La stabilità della pressione è un fattore cruciale per il corretto funzionamento e la longevità di qualsiasi impianto idraulico, inclusi gli impianti a colonne montanti. Variazioni improvvise o cali progressivi di pressione non solo compromettono l'efficienza, ma possono anche condurre a danni significativi e costosi. Il fenomeno chiamato “colpo d’ariete”, le intrinseche “perdite di carico” e le insidiose “perdite d'acqua” rappresentano le principali manifestazioni di questa instabilità. Comprendere le loro origini, le conseguenze e, soprattutto, le strategie preventive e correttive, è fondamentale per garantire la sicurezza e la funzionalità dei sistemi idraulici in ogni contesto, dalle abitazioni private alle grandi centrali idroelettriche.
1. Il Colpo d'Ariete: Un Fenomeno di Sovrappressione Improvvisa
Il colpo d’ariete è una vera e propria onda d'urto causata dal repentino arresto del fluido che nel tempo danneggia tubature ed elementi dell’impianto idraulico. È un fenomeno di sovrappressione che si manifesta durante una variazione improvvisa della velocità di un fluido in una rete di tubazioni. Questo evento, anche noto come "colpo idraulico", si verifica, ad esempio, quando si chiude rapidamente una valvola o un rubinetto, oppure quando una pompa si arresta.
Definizione e Meccanismo di Formazione
Quando si chiude un rubinetto, l’inerzia dell’acqua in movimento viene improvvisamente frenata. Questo genera una pressione elevata e un’onda d’urto. Tale onda di sovrappressione, che percorre la tubazione, si traduce in vibrazioni e in un rumore sordo, simile al suono di un colpo di martello. La rapida variazione della velocità del fluido genera una pressione elevata e un’onda d’urto all’interno della tubazione. A causa dell’inerzia del fluido, la velocità del suo flusso non riesce più ad adattarsi alla nuova situazione. Di conseguenza, il fluido si deforma, provocando modifiche dinamiche della pressione. L’energia elastica trasportata dalla propagazione di onde idrauliche può causare seri problemi e danneggiare le installazioni.
Il colpo d'ariete è un incremento improvviso della pressione in un tubo rigido che si origina per le rapide modifiche della velocità di flusso. Il fenomeno compare quando un liquido in movimento in un sistema chiuso è costretto ad arrestarsi improvvisamente o a modificare la propria direzione. La velocità con cui l’onda si propaga a ritroso lungo la condotta è prossima a quella del suono nei liquidi, circa 300 metri al secondo. Va comunque considerato che l'entità del fenomeno dipende da diversi fattori, sicuramente dalla velocità di chiusura degli apparecchi, ma anche dalla velocità e dalla viscosità del fluido, dalla forma, dalle dimensioni e dai materiali delle condotte. Questo fenomeno si estende a tutto il sistema e si moltiplica subito, portando a un aumento della pressione in un intervallo limite non più ammesso per i componenti. Inoltre, aumenta nettamente la velocità di flusso, che in condizioni sfavorevoli può raggiungere i 1.200 m/s. Il colpo d’ariete si verifica non solo in presenza di acqua, ma anche con altri liquidi incomprimibili (la cui densità non è in gran parte modificabile neanche sotto pressione) o gas.
Sebbene sia possibile udire chiaramente i colpi d’ariete, è però difficile misurarli, poiché in un intervallo di tempo estremamente breve di millisecondi i colpi d’ariete si generano e si eliminano. Spesso gli strumenti di misura elettronici non sono adatti a tali misurazioni, ossia il colpo d’ariete supera il valore finale del campo di misura.
Le Cause del Colpo d'Ariete
Le cause del colpo d’ariete sono molteplici ma rimangono comuni durante l’arresto di un’installazione idraulica. Si verifica generalmente quando una valvola viene chiusa improvvisamente a un’estremità del sistema di tubazioni. Esistono varie cause del colpo d’ariete, ad esempio un’apertura o chiusura rapida delle valvole, una partenza o una disattivazione rapida delle pompe, valvole di non ritorno che si chiudono troppo velocemente e l’interruzione improvvisa dell’alimentazione elettrica. Anche la separazione delle colonne d’acqua o del tampone di pressione ne favoriscono l’insorgenza.
