Serbatoi

I serbatoi di accumulo hanno sempre costituito una grande risorsa per gli acquedotti, sia che si tratti di grandi bacini artificiali montani sia di manufatti di dimensioni relativamente piccole come sono in genere i serbatoi presenti in tutti i sistemi acquedottistici.

Diga e bacino di Kariba (Zimbawe)
Diga e bacino di Kariba (Zimbawe)

La discussione sui grandi serbatoi montani esula dai compiti del presente sito, ci si limita pertanto ad un solo accenno sulla loro importanza spesso trovando applicazione l’abbinamento dell’aspetto acquedottistico con altri come ad esempio quello idroelettrico o di irrigazione.

I serbatoi che interessano specificamente gli acquedotti sono di due tipi principali: serbatoi a compensazione giornaliera o plurigiornaliera.

I SERBATOI A COMPENSAZIONE GIORNALIERA

La letteratura tecnica precisa che la funzione di questo tipo di serbatoi è quella di immagazzinare la notte le portate disponibili che eccedono rispetto al fabbisogno, allo scopo di poter far fronte alle elevate punte di consumo del giorno dopo.

In teoria gli impianti di produzione dell’acqua dovrebbero essere regolati su un valore di portata corrispondente giorno per giorno alla portata media giornaliera affidando, come detto, ai serbatoi il compito di effettuare la compensazione fra basse ed alte portate.

Grafico dei livelli da preimpostare per il serbatoio di compensazione giornalieracompensazione giornalieracompensazione giornaliera
Grafico dei livelli da preimpostare per il serbatoio di compensazione giornaliera 

Le cose nella realtà si svolgono in maniera completamente diversa in quanto, essendo gli acquedotti dimensionati per le portate massime cui di solito si applica per sicurezza anche un coefficiente di maggiorazione, la citata compensazione può avvenire solo nei periodi a portata elevata mentre in tutti gli altri il volume di compenso e la portata disponibile in rete risultano esuberanti a causa del diminuito fabbisogno. L’azione di compenso che dovrebbero allora effettuare i serbatoi è ridotta al minimo cui consegue che i serbatoi stessi sono quasi sempre prossimi al loro massimo livello di invaso. Se da un lato questo fattore è positivo in quanto aumenta la sicurezza del servizio di alimentazione dell’utenza, dall’altro costringe la produzione ad abbandonare il criterio di partenza basato su una portata di lavoro corrispondente alla media giornaliera ed invece seguire quasi totalmente le escursioni della portata richiesta dall’utenza.

Distribuzione ideale della produzione idrica fra giorno e notte
Distribuzione ideale della produzione idrica fra giorno e notte

La moderna tecnologia permette di rimediare a questo inconveniente regolando i serbatoi in modo da sfruttarne appieno il volume anche nelle giornate di bassa richiesta ed ottenendo non solo il vantaggio di assimilare la portata prodotta al suo valore medio giornaliero ma addirittura di capovolgerne il funzionamento riuscendo a produrre di più la notte quando le condizioni sono più favorevoli e meno durante le ore diurne che presentano spesso maggiori costi di esercizio e minore disponibilità delle fonti.

In pratica si tratta di prefissare i livelli che di ora in ora i serbatoi devono rispettare indipendentemente dai consumi d”utenza (vedi grafico a lato). Il fenomeno è spiegato in dettaglio e reso comprensibile con l’ausilio di diagrammi di funzionamento nell’articolo “LA REGOLAZIONE DEI SERBATOI DI COMPENSO DEGLI ACQUEDOTTI

Un’altra leggenda da sfatare è quella della compensazione giornaliera effettuata da serbatoi di rete cosiddetti ” alti ” in quanto ubicati in corrispondenza della linea piezometrica.

Si tratta frequentemente di serbatoi pensili che, avendo la vasca ad un livello corrispondente alla pressione necessaria per il funzionamento delle condotte di rete, dovrebbero riempirsi la notte a seguito dell’aumento di pressione indotta dalla diminuzione di consumo dell’utenza nel mentre durante la giornata, soprattutto se ubicati vicino all’utenza stessa, dovrebbero svuotarsi per coprire le punte di consumo.

