1) PREMESSA
Nella memoria "LA RAZIONALIZZAZIONE DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE
D'ACQUA POTABILE A SOLLEVAMENTO MECCANICO" pubblicata su
"l'Acqua" n.3/98 e nel sito Internet http://altratecnica.3000.it
si è dimostrato come la presenza dei serbatoi pensili o
di serbatoi in quota di altro tipo posti in testa alla rete per
stabilizzarne la pressione di partenza, se da un lato conferisce
al servizio acquedottistico quelle caratteristiche di sicurezza
tanto conclamate dalla letteratura tecnica, dall'altro comporta
inconvenienti gravi come, trattandosi di reti a sollevamento meccanico,
eccessivi dispendi energetici e perdite occulte. Per ovviarvi
si è proposta una soluzione che prevede il funzionamento
della rete a pressione variabile descrivendone tutti i vantaggi,
non ultimo quello di rendere superflua la costruzione degli ingombranti
e poco estetici serbatoi pensili. Anche nelle reti funzionanti
a gravità, come illustrato nella memoria "LA RETE
DI DISTRIBUZIONE D'ACQUA POTABILE DEI TERRITORI CON NOTEVOLI DISLIVELLI
TOTPOGRAFICI" visibile nel sito internet citato, la presenza
dei serbatoi di testata, vincolando rigidamente la pressione di
esercizio, provocherebbe inconvenienti gravi per cui è
stato proposto il funzionamento della rete a pressione variabile
asservita alle richieste dell'utenza. Vale, per ambedue i tipi
di acquedotti indicati, la regola in base alla quale i serbatoi
in oggetto debbono essere del tipo a terra meno costosi di quelli
pensili ed in grado di contenere volumi d'acqua ben più
consistenti nel mentre la costruzione di questi ultimi deve essere
bandita arrivando alla conclusione, a tutta prima ritenuta logica,
che quelli esistenti dovrebbero essere demoliti.
Se si esamina poi la situazione reale degli acquedotti delle città
site in territori pianeggianti e dotati di serbatoi pensili di
testata, si constata come molto spesso questi ultimi siano inutilizzati
e ciò per motivazioni che possono esser ricondotte tra
le seguenti. Esiste una prima categoria che comprende serbatoi
relativamente bassi in quanto costruiti negli anni 20-40 quando
le città erano soltanto delle grosse borgate per la cui
alimentazione idropotabile si era ritenuta sufficiente una pressione
di partenza pari a 20-25 m sul suolo. Il grande sviluppo urbanistico
avvenuto negli anni seguenti ha reso in seguito tali strutture
insufficienti per cui sono state poste fuori servizio onde poter
effettuare la distribuzione con la maggior pressione di almeno
35-40 m. sul suolo che le nuove dimensioni ed importanza della
città richiedevano. Una seconda categoria di serbatoi inutilizzati
comprende quelli costruiti negli anni 50-60 quando i costi energetici
di sollevamento dell'acqua non rappresentavano che un'incidenza
di spesa minima. In tale evenienza si sono costruiti serbatoi
arditi con dimensioni che hanno raggiunto spesso i 55 m. di altezza
costringendo a pompare l'acqua a quote notevoli ma in quel tempo
ritenute atte ad un servizio inappuntabile.
Ebbene in questi casi ci si è accorti negli anni recenti
che un semplice abbassamento della pressione di pompaggio può
portare ad economie nella spesa energetica dell'ordine del 40-
50% di quanto prima necessario, il che ha giustificato la loro
messa fuori servizio che dura ormai da molti anni.
Nella presente nota, nel mentre trova conferma la opportunità
di non costruire nuovi serbatoi pensili, si descrivono quali sono
i provvedimenti da adottare per poter comunque ritrarre dai descritti
monumenti all'inutilità che non si ritenga opportuno demolire,
vantaggi importanti senza rinunciare a far funzionare la rete
con quella pressione che la nuova tecnica acquedottistica consiglia.
Da rilevare come le rgomentazioni che formano l'oggetto della
presente nota riguardino soltanto i serbatoi di testata normalmente
ubicati in corrispondenza dell'impianto di produzione. Analoghi
risultati si possono alle volte conseguire anche per serbatoi
pensili inseriti in rete a seconda delle loro caratteristiche
dimensionali, di quelle funzionamento della rete e del telecontrollo
e telecomando. La loro eventuale utilizzazione, pertanto, và
studiata caso per caso.
