Rete di Distribuzione

L’argomento sarebbe così vasto da richiedere, per una trattazione esaustiva, un intero testo. Ci si limiterà a dare solo le notizie essenziali e quelle particolari che costituiscono lo scopo vero di questo lavoro.

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Fasce di pressione nell’ora di consumo massimo nelle reti d’acquedotto alimentate a pressione fissa ( vasche di carico)

La rete ideale, come la vede lo scrivente, è innanzitutto un insieme di condotte e di apparecchiature idrauliche che funzionano a pressione variabile, in questo differenziandosi nettamente dalla maggior parte delle reti effettivamente esistenti le quali, essendo alimentate quasi esclusivamente da vasche di carico, di notte presentano una superficie piezometrica elevata in quanto tendente ad avvicinarsi alla pressione idrostatica mentre di giorno, all’aumentare dei consumi dell’utenza, crescono le perdite di carico delle condotte e diminuisce la pressione di consegna dell’acqua agli utenti.

Nella figura a lato sono schematicamente indicate le fasce di pressione dell’ora di massimo consumo. Le cose diventano problematiche negli acquedotti che alimentano territori ad andamento altimetrico molto vario. In questi casi una regola molto diffusa è la costituzione di reti unificate che funzionano a pressioni molto elevate e necessarie per raggiungere le aree di maggior quota altimetrica. La pressione di consegna, in questi casi, viene regolata tramite una valvola individuale che la riduce ad un valore costante e compatibile con una normale utilizzazione dell’acqua.

Nella rete ideale, alimentata in diretta e a pressione variabile, non sono ammesse, né a inizio rete né al suo interno, vasche in quota cioè ubicate altimetricamente in corrispondenza della superficie piezometrica per un duplice motivo.

La loro presenza costituirebbe infatti un vincolo di pressione che ammetterebbe al massimo una escursione compresa tra le quote di minimo e massimo livello della vasca togliendo alla moderna rete una delle più performanti sue possibilità.

Il secondo motivo è rappresentato dal fatto che risulta molto difficile far funzionare le vasche in quota secondo le regole prefissate. Ad esempio, come già spiegato nella sezione “SERBATOI”, è praticamente impossibile che le vasche in quota eseguano, al variare dei consumi delle 24 ore, la compensazione giornaliera delle portate riempiendosi la notte per svuotarsi di giorno.

Un altro esempio molto significativo lo si ha quando le vasche in quota di una stessa rete sono più di una perché in tali condizioni la modulazione preordinata dei livelli è assolutamente irrealizzabile.

Nella realtà accade infatti che la pressione di rete è funzione di molteplici elementi come ad esempio l’ammontare del consumo istantaneo degli utenti e la dislocazione di tali consumi, due elementi che da soli ed essendo di entità continuamente variabile, provocano di momento in momento diversità nella pressione di rete e quindi rendono impossibile, come detto, una qualsiasi regolazione preordinata dei livelli delle vasche in quota.

Le conseguenze reali comportano, nelle reti migliori, una persistenza quasi costante delle vasche ai loro massimi livelli di invaso (vasche sempre piene) mentre nelle reti che hanno problemi cioè che soffrono di qualche anomalia di esercizio, le vasche si svuotano troppo presto e al momento dei consumi di punta non sono affatto in grado di effettuare la benché minima azione di compensazione delle portate.

Più dettagliate spiegazioni sono visibili nell’articolo “LA RAZIONALIZZAZIONE DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE D’ACQUA POTABILE A SOLLEVAMENTO MECCANICO”.

La rete ideale auspicata è, per le motivazioni spiegate e per altre ragioni che saranno chiarite in seguito, assolutamente a pressione variabile ed imposta in vario modo dal sistema di controllo e comando centralizzato.

