LA REGOLAZIONE SEMPLIFICATA DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE FUNZIONANTI A PRESSIONE VARIABILE

Grafico del funzionamento pompa a velocità variabile con la quale è possibile immettere l’acqua direttamente in rete a portata e pressione regolabili
Grafico del funzionamento pompa a velocità variabile con la quale è possibile immettere l’acqua direttamente in rete a portata e pressione regolabili

La rete funzionante a pressione variabile si basa sul concetto fondamentale di consegnare l’acqua all’utente con pressione costantemente adeguata alle sue necessità. Sue caratteristiche essenziali sono una alta pressione di esercizio in tutti i momenti di grande consumo nel mentre al calare della richiesta idrica deve diminuire anche la pressione di arrivo a casa dell’utente. Per ottenere questi risultati è necessario che siano note alla centrale acquedottistica ed in tempo reale le pressioni effettive delle zone caratteristiche di tutto il territorio e che essa provveda a regolare in continuazione la pressione di immissione in rete mediante modulazione automatica della velocità delle pompe oppure delle strutture di convogliamento e consegna dell’acqua proveniente dalle fonti, in modo da riportare minuto per minuto la pressione finale di consegna al corrispondente valore predisposto. Ovviamente per raggiungere questi risultati è necessario che l’acquedotto sia munito di un sofisticato impianto di telecontrollo e telecomando ed inoltre che la rete abbia un sufficiente numero di manometri diffusi. I particolari per affrontare e risolvere razionalmente il problema sono stati ripetutamente spiegati in molti articoli del sito (questi i titoli: Impianti di sollevamento , Portate e perdite , Pressione , Telecontrollo  , Rete di distribuzione  , Il futuro ) e quindi ne è esclusa in questa sede la trattazione. Si vuole invece far qui rilevare come anche negli acquedotti privi di impianto di telecontrollo sia possibile adottare un metodo di regolazione raggiungibile tramite la sola centrale di sollevamento o le sole apparecchiature di consegna considerate a sé stanti e cioè prive del sistema centralizzato di telecontrollo vero e proprio di cui si è detto.

Tabella delle velocità di rotazione da imporre ora per ora alla pompa
Tabella delle velocità di rotazione (terza colonna)da imporre ora per ora alla pompa. Nelle colonne 2 e 4 sono riportati i dati di funzionamento

Lo scopo può essere raggiunto mediante asservimento della velocità delle pompe o asservimento delle valvole di inizio rete, alla portata richieste dell’utenza misurata in tempo reale dal venturimetro posto in uscita dalla centrale stessa e quindi imponendo una adeguata variazione ogni qualvolta viene rilevato un aumento o diminuzione della portata da esso stesso rilevata. Il sistema è in grado di dare buoni risultati ma presenta dei rischi dovuti ad una eventuale azione di auto correzione della regolazione poiché la portata immessa in rete (che viene assunta come dato di base per modulare la portata stessa) può subire dei cambiamenti significativi ma non dovuti alla effettiva variazione della richiesta dell’utenza ma consistenti invece in mutazioni aberranti essendo conseguenza diretta di sé stessa cioè della nuova pressione di immissione in rete che pertanto condurrebbe a risultati gravemente anomali. Si tratta di un fenomeno ben noto ai programmatori del sistema che provvedono ad includervi dei controlli di congruenza atti ad eliminare queste anomalie e quindi ad avere una corretta regolazione.

Grafico di funzionamento di esempio teorico. Si tratta di una pompa a velocità variablie cui si è imposto ora per ora la velocità di rotazione di cui alla colonna 3 della tabella soprastante.
Grafico di funzionamento di esempio teorico. Si tratta di una pompa a velocità variabilie cui si è imposto ora per ora la velocità di rotazione di cui alla colonna 3 della tabella soprastante.

