PROGETTARE I PICCOLI IMPIANTI DI SCARICO CIVILI

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Casa Editrice la fiaccola Srl

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raccolta degli scarichi

calcolo degli afflussi

stazione di sollevamento

pompe trituratrici

drenaggio degli scavi

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PROGETTARE I PICCOLI IMPIANTI DI SCARICO CIVILI

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http://www.fiaccola.com

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Progettare i piccoli

impianti di scarico civiliQUADERNI TECNICI - COLLANA DI PRATICA EDILE E IMPIANTISTICA

Casa Editrice la fi accola SrlMilano

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Somm

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Collaborazione tecnica di

ITT Water & Wastewater Italia SrlViale Europa 30

20090 Cusago (MI)

www.fl ygt.it

Si ringrazia il Dr. Andrea Mariani

1. Introduzione

Uno strumento pratico Pag. 4

2. Raccolta e convogliamento acque

Quadro generale Pag. 6

Raccolta acque nere Pag .8

3. Guida alla scelta delle pompe

Primo: dimensionare le portate Pag. 14

Un metodo pratico per dimensionare gli affl ussi Pag. 16

Secondo: scegliere il diametro della mandata Pag. 17

Terzo: la scelta delle stazioni di pompaggio Pag. 19

La scelta della girante in funzione di prevenzione

dell’intasamento Pag. 24

Il ruolo degli accessori Pag. 25

Il cuore della pompa Pag. 26

A cura della

Casa Editrice la fi accola Srl

20123 Milano - Via Conca del Naviglio 37

Tel. +39 02 89421350

Fax +39 02 89421484

E-mail: fi accola@fi accola.it

www.fi accola.com

LSleStradeleStradeAeroporti Autostrade FerrovieAeroporti Autostrade Ferrovie

Stampa tipografi a Abbiati - Milano

Ristampa maggio 2010

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3Tecnologie per il prosciugamento delle falde

Guida pratica

4. I vantaggi delle pompe sommergibili

I vantaggi sommersi Pag. 28

5. Le stazioni di pompaggio prefabbricate

Le stazioni di pompaggio prefabbricate Pag. 30

Stazioni inintasabili Pag. 33

6. Pompe trituratrici e sistemi in pressione

Quando l’utenza è isolata Pag. 34

7. Metodi di drenaggio degli scavi

Sempre più a fondo Pag. 35

Abbassare oltre i 7 metri? Risposta: pozzi profondi Pag. 40

Un caso pratico: grandi pozzi a Treviso Pag. 41

FAQ

Domande e problemi frequenti sui sistemi

di pompaggio liquidi in impianti civili e nei cantieri Pag. 43

Bibliografi a Pag. 48

Schede di produzione Pag. 49

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4Capitolo 1

Spunti progettuali e soluzioni tecniche

Fornire al lettore una panoramica rapida, ma non per questo banale, sulle tematiche principali da tenere in

considerazione al momento di scegliere una pompa per il sollevamento di liquami provenienti da utenze domestiche: ecco lo scopo di questa pubblicazione, immaginata dalla ri-vista Costruzioni della Casa Editrice La Fiaccola in collabora-zione con Flygt. Il tema è sicuramente fra i più interessanti per tener conto dell’evoluzione tecnologica in questo setto-re, mentre in molti casi la scelta dei prodotti da installare avviene ancora in maniera casuale, quasi tradizionalista, senza un effettivo approfondimento di quello che il merca-to effettivamente può offrire. Si perdono così ottime occa-sioni di aumentare l’effi cienza dei sistemi di pompaggio, la loro durata e la loro affi dabiità, ma anche si va incontro a maggiori oneri economici, evidenti o occulti, non solo per l’utenza fi nale, ma anche per gli operatori stessi del settore. Per scelta consapevole è stato ridotto al minimo il ricorso a formule e diagrammi, insostituibili strumenti di lavoro al

Uno strumento pratico

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5Progettare i piccoli impianti di scarico civili

Guida pratica

momento della progettazione esecutiva, ma anche troppo impegnativi per una pubblicazione che si propone di dare spunti di rifl essione articolati su un percorso unitario utile agli installatori, ma anche ai professionisti che vogliono ag-giornarsi sulle soluzioni tecnologiche che il mercato offre. Proprio in quest’ottica, l’intero volume è stato corredato da schede descrittive di prodotti presenti sul mercato, in modo da fornire un radicamento concreto e puntuale alle disserta-zioni tecniche svolte capitolo per capitolo. Nella parte fi nale del volume è stato dedicato anche un capitolo ai sistemi per l’emungimento delle acque in caso di scavi in falda. Il tema è sicuramente di indubbio interesse per tutte le ca-tegorie di operatori, dai progettisti agli operatori del setto-re impiantistico che quotidianamente operano sulle utenze domestiche o di media dimensione; in futuro essi, infatti, si dovranno misurare sempre più spesso con questo tipo di problematiche, vista l’attuale tendenza a realizzare sempre più numerose strutture interrate anche pluripiano. Anche in questo caso la pubblicazione si limita a proporre un abaco di soluzioni, lasciando al lettore il compito di approfondire quelle che più lo interessano.

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Quadro generale

Le reti fognarie vengono concepite per captare, racco-gliere e trasferire i liquami prodotti dall’attività umana

(residenze, uffi ci, industrie) a un apposito impianto di trat-tamento e depurazione dove i fl uidi verranno sottoposti a procedimenti di depurazione prima di essere reintegrati nel naturale ciclo delle acque. Esistono due tipi di rete fognaria principale: quello a raccolta mista e quello a raccolta sepa-rata. Nel primo confl uiscono sia le acque nere (refl ui) sia le acque bianche, in sostanza quelle pluviali, nel secondo acque bianche e nere corrono separate. Nel primo caso il dimensionamento della rete dipende direttamente dalle portate richieste dalle acque meteoriche, dato che le acque nere generano una richiesta in portate incomparabilmente minori delle prime. Entrambi i fl ussi, nel caso di rete mista, vengono condotti al depuratore; nel caso di pioggia conti-nuata, una quota delle acque (quella in eccesso e successiva a quella denominata di prima pioggia che sarà accumulata

POZZETTO DI ISPEZIONE IN LINEA PER SOLE ACQUE METEO RICHE. DETTAGLI COSTRUTTIVI

Legenda1 fondo fogna in gres2 trattamento impermeabilizzazione3 tubo condotta fognaria4 fi ssaggi in acciaio Ø 10 ogni 12 cm5 gradino in acciaio

6 chiusino in ghisa D400-luce Ø 600 mm7 manto di usura8 binder9 soletta in CLS armato10 pozzetto in CLS11 fondazione stradale12 rinterro con materiali provenienti dagli scavi13 sabbia vagliata14 giunto elastico

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(FONTE: TEORIA E PRATICA DELLA DEPURAZIONE DELLE ACQUE REFLUE, C. SIGMUND, DARIO FLACCOVIO EDITORE)

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Guida pratica

in apposite vasche) può essere scaricata, attraverso apposi-ti scaricatori di piena, senza trattamento; tuttavia le acque nere risultano in questo caso talmente diluite da considera-re irrilevante il loro impatto ambientale. Nel caso di sistema di fognatura separata, invece, i due fl ussi corrono in due reti differenti e quindi non esiste il rischio di non trattamento dei liquami anche in caso di pioggia. In questo caso, tuttavia, occorre porre particolare attenzione al momento dell’allac-ciamento delle singole utenze: bisogna, infatti, assicurarsi che questo avvenga alla corretta linea di raccolta in modo tale da non inquinare l’ambiente con allacciamenti di scari-chi di acque nere alle reti di raccolta delle acque bianche. Tale rischio è stato considerevolmente ridotto negli ultimi anni con il progresso della mappatura dei sottoservizi che i Comuni stanno implementando con sempre maggiore ener-gia; tuttavia al momento di eseguire lo scavo per l’allaccia-mento, oltre a conoscere il corretto posizionamento della rete principale, si dovrebbe anche provvedere a realizzare una mappatura della situazione locale dei sottoservizi (Enel, gas, telefonia, ecc) attraverso attrezzature di rilevamento tipo Georadar che individuano puntualmente la posizione e la profondità di tubi e condotte per evitare eventuali rotture involontarie delle reti stesse con conseguenti ritardi e incre-menti nei costi previsti.

Le acque bianche

Le acque meteoriche o acque bianche vengono canalizzate nei pozzetti di raccolta che si collegano con le condotte principali sotto la sede stradale, parallelamente all’asse. Nel dimensionamento di condotte di questo tipo la velocità a pieno carico va da un minimo di 0,9 m/s a un massimo di 3,0 m/s. Sotto il limite minimo non è garantita l’autopulibilità dei condotti, valori sopra il limite massimo, invece, possono causare un degrado accelerato del condotto. A differenza delle reti fognarie delle acque nere, quelle delle acque pluviali prevedono anche la possibilità dello straripamento quando le piogge superino il tempo di ritorno stabilito in fase di progetto e che prevede un temporale ogni X anni che causi il sovraccarico della rete.Fino a 600 mm di diametro si possono utilizzare tubazioni in cemento non rinforzato, per diametri superiori (fi no a 3600 mm) sono disponibili tubazioni in cemento armato con maglia di acciaio.

(FONTE: TEORIA E PRATICA DELLA DEPURAZIONE DELLE ACQUE REFLUE, C. SIGMUND, DARIO FLACCCOVIO EDITORE)

I metodi per il calcolo di portata per le acque bianche sono diversi e si differenziano per l’introduzione di una serie di coeffi cienti correttivi; tuttavia un semplice sistema che fornisce utili risultati pratici, adatti alla maggioranza dei casi di normale pratica è il seguente:

Q = ϕ • P • A/360

DoveQQ (Espresso in L/sec) è la portata di acque bianche che la rete di adduzione deve supportareϕϕ è il coeffi ciente che tiene conto della distribuzione della pioggia sull’area considerata, del fattore di impermeabilità del terreno, della ritenuta dello stessoPP rappresenta l’intensità della pioggia espressa in mm/hAA è l’area del bacino idrografi co presa in considerazione ed espressa in ettariCome è evidente il calcolo esprime valori che dipendono strettamente dalla corretta valutazione delle condizioni al contorno (impermeabilità dei terreni, ecc) per cui una attenta analisi preliminare di tali condizioni è indispensabile.

