www.edilweb.it - La rete di distribuzione d' acqua potabile dei territori con notevole dislivello

La distribuzione d'acqua potabile nelle aree abitate ad andamento altimetrico molto variegato presenta rilevanti problemi inerenti i dislivelli da vincere con il pompaggio e l'escursione della pressione di esercizio delle condotte di rete. Gli inconvenienti che ne derivano sono un eccessivo dispendio energetico per il funzionamento delle pompe di sollevamento, rilevanti perdite di acqua in rete e difficoltà nella consegnare dell'acqua all'utenza con valori accettabili di pressione...

Scritto da Marcello Meneghin

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1. PREMESSA
L'alimentazione idropotabile delle aree abitate ad andamento altimetrico molto vario e con dislivelli notevoli del suolo, presenta gravi problemi dovuti alla notevole pressione e alla eccessiva variazione del suo valore che si registrano nelle condotte durante la giornata. In particolare le perdite occulte, nella quasi totalità dei casi, assumono valori inammissibili nel mentre la costruzione e la manutenzione degli impianti e delle reti di condotte, sempre a causa della eccessiva pressione di esercizio, richiedono particolari e costosi accorgimenti tecnici ed altrettanto particolari materiali ed apparecchiature idrauliche.
Sussistono, per quanto concerne caratteristiche tecniche di esercizio, profonde differenziazioni a seconda si tratti di reti alimentate a gravità che si caratterizzano per la presenza di rilevanti perdite occulte per il cui contenimento occorrono particolari accorgimenti, di reti a sollevamento meccanico nelle quali è preminente il contenimento delle spese energetiche, ed infine di reti di tipo misto a gravità /sollevamento meccanico per le quali è opportuno privilegiare il funzionamento a gravità e attribuire quindi al sollevamento meccanico una funzione di integrazione delle portate onde limitarne il funzionamento ai soli periodi di maggior richiesta.
Il tutto come sarà in dettaglio spiegato più avanti.

2. RETE A GRAVITA'

Si esamina qui il caso di territori montani nei quali è possibile captare, ad una quota altimetrica atta alla adduzione diretta a gravità fino al domicilio dell'utenza e quindi senza dover ricorrere all'uso di pompe di sollevamento, acqua potabile in quantità e qualità adeguate all'alimentazione dell'area da servire . Nel mentre in tale evenienza non sussistono, ovviamente, problemi energetici e la costruzione e gestione delle reti di distribuzione, potendo contare su un carico sovrabbondante, si presenta abbastanza facile ed economica, occorre ricorrere a particolari accorgimenti soprattutto in ordine ad una corretta consegna dell'acqua all'utenza e al contenimento delle perdite occulte, come sarà qui indicato.

2.1. LA RETE CLASSICA

Lo schema classico prevede che il territorio da servire, anche se suddiviso in tante fasce altimetriche omogenee allo scopo di contenere le pressioni di funzionamento entro valori compatibili con la resistenza delle tubazioni, sia munito di reti di distribuzione uniche per lo più a maglie chiuse ed ognuna alimentata da un serbatoio di testata che garantisce una pressione di partenza costante. Onde far giungere l'acqua in tutte le aree abitate e quindi anche quelle poste più in alto rispetto ad altre, si usa mantenere una pressione di esercizio elevata nel mentre, per ricondurre la pressione stessa entro i normali valori di utilizzazione, ogni allacciamento privato d'utenza è munito di valvola di riduzione.
Una rete così concepita presenta notevoli vantaggi sia di costruzione che di funzionalità in quanto sono sufficienti condotte di piccolo diametro per addurre all'utenza, senza alcuna spesa energetica, portate anche notevoli. Sorgono però gravi problemi in ordine alle perdite di rete che, a causa della elevata pressione di esercizio, sono cospicue e richiedono una continua azione di verifica e manutenzione ed in ordine alle modalità costruttive e di riparazione delle tubazioni in quanto devono essere impiegati materiali ed apparecchiature idrauliche appropriate. L'inconveniente si manifesta in maniera preponderante durante i periodi di bassi consumi, soprattutto notturni, durante i quali la piezometrica di rete tende a raggiungere la pressione idrostatica con conseguenti elevatissime pressioni in condotta ed ancora maggiori perdite d'acqua. In realtà la pressione idrostatica non viene mai raggiunta in quanto le condotte di rete sono in continuazione percorse da rilevanti portate dovute soltanto di giorno al consumo dell'utenza nel mentre la notte sono le perdite che, come detto, assumono valori elevatissimi.
Risulta evidente la necessità di porre rimedio ad una situazione come quella descritta e ciò può aver luogo esclusivamente evitando, per quanto possibile, il funzionamento delle condotte a pressione elevata in quanto è da essa che derivano tutti i problemi.

