Esempio di calcolo per il dimensionamento.


Impianti di Pressurizzazione Idrica.

Il sistema pubblico di distribuzione idrica è normalmente in grado di alimentare con sufficiente pressione e portata le varie utenze ad esso collegate.

Nei casi in cui la rete di distribuzione idrica sia inesistente o insufficiente per un corretto funzionamento degli utilizzi, è necessario installare un gruppo di pressurizzazione per garantire una pressione e una quantità d’acqua accettabile anche nei punti di utilizzo più sfavoriti; indispensabili in tutti i casi in cui è richiesta una pressione costante.

Le varie fasi di lavoro vengono gestite e controllate dalla centralina elettronica.
Tutti i parametri di taratura compaiono tramite messaggi sul display della centralina elettronica.
Anche in caso di anomalia sul display compare direttamente il messaggio con il codice dell’inconveniente verificatosi.

Tutte le pompe possono lavorare con lo stesso valore di pressione (set point) impostato, oppure, per gli impianti con elevate perdite di carico, la pressione può essere incrementata in base al numero di pompe funzionanti.

I motori che lavorano a velocità ridotte e le valvole di non ritorno che si chiudono gradualmente, rendono il funzionamento particolarmente silenzioso.

Tutti i componenti meccanici delle pompe e motori sono sollecitati al minimo, grazie al funzionamento a velocità variabile.
I motori consumano istante per istante, solo l’energia necessaria per fornire la quantità d’acqua richiesta dall’impianto.

La tecnica ad inverter permette l’eliminazione dei serbatoi autoclave e a membrana di grande capacità;
in base al consumo d’acqua, intervengono una o più pompe, tutte a velocità variabile, per garantire la quantità d’acqua richiesta alla pressione impostata.

Il gruppo di alimentazione deve essere dimensionato in funzione della quantità d’acqua e della pressione richiesta.

Edifici ad uso residenziale.

Gli elementi principali per il calcolo del fabbisogno sono:

  • il numero di utenze,
  • il consumo per ogni tipologia di utenza (tabella 1),
  • il fattore di contemporaneità.

Il massimo fabbisogno teorico è dato dalla somma delle portate delle utenze di un appartamento per il numero degli appartamenti. In pratica si verifica che soltanto una parte delle utenze vengono utilizzate contemporaneamente.
Il fattore di contemporaneità permette di definire la massima portata effettiva che può essere richiesta dalle utenze.

Tabella 1
Utenze e consumi dei gruppi di pressione.

UTENZE CONSUMO (l/min)
Lavandino 10
Lavabo 10
Vasca da bagno-idromassaggio 18
Doccia 12
WC a cassetta 7
Bidet 6
Lavatrice 12
Lavello da cucina 12
Lavastoviglie 8
Presa con rubinetto 1/2″ 20
Presa con rubinetto 3/4″ 25

SCELTA DEL GRUPPO DI ALIMENTAZIONE

La pressione agli utilizzi necessaria per un corretto funzionamento nelle apparecchiature (elettrodomestici) deve essere non inferiore a 1,5 bar e non superiore a 4-5 bar.

Quando la pressione è insufficiente in misura da compromettere il funzionamento delle apparecchiature,
è necessaria l’installazione di un gruppo di pressurizzazione per garantire un’adeguata pressione anche agli utilizzi più sfavoriti.

Gli elementi da tenere particolarmente in considerazione per il calcolo della pressione sono:

  • l’altezza geodetica fra il gruppo di pressurizzazione e l’utenza più elevata,
  • la pressione residua minima all’utilizzo più elevato (normalmente non meno di 1,5 bar),
  • le perdite di carico dell’impianto.

Le pompe sono installate sotto battente quando sono collegate ad un serbatoio sopraelevato o un serbatoio di prima raccolta in pressione.
Le pompe si trovano pertanto con una pressione iniziale sulla bocca di aspirazione che può variare da 0,1 bar con aspirazione da vasca di raccolta fino a 2-3 bar con aspirazione da serbatoio di prima raccolta in pressione.

Le perdite di carico dell’impianto sono date dalla somma delle perdite delle tubazioni, più le perdite dovute a saracinesche, valvole di non ritorno, depuratori d’acqua, contatori, filtri, curve, ecc.

Le perdite di carico nelle tubazioni, dovute all’attrito dell’acqua sulle pareti dei tubi, possono essere quantificate in 1 m per piano con impianti nuovi e 2 m per piano con impianti vecchi.

Nel caso di palazzi con altezze superiore a 30 m (10 piani circa) per evitare che agli utilizzi più bassi arrivi una pressione superiore a 4-5 bar, si devono installare sulle derivazioni dei piani bassi dei riduttori di pressione o prevedere due impianti con due gruppi di pressurizzazione, uno per i piani inferiori e uno per quelli superiori.