La portata “bianca “ in breve


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eCapitolo 2

Raccolta acque nere

La rete di adduzione delle acque nere o miste tra-sporta le acque di scarico domestiche per gravità attraverso una linea fognaria laterale che convoglia le acque nere verso una diramazione che non ha raccordi diretti con i singoli scarichi (subcolletto-re). Da lì, le acque raccolte vengono fatte conflui-re all’impianto di depurazione medianti i collettori principali. Le intensità di scarico variano a seconda dei tronchi interessati e in particolare per le linee laterali e i subcollettori sono di circa 1500 litri/per-sona al giorno, per i collettori e i tronchi principali di 950 litri/persona al giorno. È molto importante ricordare che la pendenza minima di tutti i condotti deve assicurare una velocità di almeno 0,60 m/s in modo da garantire l’autopulibilità dei condotti stessi.

ALLACCIO IN FOGNATURA ACQUE NERE

Legenda1 tubo in PVC2 sifone in PVC (tipo Firenze)3 pozzetto pesante prefabbricato in CLS4 curva in PVC5 braga in gres 90° con diramazione6 chiusino7 collettore fognario


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Anche per il calcolo delle acque nere esistono molti sistemi che adottano parametri e coeffi cienti lievemente differenti fra loro, ma una formula semplifi cata può essere la seguente:

Q = α • D • P/86400 l/s

Q è la portata di acque nere che la rete di adduzione deve supportareαα è il coeffi ciente di dispersione (in genere viene assunto un fattore 0,9)D la Dotazione Giornaliera di acqua per abitante (calcolata in litri, in genere 200)P la popolazione dell’area presa in considerazionePer una popolazione di 20000 abitanti il calcolo dà il seguente risultato:

Q = 0,9 • 200 • 20000/ 86400 = 41,6 l/sec

Il picco massimo giornaliero in questo caso viene calcolato moltiplicando il valore Q per un coeffi ciente di sicurezza di 2,25 e quindi:Qmax= 41,6x2,25 = 93,6 l/sec

Calcolo della portata delle acque nere



Guida pratica

Per quel che riguarda la profondità di installazione delle linee generali essa non deve essere inferiore ai 3,3 m ed avere un diametro minimo di 200 mm con collegamenti di servizio dalle linee laterali stes-se fi n sotto ai marciapiedi. Occorre ricordare che le tubazioni con pendenze insuffi cienti richiedono pu-lizie periodiche e quindi devono essere facilmente raggiungibili dai tombini situati sulla sede strada-le o sui marciapiedi; per facilitare tali operazioni di pulizia sarebbe utile che tutte le tubazioni con diametro inferiore ai 600 mm fossero installate su tratti rettilinei da tombino a tombino. Tubazioni curve (per seguire la sede stradale) possono cau-sare serie problematiche alle operazioni di pulitura. È estremamente importante, per prevenire guasti e ammaloramento precoci, conoscere bene le carat-teristiche fisiche del terreno dove la tubatura verrà posata, ma anche gli eventuali sovraccarichi che graveranno sulla fossa una volta riempita (traffico veicolare, ecc).Il carico del materiale di riempimento dipende dall’ampiezza della sezione di scavo, dalla profondi-tà di interramento, dal peso specifico del materiale utilizzato per il riempimento e dalle caratteristiche di attrito del materiale di riempimento stesso. In li-nea di massima il fattore che incide in maniera pre-

Pozzetto di ispezione per tubazioni di diametro max 250 mm con immissioni da varie angolazioni con rivestimento interno protettivo (Fonte: Società del Gres)

Rendere ispezionabile ogni tronco di fognatura: questa la funzione primaria dei pozzetti di ispezione che devono essere posti a interasse massimo di circa 50 metri, per consentire la pulizia con autobotti dotate di lancia a pressione. In zone non raggiungibili da questo tipo di attrezzature la distanza tra un pozzetto e l’altro deve essere dimezzata. Inoltre i pozzetti devono essere previsti nei seguenti casi:

a ogni cambio di direzione; a ogni cambio di pendenza; dove iniziano le condotte della

fognatura (capofonte); a tutte le confl uenze; a fi lo edifi cio, dove parte

l’allacciamento alla fognatura pubblica. In genere i pozzetti sono di forma circolare con diametro interno di 120 cm, utile per l’ispezione delle fogne, realizzati in cls o mattoni (su base in cls); i chiusini e le intelaiature sono in ghisa con un’apertura che non deve essere inferiore ai 45 cm. Alcuni accorgimenti pratici: quando in un pozzetto si debba cambiare direzione della tubazione (senza variarne la sezione) occorre abbassare il fondo del canale di almeno 1,5 cm, in compensazione delle perdite di carico. Alla confl uenza di un canale minore in uno maggiore invece, il fondo del secondo dovrà essere abbassato in modo da garantire un fl usso uniforme dei liquami (allineare le volte superiori).

I pozzetti di ispezione


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eCapitolo 2

ponderante è quello relativo al materiale di riem-pimento, mentre solo in casi estremi il fattore dato dal carico veicolare può influire sul progetto delle reti di adduzione delle acque nere (diversa la que-stione per le condotte dedicate alle acque bianche, più superficiali). Per i raccordi tra le utenze e le linee fognarie laterali si devono utilizzare tubazioni da 100 o 150 mm con una pendenza compresa tra il 2 e un minimo dell’1%, nel caso di abitazioni par-ticolarmente distanti dalla linea di raccolta. Il col-legamento di servizio alla fognatura dovrà essere eseguito con una diramazione a T, ruotata di 45°, per evitare rigurgiti in caso di sovraccarico idrico. Essendo nella maggior parte dei casi il condotto di raccolta in funzione al momento dell’attivazione di una nuova utenza, si procederà all’allaccio tramite un raccordo a sella. Una volta messo allo scoper-

POZZETTO IN LINEA - IMMISSIONE CADITOIA ACQUE NERE

Legenda1 fondo fogna2 trattamento impermeabilizzazione3 tubo condotta fognaria4 fi ssaggi in acciaio ogni 12 cm5 gradino in acciaio6 chiusino in ghisa D400 - luce 600 mm7 manto d’usura8 binder9 soletta in CLS armato10 pozzetto in CLS11 fondazione stradale12 rinterro con materiali provenienti dagli scavi13 sabbia vagliata

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Guida pratica

to il tubo della diramazione, preferibilmente senza l’utilizzo di mezzi meccanici di grandi dimensioni che potrebbero danneggiarlo, le pareti dello scavo andranno pannellate e si procederà all’esecuzione del raccordo a T.

POZZETTO A TRE VIE IN GRES PER SOLE ACQUE NERE

Legenda1 fondo fogna2 tubo gres condotta fognaria3 rivestimento impermeabilizzante4 fi ssaggi in acciaio Ø 10/12 cm5 gradino in acciaio rivestito in polietilene6 chiusino in ghisa D400 - luce Ø 600 mm7 manto d’usura

8 binder9 soletta in CLS armato10 pozzetto in CLS11 fondazione stradale12 rinterro con materiali provenienti dagli scavi13 sabbia vagliata14 giunto elastico


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Gli impianti di sollevamento per utenze domestiche possono essere in genere di due tipi: monoblocchi prefabbricati da installare nei locali interrati, vasche in calcestruzzo o contenitori in polietilene, correttamente dimensionate in base alle caratteristiche dell’impianto da servire, all’interno delle quali verrà installata la pompa per il sollevamento dei liquami. In entrambi i casi comunque, bisognerebbe evitare di far confl uire all’impianto di pompaggio anche le acque meteoriche. In caso di nubifragio infatti si potrebbero avere interruzioni di corrente con conseguente tracimamento delle vasche di raccolta dei liquami. Lo schema di funzionamento è estremamente semplice: quando i liquami raggiungono un certo livello all’interno della vasca di raccolta, un interruttore o sensore di livello attiva la pompa che automaticamente si stacca quando sarà raggiunto nuovamente il livello minimo previsto da progetto. Le pompe più frequentemente utilizzate sono di tipo sommerso e quindi: producono rumori ridotti, non richiedono circuiti di raffreddamento per funzionare (il liquido stesso da rimuovere funge da refrigerante), presentano scarsissimi problemi di cavitazione o innesco (sono sottobattente) e sono facilmente rimovibili per le ordinarie operazioni di manutenzione. Sarà particolarmente importante dimensionare correttamente la pompa: pompe eccessivamente potenti infatti resterebbero per troppo tempo inattive, rovinandosi, mentre quelle sottodimensionate si avvierebbero troppo di frequente rischiando sovvraccarichi termici molto dannosi per i motori elettrici.

Pozzo standard

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eCapitolo 2

È possibile che, in caso di insuffi ciente aerazione dei condotti fognari, sia necessario estrarre preliminar-mente i gas (acido solfi drico e altri gas volatili) pre-senti nella fognatura tramite appositi camini o con processi di deodorizzazione. È utile anche ricordare che la normativa vigente è particolarmente severa per quel che riguarda gli scavi e i relativi ripristi-ni della sede stradale una volta eseguito l’allaccia-mento: l’autorizzazione, richiesta (in bollo) all’Ente proprietario della strada (Comuni, Provincie), deve

Al momento della scelta delle tubazioni per realizzare una rete di fognatura molti sono i parametri da tenere presenti: innanzitutto i fattori di aggressione che tali tubature dovranno sopportare, ma anche le dimensioni delle tubature e infi ne le sollecitazioni dovute ai carichi gravanti sulle tubature stesse. Il mercato offre oggi una gamma sterminata di soluzioni tecnologiche, basate sull’impiego dei più diversi materiali: gres, calcestruzzo, materie plastiche e metalli (poco impiegati). Tra i fattori di aggressione spiccano: l’erosione meccanica e l’attacco chimico e elettrochimico (dal terreno e refl ui trasportati). La prima interessa in massima parte il fondo delle tubazioni ed è determinata dal trasporto di materiali abrasivi (ghiaie, scorie, ecc), mentre il secondo, aggredisce in particolar modo le volte sotto forma di acido solforico (conversione dell’acido solfi drico presente nei refl ui da parte di batteri anaerobici) e può causare, nei casi più gravi, anche il collasso della volta stessa. Tra i materiali prima citati, la migliore risposta a questo tipo di aggressioni viene certamente da tubazioni in gres o in materiale plastico (PVC o PEAD) che resistono bene sia all’azione meccanica sia a quella chimica. A queste si aggiungono, soprattutto nel caso di grandi diametri, le tubazioni in calcestruzzo armato o fi brorinforzato, che garantiscono buone caratteristiche di resistenza e durata nel tempo, a costi competitivi. In genere tali elementi sono prefabbricati e vengono posati in cantiere con l’ausilio di apposite autogru, ma quando siano di grandi dimensioni possono anche essere gettati in opera: tale pratica risulta vantaggiosa solamente nei casi in cui il cantiere non intralci il traffi co urbano. Per aumentare la resistenza all’azione chimica la volta delle tubazioni in cls può essere protetta da fi lm ad alta resistenza come ad esempio quella garantita dalle resine epossidiche. Stesso procedimento può essere adottato per aumentare la resistenza all’erosione del fondo della tubazione con la posa di materiali ad alta resistenza. Interessanti infi ne le soluzioni di ripristino tubature (relining) garantite dalle tubature in polietilene: in sostanza si inserisce, all’interno della tubatura ammalorata una nuova tubatura in PE che ne ripristina la tenuta senza richiederne la sostituzione.