2.2. LA RETE IDEALE

Come dimostrato nelle varie memorie riportate nel sito http://altratecnica.it il normale funzionamento degli acquedotti in genere e quindi anche di quelli dei territori montani in oggetto, richiede che la pressione massima di esercizio sia comunque contenuta entro un valore massimo di circa 50 m di colonna d'acqua misurata dall'asse tubo nel mentre il valore di pressione da considerare ottimale può essere definito in 35 m circa. Una soluzione ancora piu' razionale ed economica è quella che consente di regolare automaticamente la pressione di esercizio in funzione del fabbisogno istantaneo dell'utenza. Per poter rispettare tali regole anche negli acquedotti montani a gravità è necessaria una loro costituzione totalmente diversa da quella tradizionale che, come già detto, è molto semplicemente costituita da una rete magliata o ramificata estesa senza interruzione idraulica nella parte del territorio da servire anche se avente notevoli dislivelli topografici. La soluzione va ricercata nella suddivisione della tubazioni di rete in due diverse categorie. Alla prima appartengono le condotte, chiamate di adduzione, e che corrono all'incirca lungo le linee di massima pendenza del suolo. Si tratta di condotte totalmente prive di allacciamenti di utenza, costruite con materiali ed apparecchiature atte a sopportare le elevate pressioni di esercizio cui sono sottoposte allo scopo di possedere costantemente un elevato carico idraulico atto ad alimentare le condotte secondarie con buon margine di sicurezza anche in caso di richieste d'acqua eccezionali come sono quelle necessarie per spegnimento di incendio o per notevoli richieste dell'utenza. Ogni qualvolta detta pressione assume valori eccessivi sarà comunque possibile ridurla tramite pozzetti di interruzione oppure valvole di riduzione munite di servocomando e di asservimento all'impianto di telecomando centralizzato.
Le condotte di distribuzione sono quelle in derivazione dalle prime e che corrono grosso modo parallelamente alle curve di livello del terreno collegando trasversalmente tra di loro le adduttrici prima descritte. Quando l'andamento del terreno presenta delle aree pianeggianti o a lieve pendenza di una certa estensione, le condotte distributrici formano delle piccole sottoreti magliate o ramificate locali collegate alle estremità di inizio e fine, con le adduttrici viciniori. La caratteristica essenziale delle condotte in argomento è quella di funzionare alla pressione normale di esercizio prima definita e, a tale scopo, sono dotate, in tutti i punti di collegamento con le adduttrici del primo tipo, di valvola di riduzione della pressione munita di apparecchi di misura e trasmissione della pressione di valle e di monte ed inoltre di servocomando azionato dall'impianto di telecontrollo e telecomando centrale. Tutti gli allacciamenti di utenza e le piccole condotte di diramazione ad essi assimilabili, devono essere derivate dalle condotte distributrici in oggetto e pertanto funzionano a pressione normale di esercizio nel mentre ogni singola condotta o gruppo di condotte è dotata di apparecchiatura per il rilievo e la trasmissione in automatico delle pressioni di funzionamento.
L'impianto di telecontrollo e telecomando provvede alla regolazione delle valvole di riduzione della pressione di valle in modo che sia in continuazione rispettato nella consegna dell'acqua all'utenza il grafico giornaliero preimpostato delle pressioni. Quest'ultimo può ad esempio prevedere che durante la notte dalle ore 23 alle 5 la pressione sia di soli m. 15, che alle 5 essa cominci a salire per giungere alle ore 9 ad un massimo di m. 35 da mantenersi costante fino alle ore 11, che si abbassi in modo da raggiungere i 30 m. alle 19 e poi i 15 m alle 23. Una volta definito il grafico, il cui andamento potrà comunque essere variato in base alle necessità reali di esercizio, sarà l'impianto di telecontrollo centrale che, ricevuta la segnalazione in tempo reale della pressione effettiva che si riscontra nei punti caratteristici delle condotte di distribuzione, effettuerà la regolazione delle valvole in modo che in ciascuno di esse i valori del grafico siano rispettati durante tutta la giornata.

Per meglio illustrare i concetti esposti, si riporta in fig. 1 lo schema planimetrico di una rete tipica delle zone montane. La sorgente (punto A), situata in posizione altimetricamente elevata, è collegata a tutto il territorio da servire tramite una condotta ad anello che circonda tutto il territorio e che, funzionando ad alta pressione, deve essere realizzata con condotte ed apparecchiature adeguate. Nei punti B e C sono previste due valvole di riduzione per abbassare convenientemente la pressione in quanto essa assumerebbe valori inutilmente elevati. Da dette tubazioni si dipartono le condotte secondarie costituite da singole diramazioni oppure piccole sottoreti collegate tramite valvole di regolazione della pressione e munite, nei loro punti caratteristici, di apparecchiatura per la misura e trasmissione in continuo delle pressioni di esercizio. Se si considera idealmente tale rete come costituita dalla sole condotte della seconda categoria e dagli allacciamenti di utenza e cioè dalle strutture dalle quali dipende direttamente il rifornimento idropotabile dell'utenza, si ottiene un sistema acquedottistico di distribuzione d'acqua potabile ottimale in quanto caratterizzato da una piezometrica sempre parallela al suolo pur essendo in presenza di un territorio ad andamento altimetrico così variegato ed inoltre con pressioni reali di consegna dell'acqua anch'esse ottimali. I vantaggi sono essenzialmente quelli di una consegna sempre corretta dell'acqua, di contenere le perdite occulte entro valori limitatissimi ed infine di possedere una grande elasticità di esercizio che consente di far fronte a qualunque situazione imprevista come ad esempio maggiori richieste di rete per eccezionali necessità grazie al grande carico idraulico delle condotte di adduzione e al sistema di regolazione automatico che assicura nei punti di consegna ed anche in tali evenienze, la pressione preimpostata. Presenta inoltre il vantaggio di vedere concentrato nelle sole condotte di adduzione e nelle valvole di riduzione della pressione il funzionamento ad alta pressione il che comporta limitati oneri di manutenzione.

