Impianti Speciali Idraulici: Tipologie e Funzioni

Gli impianti idraulici sono il cuore funzionale di ogni edificio, sia esso residenziale o commerciale. Essi costituiscono una rete complessa di elementi progettati per garantire la distribuzione, il controllo e lo smaltimento dell’acqua in modo sicuro ed efficiente, assicurando il comfort domestico attraverso una distribuzione silenziosa e controllata dell’acqua, senza sbalzi di temperatura, vibrazioni o rumori nelle tubazioni.

Tipologie di Tubi Idraulici

I tubi idraulici sono componenti essenziali nei sistemi idraulici, poiché permettono il trasferimento del fluido sotto pressione tra i vari componenti. La scelta del tipo di tubo idraulico giusto è cruciale per garantire il corretto funzionamento del sistema e la sicurezza delle operazioni. Ne esistono diverse tipologie, ciascuna progettata per specifiche applicazioni e condizioni operative:

Tubi flessibili: Sono ampiamente utilizzati nei sistemi idraulici grazie alla loro versatilità e facilità di installazione. Trovano ampio utilizzo anche nei macchinari mobili, come escavatori, gru e trattori, dove la capacità di adattarsi a movimenti continui e configurazioni complesse è essenziale.
Tubi rigidi: Generalmente realizzati in acciaio o rame, sono utilizzati in applicazioni che richiedono una maggiore resistenza strutturale e una minore flessibilità.
Tubi termoplastici: Sono realizzati con materiali sintetici avanzati e offrono un’ottima combinazione di flessibilità, leggerezza e resistenza chimica. Nel settore agricolo, invece, sono spesso utilizzati per la loro resistenza chimica, particolarmente utile per il trasporto di fertilizzanti o altri fluidi aggressivi.

Nel settore industriale, i tubi idraulici sono utilizzati in impianti di produzione, presse idrauliche e sistemi di movimentazione dei materiali.

Impianto Idraulico Domestico: Adduzione e Scarico

In un precedente articolo abbiamo trattato il tema dell’impianto idrico, idraulico o idrosanitario domestico, di adduzione e scarico delle acque reflue in generale. L’impianto idraulico è quel sistema di condotte e tubazioni che alimentano i servizi igienici del bagno (wc, lavabo, bidet, doccia), la lavatrice, il lavello della cucina e la lavastoviglie. Dalla rete pubblica, posta sotto la strada o il marciapiede e, attraverso una rete di tubazioni, valvole e pompe, l’acqua potabile arriva direttamente nella nostra abitazione (sia essa casa unifamiliare o appartamento in condominio) per soddisfare i nostri bisogni: da bere o per cucinare, lavare le stoviglie o i vestiti, per l’igiene personale. È peculiare, onde prevenire e ridurre al minimo gli errori, la conoscenza della normativa tecnica per operare in completa sicurezza, nel sostituire o costruire ex-novo un impianto idrico (o idraulico).

Sono due sistemi separati:

Uno immette nell’edificio l’acqua potabile proveniente dall’acquedotto comunale che permette il funzionamento degli apparecchi sanitari, per lavaggi e da bere.
L’altro complesso di condutture è invece dedicato alla fuoriuscita dei liquami di scarto (o acque reflue) ed è diretto verso la fognatura o un impianto di riciclo e riuso dei reflui.

Ricordiamo che gli impianti domestici devono essere progettati “a regola d’arte”, nel rispetto del DM 37/08 ed in conformità alle norme tecniche armonizzate europee.