Anche in questo caso succede che la rete, dimensionata per il funzionamento critico, ha molto spesso una pressione superiore al livello di massimo invaso dei serbatoi i quali rimangono sempre pieni o quasi pieni, non effettuando alcuna compensazione delle portate e dovendo essere muniti di apposita apparecchiatura di chiusura al raggiungimento del massimo livello onde evitare lo sfioro. In tale condizione però la rete, non essendo più collegata idraulicamente al serbatoio, assume pressioni inutilmente elevate e che provocano solo danni.

Nell’articolo “ I SERBATOI PENSILI DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE D’ACQUA POTABILE : MONUMENTI ALL’INUTILITA’ O INDISPENSABILI STRUTTURE?“ sono indicate le modalità di trasformazione dei pensili che vengono consigliate onde ritrarne comunque una discreta utilità.

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Demolizione serbatoio pensile inutile

L’articolo auspica addirittura la demolizione generale di tutti i serbatoi pensili esistenti oppure, come “extrema ratio”, una loro radicale trasformazione che, vista l’impossibilità di far loro svolgere la funzione principale inerente la compensazione delle portate, riesca almeno a farli conservare in alto un volume di riserva pronto ad entrare in rete al verificarsi di qualche anomalia di esercizio.

A ulteriore riprova della poca o nulla utilità dei serbatoi pensili clicca il video qui sotto per vedere un’interessante sequenza filmata della demolizione di una trentina di pensili  giustamente ritenuti assurdi ed ingombranti manufatti.

 

I SERBATOI A COMPENSAZIONE PLURIGIORNALIERA

Esaurita la trattazione dei serbatoi giornalieri si forniscono alcuni dettagli di quelli plurigiornalieri facendo però rilevare che la complessità del tema non permette a chi scrive di essere esauriente.

Tutto quello che si può affermare é che la presenza di grandissimi invasi conferisce agli acquedotti la possibilità di effettuare compensazioni settimanali o plurisettimanali e quindi di dare un importante contributo al soddisfacimento delle richieste idriche in sistemi che soffrono di scarsità delle fonti.

In questi casi diventano essenziali le modalità di regolazione degli invasi/svasi che dovrebbero poter usufruire di sofisticati programmi di telecomando telecontrollo in grado di tener conto in tempo reale di diversificati fattori come ad esempio le previsioni di consumo e di piovosità, la situazione effettiva dell’invaso ecc. Si tratta quindi di programmi di regolazione molto importanti ma di caratteristiche complesse che esulano dalla competenza di chi scrive.

Rilevata l’importanza che assume la presenza di grandi capacità di invaso sia in prossimità delle fonti e sia se dislocate in altre posizioni strategiche della rete di adduzione o di quella di distribuzione, restano da definire altre caratteristiche fondamentali assieme alle reali possibilità di loro attuazione pratica.

Esempio di utilizzazione reale del serbatoio a terra
Esempio di utilizzazione reale del serbatoio a terra

Innanzitutto si afferma qui che, prendendo per buoni i principi che vengono ripetutamente sostenuti in questo lavoro, tutti i serbatoi degli acquedotti, a meno di casi del tutto particolari, sono serbatoi del tipo “a terra” essendo da evitare quelli “in quota” cioè posti allo stesso livello della linea piezometrica per le ragioni già esposte. Alle citate motivazioni prettamente acquedottistiche si aggiunge che i serbatoi a terra offrono l’ulteriore vantaggio della economicità e della facilità costruttiva che contraddistinguono positivamente tutte le opere di questo tipo essendo ben noti i problemi e gli elevati costi di quelle aeree.

Fatte queste non trascurabili premesse, si passa ad elencare ulteriori elementi che formano una parte integrante dei serbatoi in oggetto.

Le modalità costruttive più utilizzate si basano su strutture in cemento armato sia di tipo normale e sia precompresso. In questi ultimi anni si sono costruiti serbatoi circolari di notevoli dimensioni (200000 e 300000 mc di invaso utile) adottando tecniche di precompressione del cemento armato consistenti nella fasciatura esterna con gli speciali cordini in acciaio.