2.3. RAFFRONTO TRA RETE CLASSICA E RETE IDEALE

Il vantaggio principale presentato dalla rete ideale nei confronti di quella classica è quella di presentare una rete di distribuzione, alla quale sono allacciate tutte le utenze, che funziona 24 ore su 24 ad una pressione sempre adeguata al fabbisogno nel mentre la rete classica è caratterizzata da pressioni sempre eccessivamente elevate e, qual che è peggio, ancora più elevate nei periodi di minor consumo , soprattutto notturni. A tale favorevole circostanza fa riscontro un ulteriore beneficio anch'esso ascrivibile alla rete ideale e cioè una consistente riduzione, rispetto alla rete classica, delle perdite occulte di rete perdite che, come ben noto, sono notevolmente influenzate dalla pressione di funzionamento delle condotte.

3. RETE A SOLLEVAMENTO MECCANICO

Si tratta di impianti acquedottistici nei quali il carico piezometrico necessario per il trasporto dell'acqua dalla produzione fino al domicilio dell'utente è ottenuto tramite pompaggio. In questi casi il servizio idropotabile non può aver luogo se non previa suddivisione del territorio da alimentare in tante fasce orizzontali dell'altezza di circa 50 m, ciascuna delle quali dotata di propria sottorete idraulicamente separata da quelle viciniori. Il recapito dell'acqua è effettuato tramite diversificati impianti di sollevamento a prevalenza via via crescente a partire dalle fasce poste alla quota più bassa verso quelle più elevate in modo che in ciascuna di esse si mantengano adeguate pressioni di esercizio.
Una diversa conformazione degli impianti acquedottistici volta ad estendere su tutto il comprensorio, indipendentemente dal suo andamento altimetrico, una rete di distribuzione unitaria, comporterebbe gravi inconvenienti per cui, nel presente lavoro, non viene nemmeno presa in considerazione anche se tale disposizione trova attuazione in molte realtà acquedottistiche. Essa richiederebbe infatti che tutta l'acqua, e quindi anche quella destinata alle utenze poste alle quote inferiori, fosse innalzata fino ad una quota corrispondente al punto più elevato del comprensorio salvo, nelle zone basse, provvedere alla dissipazione del carico in eccesso tramite apparecchiature di regolazione disseminate nelle condotte stradali o inserite negli allacciamenti di utenza. Il circolo vizioso che così avrebbe origine produrrebbe elevate ed inutili spese energetiche date dalla prevalenza delle pompe inutilmente elevata, nel mentre il funzionamento a forte pressione cui sarebbero sottoposte molte condotte stradali, oltre a richiedere particolari e costosi accorgimenti costruttivi e di esercizio, provocherebbe rilevanti perdite stradali d'acqua con ulteriore danno economico di gestione.

3.1. LA RETE CLASSICA

La rete normalmente utilizzata per l'alimentazione dei territori collinari, comunque suddivisi come indicato per fasce omogenee orizzontali, prevede che ciascuna sottorete sia munita di un serbatoio di carico situato nella sua parte più elevata ed alimentato da una o più condotte di adduzione totalmente indipendenti dalla rete di distribuzione. Il sollevamento dell'acqua può aver luogo sia tramite un unico impianto ubicato in prossimità della produzione d'acqua e munito di più serie di pompe di adeguata prevalenza (V. fig. 2 allegata) o, specialmente quando il dislivello da vincere è notevole, mediante più impianti in serie ubicati ad altezze via via crescenti (V. fig. 3 allegata).

I vantaggi di una disposizione come quella descritta, conclamati dalla letteratura tecnica e documentati da molte realtà acquedottistiche, consistono nella costanza della pressione di partenza di ciascuna rete e nella presenza di un invaso in quota atto a garantire il rifornimento idropotabile anche in caso di brevi rotture o fuori servizio della produzione.
Fanno riscontro alcuni inconvenienti che, a causa della notevole incidenza delle spese di sollevamento, possono essere definiti di una certa gravità soprattutto se si tengono presenti le grandi possibilità offerte dalla moderna tecnica acquedottistica per ovviarvi come sarà più avanti indicato.

