Colpo d'ariete idraulico: cause e soluzioni
Lâespressione âcolpo dâarieteâ suggerisce lâidea di rumore e improvvise variazioni di pressione, ed è generalmente utilizzato come sinonimo di moto vario, causa, a volte, di effetti devastanti sul sistema. Si tratta di uno degli incubi maggiori di un impiantista, in quanto, nei casi peggiori, potrebbe determinare la rottura dell'impianto. Chiariamo subito un concetto: è del tutto naturale che si verifichino dei piccoli colpi d'ariete nelle tubazioni idrauliche.
Il colpo d'ariete può anche essere rappresentato come una propagazione di energia, simile alla trasmissione del suono. In tutte le reti idriche, negli impianti idraulici, negli acquedotti, quando la velocità del fluido convogliato cambia improvvisamente, viene generata un'onda di pressione pulsata che si propaga nelle tubazioni, facendo sÏ che tutti i componenti subiscano sollecitazioni aggiuntive. Il colpo d'ariete può anche essere descritto come la propagazione di energia, simile ad esempio alla propagazione del suono.
Cause del colpo d'ariete
Si definisce colpo d'ariete quella condizione legata al ritorno del getto d'acqua, all'interno delle tubazioni, a fronte di un ostacolo. Uno dei fenomeni piĂš critici per i sistemi fognari e acquedottistici è lâarresto della pompa: lo spegnimento completo della pompa causa una decelerazione e, quindi, una depressione che si propaga con una velocitĂ che scaturisce dalle caratteristiche del fluido e delle tubature.
Quando il vapore esce dalla caldaia e fluisce nelle linee della rete di distribuzione comincia a condensare a causa delle inevitabili dissipazioni di calore lungo le stesse. Sulle pareti interne delle tubazioni si formano cosĂŹ delle goccioline dâacqua che vengono trascinate dal flusso di vapore e si raccolgono per gravitĂ sul fondo delle tubazioni formando una pellicola dâacqua uniforme.
Ă unâautentica minaccia per gli impianti perchĂŠ, trascinato dal flusso di vapore, il tappo dâacqua può raggiungere velocitĂ molto elevate, anche superiori a 25-30 m/s e scagliarsi violentemente contro il primo ostacolo che incontra a valle, una curva, un raccordo a T, una valvola o un qualsiasi altro componente installato in linea.
- funzionamenti scorretti - Allâavviamento, quando le tubazioni sono ancora fredde, le valvole dâintercettazione non devono mai essere aperte troppo velocemente.
Conseguenze del colpo d'ariete
Quali sono le possibili conseguenze di un colpo d'ariete nelle reti idriche e negli acquedotti? L'effetto negativo è il rumore, ma in special modo la rottura dell'impianto: dai danni alle valvole, alle tubazioni o condutture agli altri componenti del sistema idraulico (autoclave, serbatoio di stoccaggio, pompa, altre valvole, Ecc.) che genera l'onda di sovrapressione. Il colpo dâariete è in grado di danneggiare, spesso anche gravemente le tubazioni e le apparecchiature ad esse connesse.
Quasi due terzi dei guasti dei componenti di un impianto a vapore possono essere attribuiti agli effetti dannosi dei colpi dâariete.
Soluzioni per mitigare il colpo d'ariete
Dicevamo che non si possono evitare i colpi di ariete ma solamente mitigarli, per evitare danni strutturali. Al fine di prevenire i vari fenomeni di movimento e danni dannosi per la tubazione, è necessario ridurre la variazione di velocità del fluido e in caso di accadimento del fenomeno renderlo il piÚ fluido possibile.
La regola base per evitare i contraccolpi d'ariete è quella di utilizzare una tubazione idonea e quindi proporzionata alla pompa utilizzata nell'impianto idraulico. Quando la tubazione è piÚ grande rispetto alla bocca di uscita dell'elettropompa si verificherà un aumento della velocità del fluido nel percorso, ma una riduzione della pressione. Dimensionare a puntino l'impianto e valutare la giusta regolazione della pressione dell'acqua che ne permetterà l'uscita, mediante l'impiego di un inverter o di un flussostato, costituiranno misure idonee ad arginare il peggio.
Per fare in modo che i colpi di ariete si presentino il meno possibile e non provochino situazioni rischiose è necessario in fase di studio dell'impianto termoidraulico applicare la formula corretta per calcolare tanto le perdite di carico, quanto i colpi d'ariete.
E' importante allora conoscere le reti idriche e monitorarle costantemente sia con mezzi tradizionali sia con nuove tecnologie di controllo come programmi o software specifici che possono arrivare anche a simulare i colpi di ariete per verificare la tenuta dell'impianto. Occorre dunque collocare strumenti idonei dove si generano i transitori di pressione, quindi a valle del muro o valvola di non ritorno. Il monitoraggio continuo della rete idrica permette, quindi, di studiare, conoscere e, in alcuni casi, modellare la rete per prevenire colpi d'ariete e processi di moto vario.
Soluzioni offerte da CSA srl
CSA srl è unâazienda, fondata nel 1987, che opera nella produzione di valvole e offre ai suoi clienti delle soluzioni personalizzate per il controllo e la prevenzione del colpo dâariete nei sistemi in pressione, specialmente in fognature e acquedotti, oltre a produrre applicazioni speciali per acqua di mare ed industria. Le reti fognarie e acquedottistiche sono di importanza fondamentale nel mondo attuale: di conseguenza, la loro salvaguardia dovrebbe essere sempre una prioritĂ .
Una delle soluzioni migliori al problema è offerto dalla CSA, parliamo del serbatoio anti-colpo dâariete con sfiato integrato A.V.A.S.T.; può funzionare da solo o in combinazione con altri dispositivi, come valvole di sfioro della pressione e sfiati anti-colpo dâariete. Il serbatoio è installato in derivazione oppure direttamente sulla condotta principale, provvisto unicamente di una semplice saracinesca, che permette la manutenzione; non sono richiesti riduzioni, bypass o valvole di ritegno.
La figura illustra le conseguenze del moto vario, provocato dallâarresto della pompa, su una condotta protetta dal serbatoio A.V.A.S.T.. Il moto vario successivo allâarresto delle pompe, nella stessa condotta, in presenza di un serbatoio anti-colpo dâariete AVAST (brevettato) e sfiati anti-shock CSA FOX 3F AS.
In passato, sulle linee vapore venivano montati scaricatori di condensa a galleggiante o termostatici ma non erano certo le scelte migliori in quanto spesso e volentieri questi scaricatori erano soggetti a gravi danni al galleggiante e al soffietto proprio a causa del colpo dâariete che normalmente si verificava. Oggi, nuovi materiali e soluzioni costruttive piĂš avanzate consentono di produrre scaricatori di condensa estremamente robusti e con lunga vita lavorativa e il colpo dâariete non rappresenta piĂš un problema. Gli scaricatori a galleggiante sono diventati la prima scelta per gli scarichi automatici dei separatori ad es. installati allâuscita delle caldaie o in linea sulle tubazioni di distribuzione vapore, perchĂŠ consentono di raggiungere prontamente portate di scarico elevate e sono in grado di rispondere rapidamente alle variazioni di carico repentine.
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