Una, dieci, cento tubazioni

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SEZIONE A TUBO INTERRATO. PARTICOLARI E MODALITÀ DI ALLOGGIAMENTO NEL TERRENO.

Legenda1 manto di usura2 binder3 fondazione stradale4 conglomerato cementizio5 nastro di segnalazione6 rinterro con materiali provenienti dagli scavi7 sabbia vagliata8 tubo condotta




Guida pratica

essere rilasciata ai sensi dell’art. 27, comma 10 del D.Leg.vo n. 285/92 e deve essere sempre disponibi-le in cantiere. Il perimetro del cantiere stesso dovrà essere recintato e protetto e, prima di intervenire, ci si dovrà assicurare di conoscere perfettamente la posizione dei sottoservizi (acquedotto, linee elettri-che e telefoniche) già operativi nella zona dello sca-vo per non danneggiarli. Il ripristino dovrà riportare alle condizioni il manto originario o le pavimentazio-ni in pietra (porfi do, ecc) presenti nella zona dello scavo.

Tubazioni interrate e normative

DM 23.02.71 Norme tecniche per gli attraversamenti e parallelismi di condotte e canali convoglianti liquidi e gas con ferrovie e altre linee di trasportoL 64 02.02.74 Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni sulle norme sismicheDM 12.12.85 Norme tecniche relative alle tubazioni Circ. LL.PP. 27291 Istruzioni relative alla normativa per le tubazioniUNI 9534 Tubi in calcestruzzo non armato per fognature, a sezione interna circolare, senza piede d’appoggio.UNI 8981 Durabilità delle opere e manufatti in calcestruzzoUNI 10968-1 Sistemi di tubazioni di materia plastica

per scarichi interrati non a pressione - Sistemi di tubazioni a parete strutturata di policloruro di vinile non plastifi cato (PVC-U), polipropilene (PP) e polietilene (PE) - Parte 1: Specifi che per i tubi, i raccordi ed il sistemaUNI EN 1115-1 Sistemi di tubazioni di materia plastica per fognature e scarichi interrati, in pressione - Materie plastiche termoindurenti rinforzate con fi bre di vetro (PRFV) a base di resina poliestere insatura (UP) - GeneralitàUNI CEN/TS 1852-3 Sistemi di tubazioni di materia plastica per fognature e scarichi interrati non in pressione - Polipropilene (PP) - Parte 3: Guida per l’installazione

Soluzioni di scarico delle acque per locali interrati.

(FONTE: LE FOGNATURE DEGLI EDIFICI, P.POCECCO, E.ALTRAN, ED. IL MURICE)

Soluzioni per locali interrati

Particolare attenzione si dovrà porre nell’esecuzione di allacciamenti alla rete fognaria da locali interrati (vedi immagine a sinistra); nel caso in cui si dovesse eseguire un allacciamento diretto si dovrà tenere presente la possibilità che in caso di forti eventi meteorici si generino rigurgiti all’interno dei locali stessi. Proprio per questo è importantissimo non realizzare in questi casi ispezioni interne ai locali dell’edifi cio, così come installare apparecchi di scarico sotto al livello del suolo. In questo modo i rigurgiti (sempre possibili a livello statistico) si limiteranno all’intercapedine di servizio. Per intervenire su situazioni esistenti di questo tipo è possibile inserire una valvola di ritegno immediatamente a monte dell’allacciamento, avendo cura che le acque meteoriche in questo caso siano convogliate separatamente alla fognatura. La soluzione migliore per i locali interrati è quella che prevede una rete di smaltimento con canalizzazioni che corrano a soffi tto, tranne gli scarichi al di sotto del livello del terreno che verranno raccolti in un pozzetto e da lì sollevati alla quota dello scarico principale superiore mediante un’apposita pompa sommergibile situata in apposito vano di raccolta in calcestruzzo prefabbricato o gettato in opera oppure fornita in un apposito contenitore in materiale plastico resistente all’usura.


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Guida

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e pom

peCapitolo 3

Primo: dimensionare le portate

Prima di analizzare la tipologia di pompa o di sta-zione di pompaggio da installare si deve compiere

un’attenta analisi delle portate che tale pompa dovrà affrontare sia a regime sia nei periodi di massima af-fl uenza. Tale calcolo è estremamente importante an-che se è possibile effettuare una prima valutazione in base all’esperienze tecniche pregresse. Un corretto dimensionamento dei fl ussi non solo ottimizza la fun-zionalità dell’impianto, ma allunga anche la vita utile della stazione di sollevamento, diminuendo contempo-raneamente i costi di gestione dell’impianto stesso, sia a livello di consumi energetici, sia quello dovuto agli interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria. Se una pompa sottodimensionata infatti, può risulta-re insuffi ciente a far fronte a una quantità di liquami in arrivo, una pompa sovradimensionata, può essere soggetta a usura accelerata dovuta ai lunghi periodi di inattività tra un’attivazione e l’altra. Naturalmente la portata a cui una stazione di pompaggio o una pompa dovrà sopperire dipendono dal tipo di impianto (civile, industriale, agricolo, misto), per una fognatura civile, in linea di massima si devono tenere presenti due fattori:

la dotazione giornaliera di acqua potabile; il fabbisogno giornaliero.

Il primo valore è stabilito da una tabella (vedi Ta-bella 1 a pagina 15) inserita nel Piano Regolatore Generale degli Acquedotti (PRGA) che fissa valori di dotazione idrica in proiezione fino all’anno 2015, suddividendole per aree geografiche e urbane; il se-condo valore, invece, è un valore medio e viene cal-colato secondo la seguente formula:

Qmedia=D.P/86,4

dove P è la popolazione servita (in migliaia di abitanti) e D è appunto la Dotazione Giornaliera di acqua po-tabile. Per un corretto dimensionamento dell’impianto tuttavia non è suffi ciente conoscere in solo fabbisogno medio, ma occorre anche avere un metodo di calcolo per i picchi massimi e minimi che tale stazione di pom-

Pompe sommergibili Flygt. Nell’immagine sono visibili i regolatori di livello a variazione di assetto.

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Guida pratica

paggio dovrà affrontare e che vengono calcolati secon-do le seguenti formule:

per la portata massima oraria (Qmax): Qmax=5xQmedia/P1/6;

per la portata minima oraria (Qmin): Qmin= 0,2xQmedia/P1/6.

A queste portate, per la determinazione delle acque di scarico, si dovranno aggiungere i contributi delle acque piovane che in linea di massima sono comprese tra un massimo di 1,3 l/minuto.m2 (tetti o superfi ci asfaltate) e un minimo di 0,2-0,3 l/minuto.m2 (terreni agricoli); per aree a prato o giardino può essere scelto un valore intermedio di 0,4-0,6 l/minuto.m2.Una volta determinate le portate vanno stabilite an-che le perdite di carico che la pompa dovrà affron-tare e naturalmente la prevalenza che dovrà essere fornita dall’impianto. La prevalenza di lavoro deve essere determinata sommando alla prevalenza ge-odetica (vedi box a lato), le perdite di carico loca-lizzate e quelle distribuite. Solo a questo punto si avranno tutti i parametri quantitativi necessari al corretto dimensionamento dell’impianto, che co-munque dovrà anche tenere conto della tipologia di liquido da sollevare che in linea di massima per i liquami fognari richiederà la scelta di pompe con una girante (parte idraulica) adeguata per ridurre al minimo le possibilità di intasamento.

La perdita di carico è l’energia dissipata da un fl uido in moto a causa degli attriti che si generano nel condotto attraverso il quale il fl uido si muove. La perdita di carico viene misurata in metri di colonna d’acqua ed è equilvalente all’energia dissipata per vincere le varie resistenze all’interno della condotta. Può essere localizzata o continua (distribuita): la prima è causata da turbolenze che interessano brevi tratti di condotto (imbocchi, sbocchi, tratti curvi, cambi di sezione della tubazione), mentre la seconda è propriamente causata dal movimento del fl uido (attriti e turbolenze) all’interno di un condotto di sezione costante. Tra le perdite di carico localizzate particolare importanza per gli impianti di sollevamento rivestono le perdite di imbocco e quelle di sbocco: le prime dipendono dalla forma dell’imbocco stesso, le seconde sono pari all’altezza cinetica relativa alla velocità nella sezione di sbocco della condotta. Altri fattori di perdita di carico da considerare nel calcolo sono gli apparecchi di misurazione e di contabilizzazione delle portate innestati sul percorso.

