RETE MONTANA A SOLLEVAMENTO MECCANICO

Si tratta di impianti acquedottistici nei quali il carico piezometrico necessario per il trasporto dell’acqua dalla produzione fino al domicilio dell’utente è ottenuto tramite pompaggio. In questi casi il servizio idropotabile non può aver luogo se non previa suddivisione del territorio da alimentare in tante fasce orizzontali dell’altezza di circa 50 m, ciascuna delle quali dotata di propria sottorete idraulicamente separata da quelle viciniori. Il recapito dell’acqua è effettuato tramite diversificati impianti di sollevamento a prevalenza via via crescente a partire dalle fasce poste alla quota più bassa verso quelle più elevate in modo che in ciascuna di esse si mantengano adeguate pressioni di esercizio. Una diversa conformazione degli impianti acquedottistici volta ad estendere su tutto il comprensorio, indipendentemente dal suo andamento altimetrico, una rete di distribuzione unitaria, comporterebbe gravi inconvenienti per cui, nel presente lavoro, non viene nemmeno presa in considerazione anche se tale disposizione trova attuazione in molte realtà acquedottistiche. Essa richiederebbe infatti che tutta l’acqua, e quindi anche quella destinata alle utenze poste alle quote inferiori, fosse innalzata fino ad una pressione corrispondente al punto più elevato del comprensorio salvo, nelle zone basse, provvedere alla dissipazione del carico in eccesso tramite apparecchiature di regolazione disseminate nelle condotte stradali o inserite negli allacciamenti di utenza. Il circolo vizioso che così avrebbe origine produrrebbe elevate ed inutili spese energetiche date dalla prevalenza delle pompe inutilmente alta, nel mentre il funzionamento a forte pressione cui sarebbero sottoposte molte condotte stradali, oltre a richiedere particolari e costosi accorgimenti costruttivi e di esercizio, provocherebbe rilevanti perdite stradali d’acqua con ulteriore danno economico di gestione. La rete normalmente utilizzata per l’alimentazione dei territori collinari, comunque suddivisi come indicato per fasce omogenee orizzontali, prevede che ciascuna sottorete sia munita di un serbatoio di carico situato nella sua parte più elevata ed alimentato da una o più condotte di adduzione totalmente indipendenti dalla rete di distribuzione. Il sollevamento dell’acqua può aver luogo sia tramite un unico impianto ubicato in prossimità della produzione d’acqua e munito di più serie di pompe di adeguata prevalenza (Vedi figura allegata) o, specialmente quando il dislivello da vincere è notevole, mediante più impianti in serie ubicati ad altezze via via crescenti .

Rete montana classica con un unico impianto di sollevamento

I vantaggi di una disposizione come quella descritta, conclamati dalla letteratura tecnica e documentati da molte realtà acquedottistiche, consistono nella costanza della pressione di partenza di ciascuna rete e nella presenza di un invaso in quota atto a garantire il rifornimento idropotabile anche in caso di brevi rotture o fuori servizio della produzione. Fanno riscontro alcuni inconvenienti che, a causa della notevole incidenza delle spese di sollevamento, possono essere definiti di una certa gravità soprattutto se si tengono presenti le grandi possibilità offerte dalla moderna tecnica acquedottistica per ovviarvi come sarà di seguito indicato. Ed ecco la soluzione proposta. La rete, in ogni caso suddivisa per fasce orizzontali di circa 50 m di altezza come indicato nei capitoli precedenti, sarà (vedi schema della figura allegata) contrariamente alla rete di tipo classica, munita di due soli serbatoi di accumulo. Il primo, annesso all’impianto di produzione è destinato alla compensazione giornaliera della quasi totalità delle portate, il secondo, di regola ubicato nella parte più elevata del territorio, delle punte massime locali. Ogni sottorete sarà munita di proprio impianto di sollevamento munito di casse d’aria a valle per quello annesso all’impianto di produzione e a monte e valle per le altre. Il serbatoio di compenso sarà munito di pompa di risollevamento con cassa d’aria solo a valle. Le casse d’aria poste a valle del sollevamento possono essere vantaggiosamente sostituite da serbatoi idropneumatici ottenendo il vantaggio di avere in rete dei volumi d’acqua di riserva cioè pronti ad entrare in rete per fuori servizio del pompaggio.

