte garantirà, unitamente a particolari modalità d’alimentazione idrica, un sufficiente parallelismo tra linee piezometriche e profilo del suolo anche per condizioni di funzionamento molto diversificate.
Le tre fasce stabilizzatrici ed i relativi serbatoi idropneumatici sono, nell’esempio, posti rispettivamente a quota 30, 80 e 130 metri e ognuno di loro é in grado di rifornire la rete con una pressione che può andare, in normale esercizio, da un minimo di 15 ad un massimo di 60 metri circa rispetto al suolo dove é ubicato il serbatoio stesso, ma che, in caso d’emergenza, può variare a piacere. Sarà la centrale di sollevamento, tramite i gruppi di pompe e le relative condotte d’adduzione di cui é dotata, uno per ciascun serbatoio idropneumatico e regolati dall’impianto di telecomando e telecontrollo, a fissare la pressione che di ora in ora ogni serbatoio deve mantenere essendo il loro funzionamento asservito alle pressioni reali della rete.
In alcuni casi i serbatoi inferiori risulteranno sempre alimentati dalla rete che li sovrasta la quale ricorre a detto artificio per regolare la sua pressione sempre esuberante rispetto al fabbisogno. Da quest’ultimi serbatoi, i quali, per quanto spiegato, possono anche essere privi di condotta adduttrice, pescheranno alcune pompe sussidiarie di sollevamento regolate in modo da far lavorare in maniera opportuna il serbatoio d’aspirazione stesso.
A questo punto é importante rilevare come sia la pressione della fascia stabilizzatrice a fissare l’andamento della superficie piezometrica, variando di conseguenza la portata in uscita o, al limite, anche in entrata nel serbatoio idropneumatico.
Allo scopo la rete sarà munita di strumenti per la misura e la trasmissione in tempo reale alla centrale di sollevamento di tutti i dati di funzionamento ed in particolare delle pressioni nei punti caratteristici della rete, le portate e pressioni in uscita o in entrata nei serbatoi idropneumatici e dalla centrale di sollevamento, i livelli dell’acqua all’interno di tutti i serbatoi. Per dare possibilità di adeguare la rete alle condizioni reali di funzionamento alcune delle condotte longitudinali in pendenza saranno di diametro superiore a quello di dimensionamento teorico e saranno munite di valvola servocomandata che sarà mantenuta normalmente chiusa o strozzata a seconda delle necessità reali.
La rete descritta sarà dimensionata in modo da soddisfare, sotto la supervisione dell’impianto centrale di telecontrollo e telecomando, le seguenti condizioni:
– Durante i periodi di richiesta minima notturna, il serbatoio superiore dovrà immettere in rete la quasi totalità dell’acqua necessaria nel mentre il suo flusso percorrendo l’intera estesa delle condotte longitudinali che, come già precisato, sono di piccolo diametro, assumerà una superficie piezometrica parallela al suolo e ad un’altezza minima da esso data la bassa pressione in cui sono mantenuti i serbatoi. L’andamento di detta superficie piezometrica sarà garantito dalle tre fasce chiamate appunto stabilizzatrici le quali, mantenute appositamente a bassa pressione, interverranno fornendo o ricevendo acqua dalla rete a seconda che questa tenda ad assumere rispettivamente livelli inferiori o superiori di quelli desiderati. Il tutto sulla base delle pressioni reali misurate nei punti caratteristici dell’intera rete e trasmessi in tempo reale al centro.
– Quando si arriva all’orario in cui cominciano ad aumentare i consumi dell’utenza, l’impianto deve riportare le pressioni in rete alle quote prefissate per tale orario e detto risultato viene ottenuto aumentando via via le pressioni ai vari serbatoi idropneumatici e curando che, di ora in ora, siano assicurate ai nodi di rete le quote prefissate indipendentemente dalla portata richiesta dall’utenza. Anche in questo caso l’andamento della superficie piezometrica sarà assicurato dalle fasce stabilizzatrici alla cui pressione si adegueranno le condotte collegate variando, di conseguenza, la portata che esse prelevano o immettono nei vari serbatoi.