Le perdite di carico

Tabella 1

Dimensione del

centro abitato

Dotazione idrica

(L/giorno/persona)

Acque di scarico

(L/min/persona)

Case sparse 100-150 0,6

Centri fi no a 10.000 abitanti 200-300 0,75

Centri fi no a 100.000 abitanti 300-450 0,75

Centri a carattere industriale - 0,3

Dotazioni idriche previste per l’anno 2015 in base al Piano RegolatoreGenerale delle Acque

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Un metodo pratico per dimensionare gli afflussi

Per dimensionare gli afflussi delle piccole utenze esistono metodi di calcolo che si basano sulla defi-nizione di “unità di scarico” e su formule statistiche per determinare la contemporaneità di più scari-chi. In linea di massima può risultare estremamen-te utile dal punto di vista pratico determinare la portata massima dell’ora di punta in funzione del numero di persone servite, utilizzando la seguente tabella:

1 persona in città 0,75 l/min 1 persona in piccole unità

abitative di campagna 0,6 l/min 1 persona in uffici

e stabilimenti industriali 0,3 l/min

Per un dimensionamento di massima si deve con-siderare che la portata della pompa deve sopperire a punte di afflusso, di breve durata, pari al doppio dei valori medi dell’ora di punta.Nel caso la pompa dovesse assorbire anche l’af-flusso delle acque meteoriche è utile impiegare i seguenti coefficienti per un calcolo semplificato:

1,3 l/min per ogni m2 di superfi cie asfaltata o di tetto da 0,4 a 0,6 l/min per ogni m2 di prati o giardini da 0,2 a 0,3 l/min per ogni m2 di terreni agricoli

Per esempio, considerando un palazzina residen-ziale, con 400 m2 di superficie di tetto o asfalto, situata in città e occupata da 50 persone:Qmax oraria = 50 • 0,75/60 = 0,62 l/sec La portata istantanea della pompa sarà quindiQmax • 2 = 1,5 l/secLa portata meteorica risulta inoltre da:400 (superfici tetto e asfalti) •1,3/60 = 8,7 l/secLa pompa quindi deve garantire una portata di 10,2 (8,7 + 1,5) l/sec.

Cos’è la prevalenza

La prevalenza è la distanza tra la superfi cie dell’acqua del pozzo di stoccaggio e quella della vascadi scarico; più precisamente si deve parlare di prevalenza geodetica. Naturalmente la prevalenza aumenta all’aumentare della differenza tra i due livelli dei liquidi nei pozzi; nella scelta della pompa si deve far attenzione che la pressione che la pompa stessa deve erogare deve superare la prevalenza geodetica per poter spingere l’acqua verso l’alto nella linea di scarico. Se il serbatoio di scarico è chiuso ermeticamente, nel serbatoio stesso si genera una pressione positiva che può essere convertita in una colonna d’acqua equivalente che, aggiunta alla prevalenza geodetica di scarico, dà luogo alla prevalenza di scarico statica.Quando l’acqua inizia a scorrere le perdite di attrito aumentano e quindi sarà necessaria una certa pressione per permettere all’acqua di scorrere attraverso il sistema di tubazioni, vincendo gli attriti sulle pareti delle tubazioni e per superare i vari ostacoli che il liquido incontra nel suo percorso attraverso le condotte (valvole, saracinesche, variazioni di sezione, curve, deviazioni). Questo viene defi nito come prevalenza monometrica. La pompa infi ne non deve solo vincere la prevalenza e le perdite di attrito, ma anche imprimere una certa velocità all’acqua. Tale velocità, convertita in pressione, viene chiamata pressione dinamica o altezza cinetica. Prevalenza manometrica e altezza cinetica insieme danno luogo alla prevalenza totale ossia la pressione che la pompa deve vincere per poter funzionare.

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Guida pratica

Secondo: scegliere il diametrodella mandata

Al momento di scegliere il diametro della mandata sarà utile ricordare che la velocità minima neces-saria per evitare formazioni di depositi nelle tuba-zioni, nel caso di acque di scarico civili, è di 0,6 m/sec; esiste anche un valore consigliato di velocità massima, pari a 2,2 m/sec, valore che evita usure accelerate delle tubazioni stesse. Una volta stabi-lite la portata e i valori di velocità ottimali che si vogliono ottenere, si dimensionerà correttamente la tubatura: in linea di massima si prestano per questo tipo di impiego tubature in PVC (diametri nominali compresi fra 40 e 150 mm) o in gomma ad alta resistenza (diametri nominali compresi fra 50 e 250 mm).Nel caso in cui le tubazioni fossero realizzate in altri materiali come ad esempio acciaio, cemento, gres, altri materiali plastico occorrerà tener presente, al momento del calcolo delle perdite di carico, la ru-gosità differente della superficie a contatto con il liquido, applicando appositi coefficienti di scabrez-za che variano a seconda delle formule scelte per il calcolo. Tornando all’esempio precedente, l’impianto da re-alizzare ha una prevalenza geodetica di 2 m e una lunghezza di tubo di 150 m con molte curve; per

Le perdite di carico concentrate: metodo semplificato

V=1/m/sec V=1,5/m/sec V=2/m/sec

Lunghe tubazioni con molte curve

0,4 m 0,9 m 1,6 m

Lunghe tubazioni con poche curve

0,3 m 0,7 m 1,2 m

Corte tubazioni con molte curve

0,2 m 0,45 m 0,8 m

Corte tubazioni con poche curve

0,1 m 0,25 m 0,4 m

SCHEMATIZZAZIONE DELLA PREALENZA GEODETICA. PER DETERMINAZIONI PIÙ PRECISE VEDI: “POMPE E IMPIANTI DI SOLLEVAMENTO” DI A. BIANCHI E U.SANFILIPPO, HOEPLI)

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la portata individuata (10,2 l/sec) si può scegliere una tubazione DN 100. Sul diagramma di calcolo riportato in questa pagina si individua la perdita di carico ogni 100 metri di tubazione; per ottenere questo valore si determina il punto di incrocio tra il valore di portata e la linea contrassegnata dal dia-metro interno della tubazione. Sulla scala verticale, in corrispondenza del punto individuato, si potrà leggere il valore della perdita di pressione in metri di colonna d’acqua ogni 100 m di tubazione dritta: 2,3 m. Per cui la perdita di pressione risulta:

2,3 • 150/100 ≅ 3,45 mInoltre, in corrispondenza al punto individuato sul diagramma si può leggere la velocità di scorrimen-to approssimata all’interno della tubazione: valore compreso tra 1,25 e 1,5 m/sec. Infine le perdite di carico concentrate possono essere calcolate secon-do la tabella riportata nella pagina precedente e possono essere valutate in 0,9 m. La pompa in oggetto deve quindi avere una preva-lenza H di 6,35 m (2+3,45+0,9) e una portata Q di 10,2 l/sec.

Diagramma di calcolo per il dimensionamentodi un piccolo impianto

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/100

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Guida pratica

Terzo: la scelta delle stazionidi pompaggio

Dopo aver dimensionato portata e prevalenza, è possibile scegliere la pompa adatta, evitando che i punti di lavoro cadano nelle zone di inizio e fine delle curve caratteristiche. La scelta migliore è quel-la che sfrutta zone di lavoro della pompa al centro della curva in modo da avere la garanzia del miglio-re rendimento, prolungando contemporaneamente la vita utile della pompa stessa. La scelta ideale sarebbe quella di una pompa che presenti, nell’in-torno del punto di lavoro prefissato, una curva di rendimento abbastanza piatta, in funzione della variazione della portata. In questo modo, pur spo-standosi il punto di lavoro, in conseguenza di sem-pre possibili oscillazioni del valore di prevalenza geodetica, la pompa lavorerà sempre in condizioni di alto rendimento.

Il lavoro delle pompe centrifughe

Le pompe centrifughe per il sollevamento di fl uidi lavorano spostando il liquido contenuto nel corpo pompa mediante una girante con palettature opportunamente conformata per imprimere un’intensa rotazione alla massa fl uida, con il minor dispendio possibile di energia elettrica. La massa d’acqua acquista notevole velocità che viene trasformata in energia di pressione in un apposito diffusore, composto da elementi lisci o palettati disposti in cascata; in seguito il fl uido entra in una cassa spirale che ha il compito di raccogliere il liquido stesso e convogliarlo verso il condotto di mandata.

Individuazione del punto di lavoro in vista

della scelta della pompa

Prevalenza

Portata Q (1/sec)

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La principale problematica da considerare per il sollevamento dei liquami fognari è il rischio di intasamento che può essere causato dall’accumulo all’ingresso della girante o in prossimità dei profi li delle pale di fi bre lunghe (stracci, altri elementi solidi), dall’occlusione del vano fra girante e corpo pompa nella zona del collo (pompe monocanale e multicanale chiuse) o infi ne dall’accumulo di materiale nella voluta (pompe a vortice, ma non solo).La risposta tradizionale per prevenire tali problematiche è scegliere pompe con luci di passaggio ampie, in genere comprese fra 75 e 100 mm; occorre tenere presente però che, al crescere delle luci di passaggio, diminuisce in modo inversamente proporzionale il rendimento della pompa, rendimento che si riduce ulteriormente al graduale presentarsi dei fenomeni di intasamento. Accanto alla corretta progettazione quindi occorre progettare anche la manutenzione della pompa, in modo da prevedere interventi di pulizia dei profi li delle pale associati ai normali interventi di arresto e controllo della pompa stessa. Sono presenti sul mercato soluzioni innovative con girante semiaperta a due pale che utilizzano diffusori con spirali autopulenti dal profi lo brevettato che riducono gli intasamenti anche con luci di passaggio di molto inferiori alle soluzioni tradizionali.

Sollevare i liquami fognari

La prima importante operazione consiste nel cor-retto dimensionamento delle camera di aspirazione che deve soddisfare due importanti requisiti: limitare entro il numero consentito i cicli ac–

censione/spegnimento che i motori delle pompe devono compiere per svolgere la funzione di accu-mulo e compenso delle portate in arrivo; rendere il più omogeneo possibile il flusso dei

liquami verso la pompa, in modo da evitare vortici e ingresso di aria nella pompa o nella tubazione.La geometria della camera di aspirazione gioca una particolare importanza: a seconda del numero di pompe installate e della loro potenza, singola e complessiva. Il disegno dei pozzi va ottimizzato per evitare accumuli di sedimenti e crostoni superficiali che possono inficiare il lavoro delle pompe stesse.

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Guida pratica

I rischi della cavitazione

La cavitazione è un fenomeno consistente nella formazione di bolle di vapore all’interno di un liquido, che poi implodono. Ciò avviene a causa dell’abbassamento locale di pressione ad un valore inferiore alla tensione di vapore del liquido stesso, che subisce così un cambiamento di fase a gas, formando cavità contenenti vapore. La dinamica del processo è molto simile a quella dell’ebollizione. La principale differenza tra cavitazione ed ebollizione è che nell’ebollizione, a causa dell’aumento di temperatura, la tensione di vapore sale fi no a superare la pressione del liquido, creando quindi una bolla meccanicamente stabile, perché piena di vapore alla stessa pressione del liquido circostante; nella cavitazione invece è la pressione del liquido a scendere improvvisamente, mentre la temperatura e la pressione di vapore restano costanti. Per questo motivo la “bolla” da cavitazione resiste solo fi nchè non esce dalla zona di bassa pressione idrostatica: appena ritorna in una zona del fl uido in quiete, la pressione di vapore non è suffi ciente a contrastare la pressione idrostatica e la bolla da cavitazione implode immediatamente. Le conseguenze della cavitazione all’interno di una pompa possono andare dai semplici rumori, più o meno fastidiosi, fi no a conseguenze più importanti come l’insorgere di onde di pressione, il deterioramento delle pareti e degli organi mobili della pompa, severe sollecitazioni meccaniche che, in casi estremi, possono portare alla rottura della pompa stessa e alla rapida usura delle parti idrauliche.

