LA SCELTA DEL TIPO DI POMPA A GIRI VARIABILI DA USARE NEGLI ACQUEDOTTI PER L’IMMISSIONE IN DIRETTA NELLA RETE DI CONDOTTE.

La pompa a giri variabili è una macchina che in campo acquedottistico può svolgere straordinari servizi a condizione che venga rigorosamente ottemperato a quelle imposizioni che ne sfruttano in pieno le grandi possibilità. La sua grande versatilità ha spesso portato ad un uso improprio anche se comunque vantaggioso rispetto all’impiego di normali pompe a giri fissi. In questa nota si tenta di riassumere alcuni concetti fondamentali ed i grandi risultati che possono da loro derivare.
Uno degli impieghi per i quali la velocità di rotazione variabile della pompa consente di migliorare notevolmente tutto l’assetto della rete di distribuzione ed ottenere risultati veramente eclatanti rispetto agli schemi tradizionali, consiste nell’utilizzarla per la immissione diretta dell’acqua pompata in rete a pressione modulata in funzione del risultato finale che si vuol ottenere presso l’utente.

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 di  pompa a velocità variabile .

La procedura da seguire in tal caso richiede innanzitutto una rielaborazione degli schemi classici partendo da alcuni principi di base. Quello di importanza fondamentale è la eliminazione di tutte le vasche di accumulo chiamate serbatoi alti in quanto posti in corrispondenza della linea piezometrica. Sono quindi da escludere tutti i serbatoi pensili e le vasche di carico le quali, con il metodo tradizionale tuttora insegnato nelle università, sono normalmente anteposte ad ogni altra struttura della rete e rappresentano l’antitesi del funzionamento a pressione modulata in quanto la loro funzione specifica è proprio quella di vincolare indissolubilmente la pressione di rete alla propria quota altimetrica. Negli acquedotti a sollevamento meccanico cioè funzionanti esclusivamente con acqua pompata, i serbatoi che svolgono la funzione di accumulo d’acqua, di qualunque tipo e funzione, devono essere tutti, nessuno escluso, del tipo a terra ( serbatoi bassi ) e da essi devono prelevare le pompe variabili per immettere l’acqua in condotta. Si capisce subito che tali prerogative richiedono una strategia di base totalmente diversa da quella tradizionale con uno studio particolare della conformazione della rete e della sua gestione idrica.
Formulati questi due concetti è ora impossibile riassumere le molteplici possibilità di concepire una rete alimentata da una o più centrali a pressione variabile e munita di serbatoi a terra per l’accumulo dell’acqua e la compensazione delle portate anche perché lo scopo della nota si limita alla discussione sull’uso delle pompe a velocità variabile. Pertanto da questo punto in avanti si considererà già delineato lo schema della rete e completata la definizione delle apparecchiature da inserire in esso. Inoltre, per semplicità, immaginiamo che si tratti di acquedotto in area pianeggiante dove la regolazione della pressione di rete possa aver luogo senza bisogno di apparecchiature diffuse ma  semplicemente variando portata e pressione di inizio rete da attuarsi con pompa a velocità variabile : si ricercano le caratteristiche costruttive e di regolazione di tale pompa

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 giornaliera imposta al punto di arrivo presso l’utente e di quella normale di un acquedotto alimentato da vasca di carico

Poiché la rete è già definita si dovrà eseguire una nutrita serie di calcoli di verifica del suo funzionamento relativi non già, come prescrive pedissequamente la letteratura classica, relativi ai consumi massimi di punta bensì estesi a tutte le condizioni di funzionamento le più disparate e varie. Lo si può fare utilizzando uno dei numerosi programmi disponibili e che consentono il calcolo di reti comunque costituite e considerando non solo tutte le apparecchiature ma anche la variazione di portata richiesta dall’utenza nodo per nodo e ora per ora.  Ma le condizioni di base non sono finite: bisogna imporre preventivamente anche la pressione di arrivo nei nodi caratteristici e rappresentativi di tutta la rete, pressioni che saranno elevatissime nelle ore di punta, di media grandezza durante le ore di portata normale ed infine il più basso possibile durante i bassi consumi notturni ( vedi grafico giornaliero della pressione di arrivo imposta )

 

GraficoPuntiPompe
Esempio di grafico cartesiano rappresentativo dei punti calcolati

Lo scopo finale è quello di ridurre sia le spese di sollevamento che le perdite occulte di rete ed i guasti in condotta: tutto ciò deriva da una oculata pressione finale ed effettiva della rete che esclude pressioni eccessive quando non sono utili e pressioni di consegna elevate in periodi brevi ma in grado di offrire all’utente le migliori possibilità di utilizzo dell’acquedotto anche in condizioni estreme di richiesta eccezionale d’acqua.
I risultati dei calcoli di verifica finali saranno composti da una grande serie di coppie di valori e cioè portata e relativa pressione, valori da rispettare nella immissione in rete dell’acqua in rete minuto per minuto per raggiungere l’optimum prefissato. I valori calcolati dovranno essere riportati in un grafico cartesiano dal quale si potrà definire quale tra le pompe a velocità variabile disponibile in commercio sia la più adatta allo scopo. La cosa sarà più comprensibile esaminando il grafico allegato che riguarda una ipotetica rete ( per dettagli cliccare qui) nel quale sono indicati con altrettanti puntini i principali risultati di una ipotetica serie di calcoli. Nel caso specifico si è giunti al seguente risultato: non esiste una pompa in grado di soddisfare tutte le richieste di rete ma occorrono due macchine. Quella più piccola con portata variabile da 150 a 600 l/s circa e prevalenza da circa 35 m a 55 m. resta in funzione per un tempo pari a circa il 40% del totale annuo, tale essendo la percentuale statistica di frequenza delle portate orarie pari o inferiori alla media annua.
L’altra pompa avente portata, a basso numero di giri, pari a 600 l/s e, alla velocità massima, 1300 l/s circa con una prevalenza da 55 a 115 m circa, sarà in grado di far fronte al maggior fabbisogno normale dell’utenza ma anche, grazie alla possibilità di aumentare molto la pressione di pompaggio di inizio rete, alle richieste  eccezionali come ad esempio quelle per spegnimento di incendi o per grosse richieste imprevedibili.

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