DOVE SI DIMOSTRA CHE I SERBATOI DI COMPENSAZIONE TRADIZIONALI NON POSSONO AFFATTO FUNZIONARE

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Schema della rete di tipo tradizionale utilizzata per i calcoli dinamici di verifica.
Notare i tre serbatoi pensili di rete di cui si dimostra il cattivo funzionamento

Con questa nota si cerca di dimostrare come, nei tempi moderni che pongono a disposizione notevoli mezzi tecnici di svolgimento e di controllo di tutte le operazioni di esercizio di un acquedotto, sono due le azioni indispensabili: capire il funzionamento reale della rete di distribuzione e, una volta constatata la notevole distanza che intercorre tra i concetti teorici tradizionali e quelli reali finalmente messa in luce, adottare dei concetti nuovi nella costituzione e nell’esercizio delle reti in argomento.
Riguardo il primo punto si rileva come tramite calcolo di verifica del funzionamento delle reti anche complesse si riesca a capire non solo il funzionamento istantaneo delle reti ma, tramite verifiche dinamiche, si possa seguire passo passo il loro comportamento per lunghi periodi i durante i quali cambiano minuto per minuto le condizioni di funzionamento a seguito del variare di numerosi fattori come le richieste dell’utenza, la pressione imposta all’inizio rete, le perdite di carico delle tubazioni e quelle provocate da apparecchiature idrauliche che provocano continui cambiamenti al funzionamento dell’intero complesso di distribuzione dell’acqua. Da ribadire come anche la quota istante per istante dei livelli dei serbatoi pensili inseriti in rete modifichi il funzionamento della rete anche a parità di condizioni. Ad esempio se i livelli alle ore 24 sono diversi da quelli del giorno prima, pur restando esattamente le stesse tutte le altre condizioni ivi compresi i consumi istante per istante degli utenti, i risultati a fine giornata sono diversi proprio perché diversa è stata la quota di partenza della mezzanotte.


La prima precisazione da fare riguarda il fenomeno che caratterizza un impianto acquedottistico di tipo tradizionale e che chiamerò funzionamento casuale in quanto dominato da regole naturali che si contrappongono a quelle modulate meccanicamente dall’impianto di telecomando degli acquedotti più moderni. Ai tempi in cui nulla è lasciato al caso, abbandonare a se stesso proprio un servizio essenziale come quello idropotabile rinunciando all’uso di moderni metodi di razionalizzazione è, a mio avviso, assolutamente inammissibile.

Per approfondire questi concetti chi scrive aveva simulato con modello matematico ancora nel 1998 una ipotetica rete magliata alimentata da vasca di carico e quindi a pressione di partenza fissa e munita di tre serbatoi pensili inseriti in rete. Fissati i consumi durante le 24 ore della giornata si era eseguita una serie dinamica di calcoli di verifica estesi appunto alle 24 ore della giornata. Ogni verifica era considerata ad intervalli di un quarto d’ora e proseguita, con identici dati, per cinque giornate consecutive allo scopo di ottenere la stabilità dei risultati di giornate successive evitando il problema citato dovuto alla mutua influenza dei serbatoi pensili. Per chi volesse esaminare in dettaglio la serie di calcoli lo può fare sia dal mio sito con l ‘articolo“ LA RAZIONALIZZAZIONE DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE D’ACQUA POTABILE A SOLLEVAMENTO MECCANICO” oppure nel n. 3/1998 della rivista “L’ACQUA” organo ufficiale della Associazione Idrotecnica Italiana nel quale la nota è stata a suo tempo pubblicata..
Quello che mi preme segnalare sono alcune stupefacenti risultanze dei calcoli che mi auguro riescano a far capire il termine “casualità” che ho prima attribuito al funzionamento di molti acquedotti. A tale riguardo basterà segnalare che i tre serbatoi del modello matematico, pur avendo tutte le caratteristiche di volume di ubicazione e di quota fissate dalla migliore teoria, pur tuttavia non risultano assolutamente adatti a compiere la compensazione delle portate. Per brevità si elencano i due loro difetti principali. In primo luogo dai calcoli risulta che la vasca di carico non può in nessun caso mantenere durante le 24 ore della giornata esaminata una portata costante e pari a quella media giornaliera essendo i serbatoi incapaci a svolgere compiutamente la compensazione. Risulta invece che la portata assume valori massimi al pomeriggio quando, essendo sia gli invasi dei serbatoi e sia la piezometrica di rete al loro minimo livello, si rende disponibile la massima depressione di carico piezometrico tra vasca e rete cui ovviamente corrisponde una portata maggiore di quella media giornaliera. In altre parole non sussiste alcuna possibilità che la vasca di carico possa immettere continuativamente in rete, come ammettono i testi classici di acquedottistica, la portata media giornaliera ma invece essa deve compiere parte del lavoro che spetterebbe ai serbatoi adeguando in continuazione la sua portata alle richieste di rete. In altre parole, pur assegnando ai serbatoi di compenso i più favorevoli dimensionamenti e quote altimentriche, è risultato impossibile far eseguire loro la totale compensazione delle portate. Oltre a questo i serbatoi medesimi, essendo vicini all’utenza, nelle prime ore mattutine quando comincia ad aumentare il consumo dell’utenza, iniziano subito a svuotarsi mentre sarebbe loro compito mantenere l’intero volume di invaso per potere soddisfare il periodo di consumo di punta. Il volume che essi immettono in rete non offre che modesta utilità nel mentre viene trasferito, come detto, direttamente alla vasca di carico il compito di rimediare al disservizio modulando la portata da immettere in rete.