3.2. LA RETE IDEALE

La rete, in ogni caso suddivisa per fasce orizzontali di circa 50 m di altezza come indicato nei capitoli precedenti, sarà (vedi schema della fig. 4 allegata) contrariamente alla rete di tipo classica, munita di due soli serbatoi di accumulo. Il primo, annesso all'impianto di produzione è destinato alla compensazione giornaliera della quasi totalità delle portate, il secondo, di regola ubicato nella parte più elevata del territorio, delle punte massime locali secondo le regole della rete ideale di cui all'articolo "La razionalizzazione delle reti di distribuzione d'acqua potabile a sollevamento meccanico" pubblicato nella rivista L'Acqua n. 3/98 e nel sito http://altratecnica.it.
Ogni sottorete sarà munita di proprio impianto di sollevamento munito di casse d'aria a valle per quello annesso all'impianto di produzione e a monte e valle per le altre. Il serbatoio di compenso sarà munito di pompa di risollevamento con cassa d'aria solo a valle. Le casse d'aria poste a valle del sollevamento possono essere vantaggiosamente sostituite da serbatoi idropneumatici (vedi articolo su http://altratecnica.it ) ottenendo il vantaggio di avere in rete dei volumi d'acqua di riserva cioè pronti ad entrare in rete per fuori servizio del pompaggio.

Ad esempio nel caso di un comprensorio avente tre fasce omogenee (vedi schema semplificato di fig.3) si avranno le seguenti stazioni:

Stazione P1.
E' dotata di pompa a velocità variabile della portata massima pari a quella dell'intero territorio (fascia A + B + C) con asservimento del numero di giri al diagramma preimpostato delle pressioni dei nodi critici della rete A. Ciò consente ottimizzare la pressione di esercizio in funzione delle effettive necessità dell'utenza consegnando l'acqua alla maggior pressione quando maggiori sono le richieste nel mentre durante le ore di bassi consumi e particolarmente durante la notte, la pressione viene abbassata contribuendo non solo ad economizzare nelle spese energetiche di sollevamento ma soprattutto a diminuire le perdite occulte che, come noto, sono funzione diretta della pressione di esercizio.
La pompa P1 aspira direttamente dal serbatoio della produzione ed alimenta tutte le utenze della rete A con immissione diretta in rete della portata da esse richiesta e di quella necessaria per le reti superiori e che la pompa P2 aspira dalla stessa rete A.

Stazione P2
E' dotata di pompa a velocità variabile della portata pari a quella massima dell'intero territorio (fascia A + B + C) con asservimento del numero di giri al diagramma preimpostato delle pressioni dei nodi critici della rete B. Aspira direttamente dalla rete A ed alimenta tutte le utenze della rete B con immissione diretta in rete della portata da esse richiesta e di quella necessaria per la rete superiore e che la pompa P3 aspira dalla stessa rete B.

Stazione P3.
E' dotata di pompa a velocità variabile che aspira direttamente dalla rete B inferiore e della portata massima pari a quella max dell'intera rete (fascia A + B + C) con asservimento del numero di giri al diagramma preimpostato delle pressioni dei nodi critici della rete C. Per il suo funzionamento viene definito un valore fisso ma tarabile di portata totale massima sollevata (cioè in uscita dalla pompa P1) pari al valore della portata media del giorno di massimo consumo dell'intera rete (rete A + rete B + rete C). Quando la portata richiesta dalla intera rete (e cioè la portata innalzata da P1) raggiunge la portata di soglia, la pompa P3 in argomento cessa di essere asservita alla pressione dei nodi e la regolazione della sua velocità di rotazione ha luogo in funzione della portata della P1 in modo che tale portata si mantenga costantemente sul valore di soglia prefissato. In altri termini la P3 riduce man mano la portata da essa aspirata dalla rete inferiore in modo che la portata di P1 sia costantemente pari alla portata di soglia normalmente corrispondente alla media del giorno di massimo consumo.
Durante la notte la rete immette nel serbatoio i volumi d'acqua necessari per coprire la punta di tutto il territorio (reti A,B,C) tramite la regolazione automatica della valvola di ingresso al serbatoio ed asservita ad un prefissato diagramma giornaliero dei livello che il serbatoio deve assumere durante le 24 ore della giornata.

Stazione P4
E' destinata a coprire le portate di punta dell'intero territorio. La pompa, asservita al diagramma giornaliero delle pressioni della rete C, entra in funzione quando la pressione dei nodi critici della stessa rete C non più sorretta dalla pompa P3 che ha raggiunto la portata di soglia, tende a scendere al di sotto dei valori di diagramma prefissato.