In particolare si dovrà porre particolare attenzione alla distanza della pompa dal fondo, a quella dai bordi alla direzione di afflusso dei liquami; la scelta migliore è quella che porta a minimizzare il volume della camera di aspirazione calcolandolo in funzio-ne della portata di progetto. Il volume utile si regola installando una pompa cor-rettamente dimensionata e comandata da un qua-dro elettrico collegato ad un regolatore di massi-ma (avvio pompa) e a uno di minima (arresto del funzionamento). Il livello di minima deve essere impostato in modo che la pompa rimanga sempre sommersa dall’acqua (raffreddamento del motore elettrico) e che venga mantenuta un livello di liqui-do sopra la girante che non consenta fenomeni di cavitazione. La quota dei regolatori di massima dipende invece dalla portata di afflusso e dal tempo di staziona-mento dei liquami. Per minimizzare il volume della camera di aspira-zione si dovrà scegliere quindi una pompa che ridu-ca l’intervallo di tempo tra due cicli successivi.La scelta di pompe che sopportano un numero elevato di avviamenti orari consente quindi di diminuire il vo-lume dello scavo e delle opere civili per la costruzione dei pozzetti.Nei sollevamenti fognari le elettropompe sommer-gibili si sono dimostrate le più affidabili perchè sono in grado di sopportare un numero elevato di avviamenti ora con un limitato surriscaldamento dei motori.Nella scelta corretta di una pompa infine bisogna anche tenere presente la natura del fluido da pom-pare: ad esempio per liquidi che trasportano in sospensione solidi abrasivi, si dovranno preferire pompe resistenti all’usura.Per liquidi con particolare presenza di un’elevata percentuale di solidi sospesi, sarà invece opportu-no installare pompe con parti idrauliche apposita-mente disegnate per evitare il loro intasamento e successivo bloccaggio.

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Le valvole di flussaggio e la pulizia

I grassi e i solidi che si accumulano nel pozzo della pompa, possono bloccare i regolatori di livello o ridurre l’effi cienza e la vita della pompa causando, nei casi più gravi, lo straripamento di acque fognarie. Fino a pochi anni fa l’unica soluzione era la pulizia periodica dei pozzetti con fermi prolungati e alti costi di manodopera. Oggi le soluzioni sono le valvole di fl ussaggio che vengono installate sul corpo pompa e consentono di tenere le camere di aspirazione pulite, eliminando sedimenti e crostoni superfi ciali. Si tratta di accessori completamente automatici che non necessitano di comandi elettrici,

A

C

B

D

Le otto regole d’oro per i pozzi

1 Troppa distanza dal fondo e dai bordi dà luogo a sedimentazioni del liquame.2 Poca distanza della pompa dal fondo e dai bordi interferisce sul funzionamento delle pompe e genera gorghi con conseguente aspirazione d’aria.3 Controllare la direzione dell’affl usso dei liquami in modo da evitare rotazioni contrarie del fl uido rispetto a quella delle pompe.4 Controllare la direzione dell’affl usso dei liquami in modo che non investa direttamente le pompe, generando vibrazioni che possono causarne il deterioramento precoce.

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Guida pratica

idraulici o pneumatici, ma che si attivano quando la pompa parte, fermandosi automaticamente dopo un tempo predeterminato in funzione delle esigenze di pulizia della camera di aspirazione in cui la pompa lavora. Le valvole di fl ussaggio, all’avviamento della pompa, utilizzano una parte del liquame pompato per generare un getto all’interno del pozzetto che rimette in sospensione i sedimenti che possono così essere allontanati. Si riducono così i costi di manutenzione non solo su nuovi impianti, ma anche su quelli esistenti senza richiedere costose modifi che o fermi operativi prolungati.

Pompe di nuova generazione

Per ridurre i rischi e le disfunzioni di pozzi, la tecnologia ha messo a punto le pompe sommergibili che operano direttamente nel liquido da pompare. Le pompe sommergibili più moderne utilizzano giranti di tipo semiaperto che riducono drasticamente il rischio di intasamento, mantenendo il rendimento operativo della pompa a livelli ottimali per lunghi periodi di tempo, anche nelle peggiori condizioni operative dovute a disegni errati dei pozzi o a liquami con percentuali di solido particolarmente alte. Inoltre questo tipo di pompe hanno motori a raffreddamento più effi ciente che permettono un alto numero di avviamenti per ora: meno usura quindi e meno interventi di manutenzione. Nei casi in cui le pompe convenzionali presentavano problemi di intasamento, il risparmio energetico delle pompe sommergibili può raggiungere e superare il 50 %.

Nella installazione di una pompa sommergibile all’interno di un pozzo bisogna tener presente i seguenti fattori (indicati nelle relative immagini)

A evitare che i liquami entrino lateralmente rispetto alle pompe

B ingresso laterale se la soluzione A non è applicabile

C schema di ingresso per pozzi prefabbricati circolari a una sola pompa

D schema di ingresso per pozzi prefabbricati circolari a più pompe

E è opportuno che tutte le pompe siano rivolte verso una sola parete del pozzo

F evitare eccessiva distanza tra pareti e bocca di aspirazione della pompa; ciò potrebbe generare sedimentazioni e può essere evitato con la predisposizione di scivoli inclinati

E

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5 L’ingresso di aria in sovrabbondanza genera pericolosi fenomeni di cavitazione con conseguente usura accelerata delle pompe.6 Un volume utile del pozzo surdimensionato dà luogo alla formazione di sedimenti nelle zone lontane dalle pompe.7 Un volume utile del pozzo sottodimensionato costringe le pompe ad attivarsi molto di frequente con conseguente usura accellerata delle parti mobili e elettriche.8 Crostoni superfi ciali o sedimentazioni se non periodicamente rimossi possono causare malfunzionamenti o usura accellerata delle pompe.

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La scelta della girante in funzionedi prevenzione dell’intasamento

Uno dei rischi più gravi in grado di compromettere il corretto funzionamento di una pompa per il sol-levamento di liquami fognari è senza dubbio quello causato dall’intasamento della girante della pom-pa. A seconda dei tipi di fluidi da trasportare, della loro densità e della presenza in essi di percentuali solide più o meno abrasive, è stata messa a pun-to nel tempo una vasta gamma di giranti, ognuna delle quali ha una propria specifica vocazione, ma contemporaneamente può presentare debolezze o difetti sotto altri aspetti tecnici. Di seguito pre-sentiamo i principali modelli disponibili sul mercato analizzandoli nello specifico nei loro pregi e difetti.Figura 1 Girante Monocanale chiusa: rendimento elevato, buone caratteristiche di inintasabilità, se di qualità modeste non bilanciate idraulicamente può generare carichi radiali notevoli e sgradite vi-brazioni.Figura 2 Girante aperta a vortice: luce di passag-gio libero elevata, bassi carichi radiali, assenza di disco e anello inferiore (minore rischio di bloccag-gio, manutenzione facilitata); non riesce a garanti-re rendimenti elevati e ha una curva caratteristica ridotta.Figura 3 Girante trituratrice: girante ad azione tri-turatrice che sminuzza tutti i solidi contenuti, ga-rantisce pressioni elevate e quindi consente l’im-piego di diametri ridotti di tubazione; è tuttavia caratterizzata da un rendimento scarso e da una altrettanto scarsa capacità di portata.Figura 4 Girante bicanale aperta antintasamento: girante N di nuova generazione, rendimento ele-vato, inintasabile, è caratterizzata da bassi carichi radiali e dall’assenza del collo girante (più lunga durata). Questa girante, accoppiata a un diffusore con spirale autopulente è anche caratterizzata da un rendimento particolarmente costante nel tempo, a differenza dei modelli tradizionali che subiscono un degrado dei rendimenti con il passare del tem-po di funzionamento.

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Guida pratica

Il ruolo degli accessori

Naturalmente nel caso di stazioni di sollevamento con condotte, per garantire un corretto funziona-mento e per semplificare le operazioni di manu-tenzione, è necessario prevedere diversi accessori: valvole di ritegno, saracinesche di intercettazione, giunti di smontaggio, valvole di flussaggio, sfiati, scarichi e quadri elettrici. Le valvole di ritegno hanno il compito di impedire che il liquido inverta la direzione del flusso in segui-to all’arresto della pompa o in caso di cortocircuiti idraulici. Le fl angie di attacco delle valvole di ritegno devono avere le luci di passaggio con diametro alme-no uguale a quello delle tubazioni di collegamento. Quattro i tipi di valvole disponibili sul mercato: a cla-pet, a palla, a farfalla, a fuso. Le saracinesche di intercettazione devono essere in-stallate, nel caso di pompe sommergibili, a valle della valvola di ritegno, in modo da poter isolare la valvola stessa in caso di manutenzione. Le flangie di attac-co anche in questo caso devono avere le luci di passaggio di diametro almeno uguale a quello delle tubazioni di collegamento. I giunti di smontaggio sono indispensabili per compensare eventuali erro-ri di montaggio sia dimensionali sia di allineamen-to tra i singoli componenti dell’impianto, mentre i giunti di dilatazione sono deputati ad assorbire le diverse deformazioni dei materiali dovute alle va-riazioni di temperatura ambientale. Gli sfiati infine saranno da prevedere nei punti relativamente più alti delle tubazioni, mentre gli scarichi al contrario andranno installati nei punti più bassi: i primi favo-riranno l’uscita dell’aria intrappolata nelle tubazio-ni, i secondi agevoleranno lo svuotamento dell’im-pianto per eventuali interventi di manutenzione.