La modalità di regolazione da considerarsi senza dubbio ottimale sarebbe quella che consegna l’acqua all’utente con la pressione che meglio si adatta in ogni circostanza alle sue esigenze. Come si è già spiegato la maggior parte degli acquedotti esistenti non seguono affatto questa regola. Ad esempio negli acquedotti alimentati da vasche di carico, nel punto di consegna dell’acqua all’utente si stabilisce una pressione inutilmente più alta la notte mentre proprio nelle ore diurne di maggior consumo, quando l’utente ne ha maggior necessità, essa tende a diminuire.

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Grafico funzionamento rete alimentata da vasca di carico

Le modalità corrette che un servizio idrico dovrebbe garantire sono completamente diverse da quelle indicate ed uno degli scopi del presente lavoro è proprio la ricerca di rientrare nelle buone regole di consegna dell’acqua all’utenza.

Si deve subito affermare che alla base di tale ricerca figura l’abbandono del diffuso sistema di alimentazione delle reti tramite vasche di carico per sostituirlo con l’immissione diretta in rete a pressione variabile ed asservita a quella finale rilevata in tempo reale nei punti caratteristici della rete stessa.

In particolare la pressione di arrivo deve essere prefissata tramite un diagramma che definisca il valore di pressione presso l’utenza da raggiungere ora per ora, valore che dovrà ovviamente essere più elevato nelle ore di forte consumo mentre nel restante tempo e sopratutto la notte, la pressione di consegna dell’acqua all’utente potrà mantenersi su valori molto bassi. Il tutto dovrà potersi regolare in base alle esperienze di esercizio reale.

Esempio di rete di distribuzione con immissione diretta in rete a pressione regolata
Esempio di rete di distribuzione con immissione diretta in rete a pressione regolata

Alcuni valori indicativi potrebbero essere i seguenti. Alle ore 9 del mattino quando normalmente si registra la punta di consumo, l’acquedotto dovrà funzionare con una pressione prossima ai 50 m sul suolo, ovviamente da verificare sperimentalmente, con cui l’utente può utilizzare al meglio il servizio idrico. La pressione può quindi abbassarsi con regolarità fino a sistemarsi sui 35 m nel pomeriggio. Verso sera può aversi un leggero aumento per iniziare alle ore 10 a calare man mano fino a raggiungere i 15-20 m. alle ore 1 di notte per restarvi fino alle ore 4 in quanto è da prevedere che i consumi siano allora assai modesti. Dalle cinque comincia l’aumento graduale che porta a stabilire la citata pressione presso l’utente sui 50 m sul suolo alle ore 9.

Sono evidenti i vantaggi ottenibili soprattutto di economia energetica per gli acquedotti a sollevamento meccanico ed inoltre di rilevante riduzione delle perdite occulte e dei guasti accidentali della rete.

Le modalità per il raggiungimento degli scopi indicati presentano diversi gradi di difficoltà in dipendenza diversificati fattori che vanno dal tipo di rete, per arrivare all’andamento altimetrico del territorio dopo esser passati attraverso la qualità delle fonti ed altre innumerevoli condizioni. Di ciascuna di esse si avrà modo di discutere succintamente nelle varie pagine mentre il richiamo di articoli specifici potrà fornire anche delle indicazioni approfondite dei problemi e delle soluzioni studiate.

Si rammenta in particolare l’articolo ”RETE ACQUEDOTTISTICA INTEGRATA NEL TERRITORIO” che descrive un sistema acquedottistico atto a mantenere la pressione di consegna parallela al suolo e opportunamente regolata anche per alimentare territori ad altimetria molto varia.

Infine da rilevare come il concetto moderno di “rete” assume piena validità anche per le reti di distribuzione in oggetto per cui si ripete pari pari quanto detto per le reti di adduzione e cioè che anch’esse devono essere congruenti con la strategia generale degli insiemi acquedottistici, ad iniziare nelle aree vicine per estendersi attraverso gli anni a tutte le altre, per tutto ciò che riguarda scambio di portate, di informazioni, di materiali, di personale ecc. ecc.