Il funzionamento degli impianti è il seguente.
Durante la notte la pompa P4 è ferma perchè la pressione ai nodi è mantenuta dalla pompa P3. Il serbatoio riceve dalla rete i volumi necessari al suo riempimento secondo il diagramma giornaliero prefissato dei livelli in vasca. La pompa P1 regola la propria velocità in modo da mantenere la pressione prefissata ora per ora nei nodi critici della propria rete e solleva tutta la portata richiesta dagli utenti della rete A e quella aspirata dalla pompa P2. Le pompe P2 e P3 funzionano in modo analogo alla P1 con la sola differenza che ognuna di esse si regola in funzione della pressione ai nodi critici della propria rete da alimentare.
Al mattino quando il serbatoio è pieno la valvola di immissione si chiude e l'invaso resta al massimo livello.
Quando i consumi dell'utenza iniziano a ad assumere valori via via più rilevanti le P1, P2 e P3 aumentano la velocità di rotazione in modo da seguire la richiesta e mantenere ai nodi critici delle varie reti di appartenenza le pressioni prefissate nel grafico giornaliero preimpostato per qualunque valore di portata e quindi anche durante l'ora di punta . La pompa P3 è la sola che, quando la portata della P1 tende a superare il valore di soglia e cioè la portata media del giorno di massimo consumo, limita la portata aspirata dalla rete inferiore e regola automaticamente la velocità di rotazione in modo che la P1 si mantenga costantemente sulla portata di soglia. Da tale istante la pressione dei nodi critici della rete C tende a scendere sotto ai valori preimpostati il che provoca la messa in moto della P4 volta al mantenimento di tali valori mediante asservimento automatico.
Alla sera al diminuire delle richieste della rete C e rientrata la pressione entro valori normali la P4 si fermerà tornando al regime della mattina.
Nel caso, puramente ipotetico, in cui il consumo utenza fosse zero, le P!, P2 e P3 solleverebbero ciascuna la portata necessaria per far coincidere i livelli del serbatoio con quelli della curva preimpostata e ciò per una portata massima pari a Qmed.tot. Le P1, P2 e P3 sono comunque dimensionate per il consumo di punta in modo da poter far fronte ad imprevedibili maggiori richieste dovute a consumi eccezionali o a fuori servizio di qualche apparecchiatura o condotta.

3.3. RAFFRONTO FRA RETE CLASSICA E RETE IDEALE

Il vantaggio più evidente della rete ideale descritta è quello di liberare la pressione di esercizio dai vincoli imposti dai serbatoi di carico presenti nella rete classica e dovuti ai livelli minimo e massimo di invaso di ciascuno di essi entro i quali dovrebbe essere contenuta la pressione di rete perchè i serbatoi stessi potessero svolgere il compito loro assegnato nel mentre la pressione di consegna dell'acqua agli utenti che ne deriva può risultare inadeguata. Al contrario nella rete ideale si avrà cura di graduare la pressione di pompaggio, in modo che, mediante asservimento a quella effettiva rilevata in più punti e trasmessa in tempo reale alle centrali di sollevamento, sia più elevata nelle ore di maggior consumo e più bassa nelle ore notturne o comunque di minor richiesta. I vantaggi ottenibili, tanto più importanti quanto più la rete è estesa in senso orizzontale, sono molteplici :
- una minor spesa per l'energia di sollevamento;
- una diminuita incidenza delle perdite occulte di rete dovuta alla più bassa pressione notturna;
- una pressione sempre adeguata alle necessità dell'utenza.

Per quanto riguarda la scarsità di invasi in quota che caratterizza la rete ideale e la conseguente mancata presenza di importanti volumi d'acqua in quota pronti ad entrare in rete per ovviare ad eventuali guasti, si vedrà nel cap. 3.6 come vi si possa rimediare mediante particolari accorgimenti tecnici atti ad offrire altrettante se non superiori garanzie di buon funzionamento.
Un ulteriore vantaggio è dato dal risparmio energetico che si realizza nella rete ideale per trasportare i volumi d'acqua dalla produzione alle varie reti superiori. Infatti nel mentre nella rete classica tale lavoro viene svolto dalle condotte di adduzione con una rilevante perdita di carico, caratteristica precipua delle condotte singole, nella rete ideale ha luogo mediante utilizzazione della intera rete magliata che, in quanto tale, può svolgerlo con perdite sensibilmente inferiori soprattutto durante i periodi notturni di basso consumo dell'utenza. Tutte le condotte di rete, anche quelle più lontane dalla stazione di pompaggio, concorrono infatti all'adduzione con risultati ottimi per quanto riguarda il risparmio energetico di pompaggio.

3.4. VARIANTI ED ADATTAMENTI DELLO SCHEMA SEMPLIFICATO

Lo schema semplificato di rete di cui al capitolo precedente è difficilmente applicabile ad una acquedotto reale in quanto lo stato di fatto presenta sovente situazioni obbiettive ben più complesse ed esigenze di vario tipo che, fermi restando i concetti di base descritti, comportano delle varianti .
Se si esamina la costituzione più frequente dei grossi centri abitati si constata come il loro sviluppo planimetrico abbia luogo non tanto verso l'alto, quanto piuttosto in senso orizzontale. Ne risultano quindi fasce altimetriche idraulicamente omogenee caratterizzate da una profondità modesta a fronte di una notevolissima lunghezza. Ad esempio in un territorio avente pendenza trasversale media del 20% le sottoreti avranno una larghezza di soli 250 m. mentre longitudinalmente possono arrivare a più Km. Il problema di avere una linea piezometrica il più possibile parallela al suolo è quindi reso difficoltoso non tanto dalla pendenza del terreno da cui derivano inevitabilmente pressioni esuberanti nelle parti basse e scarse in quelle elevate quanto piuttosto dalla notevole estesa orizzontale delle reti che richiedono, nei periodi di forti consumi, di carichi idraulici rilevanti cui corrispondono altrettanto notevoli escursioni nella pressione di consegna dell'acqua.
La rete ideale proposta nel presente lavoro funzionando a pressione di pompaggio asservita alle richieste dell'utenza, consente di risolvere brillantemente quest'ultimo problema nel mentre alla inadeguatezza di pressione dovuta al dislivello topografico del territorio si può, almeno in parte, ovviare creando delle fasce di altezza inferiore ai 50 m già citati.