Quello che si vuole raccomandare é l’attenzione al sottosuolo in quanto costituisce il posto ideale e quindi da privilegiare nell’ubicazione dei serbatoi d’acqua potabile presentando i seguenti vantaggiosi requisiti:

  • nessuna occupazione di suolo prezioso;
  • ottima conservazione dell’acqua al fresco ed al riparo dai raggi del sole;
  • possibilità di realizzare invasi enormi che sarebbe estremamente difficile costruire in superficie.
SERBATOI DI ALBY (TO) E DI NAPOLI DUE ESEMPI DI INVASI SOTTERRANEI IN GALLERIA
SERBATOI DI ALBY (TO) E DI NAPOLI
DUE ESEMPI DI INVASI SOTTERRANEI IN GALLERIA

Di contro presentano il problema della evacuazione di un notevole quantitativo di materiale di risulta dagli scavi, problema che può essere risolto ricavando i serbatoi sotterranei in territori che diano materiali di risulta utili per l’edilizia ad esempio quando costituiscono ne più ne meno che delle cave di buon inerte da costruzione, di ghiaie o sabbie da riporto. (”IL SOTTOSUOLO COME VALIDA RISORSA“).

Un bell’esempio di grande serbatoio sotterraneo è visibile nell’articolo “UN MAXISERBATOIO SOTTERRANEO PER VINCERE LA GRANDE SETE DELL’ISOLA D’ELBA“.

Le particolari condizioni ambientali di questa isola, che del resto possono benissimo ripetersi anche altrove consigliando di considerare con favore l’esempio qui descritto, hanno portato alla scelta di una tipologia di serbatoio del tutto particolare e precisamente una galleria scavata in roccia e rivestita in calcestruzzo ed in realtà del tutto simile ai tunnel stradali che nel caso in esame pone prepotentemente in risalto il grande vantaggio, non ottenibile in qualunque altro tipo di serbatoio, di costituire un manufatto a sezione trasversale relativamente piccola ma con una notevolissima estensione longitudinale che gli conferisce l’enorme beneficio di poter raggiungere e raccogliere fonti anche molto distanti tra di loro con notevole incremento dei volumi d’acqua captata.

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Serbatoio Idropneumatico
Serbatoio Idropneumatico

In determinati casi di tubazioni a percorso pianeggiante, esiste la possibilità di accumulo sotterraneo modificando, in sede di progetto, la funzione delle condotte di adduzione aumentandone il diametro e rendendole atte ad una duplice funzione di accumulo di importanti volumi idrici e contemporaneamente al trasporto delle portate con le modeste perdite di carico che sono una caratteristica precipua delle tubazioni di grande diametro. (“IL SERBATOIO ADDUTTORE”).
La trattazione dei serbatoi di compensazione giornaliera non può terminare senza un accenno ad un’opera poco utilizzata ma che offre interessanti proprietà in campo acquedottistico: il serbatoio idropneumatico.

Si tratta di un contenitore di grande dimensioni che accumula nella parte inferiore acqua potabile ed in quella superiore aria compressa atta a consentire che il serbatoio esplichi la sua funzione con grande elasticità potendo immettere o ricevere acqua dalla rete anche al variare della pressione di funzionamento (”IL SERBATOIO IDROPNEUMATICO”).

Per questa sua interessante prerogativa il serbatoio idropneumatico potrebbe sostituire il serbatoio pensile del quale sarebbe in grado di eseguire la funzione nettamente positiva di poter immettere rilevanti portate istantanee direttamente in rete ma con un notevolissimo vantaggio inerente la pressioni che può essere regolata in tempo reale in funzione delle necessità effettive del momento.

Alcuni interessanti impieghi del serbatoio idropneumatico sono illustrati nell’articolo “LA RETE ACQUEDOTTISTICA INTEGRATA NEL TERRITORIO”.

Per finire la trattazione dei serbatoi resta da indicare che, a seguito della grande variabilità delle condizioni di funzionamento degli acquedotti, sussiste la possibilità di sfruttamento a scopi idroelettrici di tutti i volumi in eccesso rispetto al fabbisogno durante i periodi di scarso consumo dell’utenza.

Alcuni esempi saranno descritti nella pagina ”RETE DI DISTRIBUZIONE”.

Acquedoto di Pordenone
Acquedotto di Pordenone
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