Dimensionamento Tubi Impianto Idraulico: Una Guida Dettagliata

Se devi progettare un impianto idraulico e cerchi qualche schema utile per capirne le logiche e il funzionamento, continua a leggere questo articolo. Troverai tante informazioni utili e immagini che potrai utilizzare come esempio per realizzare il progetto del tuo impianto. Gli schemi e le immagini del modello 3D dell’impianto sono state realizzate con un software BIM per impianti MEP, che ti consente di integrare il modello 3D degli impianti direttamente nel tuo progetto architettonico. In questo modo risulta più immediato verificare eventuali interferenze ed agevolare la collaborazione tra le varie discipline che entrano in gioco in un qualsiasi progetto.

Funzionamento Impianto Idraulico: Le Basi

In linea generale, l’impianto idraulico ad uso civile si suddivide in due principali tipologie:

adduzione e distribuzione dell’acqua (fredda e calda), proveniente da acquedotto o serbatoio;
scarico delle acque nere, nella rete fognaria comunale, o, in assenza, in fossa settica.

Le acque condotte nello scarico possono essere suddivise in acque bianche (quelle provenienti da lavatrici, lavabi, docce, ecc.) ed acque nere (provenienti dagli scarichi nel wc).

La parte dell’impianto che si occupa di condurre l’acqua ai diversi accessori, è appunto detto impianto di distribuzione.

L’impiego efficace dell’acqua all’interno di un edificio richiede un impianto di adduzione e distribuzione ben progettato e funzionale. Questo sistema è responsabile del trasporto dell’acqua potabile dalle fonti di approvvigionamento (serbatoi o reti pubbliche) verso i punti di utilizzo all’interno della struttura.

In genere, l’impianto inizia con un contatore, un dispositivo di chiusura (saracinesca, rubinetto di arresto) e un filtro per garantire la qualità dell’acqua in ingresso, seguito da una pompa o da un sistema di pressurizzazione che assicura il flusso costante e adeguato. Il percorso dell’acqua comprende tubazioni principali e diramazioni che portano ai vari punti di prelievo, come rubinetti, docce e apparecchi sanitari.

È essenziale che queste tubazioni siano dimensionate correttamente per evitare perdite di pressione e garantire un flusso sufficiente in ogni punto della rete.

Per servire i vari punti di erogazione dell’acqua in un edificio, occorrono colonne verticali di maggiore sezione e reti di distribuzioni orizzontali ai vari piani. Le tubazioni di distribuzione possono essere in rame, rivestito in materiale plastico, o in PVC. Le colonne montanti devono, invece, avere una sezione via via decrescente verso l’alto e possono essere in acciaio zincato, polietilene ad alta densità (PEAD), in rame o in PVC.

Per l’impianto di distribuzione dell’acqua è preferibile la cosiddetta distribuzione a collettore, in cui ogni punto di erogazione è servito singolarmente da un unico tubo, senza giunzioni, che parte da un collettore centrale di distribuzione ed arriva alle singole utenze. In questo modo la chiusura di una singola utenza non pregiudica il funzionamento delle altre e si evitano giunture che sono spesso causa di perdite. I collettori devono essere posizionati in una cassetta incassata dedicata, posta in un punto facilmente accessibile per eventuali operazioni di manutenzione. La stessa cassetta ospita un collettore per l’acqua calda ed uno per l’acqua fredda.

Questo sistema è progettato per convogliare le acque reflue provenienti da lavandini, docce, wc e altri apparecchi sanitari verso la rete fognaria o il sistema di trattamento delle acque reflue. Le tubazioni di scarico devono essere dimensionate correttamente per evitare intasamenti e garantire un flusso adeguato. Spesso, le tubazioni di scarico sono realizzate in PVC o polipropilene, materiali che offrono resistenza alla corrosione e alla formazione di incrostazioni. È essenziale che l’angolazione delle tubazioni sia accuratamente calcolata per consentire il corretto deflusso delle acque reflue gravitazionalmente. Inoltre, l’installazione di dispositivi come sifoni e ventose previene l’ingresso di odori sgradevoli negli ambienti interni e contribuisce a mantenere il sistema igienico e funzionale nel tempo.

Impianto Idraulico di Distribuzione e di Scarico: Schema

Gli impianti di scarico possono essere di due tipi:

a doppio tubo, cioè realizzati con due tubi distinti per lo scarico, per smaltire separate le acque nere e quelle bianche;
tubo singolo nel quale confluiscono indistintamente le acque nere e quelle bianche.

Qualora fosse possibile, è sempre consigliabile avere un impianto di scarico a doppio tubo perché offre il vantaggio di una maggiore igienicità. Optando per questa soluzione, infatti, si evita che il riflusso e il cattivo odore delle acque nere, risalgano attraverso gli scarichi di lavandini, docce, vasche, ecc.

Ad ogni modo, per evitare il fenomeno del riflusso, esistono dei componenti di collegamento tra le singole apparecchiature igieniche e le condutture di scarico, costituite da un tubo ricurvo (in metallo, plastica o PVC) detto sifone.

L’impianto di scarico è costituito da:

tubazioni orizzontali con leggera pendenza (superiore all’ 1%) che collegano i singoli apparecchi di servizio ad una cassetta di ispezione;
tubazione orizzontale, con pendenza superiore all’1%, che collega la cassetta di ispezione alla braga situata sotto al WC;
colonna di scarico (o fecale) che si sviluppa verticalmente, destinata a ricevere le acque nere e a convogliarle nell’impianto fognario pubblico, previa il passaggio in un pozzetto d’ispezione;
sfiato di ventilazione, collocato generalmente sulla copertura del fabbricato.

Apparecchiature Igieniche dell’Impianto Idraulico

Le apparecchiature che compongono l’impianto idraulico solitamente includono:

lavello cucina - montato su staffe di acciaio o inserito in un mobile predisposto, il lavello deve essere posizionato in modo che il bordo superiore si trovi tra gli 80 e gli 85 cm dal pavimento. Le tubazioni per l’acqua calda e fredda devono avere un diametro di almeno 1/2 pollice e devono essere collegate a un gruppo miscelatore che permetta la regolazione della temperatura dell’acqua. Il tubo di scarico, con diametro di 40 mm, deve essere dotato di un sifone ispezionabile e deve seguire una pendenza superiore all’1% per convogliare l’acqua in un pozzetto ispezionabile;
lavatrice e lavastoviglie - per la presa d’acqua destinata alla lavatrice o alla lavastoviglie, è necessario solitamente predisporre una presa d’acqua fredda, con rare eccezioni per alcuni modelli di lavatrici che richiedono anche una presa d’acqua calda. Il rubinetto di alimentazione deve essere del tipo ad innesto a vite e posizionato a un’altezza compresa tra i 60 e i 70 cm dal pavimento. Anche per lo scarico, che deve essere situato a circa 80 cm dal pavimento, è essenziale prevedere un pozzetto ispezionabile e una pendenza del tubo non inferiore all’1%;
lavabo bagno - anche il lavabo del bagno può essere montato su staffe di acciaio, appoggiato su una colonna in porcellana, appoggiato o incassato ad un mobile bagno. In tutti i casi, è importante posizionarlo ad un’altezza di circa 80 cm dal pavimento. Il rubinetto, solitamente monocomando (in cui la miscelazione dell’acqua avviene sollevando e ruotando verso destra o sinistra la leva del rubinetto), deve essere dotato di rubinetti di arresto per consentire l’isolamento in caso di rotture. Anche il tubo di scarico, con diametro di 40 mm, deve essere corredato di sifone ispezionabile e seguire una pendenza superiore all’1%;
vasca e doccia - la vasca, solitamente in ghisa o in acciaio smaltato, può essere scelta, nei prodotti di più recente fattura, in acrilico (o metacrilato), resina, vetroresina o corian. Richiede un erogatore d’acqua con attacchi da 1/2 pollice e uno scarico con tubo da 40 mm, con pendenza superiore all’1% e dotato di pozzetto ispezionabile. Analogamente, per la doccia è necessario prevedere un piatto per la raccolta dell’acqua, un braccio a snodo con rubinetto e uno scarico con le stesse specifiche di pendenza e dimensioni del tubo. Anche i piatti doccia possono essere in resina o in materiale acrilico, composti da un impasto che li rende resistenti, leggeri ma anche personalizzabili per colore, forma e dimensione;
bidet - può essere appoggiato direttamente sul pavimento, filo muro oppure sospeso su staffe. È provvisto di miscelatore monocomando per l’erogazione dell’acqua calda e fredda. Lo scarico, da 40 mm., è provvisto di sifone e deve preferibilmente confluire in un pozzetto ispezionabile;
vaso - il vaso può essere con scarico a pavimento o attacco a parete, sospeso o filo muro. È già fornito coni sifone integrato. Lo scarico deve essere eseguito con bocchettone da 70/80 mm, con pendenza superiore all’1%, fino alla colonna di scarico verticale, che è di almeno 100 mm di diametro. La cassetta per la raccolta dell’acqua (sciacquone) può essere esterna oppure ad incasso nella parete. Ha una capacità da 10 litri ed è alimentata da un tubo da 3/8 di pollice con rubinetto di arresto.

Schema Impianto Idraulico

Analizzate tutte le componenti di un comune impianto idraulico, è possibile realizzare lo schema dell’impianto, necessario sia in fase di cantierizzazione dell’opera per comunicare all’impresa esecutrice tutti i dettagli necessari alla sua realizzazione, che in fase di approvazione del progetto.

Per progettare un impianto idraulico può essere molto d’aiuto utilizzare un software BIM impianti MEP con cui puoi modellare l’impianto in 3D.

Progettazione Impianto Idrico Sanitario

La progettazione degli impianti idrico-sanitari costituisce una fase cruciale nella realizzazione di edifici funzionali ed efficienti. Approfondiamo questo processo, concentrandoci sulle sfide e le soluzioni che caratterizzano la progettazione degli impianti idrico-sanitari.

Analisi delle Esigenze e Sfide Iniziali

La prima fase della progettazione comporta un’analisi approfondita delle esigenze dell’edificio e delle sfide specifiche. La varietà di utilizzi dell’acqua all’interno di una struttura, inclusi bagni, cucine e sistemi di riscaldamento, richiede un’approccio personalizzato. Le sfide possono includere la distribuzione uniforme dell’acqua, la gestione delle temperature e la conformità alle normative locali e nazionali.

Dimensionamento Adeguato degli Impianti

Una progettazione accurata tiene conto del numero di utenti, del consumo d’acqua previsto e della pressione richiesta. Sottostimare o sovrastimare queste variabili può portare a inefficienze, perdite d’acqua o malfunzionamenti complessivi del sistema.

Scelta dei Materiali e Tecnologie Avanzate

La selezione dei materiali è fondamentale per garantire la durata e l’efficienza dell’impianto. Le moderne tecnologie offrono una gamma diversificata di materiali, tra cui acciaio inox, polipropilene e multistrato. Le soluzioni avanzate, come i sistemi a pressare o a stringere, possono semplificare l’installazione e migliorare l’affidabilità del sistema.

Sostenibilità ed Efficienza Energetica

Gli impianti idrico-sanitari devono essere progettati considerando l’efficienza energetica e l’utilizzo di tecnologie a basso impatto ambientale. La raccolta delle acque piovane, ad esempio, rappresenta una pratica sostenibile sempre più integrata nei progetti.

Adozione degli Strumenti Digitali

L’integrazione con software per la progettazione di impianti idraulici rivoluziona la progettazione degli impianti idrico-sanitari. Questa metodologia consente una progettazione dettagliata, facilitando la visualizzazione e l’analisi del sistema in tutte le fasi del progetto. Ciò contribuisce a ridurre errori, ottimizzare i costi e migliorare la collaborazione tra i vari attori coinvolti nella realizzazione dell’edificio.

Componenti Chiave dell’Impianto Idrico Sanitario

Gli impianti idrico-sanitari si compongono di diversi elementi chiave, ognuno dei quali svolge un ruolo fondamentale nel garantire un funzionamento efficiente e affidabile. In questo contesto, esamineremo in dettaglio alcune componenti cruciali, focalizzandoci su pompe, circolatori, serbatoi, autoclavi, contatori, misuratori, tubazioni e collettori.

Pompe e Circolatori

Le pompe e i circolatori rappresentano il cuore pulsante degli impianti idrico-sanitari. La loro funzione primaria è garantire la corretta circolazione dell’acqua all’interno del sistema. Le pompe forniscono la pressione necessaria per distribuire l’acqua in modo uniforme, mentre i circolatori assicurano un flusso continuo, particolarmente importante nei sistemi di riscaldamento. Una corretta selezione e manutenzione di queste componenti sono essenziali per il corretto funzionamento dell’impianto.

Serbatoi ed Autoclavi

I serbatoi e le autoclavi sono componenti che contribuiscono alla regolazione della pressione dell’acqua all’interno dell’impianto. I serbatoi accumulano acqua, garantendo una fornitura costante anche in caso di picchi di consumo. Le autoclavi, invece, utilizzano la pressione dell’aria per mantenere una pressione costante nel sistema, ottimizzando l’efficienza e riducendo gli sprechi.

Contatori e Misuratori

La misurazione accurata del consumo d’acqua è fondamentale per la gestione e il monitoraggio dell’impianto. I contatori e i misuratori forniscono dati cruciali sul volume d’acqua utilizzato, consentendo una valutazione precisa del consumo e facilitando la rilevazione di eventuali perdite. L’installazione corretta di questi dispositivi contribuisce alla sostenibilità e alla gestione efficiente delle risorse idriche.

Tubazioni e Collettori

Le tubazioni costituiscono la “rete vascolare” degli impianti idrico-sanitari. La scelta di materiali di alta qualità, come acciaio inox, polipropilene o multistrato, è essenziale per garantire durata, resistenza alla corrosione e prestazioni ottimali. Le tubazioni devono essere dimensionate correttamente per evitare problemi di pressione e flusso. Le tubazioni devono garantire un flusso libero e prevenire intasamenti, mentre i collettori raccolgono e convogliano le acque reflue in modo sicuro verso i sistemi di depurazione. Una progettazione attenta di queste componenti è essenziale per evitare problemi igienico-sanitari e garantire il rispetto delle normative.

Esempio di Dimensionamento Impianto Idrico Sanitario

Di seguito voglio descriverti un esempio di dimensionamento di un impianto idrico sanitario. Partiremo dai dati di progetto ed arriveremo al dimensionamento delle tubature.

Dati di progetto:

utenza: abitazione privata,
locali interessati: cucina, bagno A, bagno B + antibagno,
2 diramazioni:
- diramazione 1: cucina, bagno A,
- diramazione 2: bagno B + antibagno.

Schema Idraulico

Per ogni tratto di tubazione, è essenziale calcolare le Unità di Carico (UC) da gestire.

Di seguito vediamo quante UC devono essere gestite da ogni tratto di tubazione:

	BAGNO A	BAGNO B	CUCINA

Ora, in relazione alle UC, definiamo la portata massima (l/s) per ogni tratto. Per determinare il valore di progetto della portata totale ci vengono in aiuto le curve o le tabelle di contemporaneità.

Sommiamo le unità di carico totali per ogni ambiente e andiamo a ricercare questo valore nella tabella. Di seguito un estratto che mette in evidenza il risultato finale.

Definizione Diametro Tubature

Seguendo sempre le tabelle date dalla Norma UNI 9182, possiamo individuare la dimensione delle tubature (espressa in pollici) ricordando che la velocita massima deve essere inferiore a 2 m/s.

Quindi utilizzando una vmax di 1,5 m/s alla colonna è attribuito un tubo di diametro 1″.

Questo ragionamento verrà effettuato anche per le diverse diramazioni presenti nell’edificio.

Dimensionamento Impianto di Scarico delle Acque Reflue

Dimensionamento Diramazioni di Scarico

Ora possiamo procedere anche con il dimensionamento degli scarichi. Nella seguente tabella sono presenti tutti i valori US (Unita di Scarico) per ogni elemento.

	BAGNO A	BAGNO B	CUCINA

Il totale dei valori dell’Unità di Scarico corrisponde a:

5US + 12US + 4US = 21US

A questo valore, dalla normativa di riferimento, corrisponde un tubo da un diametro di 80 mm. Questo però è un minimo, quindi è possibile utilizzare dei diametri più grandi, infatti in si tende ad utilizzare sempre tubi con un diametro minimo di 100 mm.

Materiali per le Tubazioni

Una parte fondamentale degli impianti per acqua potabile è costituita da tubi e raccordi. La scelta deve essere adeguata alle esigenze dell’impianto e bisogna tenere conto di determinati parametri.

Diametro Nominale (DN): È un parametro che va a caratterizzare la combinazione tra tubo e raccordo. È importante sottolineare che il diametro nominale non va a indicare il diametro effettivo del tubo ma è un valore adimensionale, ovvero senza unità di misura. Il diametro nominale serve più che altro per classificare i tubi prendendo come riferimento un valore approssimativo del diametro interno che è il diametro utile del tubo.
Pressione Nominale (PN): Questo parametro a sua volta è adimensionale quindi per definirlo si prende in considerazione un valore approssimativo della pressione effettiva che si crea internamente ad una tubazione. Anche il valore della pressione nominale viene usato per classificare sia i tubi che i raccordi.

Ora che abbiamo fissato i concetti di pressione e diametro nominale, possiamo passare al dimensionamento delle tubazioni. Per dimensionare un tubo dobbiamo sapere che tipo fluido scorre all’interno e a quale velocità. È importante determinare la velocità ottimale del flusso e mantenerla all’incirca costante durante il tragitto in quanto un aumento di velocità può portare a maggiori perdite di carico che si tramutano in un consumo maggiore di energia. Un altro parametro importante per il dimensionamento è la portata dell’impianto, che nella maggior parte dei casi è un valore definito in quanto sappiamo già quanta acqua dobbiamo trasportare.

In conclusione, definita la portata e la velocità dell’impianto è semplice determinare il valore del diametro in metri. È sufficiente quindi trasformare il valore in millimetri e vedere a quale valore di DN (diametro nominale) si avvicina.

Tubo Multistrato

Il tubo multistrato rappresenta una soluzione versatile per l’applicazione nei più svariati settori ed è l’ideale per realizzare impianti di riscaldamento, compreso quello a pannelli radianti e di distribuzione dell’acqua calda e fredda. Ampliamente utilizzati, tra i suoi vantaggi principali la resistenza alle alte temperature e la flessibilità della tubazione. La normativa UNI EN ISO 21003-1:2009 distingue le tipologie di multistrato “M” e “P”. I Multilayer M-pipe si differenziano dai P-pipe per la presenza di un metallo e sono costituiti da cinque strati sovrapposti.

Nei tubi multi-calor di Aquatechnik, gli strati interni ed esterni sono realizzati in materiale polimerico, il PE-X reticolato. I materiali impiegati contribuiscono a rendere i tubi multistrato soluzioni vantaggiose. In particolare, gli strati polimerici conferiscono atossicità e idoneità al trasporto di acqua potabile, leggerezza della tubazione per una movimentazione più agevole, resistenza alla corrosione e contenimento delle perdite di carico, grazie alla bassa rugosità. Il tubo multistrato multi-calor è realizzato in PE-X/AI/PE-X.

La reticolazione degli strati interni ed esterni PE-Xb è prodotta con silani per un valore di reticolazione minimo del 65%. In conformità alla UNI EN ISO 15875-2, tali tubazioni sono idonee alla realizzazione di impianti idrosanitari, di riscaldamento e condizionamento, impianti industriali per il trasporto di liquidi di vario genere, aria compressa, gas inerti, acqua potabile e non, le tubazioni multi-calor si possono utilizzare nei più svariati settori, dal civile all’industriale e al terziario. Presentano una temperatura massima di esercizio continuo a 70°C, con picchi di 95°, e minima di -45°C. Possono sopportare una pressione massima di 10 bar a 70°C e di 25 bar (SF1 / 50 anni) a 20°C. Come accennato, il multistrato Aquatechnik presenta bassa rugosità (0,007 mm) e un ridotto valore di coefficiente di dilatazione termica, con caratteristiche paragonabili a quelle dei tubi in metallo, con un α pari a mm/mK=0,026.

I tubi in rotoli dei diametri compresi tra i 14 e 32 mm vengono forniti anche in versione preisolata, con rivestimento in polietilene espanso a celle chiuse con un fattore di resistenza alla diffusione del vapore acqueo μ di circa 5000 e una conducibilità termica pari a λ =0,040 W/mK.

I tubi multi-eco uniscono prestazioni elevate a condizioni economiche vantaggiose. Realizzato in PE-X/AI/PE-HD, il tubo multistrato multi-eco si differenzia rispetto a multi-calor per la lamina in alluminio con uno spessore ridotto e lo strato esterno, in polietilene ad alta intensità anziché in polietilene reticolato. Proprio il PE-HD conferisce una maggiore flessibilità, rendendo multi-eco particolarmente idoneo alla realizzazione di impianti di riscaldamento e raffrescamento a pavimento radiante. Offrono comunque anche ottime prestazioni per impianti di distribuzione dell’acqua potabile calda e fredda, di riscaldamento a radiatori e convettori negli impianti civili e industriali.

La temperatura massima in esercizio per queste tubazioni multistrato è di 95°C, con picchi di 100°, mentre quella minima è di -45°C. La pressione massima sopportata è 10 bar a 70°C e 21 bar a 20°C. Stessi valori di multi-calor per rugosità interna, 0,07 mm, e il coefficiente di dilatazione termica lineare, α pari a mm/mK 0,026. Multi-eco è distribuito in rotoli dal diametro 16 al 32 mm (escluso Ø 18 mm).

I tubi multistrato polipert sono realizzati in PE-RT non reticolato, fattore che li rende particolarmente economici, e con uno strato intermedio in EVOH, etilene/alcol vinilico. Gli strati sono uniti da uno speciale adesivo legante. Eccezionalmente flessibile, polipert è l’ideale per impianti a pannelli radianti. Può essere utilizzato per temperature massime in esercizio continuo fino a 70°C e minime fino a -45°C. La pressione massima sopportata è 6 bar a 70°C.

Sappiamo che avere i materiali e gli strumenti giusti sono fondamentali per realizzare impianti idrotermosanitari a regola d’arte. Per questo continuiamo a innovare e migliorare i nostri prodotti, in un’ottica di collaborazione costante con progettisti e installatori, fornendo un’ampia gamma di soluzioni che possano soddisfare ogni richiesta. Questa filosofia di qualità include una visione globale di “sistema”, perché non esiste tubo senza raccordo; la scelta del sistema di giunzione deve infatti contribuire a esaltare la qualità delle tubazioni, come safety, la raccorderia multistrato a passaggio totale che garantisce semplicità e sicurezza nell’installazione.

Per la determinazione delle portate massime contemporanee, necessarie per il dimensionamento delle reti di distribuzione acqua fredda e calda, potresti utilizzare il metodo di calcolo delle Unità di carico (UC) relativamente a utenze degli edifici adibiti ad abitazioni, raccomandato dall’Ente Nazionale Italiano di Unificazione delle Norme UNI 9182.

Ovviamente, non tutti gli apparecchi verranno utilizzati contemporaneamente.

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