Guida al disegno di impianti idraulici: progettazione, componenti e normative

Progettare l’impianto idraulico per la propria abitazione esige competenze tecniche, cura dei particolari e attrezzi specifici. Ecco tutto quello che bisogna sapere. Quando si parla di impianto idraulico si fa riferimento a un insieme molto ampio di elementi che è indispensabile conoscere per orientarsi al meglio in una corretta progettazione.

Gli impianti idraulici di casa sono estremamente diversi uno dall’altro. L’acqua fredda che entra nell’abitazione, oltre ad alimentare direttamente i vari erogatori e sanitari, viene riscaldata da una caldaia, per essere distribuita anche calda. Ad ogni sanitario, quindi, perviene un tubo per l’acqua calda e uno per l’acqua fredda. Tutti i punti sono dotati di uno scarico con sifone che impedisce il riflusso di esalazioni. In un impianto idrico gli scarichi sono convogliati in un unico tubo che porta alla fognatura delle acque nere.

Le soluzioni idonee per portare l’acqua nei vari punti dell’abitazione sono numerose e possono mettere in difficoltà chi desidera attrezzarsi per risolvere da solo i problemi di costruzione e manutenzione degli impianti idraulici. Se si intendono eseguire modifiche su vecchie tubazioni per impianto idrico di alimentazione in metallo o grosse realizzazioni come un impianto idraulico completo, conviene allargare la normale dotazione con alcuni attrezzi che rendano possibile lo svolgimento del lavoro e lo velocizzino.

Componenti principali dell’impianto idraulico

Un impianto idraulico domestico si compone di due sezioni principali:

• Adduzione e distribuzione dell’acqua: Questo sistema trasporta l’acqua potabile dalle fonti di approvvigionamento (acquedotto o serbatoio) ai vari punti di utilizzo all’interno dell’edificio.
• Scarico delle acque reflue: Le acque utilizzate vengono convogliate verso la rete fognaria o sistemi di trattamento attraverso tubazioni di scarico, che devono essere dimensionate correttamente per evitare intasamenti e garantire un flusso adeguato.

Impianto di adduzione

L’impianto di adduzione dell’impianto idraulico è composto da una tubazione di arrivo, inizialmente interrata. All’interno dell’abitazione si dipartono le tubazioni di distribuzione che terminano alle varie utenze e alla centrale di produzione di acqua calda sanitaria, nonché del circuito di riscaldamento.

Adduzione con tubi di polipropilene

I tubi in polipropilene sono molto pratici per la realizzazione di tubazioni di alimentazione idrica per l’impianto idraulico. Per le giunzioni serve il polifusore, strumento per saldare le parti a caldo. Con la cesoia a scatto è possibile tagliare i tubi con molta precisione e senza la formazione di sbavature. I pezzi da unire vanno riscaldati con il polifusore in modo che si ammorbidiscano e possano essere congiunti. Dopo aver scaldato le estremità con il polifusore, i pezzi vanno inseriti uno nell’altro rispettando l’orientamento corretto ed esercitando una certa pressione. La fusione trasforma i due pezzi in un corpo unico garantendo la tenuta idraulica e la resistenza meccanica. Nella realizzazione di impianti complessi conviene usare il polifusore, ben saldo al banco, ed eseguire le giunzioni tra barre diritte e relativi raccordi. I giunti in materiale plastico possono ricevere rubinetti in metallo collegati per avvitatura.

Impianto idraulico con i tubi di rame

Il tubo di rame per l’impianto idraulico è venduto in diametri da 10 a 54 mm, in barre o in rotoli. A seconda del diametro, si trova in rotoli da 25 a 100 metri e quindi la necessità di unire più spezzoni è ridotta al minimo. Essendo il rame un ottimo conduttore di calore, per evitare cali di rendimento si usa quasi sempre del tubo rivestito all’esterno da una guaina di plastica o poliuretano, più o meno spessa.

Nei tagliatubi a rotella un sottile disco viene premuto contro il tubo da due rulletti imperniati su una guida. Serrando il pomello della vite e girando contemporaneamente il tagliatubi, il disco penetra nel rame, tagliandolo. Al termine del taglio rimane nel lume interno del tubo un’abbondante bava, che viene asportata con l’utensile triangolare presente sul bordo del corpo sagomato a C. I tubi in rame sono molto flessibili ed è possibile curvarli inserendoli in una particolare molla d’acciaio armonico che serve per evitare che il tubo si schiacci riducendo il passaggio dell’acqua.

