È stata pubblicata di recente la revisione 2015 della norma UNI 10637, alla quale sono state apportate alcune modifiche in diverse parti della stessa.
In questo articolo si prende in considerazione il dimensionamento dei circuiti idraulici che provvedono alla movimentazione e alla distribuzione dell’acqua.
Perdite di carico del circuito idraulico
I termini della questione si possono così riassumere: nota la portata dell’impianto di filtrazione e ricircolo dell’acqua, bisogna determinare il diametro delle tubazioni e le caratteristiche della pompa necessarie al convogliamento di tale portata.
Chiunque abbia affrontato un problema di questo tipo sa che si deve prendere in considerazione l’elemento più sfavorito del circuito (per esempio, quello più lontano dalla pompa di ricircolo) e determinare il valore massimo della perdita di carico provocata dalla resistenza che il circuito oppone al flusso dell’acqua, in base alla quale si può scegliere le caratteristiche della pompa e il diametro delle tubazioni che meglio soddisfano le condizioni determinate per il circuito. Questo perché la portata ipotizzata deve essere garantita in qualsiasi condizione di carico prevista.
Senza addentrarci eccessivamente nella questione, le perdite di carico provocate da una tubazione, oltre che da parametri caratteristici della stessa, quale la scabrezza o rugosità delle pareti interne, dipendono dalla velocità del fluido, e, più precisamente, sono proporzionali al quadrato di tale velocità: il che significa che se la velocità raddoppia, a parità delle altre condizioni, le perdite di carico quadruplicano.
Nel paragrafo 5.2.1 (Requisiti degli impianti di circolazione – Generalità) la norma UNI detta i requisiti di progettazione dell’impianto di circolazione, prescrivendo quanto segue:
“la velocità dell’acqua nelle tubazioni deve essere:”
– ≤ 1,7 m/s in aspirazione (omissis);
– ≤ 2,5 m/s in mandata (omissis).
salvo specificare subito dopo che:
“Nota Le tubazioni dell’impianto di circolazione per le piscine di tipo A e B dovrebbero essere dimensionate in modo da comportare perdite di carico:
– ≤ 40 mm/m per le tubazioni in aspirazione;
– ≤ 70 mm/m per le tubazioni in mandata.
Possono essere accettati, in particolare per le tubazioni di mandata, brevi tratti di tubazione con perdite di carico superiori, purché non influiscano sulle prestazioni generali dell’impianto.”
In poche parole la norma UNI, anziché privilegiare il criterio delle perdite di carico, attribuisce inspiegabilmente maggiore attendibilità a quello della velocità, che è un metodo grossolanamente approssimato, come vedremo di seguito.
Sembra, però, che anche l’estensore della norma sia consapevole che per calcolare il diametro delle tubazioni è più corretto il criterio delle perdite di carico di quello della velocità, ma, allora, per quale motivo non indicarlo come prioritario, e renderlo categorico (deve, anziché dovrebbe) indipendentemente dal tipo di piscina.
E poi, per quale motivo tutto ciò dovrebbe valere solo per le piscine di tipo A e B e non per le altre tipologie?
Si potrà obiettare che, probabilmente, l’estensore della norma voleva significare che per le piscine di tipo A e B è categorico utilizzare il criterio delle perdite di carico, mentre per le piscine di tipo C e D si può accettare il metodo semplificato della velocità.
Sta di fatto, però, che così come sono formulate, queste prescrizioni non possono che destare perplessità, se non altro per la poca chiarezza.
Vediamo di confrontare con un esempio pratico i risultati a cui portano i due criteri menzionati, elencati nella tabella seguente, in cui sono riportati i seguenti parametri:
q portata nella tubazione
DE diametro esterno della tubazione
v velocità dell’acqua nella tubazione
J perdita di carico nella tubazione
vmax velocità massima consentita dalla norma
Jmax perdita di carico massima consentita dalla norma
|
PERDITE DI CARICO e velocità NEI CIRCUITI DI PISCINA |
||||||
|
q [m³/h] |
DE [mm] |
v [m/s] |
J [mm c.a./m] |
vmax [m/s] |
Jmax [mm c.a./m] |
|
|
10,0 |
50 |
1,7 |
67 |
1,7 |
40 |
aspirazione |
|
14,0 |
50 |
2,4 |
124 |
2,5 |
70 |
mandata |
Si vede come una tubazione in PVC-U PN 10, con diametro esterno DE 50, impiegata in aspirazione con una portata pari a 10 m³/h, può essere accettata secondo il criterio della velocità, mentre deve essere assolutamente rifiutata secondo quello delle perdite di carico.
Analogamente, la stessa tubazione, impiegata in mandata con una portata pari a 14 m³/h, può essere accettata secondo il 1° criterio, mentre deve essere assolutamente rifiutata in base al 2°.
L’esempio suddetto non è riportato a caso, perché il diametro indicato è largamente utilizzato proprio nelle piscine residenziali (tipo D); si vede, quindi, che il metodo della velocità porta a risultati fuorvianti, indipendentemente dalla tipologia di piscine considerata.
Ma un’altra considerazione si impone, tenendo conto del fatto che il problema del risparmio energetico è diventato estremamente importante: tanto più elevate sono le perdite di carico provocate da un circuito idraulico, tanto più elevata sarà la potenza assorbita dalla pompa per far circolare l’acqua.
I limiti considerati dalla norma UNI per il valore delle perdite di carico (40 e 70 mm c.a./m, rispettivamente) andrebbero quantomeno dimezzati per rispondere alle attuali esigenze di risparmio.
perdite di carico del filtro
Componente principale dell’impianto di ricircolo e filtrazione della piscina è il filtro, che provoca esso stesso una perdita di carico.