Il colpo d’ariete è, nella maggior parte dei casi, di natura idraulica, ovvero causato dalla variazione improvvisa del flusso di un liquido. Tuttavia, può anche essere di natura termica, dovuto alla differenza di temperatura all’interno delle tubazioni, tra il vapore dell’acqua calda e il condotto della tubazione che è rimasto freddo. In questo caso, si forma un condensato che genera richiami d’aria all’interno delle tubazioni. Il design costruttivo incide sulla comparsa del colpo d’ariete. Nei sistemi che presentano dislivelli di altezza considerevoli, il rischio è particolarmente alto poiché sono necessarie pressioni elevate per superare la differenza di altezza. Anche le costruzioni di sistemi che interrompono un flusso omogeneo comportano un rischio maggiore. Pertanto, laddove possibile, si consiglia di evitare curvature e fluttuazioni di pressione elevate.
Conseguenze e Rischi Associati
La modifica dinamica della pressione può avere serie conseguenze sulle installazioni sanitarie, sulla rubinetteria e sulle tubazioni. Gli urti generati dai colpi d’ariete possono, a lungo termine, danneggiare le tubazioni e causare gravi danni all’impianto idraulico. Può persino portare alla rottura della conduttura, specialmente nel caso di grandi impianti, a causa della quantità di liquido in movimento. Se la pressione è sufficientemente alta, un colpo d’ariete può causare la rottura della tubazione o di un componente della rubinetteria. I danni causati alle tubazioni, alle pompe o agli apparecchi di rubinetteria sanitaria, inoltre, non sono sempre visibili. È persino frequente che trascorra un lungo periodo prima che una tubazione si rompa.
Le conseguenze del colpo d’ariete non sono solo dannose, ma possono anche essere pericolose. La forza provocata da un colpo d’ariete può essere paragonabile a un’esplosione. I circuiti che trasportano fluidi pericolosi, infatti, sono oggetto di un’attenzione particolare durante la progettazione, la costruzione e l’esercizio. I colpi d’ariete non solo risultano fastidiosi per gli utenti, ma sono anche dannosi per i sistemi sanitari. Sebbene spesso benigni, devono comunque essere presi sul serio per evitare danni alle tubazioni.
Gli effetti diretti del colpo d’ariete possono includere: perdite nei componenti, deformazione o distruzione della sede della valvola, deformazione delle rondelle della valvola di non ritorno, rottura o deformazione del corpo della pompa, appiattimento precoce di guarnizioni e O-ring, rottura dei rotori, perdite o rotture dei tubi rigidi.
Oltre ai danni ai singoli strumenti e componenti, i colpi d’ariete hanno anche un impatto negativo sulla durata di vita dell’intero sistema. Il pericolo aumenta in maniera direttamente proporzionale alla potenza del colpo d’ariete. Spesso si verificano anche perdite dei tubi rigidi a causa delle quali il sistema non funziona in maniera efficiente per lunghi periodi, con un conseguente dispendio di flusso e prodotto. Le conseguenze del colpo d’ariete, infatti, sono molteplici e possono riguardare danni alle condotte, ai serbatoi di espansione, ai raccordi di giuntura e alle apparecchiature installate nell’impianto.
