1. PREMESSA
Tra gli impianti acquedottistici meritevoli di essere segnalati
per le caratteristiche tecniche conformi ai suggerimenti contenuti
nei vari articoli del presente sito, figura senz'altro l'acquedotto
di Sacile in provincia di Pordenone, alimentante una popolazione
di circa 20.000 abitanti.
Chi scrive questa nota ha lungamente collaborato alla progettazione,
costruzione e soprattutto gestione dell'acquedotto in parola ma,
non essendo in possesso di alcuna copia dei documenti ufficiali,
deve fidare, nella descrizione, solo sul ricordo del lavoro svolto.
Alcuni degli elementi di seguito riportati potranno pertanto differire
da quelli reali senza però che venga per questo sminuita
la validità del lavoro essendo pienamente rispettati i
concetti di base della costruzione acquedottistica che sono quelli
interessanti ai fini che qui ci si propone.
2. CARATTERISTICHE GENERALI
L'acquedotto era, in origine, costituito
da:
- Opere di presa comprendenti i tre campi acquiferi di Saccon,
Picol e Talmasson ognuno dei quali collegato alla centrale di
S. Liberale tramite propria condotta di adduzione della lunghezza
di circa 5 Km e funzionante a gravità essendo posto a quota
altimetrica elevata rispetto alla centrale stessa;
- Centrale di S.Liberale ubicata in testa alla rete di distribuzione
e comprendente un serbatoio a terra di raccolta e compensazione
delle portate in arrivo dai pozzi, un impianto di sollevamento
ed un serbatoio pensile posti sopra il serbatoio a terra;
- la rete di distribuzione a maglie chiusee estesa a tutto il territorio
da servire ed alimentata dal serbatoio pensile nel quale erano
installati i galleggianti di comando delle pompe.
Il notevole incremento edilizio che ha interessato Sacile a partire dagli anni 60 ha comportato la totale revisione degli impianti acquedottistici divenuti assolutamente insufficienti all'alimentazione della accresciuta popolazione. Il potenziamento ha riguardato l'intero assetto dalle fonti, alla centrale di S.Liberale totalmente cambiata sia nella potenzialità che nelle modalità di esercizio ed infine alla rete di distribuzione in cui sono stati inseriti nuovi importanti anelli idrici di grosse tubazioni. Il tutto come sarà di seguito indicato.
3. IL POTENZIAMENTO DELLE FONTI
I tre campi acquiferi erano stati in
grado, per un lungo periodo, di alimentare direttamente a gravità,
e cioè sfruttando il dislivello topografico esistente tra
zona pozzi e serbatoio a terra di S. Liberale, la cittadina allora
molto meno popolata di oggi. Il citato incremento di popolazione,
l'aumento dei consumi specifici e la contemporanea diminuzione
di portata accusata dai pozzi a seguito dei numerosi prelievi
effettuati da terzi nella stessa falda artesiana, hanno richiesto
un notevole potenziamento realizzato mediante installazione di
pompe sommerse in quasi tutti i pozzi. I risultati sono apparsi
subito lusinghieri in quanto la ottima falda artesiana si è
dimostrata atta a fornire tutta la portata necessaria. Come succede
sempre in questi casi la difficoltà risiedeva solo nella
regolazione delle pompe cioè nella definizione automatica
della durata di funzionamento di ciascuna di esse. E' infatti
ben noto come, dovendo produrre una portata variabilissima da
un giorno all'altro e da una stagione all'altra non sia facile
ottenere un esercizio ottimale e cioè in grado di produrre
i volumi d'acqua via via necessari senza dispendio energetico
e con un adeguato sfruttamento delle fonti. La modalità
che viene normalmente adottata quando, come a Sacile, le condotte
adduttrici si immettono in un serbatoio di arrivo, è quella
di dotare quest'ultimo di galleggianti con contatti elettrici
che fermano tutte le pompe a serbatoio pieno e le mettono in moto,
una di seguito all'altra, al verificarsi del suo svuotamento progressivo.
Si raggiungono, in questo modo, risultati completamente diversi
a seconda dell'entità dei consumi giornalieri d'acqua.