I serbatoi autoclavi hanno la funzione di accumulare una certa quantità d’acqua in pressione, per evitare i continui avviamenti della pompa ad ogni richiesta d’acqua degli utenti.

Il dimensionamento del serbatoio deve essere fatto in funzione della portata della pompa, della pressione e del numero di avviamenti consentiti dal motore elettrico.

Nei gruppi di pompaggio a più pompe, il dimensionamento del serbatoio viene fatto considerando i dati riguardanti una sola pompa.

I serbatoi autoclavi possono essere autoclavi a cuscino d’aria e autoclavi a membrana.

Gazebo S.p.A., di seguito propone un esempio di calcolo e dimensionamento di Sistemi di Pressurizzazione Idrica.

ESEMPIO DI DIMENSIONAMENTO

Dati:

  • 30 appartamenti
  • Massimo consumo 200 l/min (3,3 lt/sec)
  • Altezza stabile 24 mt (8 piani)
  • Prelievo: acquedotto
  • Pressione acquedotto: 2 bar
  • Dimensione tubazione di aspirazione: 2”
  • Dimensione tubazione di mandata: 2”
  • Perdite di carico del circuito di distribuzione: 10 mt (1 bar)
  • Pressione da garantire all’utenza più sfavorita: 1,5 bar
  • Utenza sensibile più vicina: 1° piano con interposta linea negozi
  • Spazio a disposizione nel locale d’installazione: 3 m x 2 m
  • Diametro passaggi dal piano di scarico al locale d’installazione: 75 cm.
  • Portata pompe (cadauna): 2 lt/sec (logica di funzionamento n. 2 pompe per suddividere la portata massima su due macchine)
  • Prevalenza di lavoro: 5,4 bar (per determinare la curva della pompa si deve sottrarre la pressione acquedotto, 5,4 bar – 2 bar = 3,4 bar)
  • Punto di curva della singola pompa 3,4 bar porta almeno 2,1 lt/sec.
  • La funzione del serbatoio di accumulo è principalmente quella di avere una riserva, tale da garantire un fabbisogno di acqua in caso di prelievo da parte delle utenze in caso di eventuale disservizio da parte dell’ente acquedotto e per permettere al sistema di funzionare autonomamente per un periodo di tempo pre-derminato.
  • Massimo consumo 200 l/min (12 mc/h)
  • Tempo di utilizzo delle utenze alla massima portata: 2 ore al giorno
  • Periodo di riserva in caso di assenza da acquedotto: 1 giorno
  • Volume serbatoio di accumulo: 24 mc

Vasi di espansione/sistemi autoclave

Sono delle componenti idrauliche, comunemente presenti in questi tipi di impianti, che svolgono la funzione di contenere le variazioni di pressione del circuito evitando pericolosi sbalzi e colpi d’ariete che, altrimenti, dovrebbero essere assorbiti dalle tubature e dal resto dell’impianto.

Criterio di progettazione impianto inverter

In questi impianti, come per i criteri visti per le tipologie di impianti classici, si dovranno considerare anche la prestazione della pompa nel punto minimo di funzionamento.
Quindi nella programmazione quando si devono stabilire gli HZ minimi di funzionamento, questi dovranno corrispondere almeno al punto minimo di resa idraulica della pompa prima che quest’ultima vada in stallo.

Le pompe in dotazione a tali impianti dovranno avere motori costruiti per supportare gli inverter (fasi rinforzate).

Questi impianti necessitano l’uso di sistema a vaso di espansione che ha funzione di antipendolamento alla chiusura delle utenze.
Infatti, l’esistenza di un cuscino d’aria, permetterà al sistema di arrestarsi senza subire continue ripartenze.
La capacità del serbatoio sarà in rapporto alla portata delle pompe.

Negli stabili ad uso abitativo, in cui è quasi impossibile controllare lo stillicidio delle perdite generate da mal funzionamenti delle utenze private, è necessaria l’installazione di un vaso di espansione di capacità maggiore, al fine di permettere all’impianto di fermarsi.

Questi impianti possono adottare logiche di funzionamento diverse:

  • Una pompa comandata da inverter a giri variabili, e l’altra o le altre a giri fissi.
  • Una pompa comandata da inverter a giri variabili, e l’altra o le altre a giri fissi con possibilità di rotazione ciclica di tutte le pompe.
  • Tutte le pompe dell’impianto dotate di un inverter. Ogni pompa funzionerà a giri variabili e partirà e si fermerà su dei target pre-impostati.

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