Funzionamento dell'ammortizzatore per colpo d'ariete Stopshock Malgorani
Il Rumore Caratteristico e l'Origine Storica del Termine
L’onda di sovrappressione che percorre la tubazione si traduce in vibrazioni e in un rumore sordo, simile al suono di un colpo di martello. Il colpo d’ariete è spesso accompagnato da vibrazioni o da un rumore simile a un battito che si ripete prima del cedimento della pressione. Per questo a volte si parla di onda d’urto di pressione. Capita non di rado in un impianto idraulico di avvertire questo tipo di rumore e ogni professionista sa bene quanto sia importante non sottovalutarlo. In un impianto idraulico domestico, il colpo d’ariete può verificarsi, ad esempio, quando si interrompe l’alimentazione d’acqua di una lavatrice o di una lavastoviglie, producendo un rumore caratteristico piuttosto forte accompagnato da vibrazioni. È abbastanza semplice sperimentare un esempio di colpo d’ariete. Pensiamo al tipico tonfo seguito da vibrazione del tubo quando si chiude una valvola a sfera con istantaneo movimento della leva di manovra, come avviene nei gruppi di miscelazione. Sebbene non si abbia nella maggior parte dei casi immediata rottura dei componenti, la ciclicità della sollecitazione porta comunque all’accumularsi di un danno che può sfociare in un improvviso cedimento.
Perché utilizziamo l’espressione "colpo d’ariete" per definire questo fenomeno idraulico? L’ariete era un’antica macchina da guerra costituita nella sua forma più semplice da una lunga e robusta trave di legno, con una testa in ferro di ariete fissata all'estremità. Pare che siano stati i Cartaginesi ad utilizzarla per primi. L'associazione con la forza d'urto di tale strumento bellico ben rende l'idea della potenza distruttiva che un'onda di pressione improvvisa può avere all'interno di un sistema idraulico.
2. Le Perdite di Carico: Una Resistenza Inevitabile al Flusso
Le perdite di carico sono un fenomeno che si verifica negli impianti idraulici, cioè negli impianti idrici, consistente in una perdita di pressione del fluido che circola attraverso i diversi elementi del sistema. Le perdite di carico sono un elemento inseparabile del flusso dell’acqua.
Cosa Sono e le Loro Cause
Le perdite di carico sono causate dall'"attrito" del fluido contro le pareti delle tubazioni e dai cambiamenti di direzione del flusso. Ogni elemento, compreso un semplice tubo, può causare alcune perdite di carico. Tuttavia, le fonti principali sono ad esempio i restringimenti o componenti specifici quali valvole, curve, scambiatori di calore, serbatoi di accumulo, filtri, collettori e raccordi per riscaldamento centrale e altri componenti. Se le tubazioni sono sottodimensionate, ovvero se presentano un diametro più piccolo rispetto a quello della pompa, la velocità del fluido diminuisce ma la pressione è più elevata. La forza della pressione, inoltre, è maggiore in corrispondenza delle curve, cioè nei raccordi a gomito dell’impianto, spesso presenti nei circuiti dalla planimetria ridotta come sono quelli domestici.
Impatto e Minimizzazione attraverso la Progettazione
Nella pratica, le perdite di carico significano che la pompa di circolazione deve funzionare con potenza sufficiente per superare queste resistenze e garantire il flusso del fluido (il più delle volte acqua o una miscela acqua-glicole) in tutto il sistema. Se le perdite di carico non sono gestite correttamente, possono portare a problemi di riscaldamento non uniforme. Un altro aspetto riguarda i cali di pressione previsti nella scelta di alcuni scambiatori di calore, soprattutto a piastre. Si tratta ovviamente di determinare la previsione delle perdite di carico per un dato scambiatore, sempre per un valore di flusso specifico, perché le perdite aumentano con la portata del fluido. In linea di principio, è bene sapere che perdite di carico maggiori sono generate da scambiatori troppo piccoli rispetto all'impianto.
Naturalmente l’impianto deve essere progettato per evitare restringimenti non necessari dove non servono, ma anche per non creare un un volume d’acqua troppo grande e dispendioso dal punto di vista energetico. Negli impianti più avanzati, le previsioni di calo di pressione vengono calcolate per selezionare le pompe, ma negli impianti più semplici, spesso in case unifamiliari, non è necessario essere così meticolosi.