All’inizio del ciclo di filtrazione (filtro pulito), la perdita di carico ha un valore minimo, dovuto ai letti filtranti, alle tubazioni e alle valvole che compongono il filtro. Poi, con il progredire del ciclo di filtrazione, lo sporco intercettato dai letti filtranti fa aumentare progressivamente la perdita di carico. Infine, il ciclo di filtrazione deve essere interrotto prima che la perdita di carico assuma valori non compatibili con il corretto funzionamento dell’impianto di filtrazione e, ancora, prima che si verifichi il rilascio dello sporco trattenuto.
A fine ciclo viene raggiunto il valore massimo della perdita di carico (filtro sporco) e si rende necessario procedere al controlavaggio, per allontanare lo sporco accumulato dai letti filtranti. Terminata la fase di lavaggio, inizia il nuovo ciclo di filtrazione.
Come si è già detto sopra, per il dimensionamento di un circuito idraulico si deve determinare il valore massimo della perdita di carico provocata dallo stesso.
Nel paragrafo 5.3.1 (Requisiti degli impianti di filtrazione – Dimensionamento degli impianti di filtrazione) la norma UNI recita: “Gli impianti di filtrazione dell’acqua devono essere realizzati in modo da garantire un tempo di ricircolo minore o uguale a quello indicato dal prospetto 3 per le varie tipologie di piscina, tenendo in considerazione la riduzione della portata dovuta al 50% della differenza di perdita di carico tra filtro pulito e da sottoporre a lavaggio.”
L’espressione utilizzata non brilla per chiarezza; potrebbe significare che per calcolare la portata richiesta dalla norma, bisogna sommare alle perdite di carico del circuito idraulico, oltre a quelle dovute al filtro pulito, anche il 50% della differenza fra le perdite a filtro sporco e quelle a filtro pulito. Ma potrebbe anche voler dire che il filtro sporco determina una riduzione della portata con conseguente riduzione della perdita di carico.
Considerando valida la prima interpretazione, consegue che per una parte del ciclo di filtrazione, che può essere anche piuttosto lunga, la portata risulterà ridotta. Non si capisce per quale motivo il valore richiesto non debba essere garantito per tutto il ciclo di funzionamento del filtro, fino alla commutazione dello stesso alla fase di lavaggio.
Si aggiunga, pure, che le ditte costruttrici normalmente non forniscono dati sulla differenza di perdita di carico enunciata dalla norma, ma riportano solo il valore massimo della perdita di carico “a filtro sporco”.
Tale incongruenza è ancora più incomprensibile se si confronta con la versione del ‘97, dove la norma UNI faceva esplicito riferimento “alla perdita di carico massima ammessa” (vedi § 5.1 Dimensionamento degli impianti).
Il “dogma” della pompa di riserva
Nel paragrafo 5.3.3 la norma UNI detta le prescrizioni riguardanti il dimensionamento e l’installazione delle pompe di circolazione.
Per prima cosa esse “devono garantire la portata di progetto dell’impianto di trattamento, tenendo in considerazione la riduzione della portata dovuta al 50% della differenza di perdita di carico tra filtro pulito e da sottoporre a lavaggio.”
Sulla chiarezza delle affermazioni contenute nella parte evidenziata si sono già manifestate perplessità nel paragrafo 5.3.1, che contiene identica espressione.
Ma la norma va oltre, stabilendo che” Nelle piscine di tipo A e B, le pompe devono essere in numero pari a quello dei filtri; deve essere inoltre installata una pompa supplementare con utilizzo a rotazione asservibile a ciascun filtro.
Ciascuna pompa deve essere dotata di:
– valvole di intercettazione a monte ed a valle;
– un manometro a valle, allo scopo di verificare le condizioni di lavoro della stessa;
– una valvola di ritegno a valle, se necessario.
Nota 1 Per le piscine di tipo C e D, è consigliato che il numero di pompe sia pari a quello dei filtri.
Nota 2 È raccomandata l’installazione di un sistema di protezione delle pompe contro la marcia a secco.
Queste prescrizioni categoriche sull’installazione delle pompe di circolazione entrano pesantemente in campi che appartengono (e dovrebbero essere lasciati) alla libertà di scelta del progettista (nulla di tutto ciò, per esempio, compare nelle analoghe norme DIN 19643). Anche perché vengono espresse convinzioni tecniche che possono essere messe in discussione. Ad esempio, si va affermando la convinzione che la portata dell’impianto di filtrazione possa essere ridotta durante il periodo di sosta della piscina, quando cioè sono assenti i bagnanti, ipotesi già presa in considerazione dalla nuova versione delle DIN succitate: la variazione di portata si può ottenere tanto con pompe a velocità variabile, quanto con due pompe a servizio di ciascun filtro o con altre soluzioni.
In particolare, la scelta di installare o meno una pompa di riserva è una prerogativa del progettista, al quale è riservato il compito di valutare la probabilità che si verifichi un guasto sull’apparecchio durante il periodo di funzionamento. Per esempio, una piscina scoperta resta in attività per tre mesi all’anno soltanto, quindi il rischio di un guasto alle pompe di ricircolo è estremamente ridotto.
Piuttosto si dovrebbe stabilire che, prima di ogni riapertura stagionale della piscina, le pompe di ricircolo devono essere completamente revisionate, in modo che la probabilità dell’evento diventi praticamente nulla.
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Ma per evidenziare quale valore abbiano tali prescrizioni, si riportano di seguito alcuni schemi sul funzionamento degli impianti di piscina, schemi tratti da un manuale di istruzioni di un’autorevole ditta del settore, la Culligan Italiana Spa.
Si nota chiaramente che la valvola di ritegno, indicata con il numero (8), è installata sull’aspirazione della pompa di circolazione, cioè a monte anziché a valle, come prescritto in modo tassativo dalla norma!