Se si curva il rame con altri mezzi, per evitare lo schiacciamento, si può riempire il tubo di sabbia prima di curvarlo. La curvatubi, specifica per tubi di rame, effettua pieghe in modo graduale e con delicatezza, evitando di schiacciarli.

Con ghiere e ogive

Per preparare un giunto ad imbocco svasato si taglia e si sbava il tubo. Non bisogna dimenticare di inserire la ghiera prima di iniziare il lavoro. Si inserisce il tubo nel morsetto corrispondente al suo diametro lasciando la parte terminale a filo della matrice e si stringe. Si posiziona il morsetto sulla matrice e si stringe la vite. Il maschio allarga i bordi del tubo. Una volta smontati matrice e morsetto si procede appoggiando la parte conica del giunto sull’imbocco svasato. Si procede al montaggio infilando sul tubo la ghiera filettata e l’anello biconico. Si inserisce poi il tubo nel raccordo o nel rubinetto fino a raggiungere il fondo della sede. Grazie alla sua malleabilità il rame si calza sul cono del giunto realizzando una tenuta perfetta.

La saldatura del rame

Le due parti che vanno a contatto devono essere pulite con tela o fibra abrasiva. Si cospargono le parti di pasta decapante, detta anche “pasta salda”, con un pennellino facendo attenzione a non toccarla con le mani perché è corrosiva e potrebbe causare ustioni. Il tubo va inserito nel raccordo e girato a destra e a sinistra alcune volte per favorire la distribuzione uniforme della pasta decapante asportando quella in eccesso con uno straccio. Con il cannello (quello utilizzato nella saldatura a gas) si scaldano i pezzi dell’impianto idraulico. Dopo circa 30 secondi la pasta inizia a fumare abbondantemente, segno che i pezzi sono in temperatura. A questo punto si appoggia il filo di lega stagno-argento-piombo nel punto di congiunzione tra tubo e raccordo. La fusione è immediata e la lega si distribuisce con rapidità tra i due pezzi raggiungendo anche la parte opposta al punto di appoggio.

Fissaggio dei tubi in rame a parete

Per la realizzazione di un impianto idraulico a regola d’arte a volte si rendono necessarie sostituzioni o estensioni di tratti di tubo in rame. I corretti posizionamento e fissaggio del tubo al muro si ottengono con fissatubi in acciaio che abbracciano saldamente il tubo grazie a due semicollari: uno è premuto dalla testa delle viti contro l’altro, dove le viti fanno presa nella loro sede filettata. Dalla stessa parte è fissata la vite di accoppiamento con il tassello ad espansione per un robusto aggancio al muro. Si praticano i fori nel muro con un trapano dotato di limitatore di profondità e raccoglipolvere. Si rimuove il residuo di polvere soffiando con aria compressa e si inseriscono i tasselli nei fori portandoli a filo con la superficie del muro, in modo che non sporgano all’esterno. La conformazione del collarino a cerniera permette l’avvitamento a mano sino in fondo, senza utilizzare strumenti. Alla stretta finale si bada di lasciare la concavità orientata nella direzione di passaggio del tubo da bloccare. L’identificazione sicura di tubi sotto le piastrelle è possibile solo utilizzando rilevatori che avvertono la presenza di oggetti nascosti, che arrivano fino ad una profondità di rilevamento di 80 mm per l’acciaio e di 69 mm per il rame. L’apparecchio è in grado di riconoscere anche sottostrutture in legno, tondini metallici e cavi elettrici.

Tubi in acciaio zincato

Sono senz’altro i più difficili da lavorare per la realizzazione dell’impianto idraulico e richiedono anche la disponibilità di alcune attrezzature specializzate. I tubi in acciaio sono prodotti in diametri diversi che vanno dai 3/8 di pollice fino a diversi pollici. Per il collegamento di pezzi successivi è necessario procedere alla filettatura delle estremità in modo da potervi avvitare i giunti di collegamento. I giunti sono prodotti in varie fogge (diritti, a T, a gomito, a quattro vie, ecc). In pratica le condutture in tubi d’acciaio si eseguono tagliando e filettando pezzi di tubo che vengono avvitati uno dopo l’altro per mezzo dei giunti. I tubi in acciaio possono correre nelle pareti, ma possono anche essere lasciati scoperti. Il fissaggio è realizzato con tasselli ad espansione dotati di testa a collare.