2) DESCRIZIONE DEL PROBLEMA E DEI PROVVEDIMENTI DA ADOTTARE
L'inconveniente che si riscontra in una
rete a pressione variabile dotata di serbatoio pensile di testa,
consiste nel fatto che non esiste compatibilità tra la
escursione della linea piezometrica di inizio rete che può
arrivare a più decine di metri a seconda delle necessità
di esercizio e quella di livello dei serbatoi pensili che non
supera invece i cinque/sei metri. Qualora però il serbatoio
fosse disconnesso dalla rete tramite apposite apparecchiature
idrauliche che gli consentissero il ripristino della connessione
in caso di bisogno, esso potrebbe comunque costituire una riserva
d'acqua utile per coprire eventuali panne di funzionamento e per
attenuare i colpi d'ariete conseguenti a particolari manovre o
fuori servizio delle apparecchiature.
Lo schema idraulico atto a realizzare tali funzionalità
e illustrato nella fig. 1, presenta alcune particolari caratteristiche.
La vasca deve innanzitutto essere collegata alla rete mediante
condotta di entrata/uscita derivata dal fondo serbatoio e munita
di valvola motorizzata, che chiameremo di intercettazione, comandata
dall'impianto di telecontrollo che la mantiene costantemente chiusa
fatta eccezione soltanto per i brevi periodi di utilizzazione
che saranno in seguito descritti.
Il dispositivo di telecomando è
in grado anche di attuare la regolazione della valvola in modo
da modularne le perdite di carico a seconda delle necessità.
La vavola di cui sopra èbay-passata da una condotta munita
di due apparecchiature idrauliche, poste in serie, la prima delle
quali, costituita da una valvola motorizzata e che chiameremo
di regolazione, ha due sole possibili posizioni automaticamente
imposte dal sistema di telecontrollo: completamente aperta tutte
le volte che la pressione di rete è superiore al serbatoio
pensile, strozzata negli altri casi. La seconda apparecchiatura
del by-pass è una valvola che chiameremo di ritegno e che
tenderebbe naturalmente ad aprirsi per effetto della colonna d'acqua
che la sovrasta se tale condizione non fosse impedita dall'automatismo
che provvede a mantenerla, invece, sempre chiusa. Quest'ultima,
in altri termini, è una apparecchiatura che si apre da
sola ogni qualvolta viene a mancare, per un qualsiasi motivo,
la corrente elettrica nella vicina centrale di sollevamento.
Il funzionamento dell'impianto così modificato è
il seguente.
L'automatismo provvede dapprima al riempimento del serbatoio e
quindi chiude la valvola di intercettazione. Anche la valvola
di ritegno, durante il normale esercizio, è mantenuta chiusa
nel mentre quella di regolazione si trova in una delle due posizioni
descritte a seconda della condizione di pressione nel funzionamento
del momento. Il serbatoio si trova, in tali condizioni, con l'invaso
al massimo livello e totalmente disconnesso dalla rete la quale,
pertanto può funzionare con qualsivoglia pressione di esercizio
e quindi anche "a pressione variabile asservita alle richieste
dell'utenza".
Il provvidenziale intervento del serbatoio ha luogo in due casi.
Quello di primo tipo è relativo alle reti a sollevamento
meccanico, e si verifica quando viene a mancare la corrente elettrica
che alimenta le pompe. L'apertura della valvola di ritegno, non
più mantenuta artificiosamente chiusa, ristabilisce allora
la
connessione tra volume di invaso e condotte stradali con la provvidenziale
conseguenza che il rifornimento idropotabile non subisce alcuna
interruzione ma prosegue per tutta la durata consentita dal volume
proprio del serbatoio. Possono allora verificarsi due casi. Se
la pressione di esercizio nell'istante
che precede la panne era superiore al livello del serbatoio, essa
si abbassa fino a coincidere con il livello stesso con conseguente
leggera diminuzione della portata assorbita dall'utenza che torna
a tutto vantaggio della durata del possibile intervento del serbatoio.