Normative di Riferimento

Gli impianti domestici devono essere progettati a regola d’arte, nel rispetto del DM 37/08 ed in conformità alle norme tecniche armonizzate europee. La norma UNI 9182 del 2014, specifica i criteri tecnici ed i parametri da considerare per il dimensionamento delle reti di distribuzione dell’acqua destinata al consumo umano, i criteri di dimensionamento per gli impianti di produzione, distribuzione e ricircolo dell’acqua calda, i criteri da adottare per la messa in esercizio degli impianti e gli impieghi dell’acqua non potabile e le limitazioni per il suo impiego. Si applica a impianti di nuova costruzione, a modifiche e riparazioni di impianti già esistenti. La norma UNI EN 12056 del 2001, divisa in 5 parti, indica requisiti e prestazioni e fornisce indicazioni per la corretta progettazione e calcolo di impianti per acque reflue e sistemi per l’evacuazione delle acque meteoriche.

Non devono essere usati tubi o raccordi contenenti piombo. L’appendice A fornisce un elenco non esaustivo dei materiali accettabili. Tra questi abbiamo rame, materiali ferrosi (ghisa, acciaio zincato e inossidabile) e materiali plastici (PVC, PE-HD, PE-MD, PE-X, PP).

Dimensionamento delle Tubazioni

La norma UNI 9182 del 2014, descrive ambo le tipologie, rimandando alla UNI 806 per approfondimenti circa il procedimento semplificato. Entrambi i metodi assegnano agli apparecchi sanitari un’unita di carico (espressa in litri al secondo), la cui somma, corretta attraverso un fattore di contemporaneità (l’erogazione contemporanea di tutti i dispositivi è poco probabile), permette il calcolo della portata di progetto (QD). Si evitano così eventuali problematiche causate da un sottodimensionamento o sovradimensionamento delle rete idrica. Nel caso di edifici residenziali è raccomandato l’utilizzo del metodo semplificato, secondo la procedura contenuta all’interno della norma UNI EN 806 parte 3 del 2008. A partire dall’ultimo punto di prelievo, si determinano le unità di carico per ogni sezione dell’impianto.

La determinazione delle portate nei punti di prelievo viene effettuata mediante il prospetto 2 della UNI EN 806- 3. Iniziando dall’ultimo punto di prelievo dell’apparecchio più distante, vengono determinate le singole unità di carico (UC) per ogni sezione dell’impianto, dalla cui somma si ottiene la portata totaleQT. L’impianto idraulico domestico deve essere provvisto di un generatore di calore (caldaia, pompa di calore) che permette di scaldare l’acqua portandola ad una temperatura tale da poter essere utilizzata secondo le varie necessità d’uso. La stanza da bagno deve essere progettata e realizzata in maniera conforme ai requisiti igienico-sanitari, definiti dal d.m. se sprovviste di apertura all’esterno è proibita l’installazione di apparecchi a fiamma libera (es.

Impianti di Scarico: Gestione delle Acque Reflue

Per “Impianti di Scarico” si intende quell’insieme di tubazioni, raccordi e apparecchiature necessarie a ricevere, convogliare e smaltire le acque usate provenienti dagli apparecchi sanitari ad uso domestico. Le reti di scarico devono consentire l’evacuazione, rapida e senza ristagni, delle acque di rifiuto verso il sistema di smaltimento esterno. A tal fine si devono realizzare le opportune pendenze e scegliere diametri adeguati per i tubi. Devono inoltre essere resistenti alle sollecitazioni meccaniche, termiche ed alle azioni corrosive dei liquami.

Le acque reflue si definiscono domestiche se provenienti da insediamenti di tipo residenziale e derivanti prevalentemente dal metabolismo umano e da attività domestiche (art.74, D.Lgs n. 152/06). Solitamente le acque bianche vengono convogliate separatamente dai reflui domestici e vanno direttamente nel terreno.

Moltissimi sono i tipi di sistemi di scarico di acque reflue oggi in uso, ma In Europa e quindi anche in Italia, si preferisce dimensionare le diramazioni di scarico - a cui sono connessi i sanitari - supponendo un grado di riempimento pari a 0,5 (50%)- con relativa connessione ad un’unica colonna di scarico (Sistema 1 indicato nella UNI EN 12056-2). Il sifone, elemento di raccordo tra l’apparecchio sanitario e le tubazioni del sistema di scarico, ha la funzione di impedire la penetrazione dei cattivi odori nell’edificio.