In definitiva gli accorgimenti da adottare potranno essere i seguenti:

- nella progettazione delle sottoreti si terrà conto della consistenza reale delle fasce prevedendo, soprattutto nelle città a grande estensione orizzontale e a scarsa pendenza trasversale, altezze di ciascuna fascia inferiori a 50 m ( ad esempio 30 m). Si otterranno notevoli benefici nella pressione di esercizio che si traducono in un miglior funzionamento idraulico e una notevole economia di gestione.- i centri di produzione saranno preferibilmente in numero superiore a uno e dislocati in diverse parti del territorio. Ogni impianto immetterà la portata nella sottoreterete di appartenenza sulla base della propria quota altimetrica. Saranno preferiti impianti di produzione diversificati per modalità di reperimento (ad esempio acqua potabilizzata, da sorgenti , da pozzi ecc. ecc.) in modo da assicurare il rifornimento di base anche in caso di crisi di una delle categorie di fonti o di panne di una delle centrali. In tali casi le centrali che rimangono in funzione, essendo a pressione variabile, possono svolgere un ruolo determinante grazie alla possibilità, propria della metodologia proposta, di funzionamento a pressione maggiorata rispetto a quella normale;
- in rete potranno essere previsti più serbatoi di compenso , sempre ubicati nelle sottoreti di quota più elevata come indicato nello schema semplificato del cap. 3.1. Ogni serbatoio dovrà logicamente essere munito di proprio impianto di risollevamento del tipo indicati nello schema semplificato e cioè con pompe a velocità variabile asservite alla pressione preimpostata ora per ora nei nodi critici della rete di appartenenza. Il riempimento del serbatoio avrà luogo, a prezzo di un modesto dispendio energetico conseguente alla necessità di dissipare una parte del carico idraulico, prelevando l'acqua dalla rete inferiore tramite valvola di regolazione asservita ad un preimpostato diagramma giornaliero di riempimento/svuotamento. La stazione di pompaggio della rete inferiore rispetto al serbatoio in oggetto, rifornirà direttamente l'utenza di sua competenza essendo asservita al grafico giornaliero preimpostato della pressione ai nodi critici con una soglia massima di pompaggio da definirsi caso per caso ed in funzione delle soglie delle altre pompe (la portata somma delle soglie deve essere pari alla portata media del giorno di massimo consumo di tutta la rete). La pompa solleverà anche la portata da consegnare alle pompe delle sottoreti superiori. Raggiunto il valore di soglia, la pompa, variando opportunamente il numero dei giri, mantiene tale portata nel mentre la pompa di risollevamento inizierà a funzionare per mantenere ai nodi critici la pressione preimpostata cui è asservita.

Si segnala infine la possibilità di prevedere, nelle aree nelle quali la pressione di esercizio si mantiene su valori ancora troppo elevati, condotte di distribuzione secondaria munite di valvola di regolazione della pressione, onde migliorare ulteriormente il funzionamento della rete. Il tutto come sarà dettagliatamente spiegato nel seguente capitolo.

3.5. ULTERIORI ACCORGIMENTI PER MIGLIORARE LA PRESSIONE DI ESERCIZIO

Una delle condizioni essenziali per un regolare funzionamento della rete consiste nell'avere pressioni in condotta sempre adeguate all'alimentazione dell'utenza sia durante i periodi di forti consumi sia in quelli, soprattutto notturni, di bassa richiesta. Purtroppo l'andamento del terreno che caratterizza gli acquedotti delle zone montane rende comunque difficoltoso il raggiungimento di tale risultato. La rete ideale può dare buoni risultati grazie alle modalità di funzionamento a pressione di pompaggio variabile e, come già detto, grazie alla suddivisione in fasce di altezza modesta. Alcune modifiche della sua impostazione di base consentono di ottenere risultati ancora migliori sia pure a prezzo di ulteriori sofisticazioni tecniche. Si tratta di cambiare, in parte, lo schema idraulico prima descritto, aggiungendo, nelle zone a pressione troppo elevata, delle condotte secondarie di distribuzione poste lungo le curve di livello del tutto simili a quelle già descritte per la rete a gravità e, come tali, dotate, in tutti i punti di collegamento con la rete principale, di valvola di riduzione della pressione munita di apparecchi di misura e trasmissione della pressione di valle e di monte ed inoltre di servocomando azionato dall'impianto di telecontrollo e telecomando centrale. Gli allacciamenti di utenza e le piccole condotte di diramazione ad essi assimilabili, devono essere derivate dalle condotte distributrici in oggetto e pertanto funzionano a pressione di esercizio regolata nel mentre ogni singola condotta o gruppo di condotte è dotata di apparecchiatura per il rilievo e la trasmissione in automatico delle pressioni di funzionamento. Con le modifiche qui proposte si viene ad avere, in definitiva, una rete composta da due sottoreti di distribuzione delle quali la principale, suddivisa per fasce altimetriche omogenee, è destinata alla adduzione delle portate alle fasce superiori ed alla alimentazione diretta di quelle utenze che, essendo ubicate nella parte altimetricamente più elevata, godono di pressioni di esercizio normali. La seconda sottorete, limitata alle sole zone delle parti basse di ciascuna fascia dove la pressione di consegna all'utenza tende ad assumere valori esagerati, è costituita da condotte poste per lo più parallelamente alle curve di livello che si staccano dalla sottorete precedente per alimentare con pressione regolata tramite valvole di riduzione della pressione comandate dal sistema di telecomando centrale, le restanti utenze.
In altri termini con la disposizione descritta si viene ad applicare, in parte, il concetto già indicato al cap. 2.2 per le reti a gravità nelle quali le condotte secondarie sono munite di valvole di regolazione della pressione. Anche nel caso di reti a sollevamento meccanico come sono quelle in oggetto, la dissipazione di carico che ha luogo nei punti di collegamento delle condotte secondarie con quelle principali, non comporta alcun aggravio economico nella spesa energetica in quanto la prevalenza delle pompe è data dalla conformazione altimetrica delle fasce e non subisce alcuna modifica per effetto del lavoro delle valvole semmai si ottiene un beneficio a seguito della minor incidenza delle perdite di rete per la diminuita pressione in condotta.