Per filettare l’estremità di un tubo è necessario utilizzare un apposito apparecchio, la “filiera”, che è costituita da un cilindro entro il quale si inserisce una matrice dentata che viene fatta agire sull’estremità del tubo. Sono disponibili in commercio set di filiere con matrici di vari diametri: per un uso non professionale può andare bene una dotazione da 3/8” a 1”. Il cavalletto è un treppiede che sorregge una morsa la cui parte superiore è rovesciabile per meglio collocare il tubo che deve essere lavorato. L’estremità da filettare deve essere tagliata perfettamente a 90 gradi rispetto all’asse del tubo e non avere sbavature. È anche utile praticare sull’estremità un invito conico per mezzo di una lima.

Dopo aver bloccato il tubo da filettare ed aver applicato la filiera, la si ruota in senso orario in modo che i suoi denti scavino il filetto. Durante il lavoro si olia la filettatura che si sta formando. Quando la filettatura ha un’estensione di almeno 20 mm si può svitare la filiera e pulire il filetto con uno straccio per eliminare le bave.

Inserire una derivazione

Per allacciare una tubazione derivata ad un tubo di acciaio zincato bisogna tagliare il tubo, inserire un raccordo a T e ripristinare la continuità del tubo. Si taglia il tubo asportandone un pezzo lungo quanto il giunto a T più 25-30 mm e si procede alla filettatura delle due estremità. Su una di queste va avvitato il giunto a T. Per collegare il T con il rimanente tratto di tubo si utilizza la “vite doppia” composta di due parti: una va avvitata sul giunto a T, l’altra sul tubo e, quindi, per mezzo di una ghiera con guarnizione, i due pezzi del giunto vengono avvitati e stretti. Infine, a partire dalla bocca di svincolo del giunto a T, si avvita un altro tubo che prosegue verso il servizio da alimentare.

Accessori idraulici per il risparmio idrico

Il consumo idrico giornaliero pro-capite si aggira intorno ai 130/140 litri giornalieri e a ben vedere si tratta di un quantitativo enorme. Risulta quindi fondamentale utilizzare una gamma di prodotti studiata per massimizzare il risparmio d’acqua fino al 50% facili da installare.

Sigillature

Dopo aver eseguito la filettatura si pulisce il filetto dall’olio e dai trucioli e lo si prepara coprendolo con il nastro di teflon che possiede ottime caratteristiche di inalterabilità. Per favorire la presa del raccordo bisogna lasciare quasi scoperto il primo filetto, ma coprire abbondantemente gli altri. Il tratto di tubo nuovo deve essere tagliato ad una lunghezza tale da lasciare lo spazio per il giunto a bocchettone. I bocchettoni a innesto conico hanno bisogno di un’accurata pulizia delle superfici a contatto mentre i tipi a sedi piatte devono essere muniti di guarnizioni. Il montaggio si esegue serrando con una chiave la ghiera mentre con l’altra si tiene ferma la parte con il filetto esterno.

Sigillare con canapa e pasta

Per rendere stagna la giunzione filettata, si può utilizzare anche la canapa avvolgendola lungo la filettatura, procedendo in senso orario, fino a riempire quasi totalmente lo spazio fra i filetti. Si stende con il dito, sulla canapa avvolta, la pasta per guarnire e si avvita il giunto, prima a mano, serrando successivamente con i giratubi. Una buona guarnizione, partendo dal margine esterno della filettatura, tende a ingrossarsi procedendo verso l’interno.

Migliorare la tenuta dei tubi

Per sigillare i raccordi filettati si possono impiegare anche le moderne guarnizioni liquide. Particolarmente indicate per sigillare filettature lasche di raccordi metallo/metallo, resistono alle dilatazioni termiche ed a temperature tra -55°C e +150°C. I prodotti sigillaraccordi si applicano facilmente grazie alle pratiche confezioni che permettono di utilizzare la giusta dose di sigillante; una volta richiuso si conserva fresco per successive applicazioni. Alcune confezioni sono dotate di un sistema di erogazione a soffietto che consente di prelevare il prodotto con la semplice pressione. Altri prodotti sono in tubetto corredato di una chiavetta che permette di estrarre fino all’ultima goccia di sigillante. I raccordi trattati con le paste sigillanti possono essere successivamente smontati e sbloccati per altre applicazioni. Il sigillante multifilo, ricoperto con pasta inerte che non reagisce con i materiali con cui è a contatto, risulta facile e veloce da applicare. Permette di riposizionare i raccordi e resiste fino a +130°C. Si applica avvolgendolo su filettature pulite in quantità proporzionale al diametro.

Distribuzione dell’acqua: sistemi e materiali

La distribuzione dell’acqua all’interno dell’edificio può avvenire tramite diversi sistemi:

• Distribuzione a collettore: ogni punto di erogazione è servito da una tubazione dedicata che parte da un collettore centrale.
• Distribuzione a derivazione: le tubazioni principali si diramano per servire i vari punti di utilizzo. È un sistema più economico ma meno flessibile in caso di interventi.

I materiali utilizzati per le tubazioni devono garantire resistenza alla pressione, alla corrosione e alle temperature. Il rame è apprezzato per la sua durabilità, mentre il PEX offre flessibilità e facilità di installazione.

Sistema di scarico: progettazione e componenti

Il sistema di scarico deve essere progettato per garantire il deflusso efficiente delle acque reflue. Una progettazione accurata dell’impianto idraulico, che consideri la scelta dei materiali, la disposizione delle tubazioni e l’integrazione con le altre componenti edilizie, è fondamentale per garantire il comfort abitativo e la sostenibilità ambientale. L’adozione di tecnologie avanzate come il BIM rappresenta un passo significativo verso la realizzazione di edifici più efficienti e funzionali.

Materiali per le tubature

I materiali più comunemente impiegati per la realizzazione delle tubature includono:

• acciaio zincato: saldabile e filettabile
• acciaio nero: saldabile e filettabile, richiede verniciatura o catramatura esterna per la protezione dalla corrosione; utilizzato principalmente per condotte di grosso diametro con giunzioni flangiate
• acciaio inox: disponibile in diverse tipologie, come tubi leggeri saldabili, tubi di serie media o pesante saldabili e filettabili, tubi a parete sottile per sistemi a pressare
• rame: disponibile in rotoli o verghe a seconda del diametro, utilizzabile con raccordi a saldare, a pressare o a stringere
• polipropilene tubo flessibile: con raccordi da stringere
• multistrato: composto da un tubo in polietilene reticolato ricoperto da uno strato di alluminio e un altro strato in plastica; i raccordi possono essere da pressare o da stringere.

Per garantire prestazioni ottimali, le tubature vengono rivestite con materiali isolanti, come il neoprene, con uno spessore compreso tra i 5 e i 12 mm. Questo rivestimento offre diversi vantaggi, tra cui la protezione dalle corrosioni, la prevenzione della condensazione esterna per le condutture dell’acqua fredda, la riduzione della dissipazione del calore per quelle dell’acqua calda e l’assorbimento di rumori e vibrazioni causati dal flusso d’acqua a pressioni elevate.

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.

Dimensionamento impianto idrico sanitario

Il primo passo per progettare un impianto idraulico è l'analisi delle esigenze specifiche del progetto. Ogni impianto idraulico è diverso, poiché ogni edificio ha caratteristiche e necessità proprie. La fase di progettazione vera e propria è la parte più tecnica. Durante questa fase si stabilisce la posizione delle tubazioni, dei rubinetti, delle valvole e di tutti gli altri componenti dell’impianto idraulico. Il progetto impianto idrico deve anche tener conto delle tipologia di materiali da utilizzare. Esistono vari tipi di tubature: PVC, rame, acciaio, multilayer, ognuna con caratteristiche proprie in termini di resistenza, durata e facilità di installazione.

Una parte cruciale della progettazione di un impianto idraulico è il calcolo della portata e della pressione. La portata si riferisce alla quantità di acqua che l’impianto è in grado di fornire, mentre la pressione riguarda la forza con cui l’acqua viene distribuita attraverso le tubazioni.

Di seguito 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:

Portata massima contemporanea

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

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

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 si tende ad utilizzare sempre tubi con un diametro minimo di 100 mm.

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