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Legenda1 Sistema di aggancio e sollevamento2 Quadro elettronico automatico di comando e telecontrollo3 Supporto tubo guida superiore4 Elettropompa NP serie N con nuova girante inintasabile5 Valvola di fl ussaggio automatica per smuovere i sedimenti sul fondo senza impiego di energia aggiuntiva6 Supporto cavi7 Regolatori di livello a variazione di assetto8 Tubi guida, per sollevare la pompa senza scendere nel pozzetto9 Pompa in posizione di funzionamento10 Piede di accoppiamento automatico11 Cavo di alimentazione tipo Subcab

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L’importante è il controllo

Il mercato ha recentemente proposto centraline elettroniche di automazione locale collegabili a sistemi di controllo remoto per la gestione di pompe di sollevamento. Si tratta di strumenti semplici e intuitivi da gestire che tuttavia consentono un controllo completo della stazione di pompaggio, da quelle di piccole dimensioni, ai grandi impianti dove le variabili da controllare sono più numerose. Tutte le impostazioni di sistema possono essere modifi cate rapidamente agendo tramite un display a cristalli liquidi o anche a distanza tramite PC e connessione di rete. Tra gli altri sistemi, spicca quello di ITT Water&Wastewater, chiamato FMC che consente il completo controllo delle pompe (avviamento e arresti delle pompe, alternanza, controlavaggio), la supervisione dell’impianto comprese portate, tempi di esercizio, gestione e controllo degli allarmi per avaria delle pompe o esondazione di liquami dalla stazione di pompaggio. In questo caso la centralina locale è in grado di chiamare automaticamente il personale addetto alla manutenzione inviando un SMS nel quale sarà indicato anche il tipo e la gravità dell’allarme. Il sistema consente inoltre di misurare le portate del sistema sia quelle relative ai volumi di aspirazione sia quelle di mandata. Una gestione di questo tipo non solo abbatte i costi di manodopera necessari al controllo degli impianti di sollevamento, ma lo rende più effi ciente dal punto di vista energetico, minimizzando il rischio di fermo impianto dovuto a imprevisti o a mancata o scorretta manutenzione. Si riducono contestualmente anche le visite di controllo periodico prevenendo situazioni di emergenza e si ottiene una migliore tutela dell’ambiente.

Il cuore della pompa

Tutte le pompe sono alimentate da motori elettrici ad induzione monofase o trifase: si tratta di moto-ri robusti e particolarmente economici, tuttavia, è possibile svolgere alcune considerazioni sul tipo di avviamento da preferire a seconda delle caratteri-stiche della pompa e delle richieste dell’impianto di sollevamento. Le tipologie principali di avviamento sono due: avviamento diretto (avviamento a piena tensione) e avviamento a tensione ridotta (com-mutazione stella triangolo). Il primo avviene in un unico tempo collegando il motore alla rete di ali-mentazione mediante un relè termico, si tratta di un sistema semplice ed economico per la messa in marcia della pompa che assicura una coppia eleva-ta, ma che d’altra parte richiede una punta di cor-rente notevole all’atto dell’avviamento. Il motore sviluppa tutta la sua coppia a vantaggio di un breve tempo di accelerazione e si avvia anche con ten-sioni basse e irregolari; tuttavia le alte correnti di spunto creano cadute di tensione che possono non essere tollerate dai carichi collegati alla rete. L’av-viamento con commutazione stella-triangolo invece consente l’avviamento di motori trifase a sei mor-setti previsti per connessione a triangolo alla ten-sione di rete. L’avviamento avviene in due tempi e la tensione ridotta è ottenuta collegando il motore a stella durante l’avviamento, per poi far passare il motore al lavoro a piena tensione con collegamento a triangolo. Principali vantaggi di questo sistema di avviamento sono la modesta punta di corrente assorbita all’avviamento e il basso costo operativo. Un deciso svantaggio deriva tuttavia dalla bassa coppia di avviamento, pari a circa 1/3 della coppia che si ottiene con l’avviamento diretto; a questo si aggiunge l’interruzione momentanea dell’alimenta-zione nella fase di commutazione. L’avviamento stella-triangolo in genere viene utiliz-zato per pompe che possono essere avviate a vuo-to o pompe con coppia resistente ad andamento crescente con basso valore iniziale. Particolarmen-

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Controllo dei livelli

Ridurre l’usura, aumentare la vita utile della pompa, allungare gli intervalli fra gli interventi di manutenzione, ridurre il consumo energetico: questi alcuni tra i vantaggi che un effi ciente sistema di controllo dei livelli dei liquami è in grado di garantire. Accanto ai tradizionali regolatori di livello che, per i piccoli impianti di pompaggio, sono essenzialmente dei galleggianti che comandano l’attivarsi e il disattivarsi della pompa (al massimo due in questo tipo di impianti), il mercato propone anche strumenti più evoluti, essenzialmente sensori di livello a pressione idrostatica, in grado di garantire maggiore effi cienza operativa e una migliore precisione di misurazione. La misurazione viene garantita da una membrana ceramica a grande superfi cie di contatto: la parte della membrana a contatto con il liquido rileva la pressione della colonna d’acqua sovrastante, mentre la parte interna viene mantenuta alla pressione atmosferica mediante un apposito tubo di compensazione. La variazione della colonna di liquido produce nel sensore una variazione della pressione sulla membrana, tale variazione, rapportata alla pressione atmosferica, produce un segnale direttamente proporzionale al livello del liquido e attiva e disattiva quando necessario la pompa. In vasche o serbatoi privi di turbolenze il sensore può essere installato lasciandolo liberamente appeso al sistema di sospensione, mentre,

in presenza di turbolenze, il sensore deve essere protetto all’interno di un tubo di calma, di diametro non inferiore ai 100 mm. Sono inoltre disponibili dei regolatori di livello a variazione di assetto (per impianti a più pompe) che, quando il liquido sale o scende di livello, modifi cano la loro posizione, attivando o disattivando le pompe. I regolatori di livello possono garantire:• avvio e arresto a differenti livelli per ogni pompa;• controllo del troppo pieno collegato ad allarme;• controllo livello minimo di arresto ultimo.

te utile, sempre nell’ambito dell’abbattimento dei costi di gestione, l’avviamento sfalsato dei motori delle pompe tramite un’apposita programmazione da quadro elettrico. In questo modo si riesce a ot-timizzare la gestione dell’assorbimento di corren-te dalla linea elettrica, riducendo i possibili picchi quantitativi e ottimizzando il prelievo elettrico me-dio in quanto si evita l’avvio e l’arresto contempo-raneo di più pompe.L’avvio sfalsato o alternato delle pompe inoltre, an-che per impianti di piccola dimensione, consente una minore usura delle stesse e una conseguen-te maggior durata dell’impianto nel suo comples-so evitando che una delle pompe resti inattiva per lungo tempo.

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Capitolo 4

I vantaggi sommersi

All’interno dell’offerta di pompe che oggi il mer-cato mette a disposizione degli installatori e dei

progettisti, le pompe sommergibili sono indubbia-mente una valida alternativa di elevato livello tec-nologico e prestazionale alle pompe tradizionali. Le pompe sommergibili operano infatti direttamente nel liquido che deve essere pompato, quindi non neces-sitano di alloggiamenti o sovrastrutture di supporto particolari. I costi di installazione e delle opere civi-li risultano in questo modo drasticamente abbattuti con percentuali di risparmio che possono raggiunge-re il 60 %. Le pompe sommergibili richiedono inoltre meno attrezzature ausiliarie e sono caratterizzate dall’integrazione fra motore e sezione idraulica, rac-colte in unità molto compatte, le cui dimensioni ne rendono più agevole il montaggio. I costi operativi, inoltre, possono essere ulteriormente ridotti grazie alla contestuale riduzione del consumo di energia elettrica e delle spese di manutenzione. In linea di massima il sollevamento di una pompa sommersa per una manutenzione non richiede più di qualche minuto. La pompa, infatti, non è fissata al fondo del pozzo di raccolta che non deve neanche essere pro-sciugato. È inoltre possibile continuare a tenere atti-va la stazione pompante nel caso nella stessa siano presenti più pompe. Terminata la manutenzione, le

L’innovativo design della girante autopulente brevettata da Flygt è integrato da una speciale scanalatura di espulsione presente nella voluta; grazie a una combinazione brevettata, che permette il passaggio di eventuali corpi solidi e fi lamentosi attraverso la pompa, il rischio di intasamento si riduce al minimo. Tutto ciò comporta una sensibile riduzione del consumo energetico, fattore determinante per il contenimento dei costi complessivi di gestione dell’impianto.

Le giranti autopulenti

Installazioni tipiche di pompe sommergibili

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Guida pratica

pompe possono essere rapidamente calate lungo gli appositi tubi guida fino a posizionarsi sui piedi di accoppiamento installato sul fondo del pozzo. La connessione alla tubazione di mandata, per i modelli più evoluti di pompe sommergibili, è automatica e non necessita di operazioni di fissaggio. Il surriscal-damento e le vibrazioni, che generano rumorosità fastidiosa, sono fra i problemi più comuni riscontra-bili negli impianti di pompaggio tradizionali; le pom-pe sommergibili sono in genere molto silenziose e il loro motore è raffreddato direttamente dal liquido pompato. I modelli più duttili e tecnologicamente evoluti, possono lavorare ugualmente bene sia in camera asciutta sia in immersione. L’unità compatta motore/parte idraulica che caratte-rizza questi modelli, ne garantisce l’affidabilità.

Manutenzione sempre più semplice

Le nuove pompe N della Flygt presentano numerose soluzioni tecniche che riducono i costi di gestione dell’impianto di pompaggio; in particolare la camera di ispezione posta tra la tenuta e i cuscinetti rende più affi dabile il funzionamento della pompa e permette una rapida ispezione e manutenzione. Un sensore incorporato segnala tempestivamente eventuali infi ltrazioni di fl uidi in caso di danni alla tenuta, evitando costosi interventi di riparazione. Anche il design più liscio e arrotondato dell’alloggio esterno permette di pulire la pompa più rapidamente rispetto ai modelli precendenti.

In linea di massima le moderne pompe sommergibili garantiscono una notevole semplicità di installazione unita ad una versatilità che le rende adatte per ogni tipo di vasca di raccolta. Gli elementi di queste stazioni di pompaggio sono standardizzati e possono essere combinati in maniera diversa, riducendo drasticamente i costi di installazione.