Profilo schematico rete ideale a servizio di territorio montano

I vantaggi di una disposizione come quella descritta, conclamati dalla letteratura tecnica e documentati da molte realtà acquedottistiche, consistono nella costanza della pressione di partenza di ciascuna rete e nella presenza di un invaso in quota atto a garantire il rifornimento idropotabile anche in caso di brevi rotture o fuori servizio della produzione. Fanno riscontro alcuni inconvenienti che, a causa della notevole incidenza delle spese di sollevamento, possono essere definiti di una certa gravità soprattutto se si tengono presenti le grandi possibilità offerte dalla moderna tecnica acquedottistica per ovviarvi come sarà di seguito indicato. Ed ecco la soluzione proposta. La rete, in ogni caso suddivisa per fasce orizzontali di circa 50 m di altezza come indicato nei capitoli precedenti, sarà (vedi schema della figura  allegata) contrariamente alla rete di tipo classica, munita di due soli serbatoi di accumulo. Il primo, annesso all’impianto di produzione è destinato alla compensazione giornaliera della quasi totalità delle portate, il secondo, di regola ubicato nella parte più elevata del territorio, delle punte massime locali. Ogni sottorete sarà munita di proprio impianto di sollevamento munito di casse d’aria a valle per quello annesso all’impianto di produzione e a monte e valle per le altre. Il serbatoio di compenso sarà munito di pompa di risollevamento con cassa d’aria solo a valle. Le casse d’aria poste a valle del sollevamento possono essere vantaggiosamente  sostituite da serbatoi idropneumatici ottenendo il vantaggio di avere in rete dei volumi d’acqua di riserva cioè pronti ad entrare in rete per fuori servizio del pompaggio.

Ad esempio nel caso di un comprensorio avente tre fasce omogenee (vedi schema semplificato) si avranno le seguenti stazioni:

Stazione P1.

E’ dotata di pompa a velocità variabile della portata massima pari a quella dell’intero territorio (fascia A + B + C) con asservimento del numero di giri al diagramma preimpostato delle pressioni dei nodi critici della rete A . Ciò consente di ottimizzare la pressione di esercizio in funzione delle effettive necessità dell’utenza consegnando l’acqua alla maggior pressione quando maggiori sono le richieste nel mentre durante le ore di bassi consumi e particolarmente durante la notte, la pressione viene abbassata contribuendo non solo ad economizzare nelle spese energetiche di sollevamento ma soprattutto a diminuire le perdite occulte che, come noto, sono funzione diretta della pressione di esercizio. La pompa P1 aspira direttamente dal serbatoio della produzione ed alimenta tutte le utenze della rete A con immissione diretta in rete della portata da esse richiesta e di quella necessaria per le reti superiori e che la pompa P2 aspira dalla stessa rete A.

Stazione P2

E’ dotata di pompa a velocità variabile della portata pari a quella massima dell’intero territorio (fascia A + B + C) con asservimento del numero di giri al diagramma preimpostato delle pressioni dei nodi critici della rete B. Aspira direttamente dalla rete A ed alimenta tutte le utenze della rete B con immissione diretta in rete della portata da esse richiesta e di quella necessaria per la rete superiore e che la pompa P3 aspira dalla stessa rete B.

Stazione P3.

E’ dotata di pompa a velocità variabile che aspira direttamente dalla rete B inferiore e della portata massima pari a quella max dell’intera rete (fascia A + B + C) con asservimento del numero di giri al diagramma preimpostato delle pressioni dei nodi critici della rete C. Per il suo funzionamento viene definito un valore fisso ma tarabile di portata totale massima sollevata (cioè in uscita dalla pompa P1) pari al valore della portata media del giorno di massimo consumo dell’intera rete (rete A + rete B + rete C). Quando la portata richiesta dalla intera rete (e cioè la portata innalzata da P1) raggiunge tale portata di soglia, la pompa P3 in argomento cessa di essere asservita alla pressione dei nodi e la regolazione della sua velocità di rotazione ha luogo in funzione della portata della P1 in modo che tale portata si mantenga costantemente sul valore di soglia prefissato. In altri termini la P3 riduce man mano la portata da essa aspirata dalla rete inferiore in modo che la portata di P1 sia costantemente pari alla portata di soglia normalmente corrispondente alla media del giorno di massimo consumo. Durante la notte la rete immette nel serbatoio i volumi d’acqua necessari per coprire la punta di tutto il territorio (reti A, B, C) tramite la regolazione automatica della valvola di ingresso al serbatoio ed asservita ad un prefissato diagramma giornaliero dei livello che il serbatoio deve assumere. Si tratta di una curva preimpostata simile a quella di cui all’articolo “REGOLAZIONE A LIVELLI IMPOSTI” in quanto impone le modalità di riempimento del serbatoio. In pratica si prefissano i livelli che il serbatoio durante la fase di riempimento deve avere la notte, ad esempio con inizio alle ore 24 e fine alle 5. Il calcolatore centrale, in tale intervallo di tempo, verifica i livelli reali e, se inferiori, li riporta ora per ora a quelli prefissati. Ovviamente nessun riempimento avrà luogo se il livello, nel momento considerato, è di per sé superiore a quello previsto.