3. Le Perdite d'Acqua Nascoste: Un Problema Silenzioso e Dannoso
Una delle problematiche più frequenti negli impianti domestici è la perdita di pressione della caldaia. Se la pressione cala ogni 2-3 giorni o più di una volta a settimana, ciò significa che vi è una perdita. Il continuo reintegro di acqua comporta formazione di aria e accumulo di residuo fisso, che causa fanghi, calcare e corrosione nell’impianto. Oltre ai danni, si ha aumento dei consumi e quindi una bolletta del gas più alta.
Sintomi e Indizi di una Perdita
A freddo la pressione della caldaia deve essere tra 1 e 1,5 bar. Se la pressione sale/scende senza motivo e si notano tracce d’acqua nello scarico, significa che il sistema sta scaricando per sovrapressione o che è difettoso. Spesso, la perdita può essere in punti nascosti: collettori, tubazioni sotto traccia o componenti interni della caldaia. È fondamentale il controllo annuale della caldaia, come indicato nel libretto del costruttore.
Cause Comuni delle Perdite d'Acqua e Problemi di Funzionalità
Le perdite d’acqua possono derivare da diversi fattori. L'usura e la corrosione sono cause primarie: nel tempo, le tubazioni, i radiatori e altri componenti dell’impianto sono soggetti ad usura e corrosione a causa dell’azione continua dell’acqua e degli agenti atmosferici. Anche i guasti meccanici rappresentano una fonte significativa: i malfunzionamenti dei componenti dell’impianto come valvole, pompe, termostati o scambiatori di calore sono causa della comparsa di perdite d’acqua.
Talvolta, dopo l’installazione di alcuni componenti aggiuntivi nel sistema di riscaldamento o di produzione di acqua calda sanitaria, possono comparire problemi di pressione e, in generale, di flusso (o della sua assenza) nell’impianto. Se quindi, dopo l’installazione di uno scambiatore di calore, di un separatore di impurità, di un filtro anticalcare o di qualsiasi altro dispositivo, si manifesta questo fenomeno indesiderato, è sempre necessario iniziare verificando il senso di flusso. Alcuni di questi dispositivi hanno un senso di flusso chiaramente definito e il suo mancato rispetto provoca l’aria nell’impianto o il suo intasamento. Alcuni dispositivi, come gli scambiatori di calore menzionati, richiedono inoltre una specifica posizione di montaggio; nel caso dello scambiatore di calore a piastre, si tratta della posizione verticale. L’installazione in una posizione non corretta può bloccare l’intero sistema e ridurne la funzionalità anche di diverse decine di percento. Si tratta di uno degli incubi maggiori di un impiantista, in quanto, nei casi peggiori, potrebbe determinare la rottura dell’impianto.
Un Caso Pratico: Ricerca di una Perdita Complessa in un Impianto Bifamiliare
Consideriamo un esempio specifico di perdita in un impianto idraulico di una bifamiliare in zona di campagna, disposta su due livelli. L'impianto utilizza una caldaia a gas di 17 anni, una Unical Dua Plus CTFS 24 E, per l'acqua sanitaria, e una stufa a pellet Ravelli HRV160 acquistata più recentemente per il riscaldamento. A partire da fine novembre, si è riscontrata una perdita nel circuito chiuso dell'acqua di riscaldamento. Inizialmente, la pressione dell’impianto scendeva gradualmente, ma nel giro di una settimana/10 giorni questa perdita si è man mano velocizzata nei tempi. Si è osservato che in circa un’ora la pressione poteva scendere da 1,5 bar a circa 0,5 bar. Si ha la sensazione che l’impianto continui a svuotarsi anche dopo che la pressione arriva a 0,0, dato che il tempo necessario per ricaricare l'impianto a 1,5-1,7 bar si è quasi triplicato, passando da circa 10-15 secondi a 30-35 secondi. L'impianto include quattro centraline: una sotto la caldaia a gas, una vicino alla stufa a pellet, una al piano sopraelevato per quattro termosifoni (cucina, sala, bagno e lavanderia) e una al piano inferiore per il resto dei quattro termosifoni (bagno e tre camere da letto). Nonostante un controllo meticoloso di tutti i tubi di queste centraline, tutti i termosifoni, i tubi della stufa a pellet e un'ispezione sotto la caldaia, sia con l'impianto freddo che caldo, non è stata trovata nessuna perdita visibile.