Nell’ora di massimo consumo i serbatoi tenderanno a portarsi verso le pressioni più alte allo scopo di adeguare le pressioni rilevate in rete ai valori loro prefissati per tale orario e ciò indipendentemente dalla portata realmente richiesta nella giornata in esame.
In definitiva il funzionamento della rete é basato sul mantenimento di una superficie piezometrica sempre sufficientemente parallela al suolo, bassa nelle ore di minor consumo e che aumenta man mano fino ad assumere il suo valore più elevato nell’ora di punta per poi ridiscendere ai valori minimi durante la sera. Se le opere sono correttamente dimensionate, di notte la portata consumata dall’utenza proviene, in massima parte, dal serbatoio superiore ed accusa perdite di carico perfettamente congruenti con l’andamento altimetrico del suolo. Essendo questa una condizione puramente teorica difficilmente attuabile nella realtà, saranno le fasce stabilizzatrici ad intervenire con modeste correzioni nel mentre, qualora tali interventi risultassero eccessivi, sarebbe sempre possibile adeguare la rete operando sulle valvole di regolazione di cui sono, allo scopo, munite alcune delle condotte longitudinali.
Un elemento da tenere sotto controllo é il volume d’acqua che ogni serbatoio rifornisce giornalmente alla rete in quanto, trattandosi d’acqua soggetta a sollevamento meccanico, i costi energetici sono tanto più elevati quanto é maggiore la quota dei serbatoio di arrivo e di conseguenza la prevalenza manometrica delle pompe. Dovrà quindi essere favorita, tramite una attenta progettazione della rete ed un accurato esercizio degli impianti, l’utilizzazione dei serbatoi posti alle quote inferiori e ridotto al minimo l’intervento di quelli più elevati tenuto presente che quest’ultimi, in tutti i periodi di bassi consumi, immettono nella rete la quasi totalità dell’acqua necessaria ma che, trattandosi appunto di consumi ridotti, i relativi volumi d’acqua sono comunque modesti. Sarà soprattutto durante le ore di maggiore richiesta idrica che, compatibilmente con la pressione di rete tenuta costantemente sotto controllo, occorre far funzionare i serbatoi inferiori alla massima pressione e ridurre quella del serbatoio più alto, il tutto reso possibile dalla grande elasticità del sistema e dalla pronta risposta di ogni serbatoio, in fatto di portata emessa, alla variazione della sua pressione di funzionamento. Da rilevare come l’immissione dell’acqua della rete in uno dei serbatoi più bassi effettuata allo scopo di riportare la pressione di rete stessa ai valori prefissati, non comporta la dissipazione del carico idraulico posseduto in quel momento. Al contrario il volume in entrata mantiene la pressione e resta pronto a tornare in rete direttamente oppure tramite le pompe sussidiarie già citate essendo questa una delle caratteristiche precipue dei serbatoi idropneumatici. E’ evidente la profonda diversità con i normali serbatoi di accumulo per i quali ogni immissione d’acqua dalla rete significa portarla immediatamente a contatto con l’atmosfera e quindi perdere tutto il carico idraulico posseduto. Un’altra caratteristica favorevole del sistema é data dalla compensazione oraria di portata che viene in continuo operata dai serbatoi idropneumatici con conseguente eliminazione delle punte massime di prelievo. La portata da sollevare potrà quindi corrispondere, come valore massimo, alla portata media oraria evitando così di usare la condotta di adduzione con le maggiori perdite di carico che le punte di consumo provocherebbero.
4) LA CENTRALE DI SOLLEVAMENTO
Il cuore di tutto il sistema idrico che viene qui proposto é dato, per le modalità del tutto particolari di esercizio, dalla centrale di sollevamento.
Essa comprenderà, oltre alle apparecchiature di riserva che dovranno assicurare come minimo un’alimentazione di base in caso di guasto delle apparecchiature principali, altrettanti gruppi di sollevamento ed adduzione quanti sono i serbatoi idropneumatici presenti in rete. Ogni gruppo sarà composto principalmente da una pompa a velocità variabile atta a sollevare con buoni rendimenti elettromeccanici l’intera gamma di portate richieste e da una condotta per l’adduzione di tali portate nel serbatoio di competenza. Le pompe a velocità variabile, come meglio spiegato nell’omonimo articolo visibile nel sito , sono delle normali pompe centrifughe che, essendo abbinate ad un dispositivo elettrico di regolazione della loro velocità di rotazione chiamato inverter, possono cambiare automaticamente ed in continuazione portata e pressione dell’acqua sollevata sulla base agli ordini ricevuti dall’impianto centralizzato di comando e controllo.
I serbatoi più bassi, essendo sempre riforniti dalla rete, in alcuni casi, sono privi d’adduzione propria e sono invece muniti di pompe sussidiarie del tutto analoghe alle altre, destinate però a svolgere lo stesso ruolo di regolazione del livello con modalità completamente diverse cioè non tramite immissione d’acqua ma tramite prelievo dal serbatoio idropneumatico di loro competenza. In pratica queste pompe, anch’esse con asservimento alle pressioni dei nodi, aspirano dai serbatoi inferiori ed immettono la portata in quelli superiori regolando di conseguenza la pressione dell’acqua nel serbatoio di presa.
Molto importante l’impianto di telecomando e telecontrollo che sovrintende al funzionamento di tutte le apparecchiature della centrale e di quelle della rete. Il programma di gestione dovrà consentire innanzi tutto che vengano memorizzati i dati di pressione dell’acqua in condotta che di ora in ora si desidera venga mantenuta nei punti caratteristici della rete, dati che si deve poter variare ed aggiornare in ogni momento sulla base dei risultati reali d’esercizio. L’impianto, ricevute in tempo reale le pressioni effettive di rete, provvederà a modificare la velocità di rotazione fino a riportarle al valore prefissato per ognuno dei punti tenuti sotto controllo. Tale risultato dovrà essere ottenuto facendo intervenire per primi i serbatoi più bassi, e solo quando essi si dimostrano insufficienti, via via quelli posti a quota più elevata. Se necessario l’impianto ordinerà la regolazione delle valvole poste su alcune condotte longitudinali allo scopo di ridurre l’intervento del serbatoio superiore soprattutto di notte
5) ESEMPIO DI RETE INTEGRATA
Le modalità di funzionamento della rete di distribuzione acquedottistica che si vuole qui proporre, sono rese meglio comprensibili con un esempio. Per semplicità viene esaminata una rete composta da una condotta singola posta a servizio di un territorio in pendenza. Il suo funzionamento idraulico é simile a quello di una rete magliata destinata a servire la stessa area per cui identiche risultano le conclusioni che se ne possono trarre. La condotta si svolge lungo la linea di massima pendenza del terreno ed é munita di tre serbatoi idropneumatici posti ad un dislivello di circa 50 metri l’uno dall’altro.
Nel profilo allegato di figura 2 sono riportati i prelievi e i dati di funzionamento per la portata media giornaliera, per quella massima dell’ora di punta ed infine per quella minima notturna. Si vede come, con la regolazione supposta nell’esempio, siano soddisfatte le due condizioni poste come base dell’intera idea progettuale e cioè una piezometrica sufficientemente parallela al terreno ed una pressione sul suolo regolata in funzione dei consumi e quindi rispettivamente alta, media e bassa per le portate massima, media e minima.
Questi i dati salienti di alimentazione dei tre serbatoi. In quello alto (S3) nelle 24 ore viene addotta, tramite propria condotta adduttrice in derivazione dalla centrale di sollevamento, una portata variabile da 28 l/sec a 64 l/sec con una pressione di pompaggio che va da un minimo di 169 m circa ad un massimo di 231. In quello medio (S2) una portata da 17 a 84 l/sec con una pressione da 113 a 189 m e quindi notevolmente inferiore di quella precedentemente indicata per S3. Nel serbatoio inferiore (S1) per la portata massima dell’utenza si ha un’adduzione di 31 l/sec. ad una pressione di 103 m. circa, per la portata media l’acqua in arrivo da monte (1 l/sec.) è quasi nulla a fronte di quella in uscita dal nodo(13 l/sec) per cui l’adduzione ammonta a 12 l/sec. circa mentre per i consumi minimi il serbatoio riceve dalla rete una portata di soli 9 l/sec. (13 – 4) ad una pressione di 61 m. atta a dissipare il carico in eccesso e riportarla quindi entro i valori prestabiliti. Sarà quindi munito di proprio impianto di risollevamento, non indicato nel profilo di fig. 2, che immette quest’ultima portata nel serbatoio medio (S2) con pompaggio asservito alla pressione di rete.
Si rileva come, generalmente, l’impiego delle pompe risulti congruo con una buona economia energetica di sollevamento in quanto i volumi d’acqua addotta sono equamente distribuiti tra i due serbatoi superiori con leggera prevalenza di quello più basso (S2), nel mentre é modesto il volume che, di notte, la rete immette nel serbatoio inferiore (S1) e che, pertanto, deve essere risollevato.
Sussiste un ulteriore fattore che gioca a favore del risparmio energetico dato dall’assenza di picchi di portata dell’acqua da sollevare e quindi delle maggiori perdite di carico, dovuto alla azione di compensazione oraria normalmente svolta dai serbatoi idropneumatici grazie alla quale la portata massima pompata é la Q media oraria.
Interessante rilevare l’importanza del ruolo svolto dal serbatoio S2 nella regolazione della pressione di funzionamento il quale, a tale scopo, varia continuamente la portata immessa in rete. Nell’ora di punta degli 84 l/sec in arrivo dalla centrale, 20 l/sec escono localmente dal nodo, 16 l/sec entrano in rete verso monte e 48 l/sec verso valle. Con consumi medi vi vengono addotti 62 l/sec dei quali 42 l/sec sono diretti verso valle e 7 l/sec verso monte, mentre la notte, con consumi minimi dell’utenza, riceve virtualmente da monte 12 l/sec per mandarne a valle 25: la portata realmente derivata dalla centrale é, quindi, di 17 l/sec dei quali 4 rappresentano il consumo del nodo.
Poichè le difficoltà maggiori di un circuito come quello dell’esempio sono quelle relative alle portate minori, si è spinta la ricerca fino al limite estremo non attuabile nella realtà cioè al caso, puramente ipotetico, di richiesta nulla dell’utenza riportando nel profilo di fig. 2 i relativi dati di funzionamento e l’andamento della linea piezometrica. Anche in tale ipotesi la piezometrica mantiene un buon parallelismo con i suolo. Ne risulta una portata di 18 l/sec contro i 9 l/sec reali con portate minime notturne, portata che, partendo dal serbatoio superiore, percorre la condotta per l’intera sua lunghezza con dissipazione di tutto il carico posseduto, viene immessa nel serbatoio inferiore per essere poi risollevata nuovamente in alto. Il ciclo si ripete per tutto il tempo in cui la portata prelevata dall’utenza è pari a zero.
Quella che appare evidente nell’esempio é la grande elasticità del sistema che consente molteplici varianti d’esercizio e pertanto, senza bisogno di costruire nuove opere, di adeguare il servizio idrico alle più disparate necessità contingenti come sarebbero pressioni di esercizio in tutto o in parte diverse da quelle indicate in profilo. Qualora lo si volesse, si potrebbe anche mantenere in rete una pressione di consegna dell’acqua costante giorno e notte.
E’ da rilevare inoltre come le scelte operate nell’esempio non siano affatto univoche ma che sussistano varianti atte ad adeguare veramente la rete alle caratteristiche del territorio. Basti pensare alla quota altimetrica di progetto dei serbatoi idropneumatici da cui possono derivare sostanziali differenze costitutive e di esercizio della rete. Nell’esempio i serbatoi sono stati posti ad un dislivello di circa 50 metri l’uno dall’altro. In sede di progettazione esecutiva sono invece da esaminare attentamente tutti gli elementi che influiscono sulle quote potendo scegliere anche un dislivello notevolmente maggiore (ad esempio 100 metri) da uno all’altro come pure uno inferiore come ad esempio 20 soli metri. Nel primo caso si otterrebbero una struttura acquedottistica più semplice e minori spese di costruzione ma un onere di esercizio più elevato dato dalla maggior prevalenza delle pompe e da una maggiore dissipazione di carico idraulico. Nell’altro caso si avrebbero risultati opposti dati dalla grande facilità e possibilità di regolazione che il modesto intervallo altimetrico allora esistente da un serbatoio all’altro e la grande escursione di pompaggio propria delle pompe a velocità variabile consentirebbero di attuare, il tutto a prezzo di un più elevato costo delle opere.