Figure 1 e 2 Installazione trasportabile con attacco tubo di mandata fl essibile o fl angia di collegamento per tubo di mandata rigido

Figura 3 Installazione semifi ssa. La pompa viene calata lungo tubi guida fi no a collegarsi automaticamente sul piede di accoppiamento fi ssato al fondo del pozzo

Figura 4 Esempio di pompe sommergibili in installazione semifi ssa: le pompe vengono sollevate e abbassate lungo due tubi guida, senza il bisogno di alcun fi ssaggio alle tubazioni di mandata. La pompa vi si connette automaticamente mediante un piede di accoppiamento.

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Le stazioni di pompaggio prefabbricate

Molte delle moderne soluzioni progettuali e co-struttive prevedono un impiego intenso dei lo-

cali interrati o seminterrati: questi non vengono più solo utilizzati come locali tecnici o accessori (canti-ne, vani caldaia, ecc), ma molto spesso sono desti-nati a funzioni abitative complesse e ad alto valore aggiunto. In molti casi si eseguono utenze (bagni, docce) in locali interrati o si sfrutta la naturale pen-denza del terreno per realizzare soluzioni abitative che su un lato risultino interrate, mentre sull’altro siano dotate di finestrature e a tutti gli effetti siano fruibili come locali fuori terra. In questi casi, e anche nei casi in cui le utenze da servire siano molto di-stanti dal condotto fognario principale, il raccordo e il convogliamento delle acque piovane e dei liquami a gravità risulta di difficile gestione o a volte impos-

Veloci e versatili

Accanto alla tradizionale costruzione di vasche in calcestruzzo prefabbricate o gettate in opera, è possibile scegliere le stazioni di pompaggio preallestite e quindi consegnate in cantiere pronte per essere installate. Tali soluzioni di pompaggio vengono in genere fornite complete di tutti gli accessori per l’allacciamento e consentono una installazione semplice e veloce, facile manutenzione ed estrema facilità nell’allacciamento alle tubazioni. Le versioni disponibili sul mercato possono essere installate in seminterrati o cantine o addirittura direttamente nel terreno a condizione che la zona scelta sia non carrabile e non sottoposta a spinte di galleggiamento dovute alla falda superiore a 0,5 m circa. In caso di presenza di spinta di falda, le stazioni devono essere dotate di zavorra in calcestruzzo, vincolata al contenitore stesso di raccolta liquami. Possono anche essere installate in zone carrabili, ma in questo caso bisogna costruire una soletta in calcestruzzo adeguata a distribuire il carico veicolare sul terreno circostante la stazione. In linea di massima tale soluzione ha raggiunto notevoli caratteristiche di versatilità e può essere vantaggiosamente impiegata per la realizzazione di pozzetti di raccolta liquami (con stazione di pompaggio) e di invio al collettore principale per edilizia monofamigliare, campeggi, aree di servizio, aziende agricole o piccole unità industriali.

Stazione prefabbricata senza piede di accoppiamento

Legenda1 Contenitore in polietilene rotostampato2 Elettropompa sommergibile3 Primo spezzone di tubo di mandata4 Tappo per svuotamento di emergenza5 Regolatore automatico di livello a galleggiante6 Tubo ingresso liquami nella stazione7 Foro disponibile per ventilazione, seconda mandata o ingresso liquami8 Entrata cavi dotati di appositi gommini di tenuta9 Coperchio svitabile per ispezione ed installazione elettropompa

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Guida pratica

sibile. Se non ben progettati, gli impianti possono dar luogo a fastidiosi fenomeni di riflusso che pos-sono anche divenire difficilmente gestibili, con note-voli disagi per gli abitanti, nel caso di eventi atmo-sferici di forte intensità. In questi casi, la soluzione più efficiente e meno onerosa è certamente quella garantita dalle stazioni di pompaggio prefabbricate. Si tratta di unità, indipendenti e pronte all’uso, in linea di massima composte da un serbatoio di rac-colta liquami in materiale plastico, ad alta resisten-za all’aggressione chimica e meccanica, all’interno del quale trova posto una stazione di pompaggio completa, estremamente igienica in quanto dotata

Le stazioni di pompaggio prefabbricate sono in genere composte da un contenitore per i liquami realizzato in materie plastiche all’interno del quale trovano posto le pompe e i relativi accessori (regolatori e sonde di livello, ecc). Si tratta di soluzioni estremamente pratiche e molto sicure che garantiscono, grazie all’assoluta ermeticità, un funzionamento che non genera odori molesti, anche se installate all’interno dell’edifi cio. La soluzione preassemblata, inoltre, caratterizzata da una notevole semplicità di installazione, riduce al minimo eventuali errori di messa in opera e di attivazione. Estremamente semplice, almeno nei modelli più evoluti, la manutenzione.

Veloci e semplici da installare

Stazione prefabbricata con piede di accoppiamento

Legenda1 Contenitore in polietilene rotostampato2 Elettropompa sommergibile3 Primo spezzone di tubo di mandata4 Tappo per svuotamento di emergenza5 Regolatore automatico di livello a galleggiante6 Tubo ingresso liquami nella stazione7 Foro disponibile per ventilazione, seconda mandata o ingresso liquami8 Entrata cavi dotati di appositi gommini di tenuta9 Coperchio svitabile per ispezione ed istallazione elettropompa10 Piede di accoppiamento automatico per estrazione ed inserimento rapido della pompa 11 Tubi guida in acciaio zincato

Schema di posizionamento di una stazione prefabbricata in un locale interrato sotto il livello del condotto fognario

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di chiusura ermetica nel contenitore stesso. Que-sto tipo di soluzioni offre una notevole versatili-tà applicativa in quanto la stazione di pompaggio può essere installata in tempi brevissimi, senza la necessità di eseguire opere murarie, in comple-ta indipendenza dalla posizione del collettore fo-gnario (può essere posta indifferentemente in un sottoscala, in uno scantinato, in un angolo del box auto, ecc.). Le stazioni di pompaggio prefabbricate sono poi estremamente semplici da ispezionare e da mantenere in quanto sia la manutenzione or-dinaria sia quella straordinaria sono state previste e “progettate” contestualmente alla loro ideazione. Ne consegue direttamente che i tempi di installa-zione sono in genere molto più ridotti di quelli di un impianto tradizionale che preveda l’installazio-ne di pompe sommerse o sommergibili in vasche tradizionali realizzate in calcestruzzo. In genere il mercato ne propone di due tipi, il primo di dimen-sioni più contenute può essere sistemato anche fuori terra, il secondo invece può essere interrato sia sotto i locali di servizio sia in aree esterne non carrabili. In quest’ultimo caso, la minima distanza tra una stazione di pompaggio interrata e la carreg-giata stradale dovrà essere di 3 metri nel caso di strade a traffico leggero, di 8 metri per arterie con traffico veicolare pesante.

Sequenza di messa in opera di una stazione prefabbricata in vetroresina

Stazione prefabbricata standard installata sotto il livello del terreno

Legenda1 Saracinesche2 Valvola di non ritorno3 Tubazione di mandata4 Elettropompa sommergibile5 Chiusino di accesso alla stazione prefabbricata in vetroresina6 Quadro elettrico di comando7 Regolatori di livello8 Condotta di adduzione dei liquami

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Guida pratica

Durante una serie di test sulle prestazioni, sono stati sottoposti a prove in parallelo due disegni di pozzetti per due pompe (uno convenzionale da 1600 mm ed un TOP 100). Durante le prove i due pozzetti sono stati collegati, riempiti con 800 litri di acqua e con 49 Kg di solidi ciascuno. L’acqua è quindi stata pompata da un pozzetto all’altro per dieci volte. Il risultato è stato: 94 Kg di solidi sono rimasti nel pozzetto convenzionale da 1600 mm contro solo 4 Kg nel modello TOP. Anche installando nel pozzo convenzionale valvole di fl ussaggio, il pozzetto TOP ha dimostrato un grado di effi cienza superiore nel trasporto dei solidi.

La prova dei fatti

Stazioni inintasabili

Un’evoluzione delle stazioni di pompaggio pre-fabbricate è rappresentato dalle soluzioni bre-

vettate “Top Station” di Flygt. Alla facilità di instal-lazione, tipica delle altre stazioni prefabbricate si aggiunge una speciale configurazione del fondo che evita sedimentazioni indesiderate. Se, da un lato, infatti, l’impiego di pompe sommergibili ha ridotto i costi complessivi di realizzazione delle stazioni di pompaggio, dall’altro la forma appiattita dei tradi-zionali pozzetti può causare l’accumulo di fanghi, che richiede regolari operazioni di pulizia, e una costosa manutenzione per l’eliminazione dei residui dalla stazione di pompaggio. E ciò non è soltan-to dispendioso in termini di tempo e denaro, ma può rappresentare anche un vero e proprio pericolo per la salute e la sicurezza del personale, perchè la presenza di gas nocivi generati dai fanghi ren-de l’ambiente lavorativo tutt’altro che ideale. Ap-positamente studiata per consentire l’autopulizia, la geometria della base del pozzetto Top è stata idraulicamente ottimizzata al fine di incrementare la turbolenza durante il pompaggio per provocare la risospensione dei solidi sedimentati in modo che possano essere pompati via, lasciando soltanto un minimo di residui sotto la pompa.

Nell’immagine di sinistra si può vedere il disegno standard dei pozzetti. La base piatta genera zone stagnanti in cui si accumulano i residui. In quella di destra il disegno dei pozzetti Top con piede di accoppiamento integrato. Le pareti inclinate portano a elevate velocità del fl usso, attivando turbolenze che provocano la risospensione dei solidi, migliorando drasticamente il trasporto degli stessi.