Ventilazione delle Reti di Scarico

Le reti di scarico sono soggette a fenomeni di pressioni e depressioni idrostatiche nelle condotte a causa della caduta dei liquami che per gravità spingono verso il basso comprimendo l’aria. Per permettere il regolare funzionamento del sistema ed evitare lo svuotamento dei sifoni degli apparecchi sanitari, occorre che le reti di scarico siano dotate di una ventilazione con l’esterno. La configurazione più semplice è un’unica colonna dove convergono gli scarichi di tutti gli apparecchi sanitari. Il controllo della pressione nella colonna di scarico è garantito dal flusso d’aria nella colonna di scarico e dallo sfiato della colonna di scarico stessa. I materiali che costituiscono le condotte e le cappe di ventilazione, devono resistere alla aggressività dei gas di fognatura ed agli agenti corrosivi in generale.

I sistemi di scarico devono permettere il corretto deflusso delle acque ed il loro convogliamento alla rete fognaria. Per progettare un impianto di scarico è necessario conoscere i quantitativi massimi di acque scaricabili dai singoli apparecchi sanitari. Nella UNI EN 12056 -2 vengono indicati i criteri per dimensionare le diramazioni di scarico, le colonne di scarico e i collettori, in funzione delle portate da scaricare in ogni tratto dell‘impianto.

Pendenze e Diametri delle Tubazioni di Scarico

Il deflusso dell’acqua nell’impianto deve avvenire per gravità atmosferica, ne consegue che le acque di scarico scendono per proprio peso. Pertanto, tutte le diramazioni non verticali devono essere disposte con pendenza verso l’efflusso. La pendenza dei collettori deve essere la più uniforme possibile e compresa entro i valori di 1% - 5% la pendenza consigliata è del 2% - in modo da favorire un’autopulizia delle condotte. Una sezione sottodimensionata impedisce lo scarico, ma una sezione eccessiva favorisce la formazione di incrostazioni e sedimenti con progressiva riduzione di sezione e possibilità di intasamento.

Le diramazioni di scarico sono quei tratti orizzontali di tubazioni che hanno il compito di convogliare l’acqua di scarico dei sifoni degli apparecchi alle colonne di scarico. I prospetti 4 e 5 della UNI EN 12056, riportano le dimensioni e i limiti di applicazione per diramazioni di scarico senza ventilazione. Se i limiti di applicazione non possono essere rispettati, le diramazioni di scarico devono essere ventilate, salvo nei casi in cui regolamenti e procedure di installazione nazionali e locali autorizzano l’uso di condotti con diametri maggiori o l’installazione di valvole di aerazione. In base al valore della portata totale calcolata possiamo ricavare il diametro nominale DN dei tubi delle diramazioni di scarico che è associato ad una capacità idraulica tipica.

Compensazione delle Dilatazioni Termiche

Qualunque materiale sottoposto a riscaldamento o a raffreddamento è soggetto al fenomeno di dilatazione o contrazione termica, ovvero le sue dimensioni mutano al variare della temperatura. Questo richiede dei particolari accorgimenti progettuali onde evitare possibili danni all’impianto. Gli impianti idrosanitari a sviluppo limitato e con un certo numero di curve hanno una elasticità naturale in grado di assorbire le contrazioni o allungamenti delle tubature dovute alle dilatazioni termiche. Questi compensatori naturali altro non sono che dei cambi di direzione nel circuito delle tubazioni, attuato inserendo speciali raccordi a gomito (45 o 90°) o a T. In alternativa esistono sul mercato i c.d. compensatori artificiali, ovvero dei dispositivi meccanici che hanno la capacità di de...