Ma una modalità che si vuole qui raccomandare per tutti gli acquedotti alimentati con pompaggio e che assicura buoni risultati confermati da esperienze dirette di reti alimentate per decenni in tale modo, viene ottenuta molto semplicemente asservendo in continuo e per tutte le 24 ore della giornata la velocità di rotazione delle pompe ad un adeguato numero di giri per secondo definito sperimentalmente. Allo scopo occorre predisporre una tabella che fissi quarto d’ora per quarto d’ora la velocità che deve assumere ogni pompa, tabella che in prima ipotesi (provvisoria) va determinata con prove dirette di pompaggio e controlli manuali di rete. Una volta iniziato l’esercizio in base alla tabella provvisoria, occorre sistematicamente avere dei risultati reali, anche se saltuari, che aiutino man mano ad aggiornare la tabella stessa riuscendo a comporne una serie definitiva e aggiornabile ad intervallo di qualche anno e da usare per ogni intera stagione.
Bisogna subito notare come l’aver fissato il numero di giri che la pompa deve assumere all’ora x non significa affatto aver imposto la portata che la pompa immette in rete in quel momento in quanto la funzione della pompa è sempre dipendente dalla sua curva caratteristica la quale, ferma restando la velocità prefissata, può adeguare la portata al fabbisogno reale lasciando scorrere il punto di funzionamento lungo la curva stessa e quindi aumentando o diminuendo la portata sollevata e rispettivamente diminuendo o maggiorando la prevalenza manometrica di pompaggio fino a soddisfare la richiesta sia pure con una certa tolleranza rispetto all’optimum di funzionamento. La cosa sarà meglio capita con un esempio numerico facendo riferimento al grafico della figura sopra allegata nel quale i dati sono adimensionali. Esaminiamo il punto 1 di funzionamento teorico pari al 118% di portata e 81% di pressione. Immaginiamo che la portata reale richiesta del momento in esame sia minore e per esempio sia pari al solo 110%. Allora la pompa, come risulta dalla curva caratteristica, non essendo il 118% assorbito dalla rete tenderà per forza a diminuire la portata sollevata aumentando al tempo stesso la pressione che potrà ad esempio stabilizzarsi sul 125%. Questo aumento di pressione indurrà la rete ad assorbire un po’ di portata in più di quella prima nominata ed in definitiva il funzionamento vedrà immessa in rete una portata pari a circa il 120 % ad una pressione del 85%. Si noterà come i valori reali non coincidano esattamente quelli effettivamente richiesti, ma la differenza, essendo assai modesta, non provocherà sicuramente alcuna anomalia di esercizio.

L'acquedotto ideale non ha alcuna somiglianza con gli acquedotti più diffusi in Italia: i risultati sono sotto gli occhi di tutti con perdite d'acqua che raggiungono il 50% del totale
Una rete ideale con pompaggio variabile sia di adduzione che di distribuzione. Quest’ultimo poterebbe benissimo essere regolato avelocità imposte ora per ora

Questa modalità di regolazione che, come risulta con evidenza, è assai semplice e di facile installazione, dà risultati ottimi anche superiori a quelli molto sofisticati di cui si parla nelle premesse perché consente, con un intelligente e progressivo aggiornamento delle tabelle di reimpostazione della velocità di rotazione delle pompe che tenga conto dei risultati di esercizio, ovviare a difetti della rete ad esempio esagerando nella pressione quando si vuole vendere più acqua oppure risparmiando in caso di scarsità delle fonti. Per rendere più comprensibile la proposta si allegano gli elementi di una ipotetica giornata di funzionamento di un acquedotto regolato mediante la tabella di velocità imposte,  al riguardo vedasi tabella allegata dove sono indicati tutti i dati di funzionamento ricavati supponendo che l’impianto sia conforme a quello rappresentato nel grafico del pompaggio a velocità variabile, grafico anch’esso allegato in alto. L’ipotesi considerata concerne una rete alimentata da una centrale a pompaggio variabile posta fuori città e molto lontana dalla rete stessa. La sua portata minima notturna è di 300 l/sec dalle ore 1 alle 5, quella massima di 1500 l/sec dalle 7 alle 9 e le altre portate sono come da tabella. Nella colonna “velocità=giri pompa “ sono riportate le velocità imposte alla pompa minuto per minuto delle 24 ore della giornata tipo. I risultati segnalano che per

Esempio di grafico della pressione imposta per l'acquedotto ideale e di quella normale di un acquedotto alimentato da vasca di carico
Esempio di grafico della pressione in arrivo all’utente ed  imposta per l’acquedotto ideale e di quella normale di un acquedotto alimentato da vasca di carico

raggiungere l’optimum la pompa si regola con una prevalenza di soli 22 m durante la portata minima notturna di 300 l/sec  per arrivare a ben 80 m durante i consumi di punta giornalieri. Si tratta di dati forse troppo spinti e quindi non consigliabili in una rete vera ma che vengono qui riportati per dare miglior comprensione del fenomeno variazione pressorio di una rete e relative modalità di risoluzione. D’altra parte essendo la centrale di pompaggio molto lontana dalla rete entrano in gioco le perdite di carico delle condotte di collegamento centrale-rete che incidono soprattutto sui regimi di alto consumo riducendo la differenziazione tra pressione massima e minima di rete. In ogni caso si tratta solo di un caso esemplificativo avente lo scopo di far capire, indipendentemente dal valore assoluto dei dati, quali grandi vantaggi si possono ottenere da una organizzazione acquedottistica di tipo molto elementare come quella descritta che pertanto può trovare moltissime utili applicazioni reali.

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