Per isolare la causa, sono state condotte delle prove. In un primo test, l'impianto è stato messo in pressione e sono stati chiusi i rubinetti di mandata e ritorno dell’acqua che andava alla stufa a pellet. Dopo alcune ore, la pressione della stufa a pellet è rimasta stabile, mentre quella dell’impianto principale, osservando il manometro posto sotto la caldaia a gas, era scesa. Questa prova ha portato alla conclusione che la perdita non riguardasse la stufa a pellet. Tuttavia, in una prova inversa, lasciando aperti mandata e ritorno dei tubi della stufa a pellet e chiudendo quelli della caldaia a gas, il manometro di quest'ultima è rimasto stabile in pressione a 1,2 bar, mentre quello della stufa a pellet (che segnava 1,5 bar) in un’ora è sceso a 0,5 bar. Queste osservazioni, sebbene complesse nell'interpretazione immediata, sottolineano la necessità di un'analisi approfondita per localizzare la fonte della perdita.
Un possibile sospetto in questo caso si è concentrato su lavori di ristrutturazione recenti. A fine novembre, sono stati eseguiti lavori sulla parete adiacente al bagno del piano sotto con la camera da letto della figlia, installando un cappotto alla parete con cartongesso accoppiato in polistirene. L'ipotesi è che una delle viti utilizzate per fissare i pannelli di cartongesso alla parete possa aver bucato un tubo dell'impianto a circuito chiuso del riscaldamento.In passato, per la caldaia a gas, poche volte è stata necessaria una manutenzione straordinaria. Tuttavia, si ricorda che nell’inverno del 2012, il tecnico autorizzato Ravelli che eseguì la prima accensione della stufa a pellet si accorse che mancava un apposito vaso di espansione. Anni dopo, la caldaia, dopo un lungo periodo di utilizzo della stufa a pellet, e con la stufa quasi sempre fuori uso, ha iniziato a tremare e ad emettere un forte rumore, come un rantolo, al momento dell'accensione dei riscaldamenti. Questo problema si è poi attenuato e risolto spontaneamente, suggerendo che il vaso di espansione della caldaia potesse essere stato vuoto e si sia poi riempito. Le analisi successive, seguendo indicazioni di esperti, hanno confermato che la pressione del vaso a freddo è stata misurata correttamente e che la caldaia, caricata a 1,2 bar, non supera mai i 2,2 bar, con circa 0,5 bar di differenza per ogni piano. Si ritiene che la perdita possa essere nei raccordi interni all'impianto. Nello specifico, nella tratta che va dal collettore del piano terra ai caloriferi del piano inferiore, sono state fatte delle giunzioni (tre per ciascuna via, sei in tutto) per raccordare vecchi tubi di rame con tubi in multistrato. Purtroppo, queste giunzioni sono state murate e non è possibile verificarle ad occhio nudo, nonostante non siano state notate macchie nei muri.
4. Strategie di Prevenzione e Soluzione per il Colpo d'Ariete
Per evitare di danneggiare il vostro impianto idraulico e il sistema di riscaldamento, è necessario adottare misure semplici per eliminare o ridurre il colpo d’ariete.
Dispositivi Meccanici e Idraulici Specifici
- Regolatore di Pressione: L’installazione di un regolatore di pressione all’ingresso della rete idrica della vostra abitazione permette di ridurre la pressione dell’acqua che attraversa le tubazioni. In questo modo, all’uscita, la pressione dell’acqua rimane ottimale e costante. Il regolatore di pressione protegge il vostro impianto sanitario dai problemi di sovrappressione e, quindi, dai colpi d’ariete. Inoltre, previene l’usura della rubinetteria sanitaria e degli elettrodomestici, come la lavatrice e la lavastoviglie.