Manutenzione degli Impianti Idraulici

Una corretta manutenzione degli impianti idraulici è essenziale per garantire il buon funzionamento dell’impianto nel tempo, prevenendo danni strutturali, sprechi d’acqua e disagi abitativi. La manutenzione straordinaria degli impianti idraulici si rende necessaria in presenza di cali di pressione, rumori anomali nelle tubazioni, odori sgradevoli provenienti dagli scarichi o presenza di umidità e macchie sui muri, segnali evidenti di perdite o malfunzionamenti.

La gestione efficace degli impianti idraulici è fondamentale per garantire la continuità operativa, la sicurezza dei lavoratori e la sostenibilità delle operazioni industriali. La manutenzione regolare degli impianti idraulici consente di prevenire guasti improvvisi, riducendo così il rischio di fermi macchina e interruzioni nei processi produttivi. Un impianto idraulico ben mantenuto garantisce un flusso costante di acqua e altri fluidi necessari per le operazioni quotidiane, assicurando che le attività produttive possano procedere senza intoppi.

La manutenzione tende a ridurre i malfunzionamenti che, altrimenti, potrebbero rappresentare un grave rischio per la sicurezza, causando incidenti come allagamenti, scoppi di tubature o esposizione a sostanze pericolose. La manutenzione preventiva degli impianti idraulici non solo evita guasti e interruzioni, ma contribuisce anche a ridurre i costi associati a riparazioni di emergenza e danni strutturali.

Tipologie di Impianti Idraulici Industriali

Gli impianti idraulici in ambito industriale sono progettati per gestire grandi volumi di acqua e fluidi e sono cruciali per il controllo delle temperature, la pressurizzazione e molte altre funzioni industriali. Ecco, qui di seguito, le principali tipologie di impianti idraulici utilizzati in ambito industriale:

Impianti di distribuzione dell’acqua: Servono per fornire acqua a diversi settori di un impianto industriale. Questi sistemi assicurano che l’acqua sia disponibile per i processi produttivi, per la pulizia e per altre necessità operative come i sistemi di approvvigionamento idrico che includono pompe, tubazioni e serbatoi di stoccaggio e i sistemi di trattamento delle acque, che comprendono processi di filtrazione, desalinizzazione e purificazione per garantire che l’acqua sia della qualità necessaria.
Impianti di acqua calda e fredda: Questi impianti sono progettati per fornire acqua a temperature specifiche, necessarie per vari processi industriali. Gli elementi utilizzati in questi tipi di impianto sono caldaie industriali (utilizzate per riscaldare l’acqua), chiller industriali (utilizzati per raffreddare l’acqua) e scambiatori di calore (utilizzati per trasferire il calore tra due o più fluidi).
Impianti di vapore: Sono essenziali per processi di riscaldamento, sterilizzazione e generazione di energia. Il tutto gestito tramite alcune componenti essenziali che servono per produrre il vapore riscaldando l’acqua (caldaie a vapore), raccogliere e riciclare il vapore condensato (sistemi di condensa) e trasportare il vapore ai vari punti di utilizzo (rete di distribuzione del vapore).
Impianti di trattamento delle acque reflue: Sono progettati per purificare l’acqua utilizzata nei processi produttivi prima che venga rilasciata nell’ambiente. Come negli altri casi sono diverse le componenti utili alla gestione di tale impianto, partendo dagli impianti di depurazione che servono a rimuovere i contaminanti dall’acqua reflua, i sistemi di filtrazione per l’eliminazione delle particelle solide e altri inquinanti e i processi chimici e biologici, utilizzati per trattare l’acqua e renderla sicura per il rilascio o il riutilizzo.

Tipologie di Manutenzione

La manutenzione preventiva riveste un ruolo cruciale nella gestione degli impianti idraulici in ambito industriale, contribuendo a garantire la continuità operativa, ridurre i costi di manutenzione e prevenire guasti improvvisi. Le attività di manutenzione periodica possono includere:

Ispezioni regolari per individuare segni precoci di usura, corrosione o malfunzionamenti.
Lubrificazione per garantire il corretto funzionamento di componenti come valvole e pompe.
Ripristino di parti usurate, sostituendo le parti soggette a deterioramento o logorio.
Verifica di allineamento e tensionamento per assicurare che le componenti siano correttamente allineate e fissate.