In tale situazione, onde evitare maggiori perdite di carico, la
valvola di regolazione è totalmente aperta. Diversamente,
qualora la pressione fosse stata inferiore a quella dell'invaso,
la fuoriuscita dell'acqua dal soprastante serbatoio avrebbe trovato
la valvola di regolazione strozzata il che avrebbe consentito
di ridurre il nuovo carico ed evitato quindi un ingiustificato
aumento di pressione assicurando, anche in questo caso, una maggior
durata dell'alimentazione di soccorso.
L'intervento del serbatoio di secondo tipo, propria sia degli acquedotti a sollevamento meccanico sia di quelli funzionanti a gravità, ha invece luogo quando l'alimentazione della rete si interrompe per un qualche disservizio come può essere la rottura di una condotta di adduzione o delle apparecchiature idrauliche annesse oppure di una pompa di sollevamento. In tale caso, venendo a mancare la pressione alla mandata ha luogo l'immediato intervento del sistema di telecontrollo che, constata l'anomalia emette l'allarme, attua la connessione del serbatoio mediante apertura e regolazione della valvola di intercettazione con conseguente immissione in rete dell'acqua in esso contenuta.
In ambedue i casi descritti, una volta cessata l'emergenza, ha luogo il ripristino automatico delle normali condizioni di esercizio con immediato riempimento del serbatoio che torna ad essere pronto per eventuali nuove necessità.
In definitiva il nuovo ruolo che in questa
nota si propone di affidare ai serbatoi pensili che esistono in
testa a molte reti di distribuzione d'acqua potabile, consiste
nel mantenerlo sempre pieno ma disconnesso dalla rete e pronto
ad intervenire sia quando esso si trova ad una quota inferiore
alla linea piezometrica di funzionamento (serbatoio "basso")
nel qual caso costituisce una utilissima riserva atta a far fronte
alla emergenza sia pure con una pressione leggermente inferiore
a quella normale, sia quando è ad una quota superiore (serbatoio
"alto") nel qual caso è atto a sostituirsi alla
normale alimentazione mettendo in gioco un importante volume d'acqua
posto ad una quota
esuberante ma con possibilità di regolarne la pressione
di alimentazione tramite la valvola di riduzione asservita al
sistema automatico di telecontrollo.
Una ultima particolarità dell'impianto acquedottistico
che si descrive riguarda la necessità di evitare che, in
caso di prolungato mancato intervento del serbatoio, l'acqua che
permane ferma per lungo tempo al suo interno abbia a perdere i
necessari requisiti di potabilità. A tale scopo il dispositivo
di telecontrollo e telecomando sarà organizzato in modo
che, ogni qualvolta la piezometrica di rete si trova a coincidere
con il livello del baricentro dell'invaso, abbia da essere ripristinato
a mezzo apertura della valvola di intercettazione e per un certo
periodo, ad esempio per mezzora, il collegamento rete/invaso con
funzionamento forzato del serbatoio e conseguente ricambio dell'acqua
in esso contenuta. Tale operazione ha necessariamente luogo come
minimo una volta ogni 24 ore in quanto tale è l'intervallo
minimo che intercorre tra funzionamento ad alta pressione (consumi
di punta giornalieri) e quello a bassa che, normalmente, si verifica
nel periodo notturno.
3)CONCLUSIONI
La presenza dei serbatoi pensili posti in testa alle reti di distribuzione
è assolutamente sconsigliabile in quanto, vincolando la
piezometrica di rete entro limiti ristretti, non è consentono
il funzionamento a pressione variabile asservita alle richieste
dell'utenza considerato essenziale per un razionale servizio
di rifornimento idropotabile. Confermano tale stato di cose i
numerosi casi di messa fuori servizio o addirittura di demolizione
di tali strutture attuata in molte realtà acquedottistiche
allo scopo di realizzare notevoli economie nelle spese energetiche
di sollevamento ed un miglior servizio all'utenza.
Nella nota si èdimostrato come tale loro caratteristica
negativa possa essere superata sconnettendoli dalla rete tramite
appropriate apparecchiature automatiche che provvedono a mantenerli
pieni d'acqua e pronti ad alimentare la rete in caso di disservizi
vari. Tale prerogativa non giustifica la costruzione ex novo di
nuovi serbatoi pensili che devono comunque considerarsi un cattivo
investimento ma, quando preesistenti, ne consente l'utilizzazione
con buoni risultati di esercizio.