- Rubinetto a Chiusura/Apertura Lenta o Elettrovalvola: Questo dispositivo utilizza un meccanismo che riduce la velocità del flusso d’acqua e chiude il rubinetto dopo un intervallo di tempo predeterminato. Se notate rumori nelle tubazioni quando utilizzate un rubinetto, potete optare per questa soluzione.
- Dissipatore Anti-Pulsazioni o Anti-Ariete: Chiamato anche semplicemente anti-ariete, serve a contrastare le sovrappressioni. L'anti-ariete a membrana, in particolare, separa l’aria dall’acqua, riducendo così la pressione dell’acqua nel circuito e prevenendo l’onda d’urto. Questo sistema è più resistente ed efficace rispetto all’anti-ariete a molla. Specifici serbatoi di espansione anti colpo d’ariete, anche definiti polmoni anti colpo d’ariete, funzionano in modo simile. Si tratta di contenitori rigidi cilindrici costituiti da due camere, una riempita con il fluido del circuito e l’altra contenente aria in pressione. Le due camere sono separate da una membrana elastica. Poiché l’aria è comprimibile, essa agisce da ammortizzatore dei picchi di sovrappressione compensando i cambiamenti e proteggendo l’impianto dalle conseguenze dello shock idraulico.
- Valvola di Non Ritorno: Questo dispositivo (una valvola) serve a controllare il senso di flusso di un fluido in una tubazione. Può essere installata in corrispondenza del contatore dell’acqua, degli scarichi (doccia, vasca da bagno, lavandino, ecc.) o dello scaldabagno. Le valvole di non ritorno sono unidirezionali, cioè permettono il flusso in una sola direzione. Se il liquido cambia direzione, la valvola si chiude per proteggere la rete di tubazioni - pompe, valvole, ecc. - dai colpi d’ariete. Le valvole di non ritorno, in particolare, servono a impedire che le onde di sovrappressione raggiungano le elettropompe e per questo vengono installate subito a valle, una per ogni pompa. Le valvole vengono installate solitamente in aggiunta a specifici serbatoi di espansione anti colpo d’ariete.È possibile installare degli sfiatatoi automatici nei circuiti delle tubazioni per resistere agli effetti dannosi dei colpi d’ariete. Lo sfiatatoio automatico serve a evacuare l’aria intrappolata all’interno degli impianti di riscaldamento e climatizzazione.
Tecniche di Progettazione e Scelta dei Materiali
Esistono altre soluzioni per prevenire i colpi d’ariete. Ad esempio, è possibile installare una camera di compensazione (utilizzata principalmente nell’industria) o modificare le tubazioni rettilinee aggiungendo curve o lyre di dilatazione. Inoltre, è possibile allentare le tubazioni, ad esempio allentando i collari troppo stretti o ampliando i fissaggi troppo stretti. Infine, si può investire in elementi di tubazione progettati per resistere a pressioni elevate. La regola base per evitare i contraccolpi d’ariete è quella di utilizzare una tubazione idonea e quindi proporzionata alla pompa utilizzata nell'impianto idraulico. Quando la tubazione è più grande rispetto alla bocca di uscita dell'elettropompa si verificherà un aumento della velocità del fluido nel percorso, ma una riduzione della pressione. Dimensionare a puntino l’impianto e valutare la giusta regolazione della pressione dell’acqua che ne permetterà l’uscita, mediante l’impiego di un inverter o di un flussostato, costituiranno misure idonee ad arginare il peggio. Per fare in modo che i colpi di ariete si presentino il meno possibile e non provochino situazioni rischiose è necessario in fase di studio dell'impianto termoidraulico applicare la formula corretta per calcolare tanto le perdite di carico, quanto i colpi d'ariete. Dispositivi come i pressostati o pressoflussostati, assicurando il funzionamento del circuito entro parametri specificati, svolgono una funzione di sicurezza in quanto aiutano a prevenire i picchi di sovraccarico del sistema.