IL CALCOLO IDRAULICO RETI ACQUEDOTTISTICHE MAGLIATE

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Esempio di calcolo della rete di Venezia eseguito negli Anni 70 con i primi computer allora disponibili

Il calcolo di verifica delle reti magliate un tempo costituiva una problema complesso ma con l’avvento dei nuovi computer è diventato una procedura molto semplice ed alla portata di tutti. Al giorno d’oggi è possibile effettuare intere serie di calcoli non solo di tipo statico e cioè con verifica puntuale del funzionamento della rete ma anche dinamico con i quali è possibile verificare l’evolversi del situazione al passare del tempo e quindi non solo conoscere le successive variazioni di portata e di pressione di tutte le condotte ma anche i livelli dei serbatoio e il funzionamento di tutte le apparecchiature inserite in rete. (EPANET = PROGRAMMA GRATUITO DI CALCOLO DELLE RETI MAGLIATE DEGLI ACQUEDOTTI ).

Sussiste però un problema non ancora risolto e che riguarda la determinazione realistica di due elementi fondamentali da inserire preventivamente nel calcolo e che sono rispettivamente:

  • la portata nel tempo di ogni nodo;
  • la scabrezza reale di tutte le tubazioni che costituiscono le maglie.

Per risolvere il problema si sono elaborati dei programmi di calibrazione tramite computer. Effettuata manualmente la prima determinazione dei dati di portata dei nodi utilizzando i dati contabili dell’acquedotto ed inoltre i dati urbanistici di dislocazione e di tipo dell’utenza nonché i consumi specifici dei vari utenti in tutta l’area da urbanizzare con l’acquedotto, sarà possibile adeguare al computer i dati stessi ai risultati noti di una determinata situazione reale di funzionamento dell’acquedotto.

Una volta effettuata la calibrazione i nuovi elementi possono essere utilizzati per tutte le estrapolazione necessarie ai vari calcoli. Si tratta tuttavia di una procedura approssimativa e che può essere utilizzata solo in verifiche estemporanee di progettazione ma comunque utili perché consente di definire quale soluzione è migliore di un’altra ed in definitiva orientare le scelte verso l’optimum.

Una utilizzazione del sistema di verifica idraulica delle reti  molto interessante, ma non ancora messa a punto nonostante i tentativi fatti in varie parti del mondo, concerne la verifica automatica dei  complessi acquedottistici ottenuta confrontando i dati di funzionamento  reale dell’acquedotto rilevati e trasmessi automaticamente al centro con quelli calcolati automaticamente dal sistema di telecontrollo.

La nuova tecnologia, quando sarà messa a punto, sarà atta alla emissione di allarmi al verificarsi di una qualunque anomalia nel sistema e di fornire le indicazioni precise dell’anomalia stessa. Poiché il dato precario, come detto, riguarda i dati di consumo reale degli utenti, il problema potrà essere risolto non appena verrà sostituito l’attuale ed obsoleto modo di lettura dei contatori privati con un sistema automatico di misura e trasmissione in tempo reale dei consumi utente per utente.

Un’approfondita analisi di questo argomento la si può vedere nel mio ebook “ACQUEDOTTI – REALTA’ E FUTURO” e precisamente al capitolo 10.3 “ LA DETERMINAZIONE DELLE EROGAZIONI ISTANTANEE AI NODI “ e al cap.15 “ IL CALCOLO DI VERIFICA DELLE RETI ACQUEDOTTISTICHE”

In conclusione si deve convenire come l’attuale metodo di verifica idraulica della rete costituisca un elemento essenziale per l’ottimizzazione dell’esercizio e della costituzione stessa degli acquedotti entrando anch’esso a far parte di quella rivoluzione acquedottistica cui si è fatto più volte cenno in questo lavoro.

Rete di distribuzione in territorio a forte pendenza
Rete di distribuzione in territorio a forte pendenza
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