I PROBLEMI DEL POMPAGGIO DIRETTO IN RETE A PORTATA COSTANTE

Viene esaminato il caso di un impianto di produzione di acqua potabile ed a portata costante la quale debba essere immessa direttamente in una rete di distribuzione dell’acquedotto le cui caratteristiche, come accade normalmente in tutte le reti, concernono il funzionamento ad una pressione di funzionamento variabile da un giorno all’altro e da un’ora all’altra.

Viene assunto come esempio perfettamente calzante l’acquedotto dell’Isola d’Elba dove inizia tra breve la costruzione di un impianto di potabilizzazione dell’acqua di mare composto da quattro elementi singoli da 20 l/sec cadauno cui corrispondono , quando lavorano in parallelo , una produzione che può variare a scaglioni di 20 l/sec per volta per un massimo di 80 l/sec con esercizio contemporaneo di tutti 4 gli elementi di dissalazione. Ognuno dei quattro regimi di funzionamento rispettivamente di 20, 40, 60 e 80 l/sec è a portata costante. (dettagli sugli acquedotti dell’Isola d’Elba)

Per esaminare le condizioni che caratterizzano maggiormente i fenomeni che si vogliono segnalare viene qui scelta la giornata di consumo massimo nella quale sarà necessario far funzionare il desalinizzatore con la portata massima e costante 24 ore su 24 di 80 l/sec. fissi e continuativi,

In una situazione del genere, nella quale si è deciso di immettere in diretta ( quindi senza interposizione di serbatoi ) una portata costante come quella indicata e che nel caso specifico è pari agli 80 l/sec prodotti continuativamente dal desalinizzatore, in una rete di distribuzione la cui pressione di esercizio cambia continuamente con valori percentuali elevati come è il caso dell’Isola d’Elba, l’unica macchina che può dare risultati buoni, sia pure con le riserve che verranno precisate più avanti, è la pompa a velocità variabile la quale consente di variare portata e prevalenza di pompaggio in base alla velocità di rotazione che viene imposta. ( dettagli sull’uso delle pompe a velocità variabile )

Diagramma di funzionamento della pompa a velocità variabile

E’ però da rilevare che le variazioni di velocità di tale pompa presentano la particolarità di abbinare alla modifica di portata sollevata anche la modifica del valore di pressione manometrica totale di sollevamento che viene anch’esso cambiato secondo determinate regole di esercizio indicativamente rappresentate nel grafico allegato. Generalmente, se si esige di far lavorare la macchina con buoni rendimenti, ad ogni variazione di portata corrispondono prevalenze diversificate e date dalla sua caratteristica costruttiva. Invece nel caso in esame nel quale è necessario sollevare sempre la stessa portata anche quando cambia la pressione della condotta dove essa viene immessa, non è possibile far rientrare tutti i valori di lavoro entro la fascia ottimale dei rendimenti meccanico-elettrici propri della pompa e rappresentati indicativamente nel grafico. E’ invece necessario tollerare un funzionamento con più bassi rendimenti ma raggiungendo comunque buoni risultati reali di rete perché si riesce ad ottenere, anche al regime anomalo indicato, buone economie di consumo elettrico in quanto la pompa lavorando con piccole prevalenze, ha consumi elettrici molto bassi dovuti appunto alla modesta pressione di rete .

Dall’esame di quello che sarà l’esercizio acquedottistico all’Isola d’Elba, si arriverebbe a concludere che le regole adottate normalmente sono ottimali in quanto assolvono al loro compito con buone economie energetiche .

Al contrario la situazione è totalmente dubbia ravvisandovi invece delle anomalie rilevanti.

Infatti durante una tipica giornata estiva con alti consumi dell’utenza si rilevano due regimi di funzionamento molto differenziati che sono rispettivamente quelli notturni e diurni. E’ soprattutto evidente come, durante il periodo notturno e soprattutto quello di alte pressioni di funzionamento della rete dovute agli scarsi consumi dell’utenza e persistenza di serbatoi pieni del periodo un esame, la pompa, dovendo aumentare la velocità di rotazione portandola verso i valori massimi cui corrispondono anche i massimi consumi di corrente elettrica, debba immettere in rete una portata che non serve né all’utenza né al riempimento dei serbatoi ma provoca un notevole aumento delle perdite occulte di rete essendo quest’ultima sottoposta inutilmente a pressioni ancora più elevate di quelle usuali di per sé già gravate da perdite che , all’Isola d’Elba. sorpassano il 50% della portata addotta. (Dettagli sulle perdite occulte degli acquedotti)

Si tratta di un inconveniente grave in quanto la perdita riguarda anche acqua prodotta dalla desalinizzazione e quindi costosissima essendo ben noto come la desalinizzazione dell’acqua di mare possa essere adottata solamente in acquedotti che garantiscano da percentuali di perdita assolutamente trascurabili.

La soluzione del problema, già resa evidente dalla opportunità di compensare razionalmente le portate giornaliere (dettagli sulla compensazione giornaliera delle portate ), consiste nell’affiancare al desalinizzatore un serbatoio di accumulo in modo che, tramite un’accurata regolazione automatica della pompa a velocità variabile, la portata da immettere in rete minuto per minuto venga regolata in modo da abbassare quella relativa ai periodi notturni di pressioni più elevate durante i quali la rimanente portata non immessa immessa in rete rispetto agli 80 l/sec prodotti costantemente dalla desalinizzazione, venga accumulata in serbatoio nel mentre di giorno, e soprattutto nei momenti di consumi di punta, la pompa immetta in rete una portata costituita sia dagli 80 l/sec prodotti e sia da quella prelevabile dal serbatoio ottenendo l’ottimo risultato di fronteggiare compiutamente le punte di consumo dell’utenza

Sono evidenti i risultati ottenibili :

– evitare le sovrappressioni di funzionamento rete soprattutto notturne che provocano aumenti di perdita occulta

– notevoli risparmi di corrente elettrica dati dalla diminuzione di pompaggi ad alta pressione

– miglioramento dei rendimenti del pompaggio

– fornitura alla rete una maggiore portata durante le ore diurne di massimo consumo

La conclusione di questa nota porta alla dimostrazione che un sistema di produzione d’acqua a portata costante non può prescindere dalla presenza di un serbatoio di accumulo annesso al desalinizzatore o comunque all’impianto di produzione dell’acqua potabile in quanto, oltre a svolgere la sua normale funzione di compensazione delle portate, esso consente di ovviare alle notevoli difficoltà che presentano inevitabilmente le operazioni di immissione di una portata costante in una rete a pressione diversificata.