Scelta della Valvola Corretta nella Fase di Pianificazione
La situazione ottimale è quella in cui già in fase di pianificazione del sistema si cerca di ridurre al minimo il pericolo di colpi d’ariete sin dall’inizio. In questo, la scelta di una valvola idonea riveste un ruolo cruciale. Durante la fase di pianificazione, gli utenti devono prestare attenzione alla scelta di valvole di alta qualità che dispongano della funzionalità corrispondente per evitare la comparsa di colpi d’ariete fin dal principio. Le valvole pneumatiche o pilotate elettricamente sono disponibili nelle varianti adeguate. Possono essere impiegate anche valvole azionate manualmente.
- Valvole di Processo Azionate Pneumaticamente con Tempi di Apertura e Chiusura Regolabili: Tra le valvole di processo azionate pneumaticamente sono disponibili valvole oblique (chiamate anche valvole a Y) e valvole a due vie (chiamate anche valvole dritte). È fondamentale che le valvole siano configurate in modo tale da chiudere la direzione del flusso del liquido. In questo modo la funzione di chiusura viene sincronizzata con l’inerzia del fluido e i colpi d’ariete vengono evitati in maniera naturale. Sia le valvole con ripristino a molla che quelle a doppio effetto possono essere configurate in questa maniera. Per evitare il colpo d’ariete, le valvole di processo con attuatore pneumatico devono chiudere contro la velocità di flusso del liquido.
- Valvole Elettromotorizzate: Sono disponibili anche le valvole elettromotorizzate, nonché le valvole di processo azionate pneumaticamente con varianti di corpo idonee come le valvole oblique e quelle a sede retta. Le valvole motorizzate si contraddistinguono per le seguenti caratteristiche che si ripercuotono in modo positivo sulla tematica del colpo d’ariete: una trasmissione rigida non reattiva, ma indipendente dalla pressione del fluido. In questo modo, oscillazioni o colpi d’ariete nel fluido non si ripercuotono sulla posizione della valvola. Si raccomandano ad esempio le valvole compatte (tipo 3280/3281/3285). La struttura meccanica specifica della valvola rispetto alle valvole di processo azionate pneumaticamente non presenta molle e offre un’elevata resistenza a urti e vibrazioni. La velocità di attuazione delle valvole motorizzate può essere impostata con precisione attraverso una funzione del software. In questo modo è possibile aprire e chiudere lentamente le valvole in maniera consapevole, al fine di evitare di aumentare inutilmente la pressione nel sistema e ridurre al minimo gli effetti associati. Un esempio è la valvola a membrana a 2/2 vie elettromotorizzata (on/off) tipo 3323, che offre una posizione di sicurezza tramite accumulatore di energia, forza di azionamento regolabile, funzioni diagnostiche e connessione al bus di campo, con superfici a contatto con il prodotto di Ra ≤ 0,38 µm … 1,6 µm (elettrolucidato come opzione) ed è disponibile con ampiezze nominali DN 06…DN 100.
- Valvole a Membrana: Inoltre, specialmente nei settori farmaceutico e biotecnologico, è possibile impiegare valvole a membrana azionate pneumaticamente o elettromotorizzate. A differenza delle valvole a sede, questo tipo di valvola può essere impiegata indipendentemente dalla direzione del flusso, ma è soggetta agli stessi criteri (valore Kv, pressione massima) delle valvole a sede. Per le valvole a membrana è necessario considerare che, in caso di colpo d’ariete, si possono verificare perdite a breve termine verso l’esterno (non solo attraverso il fermo), che all’inizio compaiono durante il breve momento del colpo d’ariete. Qualora la membrana non fosse danneggiata, nel migliore dei casi la valvola può continuare a svolgere la sua funzione normale.