E’ interessante anche esaminare quale sarebbe il funzionamento di una rete di tipo tradizionale che sostituisse, nell’esempio, la rete integrata descritta. Trattandosi di rete unificata l’intera portata dovrebbe essere sollevata alla massima pressione, valutabile in circa 230 metri, non solo di giorno ma anche nei periodi notturni di scarso consumo idrico. Per tutta la durata di questi ultimi l’intera rete tenderebbe a lavorare in idrostatica cioè con una pressione di circa 180 metri e quindi assolutamente inadeguata per le zone basse. Inutile far rilevare come questa sia una condizione puramente teorica in quanto nella realtà sono le perdite occulte che, aumentando tassativamente e vertiginosamente, assicurano una pressione notturna inferiore.
Ciò spiega l’insorgere nella rete tradizionale di tipo unificato dei difetti già elencati e soprattutto le rilevanti perdite occulte che tali reti inevitabilmente accusano.
6) APPLICABILITA’ DEL SISTEMA
Si é visto come la rete integrata descritta nei capitoli precedenti sia atta alla distribuzione dell’acqua in territori ad elevata pendenza del suolo. Si vuole ora far rilevare come le sue doti di grande flessibilità costruttiva e di esercizio le consentano di ottenere lusinghieri risultati qualunque sia l’andamento del terreno da servire.
Esaminiamo il caso, tutt’altro che raro, di una città composta da un’ampia zona pianeggiante a bassa quota dalla quale emergono aree collinari abbastanza elevate. In tale situazione una rete di tipo tradizionale con una superficie piezometrica che segua le bizze del terreno é assolutamente impensabile tanto é vero che vi si rinuncia a priori e si ricorre frequentemente ad una rete unificata funzionante con la pressione necessaria per superare il culmine delle aree collinari nonostante vi trovino origine tutti gli inconvenienti elencati nell’apposito capitolo.
Anche ad una situazione così critica si può porre rimedio con una rete integrata che sia munita di serbatoi idropneumatici ubicati uno su ogni sommità collinare ed uno o più serbatoi dello stesso tipo posti a tutela dell’area pianeggiante.
Come risulta dalla planimetria schematica della figura N. 3 allegata, le condotte longitudinali di rete di piccolo diametro si dirameranno dal serbatoio di sommità a raggiera e seguendo le linee di massima pendenza di ogni collina mentre saranno previste in orizzontale le fasce di stabilizzazione della pressione nelle aree più basse composte, come già spiegato, da condotte di grande diametro per la chiusura delle varie maglie. Anche in questo caso troveranno conferma le ottime caratteristiche della rete integrata che consentiranno, pur in presenza di un territorio così difficile, di realizzare una vera e propria modellazione della superficie piezometrica perfettamente congruente con il suolo di cui segue la complessa configurazione plano-altimetrica.
Molto interessante risulta l’adozione della rete integrata nei grandi e grandissimi agglomerati urbani con notevoli dislivelli altimetrici ma lieve pendenza del suolo e quindi con grande estesa delle aree da servire. In tale evenienza, distribuendo i serbatoi idropneumatici e le annesse fasce di stabilizzazione uniformemente in tutta l’area e ad un dislivello molto limitato uno dall’altro, pari ad esempio a soli 20 metri, é possibile operare con continuità una regolazione fine della superficie piezometrica della rete con ottimi risultati di gestione.
Se, come ripetutamente dimostrato, la rete integrata risulta particolarmente adatta alla alimentazione idrica dei territori altimetricamente variegati, essa si dimostra valida, con una sola riserva, anche in caso di territori pianeggianti. La grande elasticità di esercizio che deriva dall’abbinamento tra serbatoi idropneumatici e pompe a velocità variabile utilizzati secondo le modalità quì riportate, unitamente ad una oculata ubicazione dei serbatoi stessi nel baricentro delle zone abitate dove sono concentrati i maggiori consumi idrici o comunque nelle zone dove si vuole tener sotto controllo la pressione di esercizio, ubicazione in questo caso resa possibile dalla planarità delle aree da servire, conferiscono alla rete integrata dei territori pianeggianti notevoli vantaggi che si aggiungono a quelli elencati per le aree collinari e che sono dati soprattutto dalle ancora più avanzate possibilità di regolazione del pompaggio che dette reti consentono. Resta da sciogliere la riserva rappresentata dalle perdite di carico accusate dalle condotte adduttrici che alimentano i serbatoi idropneumatici il cui ammontare può risultare eccessivo e far propendere, nelle aree pianeggianti di cui si discute, per soluzioni tradizionali basate sulla adduzione dell’acqua tramite la stessa rete magliata e quindi con eliminazione delle adduttrici stesse.
In definitiva si può affermare che la rete integrata che forma l’oggetto della presente nota si presta all’alimentazione idrica di qualsivoglia territorio essendo sufficiente un’attenta ubicazione dei serbatoi idropneumatici e delle fasce di stabilizzazione per ottenere ottimi risultati sia per quanto riguarda le spese energetiche di pompaggio in quanto é possibile graduare in continuità la prevalenza delle pompe, sia per il contenimento delle perdite occulte reso possibile dalla riduzione notturna della pressione di rete, sia per le minori spese di manutenzione della rete che può lavorare sempre a pressioni contenute ed infine nella corretta pressione di consegna dell’acqua all’utenza essendo sempre possibile graduarla in funzione dei risultati che si vuole ottenere. Le sue caratteristiche di esercizio la rendono particolarmente adatta a risolvere i gravi problemi che nascono quando il territorio da servire è altimetricamente variegato.
7) INTEGRAZIONE DELLE RETI ESISTENTI
Nei capitoli precedenti si è illustrata una metodologia innovativa per la costruzione “ex novo” di acquedotti in territori comunque disposti e particolarmente per quelli ad andamento altimetrico variegato.
Nella reale situazione del rifornimento idrico delle nazioni evolute, si rileva come sia molto raro dovervi costruire nuovi acquedotti mentre sussiste un sentito bisogno di sistemare un gran numero di quelli esistenti che, per le ragioni più disparate, accusano i gravi difetti di esercizio di cui si é ripetutamente discusso. Il caso più frequente é quello di servizi idrici, soprattutto se relativi a territori vasti e difficili da alimentare, che sono derivati da una serie d’interventi succedutisi disordinatamente attraverso gli anni per seguire l’evolversi della richiesta idrica. Alcune volte, é stata la scarsa disponibilità economica in fase di realizzazione a provocare le gravi anomalie di costituzione degli impianti.
In tutti questi casi l’adozione della metodologia quì propugnata consente di razionalizzarne le esistenti reti di distribuzione senza modificare la loro costituzione di base. Si tratterà semplicemente di aggiungere al loro interno i serbatoi idropneumatici con le relative fasce di stabilizzazione ubicati in posizione opportuna e di modificare il sistema di sollevamento ed adduzione dell’acqua tramite installazione di pompe a velocità variabile, annesse condotte adduttrici ed impianto di telecomando e telecontrollo, il tutto in ottemperanza alle indicazioni fornite ai capitoli precedenti.
Si fa notare come le fasce stabilizzatrici della pressione da inserire in rete e che dovrebbero svilupparsi, come precedentemente indicato, in orizzontale, possano anche seguire un andamento altimetrico qualsiasi purché ognuna di esse ritorni in quota in corrispondenza di tutte le sue intersezioni e collegamenti con le condotte longitudinali, essendo la condizione sufficiente perché esse conservino la loro funzionalità di base. Questa possibilità facilita la esecuzione delle fasce stabilizzatrici tutte le volte che, sopratutto nelle aree già servite d’acquedotto come quelle di cui si parla, la situazione dei luoghi imponga tracciati che divergono rispetto alle curve di livello prestabilite salvo poi risalire o discendere in vicinanza e parallelamente alle condotte esistenti fino a realizzarne il collegamento esattamente in quota.
Qualora le condotte longitudinali di rete esistente che corrono lungo le linee di massima pendenza del suolo risultassero sovrabbondanti, dovrebbero esservi inserite delle valvole tarabili di riduzione per arrivare, nei casi estremi, alla loro chiusura totale.
Dall’insieme di opere descritte si otterranno risultati notevoli prima tra tutti la completa modellazione della superficie piezometrica di funzionamento che ovvierà al difetto principale e cioè alla inadeguata pressione di consegna dell’acqua.
In definitiva gli interventi di sistemazione di acquedotti esistenti che gli aumentati costi di gestione e le difficoltà di reperimento d’acqua rendono sempre più pressanti e diffusi, costituiscono un vasto settore di applicazione delle metodologie quì propugnate.
Da rilevare come l’inserimento delle nuove opere in un abitato sia facilitato dal fatto che esse non contemplano manufatti fuori terra ma solo condotte di adduzione e serbatoi idropneumatici la cui ubicazione ideale è nel sottosuolo e quindi senza problemi di impatto ambientale. Ben diversa e, ad avviso di chi scrive tecnicamente errata, la soluzione molto spesso adottata per ottenere gli stessi risultati mediante edificazione di serbatoi pensili. La loro presenza nelle città, oltre all’ingombro di opere alte una trentina di metri, comporta, dal punto di vista idraulico, risultati di esercizio completamente diversi da quelli auspicabili e cioè una piezometrica fissa per qualsivoglia richiesta idrica dell’utenza il che significa contravvenire ad un regola fondamentale di corretto esercizio. Essa provoca inoltre, per i consumi minimi, lo sfioro di rilevanti volumi della sempre più preziosa acqua resi necessari per riportare la piezometrica al valore prefissato.
8) CONCLUSIONI
Le difficoltà ed i poco confortanti risultati di esercizio, primo tra tutti la persistenza di perdite occulte elevatissime, fanno annoverare gli acquedotti a servizio delle aree montane, collinari o comunque ad andamento altimetrico molto vario, tra i più difficili da realizzare e gestire.
Nell’articolo, dopo un’accurata disamina dei difetti presenti nei sistemi acquedottistici in tali casi comunemente adottati, si descrive una rete di distribuzione di nuova concezione, basata essenzialmente sull’abbinamento tra pompe a velocità variabile e serbatoi idropneumatici ed opportunamente definita “integrata” in quanto si adatta perfettamente al territorio servito. Nell’articolo si dimostra come essa sia atta ad effettuare una corretta ed economica alimentazione idrica di territori aventi una qualsivoglia configurazione altimetrica ma particolarmente di quelli caratterizzati, appunto, da notevoli dislivelli del suolo. Sono illustrate, con l’ausilio di schemi e profili piezometrici, le caratteristiche costruttive e di esercizio delle opere mettendo in risalto i vantaggi ottenibili e resi ancora più evidenti dal raffronto tra rete integrata e reti tradizionali.
Viene messo in evidenza come la nuova metodologia possa trovare un utilissimo impiego anche nella razionalizzazione di reti di distribuzione esistenti e funzionanti, soprattutto in aree altimetricamente variegate, in modo anomalo.
La dimostrazione, presente alla fine dell’articolo, che le opere proposte sono atte a svolgere un ruolo fondamentale anche per l’alimentazione di territori pianeggianti, non può che far crescere l’interesse per gli innovativi schemi idrici proposti anche se meramente immaginari e quì indicati al solo scopo di promuovere la ricerca di soluzioni valide di problemi così importanti e a tutt’oggi mai risolti come sono quelli evidenziati.
Bibliografia
– M. Meneghin – Il serbatoio idropneumatico – L’ACQUA n. 2/2003
– M. Meneghin – L’utilizzazione delle elettropompe a velocità variabile negli acquedotti – L’ACQUA n. 6/2004
– M.Meneghin – Fabbisogno, consumi, portate e perdite nella pratica di esercizio delle reti di distribuzione d’acqua potabile a sollevamento meccanico – L’ACQUA n. 4/1999
– M. Burin – Le réservoir hydropneumatique de Chantilly – Tecnique e Sciences Municipales – Mars 1969
– J.Cheron – Resérvoir pression de grande capacité – T.S.M. L’Eau octobre 1988
aggiornato novembre 2005