Per meglio illustrare i concetti esposti si sono indicate nella figura n. 6 le modifiche da apportare alla rete di cui al n. 3.2 per applicare i concetti esposti. Con tali modifiche la rete di distribuzione principale, contrassegnata con colore rosso svolge il duplice compito di alimentare tutte le utenze poste nelle parte superiore di ciascuna fascia e di addurre tutta la portata d'acqua necessaria per alimentare le fasce superiori, nel mentre le condotte aggiunte, indicate con colore azzurro e facenti parte della sottorete a pressione regolata, consentono di mantenere nelle zone basse servite delle pressioni sempre adeguate grazie all'azione delle valvole di riduzione presenti nei punti di collegamento con la rete principale .

3.6. LA SICUREZZA DI ESERCIZIO

La presenza dei serbatoi di carico che nella rete classica si trovano in testa ad ognuna delle sottoreti che la compongono costituisce un importante fattore di sicurezza in quanto i grandi volumi d'acqua in quota in essi contenuti consentono, anche in caso di eventuali fuori servizio dell'adduzione, di alimentare la rete sottesa per tutto o parte del tempo necessario per le riparazioni o comunque per far fronte al disservizio . Al contrario il funzionamento della rete ideale appare, a tutta prima, ben più precario in quanto l'alimentazione di tutta la rete è condizionato al funzionamento ininterrotto delle pompe di sollevamento e risollevamento i cui pur sempre possibili fuori servizio per mancanza improvvisa di corrente, guasti meccanici, errate manovre ecc. ecc comporterebbero gravi disservizi in tutta la rete alimentata.

Un esame approfondito delle possibilità offerte dalla moderna tecnologia porta però a alla conclusione che non è pensabile che la sicurezza di esercizio di una rete debba per forza essere affidata, come un tempo, ai soli serbatoi di testa. Si può invece affermare che, se vengono adottate determinate cautele e provvedimenti, la descritta rete ideale presenta altrettanto se non superiori garanzie di buon funzionamento in tutti i casi di disservizio che possano presentarsi.
Innanzitutto bisognerà curare che ognuna delle apparecchiature principali della rete ideale sia dotata di riserva in grado di sostituirsi, immediatamente ed automaticamente,. a quella principale quando quest'ultima avesse ad andare fuori servizio per un qualunque motivo. Tutti gli impianti dovranno inoltre essere dotati di gruppi elettrogeni autonomi ed automatici in grado di fornire tutta la corrente elettrica necessaria per il funzionamento delle apparecchiature essenziali anche in caso di deficienza nell'alimentazione Enel. L'intervallo di tempo, solitamente di pochi minuti, necessario per la messa a regime dei gruppi elettrogeni potrà essere efficacemente coperto dalle casse d'aria annesse alle pompe e comunque utili al fine di attenuare i colpi d'ariete che il pompaggio diretto in rete inevitabilmente provoca. Il funzionamento dei computer di comando e controllo del funzionamento di tutti gli impianti e delle apparecchiature di misura e trasmissione dati inserite in rete sarà assicurato mediante gruppi di continuità atti alla loro alimentazione elettrica per un periodo sufficiente per il ripristino dell'energia Enel.
Un altro fattore di sicurezza è dato dalla presenza, sempre auspicabile, di più impianti di produzione disseminati all'interno o all'esterno della rete ed aventi, tutte le volte che le circostanze lo consentono, diversificate caratteristiche sia per quanto concerne le fonti (acque profonde in alternativa a quelle di superficie, acqua naturalmente potabile alternate a quella derivata da potabilizzazione, pozzi profondi e superficiali ecc.), sia per l'ubicazione che per tipologia .
Un ulteriore fattore di sicurezza è dato infine dal collegamento con acquedotti viciniori con possibilità di interscambio di portate da attuarsi in caso di bisogno. Anche in tale evenienza la grande elasticità di esercizio propria della rete ideale, consente di adeguare le condizioni di funzionamento alle caratteristiche di detta alimentazione sussidiaria.
Risulta con evidenza che un acquedotti dotato di tutti o di una buona parte degli accorgimenti sopra elencati presenta delle caratteristiche di sicurezza ben maggiori di quelle rappresentate dai soli serbatoi in quota previsti nelle reti classiche.