Stazione P4

E’ destinata a coprire le portate di punta dell’intero territorio. La pompa, asservita al diagramma giornaliero delle pressioni della rete C, entra in funzione quando la pressione dei nodi critici della stessa rete C non più sorretta dalla pompa P3 che ha raggiunto la portata di soglia, tende a scendere al di sotto dei valori di diagramma prefissato. Ovviamente la valvola di immissione d’acqua nel serbatoio 4 è sempre chiusa quando la pompa 4 è in moto. Il funzionamento degli impianti è il seguente. Durante la notte la pompa P4 è ferma perché la pressione ai nodi è mantenuta dalla pompa P3. Il serbatoio riceve dalla rete i volumi necessari al suo riempimento secondo il diagramma giornaliero prefissato dei livelli in vasca. La pompa P1 regola la propria velocità in modo da mantenere la pressione prefissata ora per ora nei nodi critici della propria rete e solleva tutta la portata richiesta dagli utenti della rete A e quella aspirata dalla pompa P2. Le pompe P2 e P3 funzionano in modo analogo alla P1 con la sola differenza che ognuna di esse si regola in funzione della pressione ai nodi critici della propria rete da alimentare. Al mattino quando il serbatoio è pieno la valvola di immissione si chiude e l’invaso resta al massimo livello. Allorché i consumi dell’utenza iniziano a ad assumere valori via via più rilevanti le P1, P2 e P3 aumentano la velocità di rotazione in modo da seguire la richiesta e mantenere ai nodi critici delle varie reti di appartenenza le pressioni prefissate nel grafico giornaliero preimpostato per qualunque valore di portata e quindi anche durante l’ora di punta. La pompa P3 è la sola che, quando la portata della P1 tende a superare il valore di soglia e cioè la portata media del giorno di massimo consumo, limita la portata che essa stessa aspira dalla rete inferiore e regola automaticamente la velocità di rotazione in modo che la P1 si mantenga costantemente sulla portata di soglia. Da tale istante la pressione dei nodi critici della rete C tende a scendere sotto ai valori preimpostati il che provoca la messa in moto della P4 volta al mantenimento di tali valori mediante asservimento automatico. Alla sera al diminuire delle richieste della rete C e rientrata la pressione entro valori normali, la P4 si fermerà tornando al regime della mattina. Nel caso, puramente ipotetico, in cui il consumo utenza fosse zero, le P1, P2 e P3 solleverebbero ciascuna la portata necessaria per far coincidere i livelli del serbatoio con quelli della curva preimpostata e ciò per una portata massima pari a Qmed.tot. Le P1, P2 e P3 sono comunque dimensionate per il consumo di punta in modo da poter far fronte ad imprevedibili maggiori richieste dovute a consumi eccezionali o a fuori servizio di qualche apparecchiatura o condotta. Il vantaggio più evidente della rete ideale descritta è quello di liberare la pressione di esercizio dai vincoli imposti dai serbatoi di carico presenti nella rete classica e dovuti ai livelli minimo e massimo di invaso di ciascuno di essi entro i quali dovrebbe essere contenuta la pressione di rete perché i serbatoi stessi potessero svolgere il compito loro assegnato nel mentre la pressione di consegna dell’acqua agli utenti che ne deriva può risultare inadeguata. Al contrario nella rete ideale si avrà cura di graduare la pressione di pompaggio, in modo che, mediante asservimento a quella effettiva rilevata in più punti e trasmessa in tempo reale alle centrali di sollevamento, sia più elevata nelle ore di maggior consumo e più bassa nelle ore notturne o comunque di minor richiesta. I vantaggi ottenibili, tanto più importanti quanto più la rete è estesa in senso orizzontale, sono molteplici : – una minor spesa per l’energia di sollevamento; – una diminuita incidenza delle perdite occulte di rete dovuta alla più bassa pressione notturna; – una pressione sempre adeguata alle necessità dell’utenza. Per quanto riguarda la scarsità di invasi in quota che caratterizza la rete ideale e la conseguente mancata presenza di importanti volumi d’acqua pronti ad entrare in rete per ovviare ad eventuali guasti, si vedrà più avanti come vi si possa rimediare mediante particolari accorgimenti tecnici atti ad offrire altrettante se non superiori garanzie di buon funzionamento. Un ulteriore vantaggio è dato dal risparmio energetico che si realizza nella rete ideale per trasportare i volumi d’acqua dalla produzione alle varie reti superiori. Infatti nel mentre nella rete classica tale lavoro viene svolto dalle condotte di adduzione con una rilevante perdita di carico, caratteristica precipua delle condotte singole, nella rete ideale ha luogo mediante utilizzazione della intera rete magliata che, in quanto tale, può svolgerlo con perdite sensibilmente inferiori soprattutto durante i periodi notturni di basso consumo dell’utenza. Tutte le condotte di rete, anche quelle più lontane dalla stazione di pompaggio, concorrono infatti all’adduzione con risultati ottimi per quanto riguarda il risparmio energetico di pompaggio.

Schema planimetrico della variante di rete ideale sollevamento meccanico

 

 

 

 

 

 

 

.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *