Calcolo delle Reti Idrauliche: Un Tutorial
Per l’esecuzione del calcolo di verifica delle reti magliate considerate in moto permanente, sono disponibili numerosi buoni programmi. Da rilevare come sia possibile effettuare la simulazione completa del funzionamento relativo a periodi sufficientemente estesi di reti acquedottistiche anche complesse potendo introdurre nei calcoli le variazioni della portata erogata ai nodi di tempo in tempo e zona per zona ed anche le variazioni di tutti gli altri elementi di input.
I traguardi raggiunti nella simulazione teorica del funzionamento idraulico delle reti e il fatto che essa sia a portata di qualsivoglia utilizzatore sono così ragguardevoli da auspicare che il suo impiego, di solito limitato alla sola fase di progettazione degli acquedotti, venga esteso anche alla verifica teorica dell’esercizio effettivo.
Dati Necessari per la Simulazione
Per una corretta simulazione, è fondamentale raccogliere dati di diverse categorie:
- Dati geometrici e costruttivi: La prima riguarda tracciati, diametri e materiali costituenti le condotte di rete, ubicazione e caratteristiche di tutte le apparecchiature e impianti e in genere la costituzione della rete.
- Dati di funzionamento reale: La seconda categoria comprende i dati di funzionamento reale come portate e pressioni in uscita dalle centrali, pressioni in rete ecc. Si tratta di elementi facilmente determinabili a condizione che siano presenti apparecchi di misura in numero sufficiente e di buona qualità. E’ questo un elemento importantissimo per la corretta gestione di ogni acquedotto per cui non si finirà mai di raccomandarne un impiego molto diffuso ed accurato.
- Dati di difficile determinazione: Infine la terza categoria comprende gli elementi di difficile determinazione e cioè la portata erogata ai nodi della rete ora per ora e la scabrezza reale delle tubazioni.
Calibrazione delle Portate e Metodologie Alternative
Per il calcolo del primo elemento cioè delle portate realmente erogate ai nodi della rete, nelle quali si usa comprendere anche le perdite occulte, sono state sperimentate numerose metodologie. Alcune sono basate sulla calibrazione delle portate cioè sulla esecuzione di molteplici calcoli della rete condotti correggendo per tentativi successivi le portate inizialmente determinate con metodi sbrigativi, fino a renderle atte a soddisfare le condizioni calcolate in uno o più momenti di esercizio reale della rete.
Ad avviso di chi scrive non è questa la metodologia da usare in quanto tende a sostituirsi a quella vera basata sui dati reali di consumo ed inoltre perchè è inficiata in partenza da fattori determinanti quali la scabrezza effettiva delle tubazioni, assolutamente incognita e le eventuali anomalie degli impianti che, tra l’altro, costituiscono non un dato di base ma uno dei difetti da scoprire ed eliminare grazie alla simulazione. Si tratta essenzialmente di organizzare la metodologia di lettura, contabilizzazione ed infine l’elaborazione dei dati di consumo rilevati ai contatori degli utenti in modo da renderli atti allo scopo qui indicato.
Da rilevare che la soluzione vera del problema si otterrà allorchè si provvederà alla sostituzione dei contatori di utenza con apparecchiature multifunzione come viene spiegato lell’articolo contatori multifunzione ma visto e considerato che di tale importante intervento non sono non è prevista la prossima esecuzipone ma addirittura la si giudica inattuabile per kil suo elevato costo, llora non resta che l’utilizzazione degli strumenti oggi esistenti.
La Norma UNI 9182: Un Supporto Fondamentale
La UNI 9182 è un valido supporto normativo per i progettisti delle opere non trattate nelle norme tecniche europee UNI EN 806. La norma UNI 9182:2014 indica i criteri e i parametri per:
- il dimensionamento delle reti di distribuzione dell’acqua potabile;
- il dimensionamento per gli impianti di produzione e ricircolo dell’acqua calda;
- la messa in esercizio degli impianti e gli impieghi dell’acqua non destinata ad uso umano e le connesse limitazioni.
Si applica in concomitanza con le norme UNI EN 806 per gli impianti di nuova costruzione, a modifiche e riparazioni di impianti già esistenti.
Indice della Norma UNI 9182
- UNI 9182/10: le reti di distribuzione
- UNI 9182/14: le pompe
Acqua Potabile e Acqua Non Potabile
La norma UNI 9182 distingue l’acqua potabile destinata per sue caratteristiche al consumo umano dall’acqua non potabile che, se pur rispondendo alle caratteristiche chimiche, fisiche e batteriologiche dell’acqua potabile, non contiene nulla di inquinante o pericoloso per tutte le persone che ne vengono a contatto. Tale distinzione compete a chi sottoscrive il contratto con l’Ente erogatore.
Utilizzo dell’Acqua Non Potabile
Come viene utilizzata l’acqua che non è destinata al consumo umano? Può essere impiegata per diversi scopi, come ad esempio:
- alimentazione di orinatoi e vasi;
- lavanderie industriali e lavaggi industriali;
- impianti di innaffiamento;
- alimentazione di fontane e similari;
- circuiti di reintegro torri di raffreddamento, impianti antincendio ad idranti sprinkler, diluvio e simili;
- ecc.
Fonti di Alimentazione
Quali sono le fonti di alimentazione di acqua potabile? Una distribuzione di acqua destinata al consumo umano può essere alimentata attraverso una propria derivazione da una delle seguenti fonti:
- da un acquedotto distributore di acqua destinata al consumo umano per uso pubblico;
- da un sistema di captazione del quale l’acqua è riconosciuta idonea per il consumo;
- da qualsiasi altra fonte della quale l’acqua è stata resa idonea per il consumo umano con adeguato trattamento.
L’acqua non potabile può essere alimentata da qualsiasi fonte, purché non contenga sostanze inquinanti o pericolose per l’uomo e risponda alle stesse caratteristiche chimico-fisiche e batteriologiche dell’acqua destinata al consumo umano.
UNI 9182/10: Le Reti di Distribuzione
Il punto 10 della norma UNI 9182 si riferisce alle reti di distribuzione. Le reti sono i sistemi attraverso cui si realizzano le distribuzioni dell’acqua. I componenti principali sono: le tubazioni, gli organi di intercettazione, i dispositivi di regolazione, i gruppi di erogazione.
Si possono individuare i collettori orizzontali, le colonne montanti o discendenti e le diramazioni delle utenze. In base al fluido che viene distribuito al loro interno, possiamo invece fare una distinzione tra:
- reti di acqua fredda;
- reti di acqua calda;
- reti di ricircolo.
Dimensionamento Dettagliato UNI 9182
Il dimensionamento delle reti di acqua fredda e calda può essere eseguito secondo la norma UNI 806 (metodo semplificato) oppure secondo un metodo analitico dettagliato definito dalla UNI 9182.
Prima di procedere al dimensionamento, bisogna conoscere alcuni dati, quali:
- la portata massima contemporanea per ogni tronco e per l’intera rete;
- la pressione utilizzabile:
- le massime velocità ammissibili.
Calcolo Portata Massima Contemporanea
Per poter calcolare le portate massime contemporanee bisogna utilizzare il metodo delle unità di carico. Ad ogni punto di erogazione corrisponde un valore di unità di carico. È stato definito il rapporto tra unità di carico e portate d’acqua in base alla funzione matematica: q= f (UC).
Calcolo Pressione Utilizzabile
Il calcolo della pressione utilizzabile deve essere eseguito attraverso la somma di:
- pressione dinamica da garantire all’utenza nella condizione più sfavorevole;
- differenza di quota tra il punto di alimentazione e l’utenza;
- perdita di pressione nelle tubazioni in corrispondenza della portata massima contemporanea.
Il valore della pressione da utilizzare deve essere:
- minore di 100 kPa alla pressione nominale dell’acquedotto quando la rete risulta alimentata direttamente;
- uguale al valore più basso della pressione fornita dall’eventuale impianto di sopraelevazione;
- uguale al valore della pressione che si determina in rete con l’acqua al livello minimo nei serbatoi di accumulo che la alimentano.
Dimensionamento Reti di Ricircolo
Il dimensionamento delle reti di ricircolo deve essere tale da mantenere l’erogazione dell’acqua calda ad ogni punto della temperatura di progetto, consentendo l’erogazione dell’acqua calda entro 30 secondi.
La procedura A, anche detta procedura “breve” può essere adottata solo se:
- la lunghezza totale delle tubazioni di acqua calda (escluso il ricircolo) è minore di 30 metri;
- il tratto più lungo del circuito di ricircolo è minore di 20 metri.
La procedura “B” prevede che le singole linee di ricircolo e dei tratti collettori possono essere realizzati con tubi aventi diametro interno pari ad almeno 10 mm con una pompa di ricircolo DN 15 con portata minima di 200 l/h a 10.000 Pa (100 mbar) di pressione.
Le dispersioni termiche delle tubazioni di acqua calda e il salto termico della stessa tra l’uscita dal bollitore e l’estremità opposta della rete di ricircolo sono parametri basilari per la determinazione delle portate in essere in tutti i tratti della rete di ricircolo.
La differenza di temperatura può essere calcolata con la seguente formula:
ΔTw= 2K
La portata Vp della pompa di ricircolo è:
Vp: lw,K · qw,K + lw,S · qw,S / ρ · c · ΔTwdove:
- lw,K: è la lunghezza di tutte le tubazioni dell’acqua calda presenti in centrale termica;
- lw,S: è la lunghezza di tutte le tubazioni dell’acqua calda presenti in cavedio;
- ρ: è la massa volumica dell’acqua;
- c: è la capacità termica specifica dell’acqua.
Per semplificare il dimensionamento è utile considerare le tubazioni in prossimità della pompa con velocità massime ammesse comprese tra 0,5 m/s e 1 m/s, mentre si può definire una velocità massima ammissibile tra 0,2 m/s e 0,3 m/s nel caso di tratti distanti dalla pompa.
Una volta definite la velocità e la portata, si applica l’equazione di continuità per ottenere il diametro interno delle tubazioni (dimensione minima interna delle tubazioni pari a 10 mm).
Quando Non Deve Essere Realizzato il Ricircolo?
Il ricircolo deve essere sempre realizzato tranne in 4 casi:
- i consumi di acqua calda sono continui o con prevalenza di consumo continuo e interruzioni non maggiori di 15 min;
- nel caso di impianti autonomi per uso residenziale o similare, con produzione istantanea mediante apparecchi con potenza termica complessiva minori di 35 kW, in assenza di serbatoio di accumulo;
- nel caso di impianti autonomi per uso residenziale o similare con serbatoio di accumulo ≤ 100 l o comunque con serbatoio di accumulo dotati di sistema integrato di mantenimento ella temperatura di progetto nel serbatoio stesso;
- nel tratto di distribuzione al piano di un impianto centralizzato con ricircolo qualora il volume complessivo di contenuto di acqua calda nelle tubazioni, dal punto di distacco dalla linea in cui è attivo il ricircolo sino ad ogni punto di prelievo, non sia maggiore di 3 l (+ 10%).
UNI 9182/14: Le Pompe
Il punto 14 della norma UNI 9182 si riferisce alle pompe. Esse devono essere selezionate in modo tale che il punto di funzionamento sia sempre all’interno delle curve caratteristiche di portata-pressione fornite dal fabbricante.
Se le pompe non funzionano sotto battente o quando convogliano acqua a temperatura maggiore di 20°C, deve essere verificato il valore di carico totale assoluto all’aspirazione massimo ammesso (NPSH). I motori delle pompe devono essere di potenza uguale o maggiore a quella assorbita nelle condizioni di funzionamento a bocca premente libera. In ogni caso le pompe devono attenersi alla UNI EN ISO 9906.
Norma UNI 9182: Distanze Sanitarie
Gli apparecchi sanitari devono attenersi a spazi minimi di rispetto da tenere in considerazione durante la progettazione prima e l’installazione poi. Dividiamo i sanitari indicando tutte le distanze da rispettare:
Vaso (WC)
- 55 cm dall’apertura della porta
- 20 cm dal bidè
- 10 cm dalla vasca (se vicina)
- 55 cm dalla vasca (se di fronte)
- 10 cm dal lavabo
- 15 centimetri dal muro laterale
Bidè
- 55 cm dall’apertura della porta
- 20 cm dal vaso
- 20 cm dalla vasca
- 10 cm dal lavabo
Vasca/Doccia
- 55 cm dall’apertura della porta
- 10 cm dal vaso se vicino, 55 cm se di fronte
- 20 cm dal bidè
- 5 cm dal lavabo
Lavabo
- 55 cm dall’apertura della porta;
- 10 cm da un secondo lavabo vicino;
- 10 cm dal vaso;
- 10 cm dal bidè;
- 5 cm dalla vasca.
UNI 9182: Il Collaudo
Il collaudo è l’insieme delle prove e delle verifiche che vengono effettuate in corso d’opera e ad impianto ultimato. Se tali verifiche danno esito positivo, si determina l’accettabilità dell’impianto.
Le prove in corso d’opera vengono effettuate su quei materiali e/o su quelle parti dell’impianto alle quali si può accedere a lavori ultimati solo distruggendo parte dell’impianto stesso.
Le verifiche finali, invece, si effettuano sull’impianto già funzionante da un tempo predeterminato e servono ad accertare la conformità dell’insieme dell’opera alle prescrizioni del contratto in termini di consistenza, funzionalità, prestazioni.
Vengono fatte:
- la prova di erogazione di acqua fredda;
- la prova di erogazione di acqua calda.
Prova di Erogazione dell'Acqua Fredda
La prova di erogazione dell’acqua fredda inizia trascorsi 10 minuti dall’apertura di tutte le bocche. Viene superata se nell’unità immobiliare si ottiene il valore di portata massima contemporanea di progetto relativo al tratto considerato, con tolleranza del 10%.
Prova di Erogazione dell'Acqua Calda
Per quanto riguarda, invece, le prove di erogazioni di acqua calda, si procede ad aprire progressivamente le bocche e dopo i primi 3 litri erogati per ogni bocca, si passa alla misurazione della temperatura con una tolleranza di 1°C. In funzione delle tipologie di rubinetti o miscelatori, le temperature alla bocca possono essere differenti, anche in funzione della destinazione d’uso dell’unità immobiliare.
La verifica della capacità di erogazione dell’acqua calda deve essere fatta tenendo in funzione simultaneamente tutte le bocche erogatrici di acqua calda previste dal calcolo. La verifica è positiva se l’acqua viene erogata con continuità per tutta la durata e comunque non minore di 2 ore alle condizioni di portata e temperatura previste.
Al termine l’impresa installatrice deve rilasciare la dichiarazione di conformità dell’impianto.
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