La manutenzione periodica è essenziale per prolungare la vita utile degli impianti, ridurre il rischio di guasti improvvisi e garantire la sicurezza sul luogo di lavoro.

La manutenzione su condizione si basa sul monitoraggio continuo di specifici parametri per determinare lo stato di salute degli impianti idraulici. Questo approccio consente di intervenire solo quando è effettivamente necessario, ottimizzando le risorse e riducendo i tempi di inattività non pianificati. Le attività principali della manutenzione su condizione includono:

Monitoraggio delle prestazioni: utilizzo di sensori e strumenti per rilevare variazioni nelle prestazioni degli impianti.
Analisi dell’olio: per identificare contaminanti o segni di usura nei fluidi idraulici.
Termografia: utilizzo di telecamere termiche per individuare surriscaldamenti o anomalie nei componenti.

La manutenzione su condizione consente una diagnosi tempestiva dei potenziali problemi e permette di pianificare gli interventi di manutenzione in modo più efficiente, riducendo i costi complessivi e migliorando l’affidabilità degli impianti.

La manutenzione predittiva rappresenta il livello più avanzato di manutenzione preventiva, utilizzando tecnologie avanzate per monitorare gli impianti in tempo reale e prevedere guasti prima che si verifichino. Questo approccio si basa sull’analisi dei dati e sull’intelligenza artificiale per identificare pattern e anomalie nelle prestazioni degli impianti. Le tecniche utilizzate nella manutenzione predittiva includono:

Sensoristica avanzata: utilizzo di sensori intelligenti per monitorare parametri critici degli impianti.
Analisi dei dati: applicazione di algoritmi di machine learning per identificare pattern di guasto e anomalie nelle prestazioni.
Sistemi di monitoraggio in tempo reale: implementazione di sistemi di monitoraggio continuo per rilevare cambiamenti nelle condizioni operative degli impianti.

La manutenzione predittiva consente di prevenire guasti in modo proattivo, riducendo al minimo i tempi di inattività e ottimizzando l’efficienza operativa degli impianti.

Pompe Idrauliche: Tipologie e Funzionamento

Le pompe idrauliche sono componenti fondamentali degli impianti idraulici, utilizzate per trasferire fluidi da un punto all'altro. Esistono diverse tipologie di pompe, ciascuna adatta a specifiche applicazioni:

Pompe volumetriche: Sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili. Le pompe alternative (o a stantuffo) sono caratterizzate dal moto rettilineo alternato di un organo mobile, lo stantuffo, che esercita una pressione sul fluido trasferendovi energia.
Pompe centrifughe: Sono costituite da una camera a sezione crescente, detta chiocciola o diffusore, collegata al centro con la condotta d’aspirazione e alla periferia con quella di mandata. All’interno della chiocciola gira a grande velocità (da 1500 a 3000 giri/minuto) un organo rotante, chiamato girante o impulsore.
Pompe rotative: Sono caratterizzate dal moto rotatorio lento di organi mobili (ruote dentate o lobi). Il trasferimento dell’energia avviene esercitando una pressione sul fluido in maniera analoga alle pompe a stantuffo.

Soluzioni Moderne e Sostenibili

Oggi, grazie all’evoluzione tecnologica, è possibile monitorare i consumi idrici in tempo reale attraverso soluzioni intelligenti che aumentano l’efficienza e riducono gli sprechi. Le soluzioni sostenibili per impianti idraulici sono sempre più diffuse in ambito residenziale, commerciale e industriale.

Gli impianti idraulici, se ben progettati, installati e mantenuti, rappresentano un investimento a lungo termine in termini di funzionalità, risparmio, sicurezza e sostenibilità.

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