In dettaglio, durante il giorno di massimo consumo il comportamento
degli impianti è buono: le pompe dei pozzi, con un funzionamento
pressocchè ininterrotto, forniscono la portata media giornaliera
sufficiente per coprire un fabbisogno così elevato nel
mentre è il serbatoio che, sfruttando l'intero invaso accumulato
di notte, è in grado di fronteggiare la punta di consumo
del giorno dopo. Invece nelle giornate di consumo minore e soprattutto
in quelle di minimo fabbisogno, si verifica una grave anomalia
di funzionamento dovuta al fatto che le pompe dei pozzi, non appena
il serbatoio di arrivo tende a svuotarsi, provvedono a ripristinare
immediatamente, grazie alla loro esuberante producibilità,
il livello di massimo invaso. Ne consegue che durante la notte,
essendo il serbatoio già pieno e pur essendo le pompe sommerse
ferme, ha luogo lo sfioro di tutta l'acqua che i tre campi pozzi
sono comunque in grado di addurre a gravità. L'anomalia
appare intollerabile quando si pensi alle giornate nelle quali
il volume prodotto a gravità dai pozzi è superiore
a quello richiesto dall'utenza e, ciononostante, di giorno debbono
ugualmente funzionare le pompe dei pozzi nel mentre di notte viene
scaricata dagli sfioratori la quasi totalità della portata
in arrivo al serbatoio.
A Sacile il problema è stato risolto dotando l'impianto
di sollevamento di un automatismo che consente di impostare, non
già il livello massimo del serbatoio come accadrebbe con
i galleggianti prima citati, ma invece una curva giornaliera dei
livelli che deve assumere l'invaso durante le 24 ore della giornata
tipo. La curva, definita sulla base della esperienza reale di
esercizio ma comunque modificabile in ogni momento può
essere del seguente tipo.
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LIVELLO IN m SUL FONDO |
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massimo invaso |
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L'automatismo, verificato ad intervalli brevi e regolari il livello
effettivo dell'acqua in serbatoio ed effettuato il paragone con
il livello teorico prefissato per lo stesso istante nella curva,
ordina, nel caso di livello reale più basso di quello teorico,
la messa in moto di una nuova pompa e l'arresto in caso contrario.
In altri termini è assicurato il riempimento e svuotamento
del serbatoio secondo la curva preimpostata ed indipendentemente
dalla reale entità dei consumi dell'utenza. Ovviamente
nel caso i livelli durante l'intera giornata si mantengano costantemente
al di sopra di quelli teorici, il chè può avvenire,
ad esempio, quando la portata a gravità è superiore
al fabbisogno, le pompe non entrano mai in funzione. Quanto sopra
comporta una utilizzazione di tutto il volume utile del serbatoio
in tutte le giornate dell'anno, con un risultato ottimale per
il giorno di massimo consumo nel quale ha luogo una buona compensazione
delle portate ma con un risultato ancora migliore in tutte le
giornate di consumi bassi o medio-bassi nei quali l'esuberanza
di volume utilizzato rispetto a quello sufficiente per la compensazione,
provoca una diminuzione della portata che i pozzi prelevano dalla
falda nelle ore diurne ed un aumento durante la notte, o, più
esattamente, dalle ore 0 alle ore 7, nelle quali ha luogo l'invaso.
Maggiori dettagli, su questo tipo di regolazione, possono essere
letti nell'articolo "La regolazione dei serbatoi di compenso
degli acquedotti" dove sono riportati anche dei grafici di
funzionamento che aiutano nella comprensione delle modalità
di utilizzazione del sistema.
4. IL POTENZIAMENTO DELLA CENTRALE DI SOLLEVAMENTO DI S.LIBERALE
Il problema da risolvere a Sacile riguardava non solo la portata
da distribuire all'utenza ma anche la pressione di partenza della
rete di distribuzione che. a causa della altezza dell'esistente
serbatoio pensile limitata a soli 22 m sul suolo, risultavano
ambedue assolutamente insufficienti.
La soluzione che in casi del genere viene suggerita dalla letteratura
tecnica e che viene comunemente adottata da molti gestori è
quella inerente la demolizione del serbatoio pensile e la sua
ricostruzione ad una maggiore altezza pari almeno a 50 m, tale
essendo la quota cui sollevare l'acqua per avere in rete una pressione
atta a far fronte alle punte di consumo. Si vedrà come
l'intervento attuato, anche se ben diverso, ha consentito di ottenere
risultati migliori sia in termini di soddisfacimento dell'utenza
sia di economia di gestione pur comportando investimenti molto
inferiori.
La progettazione delle opere è stato preceduto da una attenta
analisi dei consumi reali dell'acquedotto e di quelli prevedibili
per un'intera annata del decennio successivo. Ne è risultato
che, come sempre accade in acquedotti similari, le portate di
punta, mediamente, si verificano per periodi molto brevi nel mentre
quelle medie e medio basse sono di gran lunga le più frequenti.
E' apparsa evidente l'opportunità di scegliere due diversi
regimi di esercizio degli impianti: per le portate basse e medio-basse
che sono quelle che si verificano, durante l'anno, nella stragrande
maggioranza delle ore, adottare il primo sistema e cioè
utilizzare ancora l'esistente serbatoio pensile visto che, da
numerose serie di calcoli di verifica della rete magliata, è
risultato ancora atto, in considerazione del loro ammontare relativamente
modesto, al rifornimento di dette portate. Sono evidenti i vantaggi
ottenibili: evitare la costosa demolizione e ricostruzione del
pensile e sollevare l'acqua, per la maggior parte del periodo
annuo, a soli 22 m di altezza con ovvia minor spesa energetica
e minori perdite occulte di rete che, come ben noto, sono funzione
diretta della pressione di condotta.
Il regime di secondo tipo, da attuare automaticamente nei brevi
periodi di maggior richiesta d'acqua da parte dell'utenza, doveva
dare ambedue i risultati concreti prima indicati e cioè
l'aumento della pressione e della portata dell'acqua immessa in
rete.
Ed ecco le modalità seguite per l'attuazione pratica dei
due regimi di funzionamento.
Le condotte verticali del pensile sono state sostituite con una
sola tubazione di grande diametro derivata dal fondo vasca e quindi
atta a svolgere la doppia funzione di entrata e di uscita dell'acqua
dal serbatoio pensile La tubazione è stata dotata di una
valvola motorizzata di intercettazione e di un by-pass con valvola
di ritegno che si apre nel senso dell'uscita d'acqua. La valvola
motorizzata, se aperta, mette il serbatoio in comunicazione diretta
con la rete ripristinando il normale funzionamento della rete
con alimentazione da serbatoio di testata. A valvola chiusa il
serbatoio è scollegato dalla rete la quale può funzionare,
con pompaggio diretto, a pressione completamente indipendente.
Il by-pass con valvola di ritegno che si apre quando la pressione
di rete scende al di sotto del il livello del serbatoio, consente
l'intervento dell'invaso superiore in caso di mancanza di corrente
o di panne della centrale di sollevamento. Importante , infine,
la possibilità di imporre il valore di soglia, tarabile,
della portata che definisce i due regimi.
Il funzionamento degli impianti così modificati è
il seguente.
Quando il valore della portata in uscita dalla centrale rilevata
dal misuratore e trasmessa in tempo reale al quadro di comando
è inferiore alla soglia prefissata l'automatismo mantiene
aperta la valvola motorizzata e fa funzionare la serie di pompe
di bassa prevalenza in modo da mantenere il serbatoio al suo massimo
livello. La rete funziona allora a bassa pressione con tutti i
vantaggi già citati. Non appena la portata aumenta e supera
la soglia prefissata, la valvola motorizzata viene chiusa e, da
tale momento, il serbatoio rimane pieno d'acqua, separato dalla
rete ma pronto ad intervenire in caso di bisogno. Entra in funzione
la serie di pompe ad alta pressione asservite alla portata in
uscita. Ciò significa che quando la portata aumenta al
di sopra di determinati valori, si avvia una nuova pompa. Se la
portata diminuisce vengono via via fermate le macchine ad alta
pressione finchè, superata in diminuzione la soglia prefissata,
si torna alle pompe a bassa pressione e all'apertura del serbatoio
pensile. Uno dei pericoli cui potrebbe incorrere l'impianto è
quello della permanenza, del tutto casuale, della portata per
lunghi periodi su valori prossimi a quelli di soglia il che, a
prima vista, sembrerebbe causare un continuo alternarsi di comandi
e di controcomandi dannosi per l'esercizio. Si deve subito precisare
come tale pericolo non sussista affatto in quanto, il passaggio
da un regime all'altro come pure l'avvio o l'arresto di una pompa,
provocano una importante modifica indotta nella portata assorbita
dalla rete che, conferisce all'impianto una grande stabilità
. Maggiori dettagli sul fenomeno possono essere letti nel capitolo
2.1 dell'articolo " La regolazione degli impianti di sollevamento
degli acquedotti".
Un altro punto da chiarire è quello della possibilità
che negli impianti con immissione diretta in rete le pompe agiscano
fuori rendimento, anche se, a Sacile, tale inconveniente può
essere evitato con una attenta regolazione delle soglie di intervento,.
A tale riguardo bisogna tener presente come il funzionamento di
una macchina al di fuori del punto ottimale possa causare, al
massimo, una perdita di rendimento pari a qualche punto percentuale
ma come, al tempo stesso, abbassare la prevalenza di pompaggio
di qualche decina di metri significhi guadagnare decine e decine
di punti percentuali nel rendimento: Il bilancio finale è
quindi nettamente favorevole al funzionamento indicato! Passando
al caso reale può darsi benissimo che la variazione di
pressione che si verifica in rete durante il pompaggio ad alta
pressione ed in diretta, porti la pompa allora in moto a lavorare
fuori rendimento con perdita, poniamo dell'1% nel rendimento meccanico.
Il danno economico è insignificante se paragonato a tutti
i periodi, di grande durata durante l'anno tipo, nei quali, abbandonato
il pompaggio a 50-60 m di pressione, si passa a quello a 22 m
che comporta una spesa energetica di sollevamento pari al 30%
di quella che si dovrebbe sostenere per il pompaggio a 50-60 m.
Un ulteriore problema è quello della necessità di
attenuare i colpi d'ariete che il pompaggio in diretta trasmette
inevitabilmente alle condotte con il pompaggio in diretta. Esso
è stato risolto in primo luogo dalla valvola di ritegno
inserita nella colonna montante del pensile, la quale, al mancare
della corrente elettrica o al verificarsi di qualunque inconveniente
nelle pompe, aprendosi prontamente, mantiene comunque in rete
la pressione del serbatoio. Il secondo elemento moderatore è
dato dalla tipologia delle valvole di ritegno installate subito
a valle delle pompe, che, essendo del tipo a membrana, si chiudono,
al momento dell'arresto delle pompe, prima che abbia luogo l'inversione
del flusso d'acqua.
In definitiva gli impianti descritti hanno dimostrato piena validità
attraverso decenni di esercizio, Si è potuto constatare
come, nella realtà, gli impianti, pur consegnando correttamente
l'acqua all'utenza in ogni condizione di esercizio, funzionino
a bassa pressione per periodi lunghissimi nel mentre il regime
di alta pressione è limitato a poche ore durante giornate
particolari e rare quali possono essere per esempio le giornate
particolarmente calde delle medie stagioni (primavera ed autunno).e
durante quelle di calura estiva. L'alta pressione praticamente
non esiste durante l'inverno e le giornate piovose delle altre
stagioni. Il tutto si traduce in evidenti economie date non solo
dal minor consumo di energia elettrica di pompaggio ma anche dalle
diminuzione di perdite occulte dovuta alla minor pressione che
si registra in rete in tutti i periodi notturni.
Risultati ancora migliori si sarebbero potuti se la serie di pompe
di alta pressione fossero state del tipo a velocità variabile
con possibilità, quindi, di mantenere, nel secondo regime
(ad alta pressione), una portata e una pressione di alimentazione
della rete ambedue variabili con continuità e restando
asservite alle richieste dell'utenza. Al momento dell'esecuzione
dell'intervento non era però ancora disponibile la tecnologia
moderna che rende estremamente economici e facili sia la variazione
dei giri che la regolazione dei motori elettrici.
5. IL POTENZIAMENTO DELLA RETE DI DISTRIBUZIONE
E' consistito molto semplicemente nella costruzione di condotte
di grosso diametro munite delle normali apparecchiature come saracinesche
di intercettazione sfiati scarichi ed idranti atte ad integrare
la rete esistente potenziandola ed estendendola a tutta la periferia.
6. ULTERIORI IMPIEGHI DELLA TECNICA DI POTENZIAMENTO SPERIMENTATA A SACILE
La validità delle scelte operate a Sacile e fin qui descritte
hanno trovato piena conferma anche nell'acquedotto di un'altra
cittadina avente le medesime caratteristiche e cioè a Portogruaro
in provincia di Venezia. Lo schema idraulico di tale acquedotto
vedeva campi pozzi, serbatoio di raccolta e compensazione a terra,
centrale di sollevamento, serbatoio pensile ed infine rete di
distribuzione del tutto simili a quelle descritte. Anche in questo
caso invece di sostituire il serbatoio pensile di Portovecchio
posto in testa alla rete ed avente un'altezza di soli 20 m con
uno di maggior altezza, si è adottato il pompaggio con
due regimi rispettivamente a bassa ed alta pressione definiti
dalla soglia di portata e con utilizzazione del serbatoio pensile
nel regime a bassa pressione. e pompaggio diretto in rete nell'altro.
La costituzione degli impianti a potenziamento attuato e la loro
gestione che dura ormai da oltre 20 anni sono identiche a quelle
descritte prima per Sacile ed identici sono i benefici avuti.
Se ne omette pertanto la descrizione limitandosi a confermare
la bontà dell'intervento sia per quanto concerne il soddisfacimento
dell'utenza sia l'economia di gestione ed, infine, la riduzione
delle perdite occulte.
7. I PRINCIPALI RISULTATI CONSEGUITI
L'intervento di potenziamento di cui
al presente lavoro ha consentito di chiarire importanti concetti
sulla reale comportamento delle reti acquedottistiche concetti
che, espressi in dettaglio negli altri articoli del sito, possono
essere così riepilogati.
- Una rete di distribuzione d'acqua potabiile soprattutto se a
sollevamento meccanico, deve funzionare a pressione di partenza
variabile asservita alle richieste dell'utenza. Deve pertanto
essere abbandonata la regola, molto diffusa, in base alla quale
tutti gli acquedotti dovrebbero essere dotati di serbatoio di
testata che fissa in maniera irreversibile la pressione in testa
alla rete.
- I consumi della rete non dipendono solo dalle richieste dell'utenza
ma, almeno in parte, dalla pressione di esercizio. Ad esempio
se per un determinato periodo la pressione di funzionamento è
fatta aumentare, sempre restando entro i limiti di corretta consegna
dell'acqua, aumenta anche la portata totale assorbita. Tale fenomeno,
spiegato ampiamente nell'articolo "Fabbisogno, consumi, portate
e perdite nella pratica di esercizio delle reti di distribuzione
d'acqua potabile a sollevamento meccanico" dove sono riprodotti
anche dei grafici di funzionamento reale degli impianti qui descritti,
è dovuto non solo all'inevitabile crescita delle perdite
occulte ma anche a quella del consumo reale dell'utenza.
- Le perdite di rete possono essere notevoolmente contenute abbassando
di notte la pressione di funzionamento della rete cioè
limitandola entro valori appena sufficienti alla distribuzione
delle modeste portate che l'utenza richiede durante le ore notturne;
- Occorre sovvertire la regola in atto chee vede la produzione
giornaliera d'acqua maggiore di quella notturna ed attuare tutti
gli artifici possibili per aumentare, invece, la produzione notturna
con cui sfruttare varie condizioni di favore come la maggior quota
di falda ed il minor costo dell'energia elettrica. Il risultato
può essere conseguito con una regolazione dei serbatoi
di accumulo diversa da quella normalmente usata (Vedi articolo
"La regolazione dei serbatoi di compenso degli acquedotti")
- La presenza di un efficiente bay-pass e di valvole di ritegno
del tipo contrappesate o a membrana atte a chiudersi, per effetto
della proprio carico cinetico prima che si inverta il flusso dell'acqua,
possono garantire un buon funzionamento degli impianti di sollevamento
anche senza dispositivi particolari come le casse d'aria.
- La metodologia usata può essere uulteriormente migliorata
usando, per il pompaggio diretto in rete, pompe a velocità
variabile asservite al consumo dell'utenza, ed oggi facilmente
reperibili in commercio.
8. CONCLUSIONI
Si sono descritte sommariamente delle
opere effettivamente realizzate per il potenziamento di reti acquedottistiche
di centri abitati di piccole dimensioni ma con caratteristiche
moderne e razionali.
Da rilevare l'utilizzazione degli impianti esistenti e particolarmente
del serbatoio pensile posto in testa alla rete di distribuzione
senza dover rinunciare ad alcuni dei notevoli vantaggi che la
tecnologia rende oggi disponibili per un esercizio corretto ed
economico degli impianti, primo fra tutti il pompaggio diretto
in rete a pressione variabile che, secondo l'opinione di chi scrive,
ne costituisce uno dei concetti fondamentali.
Si sono fornite utili indicazione per l'attenuazione dei colpi
d'ariete che il pompaggio diretto in rete inevitabilmente provoca
ed infine per la regolazione dei serbatoi di compenso.
A conclusione dell'articolo corre l'obbligo di citare la "Compagnia
Generale delle Acque" Società con sede a Venezia ed
ora a Monselice (PD) per la qualità di progettazione, costruzione
e gestione degli impianti descritti e, soprattutto, per aver dato
modo a chi scrive, pur se in possesso di un titolo di studio modesto
come è quello di geometra, di effettuare ampie ricerche
e sperimentazioni dal vivo sia in Italia che in Francia presso
la società "Compagnie Gènèrale des Eaux"
di Parigi nota per l'alta tecnologia dei numerosi impianti dalla
stessa costruiti e gestiti in tutta Europa.