Possibilità di Ottimizzazione nei Sistemi Esistenti
Nei sistemi esistenti sono presenti vari punti di approccio per contenere successivamente il pericolo del colpo d’ariete. Questo tipo di adeguamento a livello di sistema deve essere preso in considerazione esclusivamente da un tecnico di processo che dispone di una conoscenza globale dell’intero processo. Tra le misure possibili vi sono: lo scambio di valvole singole con valvole con tempi di apertura e chiusura regolabili; l'installazione di farfalle e livelli di tubature per ridurre la portata del fluido attraverso la valvola e chiudere la valvola più lentamente; la riduzione della velocità di chiusura delle valvole di processo pneumatiche attraverso il contenimento del carico e scarico pneumatico dell’azionamento pneumatico; l'utilizzo di attuatori elettromotorizzati con configurazione dei tempi di apertura e chiusura; la limitazione della variazione di velocità nel sistema; l'impiego di attuatori a doppio effetto, compreso il relativo controllo.
5. Diagnosi e Soluzioni per le Perdite d'Acqua
La ricerca delle perdite nell'impianto di riscaldamento è fondamentale per individuare la causa e risolverla nel modo corretto.
Metodi di Ricerca e Rilevamento delle Perdite
Uno dei metodi più antichi per ricercare la presenza di perdite d’aria, che spesso precede o accompagna le perdite d'acqua, è applicare del sapone sui tubi e osservare la formazione di bolle. Tuttavia, le perdite più insidiose sono quelle non visibili, spesso localizzate in punti nascosti come collettori, tubazioni sotto traccia o componenti interni della caldaia. In questi casi, potrebbe essere necessaria una ricerca perdite approfondita, perché il continuo reintegro di acqua comporta formazione di aria e accumulo di residuo fisso, che causa fanghi, calcare e corrosione nell’impianto.
Interventi e Riparazioni
Una volta individuata la causa e il punto della perdita, l'intervento può variare. Potrebbe essere necessario sostituire eventuali componenti danneggiati, come tubazioni, valvole, giunti o radiatori, poiché l'usura e la corrosione nel tempo possono renderli inefficaci. I guasti meccanici dei componenti possono essere altrettanto problematici. Se si tratta di un foro o una fessura, è possibile sigillarla utilizzando materiali appositi come nastro adesivo per tubi o sigillanti.
6. Importanza della Conformità e della Manutenzione
La gestione del fenomeno del colpo d’ariete e delle perdite di pressione in generale è cruciale per garantire la sicurezza e l'efficienza dei sistemi idraulici.
Standard di Qualità e Test di Conformità
Test specifici, come il test del colpo d’ariete, permettono di valutare gli impatti di questo fenomeno e di identificare soluzioni efficaci per proteggere le installazioni. Per prevenire questo fenomeno e commercializzare i loro prodotti, i produttori devono effettuare test conformi alle norme vigenti. Questi test, realizzati in laboratorio su banchi di prova idraulici, simulano i colpi d’ariete e verificano la resistenza alla pressione di valvole, rubinetti, raccordi per tubi PE, collari di chiusura, ecc. Il banco di prova di pressione permette di riprodurre i colpi d’ariete nelle tubazioni e di testare l’invecchiamento dei componenti secondo la norma NF EN 13618. Una comprensione approfondita di questi test e dei loro risultati può migliorare significativamente la resilienza dei vostri sistemi. Scegliere attrezzature di rubinetteria certificate e conformi alle norme rappresenta un primo passo verso un funzionamento duraturo delle installazioni.
Manutenzione Preventiva e Monitoraggio
È importante prevenire i problemi idraulici per evitare di danneggiare il vostro impianto e, più in generale, la vostra abitazione. Il controllo annuale della caldaia resta fondamentale, come indicato nel libretto del costruttore. Piccoli colpi d'ariete possono essere normali, ma è comunque fondamentale cercare di contenerli il più possibile, con opportuni accorgimenti in fase impiantistica, per evitare danni al sistema.