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Schema della rete modificata. Sono stati eliminati i tre serbatoi pensili ed aggiunto un solo serbatoio del tipo a terra sito in posizione baricentrica. Il serbatoio è alimentato direttamente dalla rete ed è munito di impianto di risollevamento con pompe a velocità variabile

Si è poi eseguita una seconda serie di calcoli del modello matematico nella quale si è modificato profondamente la rete sostituendo la vasca di carico con un insieme comprendente un grande serbatoio a terra di compenso con annessa stazione di sollevamento a pressione variabile, mentre i tre serbatoi pensili sono stati sostituiti da un solo grande serbatoio di accumulo anch’esso del tipo a terra, alimentato direttamente dalla rete e sito in posizione baricentrica ed anch’esso munito di impianto di sollevamento pressione variabile. Ripetuta la stessa serie di calcoli per le 24 ore della giornata tipo, si è constatato l’ottimo funzionamento con una rilevante economia di energia elettrica di sollevamento. Quello che risalta in modo particolare è la razionalità della compensazione operata dal serbatoio di rete in quanto esso interviene solo raramente al verificarsi di consumi eccezionale la cui frequenza, come ben noto, è molto bassa. Il diagramma che si allega illustra chiaramente quanto detto tenendo conto delle durate statistiche medie dei prelievi e del funzionamento di calcolo. Si può notare come l’utilizzo del serbatoio di compenso baricentrico interessa una percentuale modestissima pari al solo il 6% del suo totale impiego, nel mentre per la stragrande maggioranza dell’annata tipo l’intera alimentazione della rete viene effettuata, grazie alla possibilità di variare portata e pressione, direttamente dall’impianto principale dotato del grande serbatoio di compenso e pompe a velocità variabili.

Grafico dell' utilizzazione reale del serbatoio di compensazione baricentrico e a terra
Esempio di utilizzazione reale del serbatoio di compensazione baricentrico a terra

Le conclusioni della nota, meglio dettagliate nell’articolo citato, sono stupefacenti in quanto viene dimostrata l’inconsistenza delle opinioni correnti riguardo il funzionamento dei serbatoi distribuiti in reti alimentate con pressione fissa (serbatoi di estremità) in quanto non atti a compiere la compensazione giornaliera che la letteratura tecnica assegna loro.
Appare anche errata la modalità in uso per la determinazione delle caratteristiche da assegnare ai serbatoi di rete, modalità che si basano su due soli elementi che sono il diagramma dei consumi e la portata immessa in rete, a torto, considerata costante e pari alla media giornaliera. Nessun conto viene tenuto del funzionamento della rete che invece svolge una azione fondamentale per il riempimento e svuotamento dei serbatoi stessi commettendo, anche in questo caso, un madornale errore di concetto.

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