4. RETE MISTA A GRAVITA' E SOLLEVAMENTO MECCANICO

Quando le fonti poste a quota elevata non presentano una producibilità sufficiente per far fronte alle punte di consumo dell'utenza, si deve per forza ricorrere all'integrazione di portata da fonti poste a quote inferiori o comunque ad acqua di altra origine che deve essere sollevata meccanicamente per essere immessa nelle reti in argomento le quali, per assunto di base, sono reti di tipo montano e come tali altimetricamente elevate.
Presupposto di base, in tali casi, è quello di privilegiare l'utilizzazione dell'acqua prodotta dalle fonti in quota atte, come ripetutamente detto, ad evitare ogni dispendio energetico nel mentre la rete di distribuzione deve, anche in questo caso, rientrare nel tipo indicato come rete ideale nel capitolo 3 in quanto rappresenta una razionale soluzione dei relativi problemi. La particolare e già descritta costituzione della rete di distribuzione offre, anche nel caso delle reti miste di cui qui si discute, notevoli vantaggi nel sollevamento della portata integrativa in quanto quest'ultimo può essere relativamente modesto poichè ci si può limitare ad immettere l'intera portata integrativa nelle reti secondarie di distribuzione poste alle quote più basse, contenendo quindi la prevalenza entro valori minimali. Ovviamente tutta l'acqua distribuita a gravità viene riservata per intero alle reti secondarie superiori.

5. CONSIDERAZIONI GENERALI FINALI

Si sono descritte le caratteristiche costruttive e di esercizio della rete di distribuzione d'acqua potabile a servizio di territori montani suddividendola in tre categorie:

1. Rete funzionante a gravità
2. Rete a sollevamento meccanico
3. Rete mista gravità e sollevamento meccanico

Nel primo caso (reti a gravità) si sono descritti i difetti principali che riguardano essenzialmente l'eccessiva pressione di funzionamento. Si sono indicate le modalità da seguire per realizzare reti di distribuzione con piezometrica sempre parallela al suolo e normali pressioni in condotta. Lo scopo viene raggiunto assegnando ad alcune condotte la funzione di alimentazione primaria e alle altre, la cui pressione di funzionamento è costantemente regolata dall'impianto di telecontrollo, quella di rifornimento diretto dell'utenza. Si ottengono notevoli benefici nella consegna dell'acqua all'utenza che risulta sempre corretta, nelle perdite di rete in quanto viene eliminato il fattore che, nelle reti di tipi tradizionale, ne aumenta enormemente il volume ed infine nella elasticità di esercizio che si mantiene elevata ed atta a far fronte ad ogni richiesta eccezionale d'acqua.

Per quanto riguarda gli acquedotti del secondo tipo (rete a sollevamento meccanico) si sono descritte le caratteristiche costruttive e di esercizio, del tutto diverse da quelle tradizionali, e che comprendono essenzialmente:
- l'utilizzazione della rete magliata sia per la distribuzione dell'acqua agli utenti sia per la sua adduzione alle reti superiori ;
- il pompaggio diretto in rete asservito alla pressione effettiva dei nodi critici della rete;
- la compensazione delle portate effettuata dai serbatoi annessi alla produzione e, in minima parte, da quelli di rete.
Risultati salienti sono:
- una pressione sempre adeguata al fabbisogno dell'utenza;
- una grande elasticità di esercizio che consente di affrontare anche situazioni eccezionali come sono le richieste di portate necessarie per far fronte a incendi, situazioni particolari o fuori servizio di qualche apparecchiatura o condotta, il collegamento con acquedotti viciniori per utilissimi interscambi di portata ;
- ridotti consumi energetici per il sollevamento dell'acqua;
- grande sicurezza di esercizio.

Ci si è dilungati anche ad indicare come, tramite aggiunta di alcune condotte secondarie di distribuzione munite di valvole di regolazione della pressione asservite alla pressione di arrivo, si possa migliorare notevolmente il servizio garantendo in rete, anche in presenza di territori accidentati come sono quelli in argomento, una piezometrica sempre parallela al suolo e diminuendo ulteriormente le perdite occulte.

Nella memoria si sono in fine descritte le modalità da seguire nella realizzazione e nella gestione delle reti dei territori montani del terzo tipo (misto a sollevamento meccanico e gravità). In particolare si è dimostrato come la rete ideale proposta consenta di ottenere notevoli benefici anche in questo settore in quanto l'acqua prodotta dalle fonti poste ad alta quota oltre ad essere utilizzata nella sua totalità, viene anche riservata alle reti di distribuzione di quota più elevata. Oltre ad avere in rete pressioni sempre adeguate al fabbisogno, si ottengono notevoli economie energetiche in quanto è sufficiente immettere l'acqua di integrazione proveniente da sollevamento nelle sole reti di bassa quota con notevole contenimento della prevalenza manometrica delle pompe.