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neCapitolo 6

Quando l’utenza è isolata

Il collegamento di una zona di nuova urbanizzazione, di una villa o di singole utenze a una rete fognaria già

esistente può rappresentare un problema diffi cilmente ri-solvibile con i tradizionali sistemi fognari a gravità quando, tra rete e utenza, sia presente un rilievo oppure quando la quota della rete sia maggiore di quella del punto da collegare o ancora quando sia necessario attraversare un canale o un corso d’acqua oppure una falda superfi ciale rende diffi cile e costoso eseguire scavi per la posa delle tubazioni. In questi casi l’unica soluzione pratica a disposi-zione di installatori e di progettisti è la realizzazione di un sistema fognario in pressione alimentato da pompa tritu-ratrice. Con una condotta in pressione, infatti, l’andamento del terreno non rappresenta più un vincolo per il tracciato che può quindi essere progettato tenendo in considerazio-ne la sola variabile relativa ai costi di costruzione e posa in opera delle condotte. Date comunque le elevate distanze medie che è possibile coprire per effettuare l’allacciamento rispetto alle soluzioni attuabili per connessioni a una rete di tipo tradizionale, il risparmio incide notevolmente sui costi tanto più risulta distribuita la rete di utenze da collegare. In questi collegamenti fognari si utilizzano normalmente condotti di diametro più piccolo, e quindi più soggetti ad intasamento. Per queste tipologie di impianti diventa indi-spensabile utilizzare POMPE CENTRIFUGHE TRITURATRICI. Tale soluzione tecnologica è in grado di ridurre tutti i solidi im-messi nelle condotte in parti non più grandi di 5x15 mm; quest’azione consente di scegliere per le condotte tubi di piccolo diametro, a vantaggio dell’economia globale della realizzazione. A differenza delle reti fognarie a gravità, nei sistemi in pressione il liquido viene spinto nelle condotte dall’azione delle pompe e quindi non è necessario dare una pendenza al collettore. Esso correrà seguendo il profi lo al-timetrico del terreno anche se in salita. Basterà interrare le tubazioni ad un livello siffi ciente a garantire che non ven-gano accidentalmente rovinate. Dal punto di vista dell’affi -dabilità dell’azione triturante e della sua durata nel tempo, bisogna sottolineare che l’evoluzione tecnologica consente oggi di reperire sul mercato pompe trituratrici con il gruppo trituratore in cromo e acciaio, progettate appositamente per durare a lungo nel tempo senza necessità di onerosi interventi di manutenzione.

Schema d’esempio con utenze isolate collegate attraverso un sistema fognario in pressione

con pompe trituratrici

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Guida pratica

Sempre più a fondo

Le attuali tendenze architettoniche e urbanistiche spin-gono sempre più in basso la quota di imposta degli edi-

fi ci; questo fenomeno, destinato molto probabilmente ad incrementarsi ulteriormente nel prossimo futuro è dovuto alla cronica carenza di spazi edifi cabili nelle nostre grandi città; questo tende a “spingere verso il basso” le funzioni meno nobili, dai parcheggi pluripiano ai locali accessori. La tendenza però si spinge anche oltre: sono ormai numerosi gli esempi di interi centri commerciali, anche di grande va-lore e pregio architettonico, che si sviluppano interamen-te sotto il livello del suolo a volte scendendo per decine

I sistemi Wellpoint operano fino a 6 metri di profonditàper ogni livello di scavo

Capitolo 7

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Capitolo 7

di metri sottoterra. Certamente questa tendenza libera nuove volumetrie e cubature, ma richiede anche maggio-ri costi di realizzazione dovuti agli scavi e alla rimozione del terreno che si amplifi cano ulteriormente in presenza delle falde sotterranee che, in alcune zone d’Italia, sono estremamente diffi cili da controllare in fase di scavo. Per minimizzare questi costi e ridurre i tempi necessari allo scavo sono stati messi a punto nel corso degli anni nu-merosi metodi alternativi, la cui scelta, al momento della progettazione di un sistema di prosciugamento, richiede al progettista l’attenta valutazione di una serie di parame-tri tra i quali spiccano: la valutazione delle grandezze di progetto: la quanti-

tà d’acqua da estrarre, la potenza elettrica necessaria e quella effettivamente disponibile in cantiere, la capacità ricettiva dei corpi idrici che dovranno ricevere e smaltire l’acqua estratta dallo scavo; le dimensioni geometriche dello scavo: profondità e

larghezza; le caratteristiche fi siche granulometriche del terreno

oggetto di intervento; lo spessore della falda e la permeabilità del terreno; l’entità dell’abbassamento della superfi cie freatica e il

gradiente idraulico che si crea verso lo scavo.Naturalmente tra tutti questi fattori, la conducibilità idrau-lica del terreno è quello che assume maggiore rilievo, con-dizionando direttamente il dimensionamento dell’impianto, in termini di portata d’acqua da estrarre per raggiungere l’abbassamento di falda voluto. I metodi a disposizione sono: lo scavo in acqua, l’installazione di sistemi di dre-naggio di Wellpoint, semplice o a più livelli, l’impostazione di un dreno orizzontale o la realizzazione di uno o più poz-zi profondi. Lo scavo in acqua, particolarmente utile per interventi di bassa profondità, non è conveniente oltre gli 8 m e, su certi terreni richiede pareti molto inclinate; il dreno orizzontale consente di raggiungere profondità di scavo ancora più limitate, al massimo 6 m. Gli interventi realizzati su una fi la di Wellpoint risultano particolarmente effi cienti per profondità fi no a 6 metri, ridotti a 4 in caso di presenza di limo in alte percentuali, mentre lavorando con più fi le si può ottenere un abbassamento in teoria illimitato, con l’unico vincolo rappresentato dalle elevate

Lo scavo in acqua rappresenta il sistema più semplice e meno costoso per il prosciugamento degli scavi; può però essere applicato solo in condizioni favorevoli per granulometria del terreno e idrologia sotterranea. Dal punto di vista della tipologia dello scavo, può essere vantaggiosamente impiegato sugrandi superfi ci di scavo poco profonde. Il terreno da scavare deve essere compatto, con una curva granulometrica varia, preferibilmente senza componenti troppo fi ni: in tal modo si evitano o si limitano al massimo infi ltrazioni d’acqua laterali e da fondo scavo. In linea di massima lo scavo procede per quadranti e l’acqua viene estratta da pozzetti di raccolta posti agli angoli dello scavo stesso o, in caso di interventi molto estesi, localizzati secondo una griglia defi nita in fase di analisi del progetto. In linea di massima i pozzetti sono realizzati con tubi forati in cls infi ssi nel terreno, all’interno dei quali viene posizionata la pompa per l’estrazione dell’acqua. Sul fondo del pozzetto è buona norma stendere uno strato di ghiaia (granulometria compresa fra i 10-20 mm) in modo da evitare l’aspirazione di sabbia da parte della pompa. Nel caso in cui l’apporto idrico ai pozzi sia così elevato da non riuscire ad essere supportato dalle pompe, si procederà all’installazione di pompe aggiuntive “posate a terra”, con l’inconveniente di bagnare e quindi appesantire il terreno da rimuovere.

Scavare in acqua

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Guida pratica

superfi ci di installazione richieste. I pozzi profondi, infi ne, arrivano a un abbassamento di 8 metri se serviti da una pompa in superfi cie, mentre se si utilizzano pompe som-merse poste al fondo del pozzo, in effetti non c’è alcun limite di abbassamento. Anche le portate in questo caso sono illimitate anche se ovviamente direttamente infl uen-zate dal diametro del pozzo.

Quando i terreni da prosciugare sono caratterizzati da una granulometria molto fi ne, l’unico metodo utile è quello che si affi da all’elettroosmosi. Si infi ggono due elettrodi nel terreno saturo d’acqua e, una volta attivato il fl usso di corrente, si genera un fl usso d’acqua nel terreno che corre dall’elettrodo positivo a quello negativo. Il processo prevede che il polo negativo (catodo) sia sostituito da un pozzo con tubazione metallica: l’acqua che vi fl uisce viene poi estratta con apposite pompe la cui potenza viene dimensionata in relazione alla quantità d’acqua da estrarre. Bisogna ricordare, a livello operativo, che durante le operazioni il terreno in prossimità degli anodi tende a disseccarsi con conseguente diretto aumento dell’elettricità assorbita dal sistema; altro aumento di elettricità è causato dalla perdita di particelle metalliche dai catodi, causato dal processo di elettroosmosi.

Elettricità VS acqua

Wellpoint e abbassamento falde

[FONTE: “PROSCIUGAMENTO DELLE FALDE” G.CHIESA, ED GEO-GRAPH]

Sistemi di Wellpoint intorno ad uno scavo lungo e largo Drenaggio Wellpoint a due livelli

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Capitolo 7

Il Sistema Wellpoint Si tratta senza dubbio del sistema di drenaggio più diffuso ed economico, soprattutto per abbassamen-ti di falda di modesta entità (fino a circa 4,50 m), sebbene sia possibile ottenere abbassamenti vir-tualmente illimitati ricorrendo a particolari accor-gimenti con un drenaggio a più livelli. Il sistema è costituito da una pompa munita di depressore e da una punta perforante-filtrante, il Wellpoint vero e proprio. La pompa genera un’elevata depressio-ne nel terreno attorno alle punte infisse, favorendo l’afflusso dell’acqua. L’intero circuito pompa-Wel-lpoint deve essere ermeticamente chiuso, tuttavia,

[FONTE: “PROSCIUGAMENTO DELLE FALDE” G.CHIESA, ED GEO-GRAPH)

Nel caso in cui l’abbassamento della falda venga eseguito tramite pozzi o trincee, è importante determinare il raggio di infl uenza entro il quale agisce, abbassando la falda, il processo di emungimento dai punti di estrazione.Nel caso di pozzi si parla quindi di raggio di infl uenza R del pozzo, mentre per linee di Wellpoint si parla di larghezza L di infl uenza. In linea di massima e semplifi cando le equazioni, si può dire che il valore dell’abbassamento nel caso di pozzi è direttamente proporzionale al logaritmo di R, mentre nelle trincee l’abbassamento è direttamente e linearmente proporzionale a L=R/2. In questo secondo caso quindi la stima esatta del raggio di infl uenza è essenziale per il corretto dimensionamento della griglia di Wellpoint.

Cos’è il raggio di infl uenza

L’unione fa la forza

Quando lo spessore della falda freatica è di poco superiore all’entità dell’abbassamento e in presenza di scavi di una certa larghezza, diventa molto diffi cile abbassare la superfi cie freatica al centro dello scavo; in questi casi all’azione emungente dei pozzi va affi ancata quella garantita da un sistema Wellpoint installato in prossimità del fondo scavo, su di un terrazzamento allestito appositamente. Nella fi gura in alto si analizza il caso di uno scavo che doveva arrivare fi no al substrato impermeabile: all’azione dei pozzi, è stata aggiunta quella di due fi le di Wellpoint con lo scopo di abbassare la superfi cie freatica fi no alla quota h2. Anche con l’aggiunta della rete di Wellpoint non è comunque possibile prosciugare totalmente lo scavo e quindi sono state create delle canalette laterali per il drenaggio delle acque residue, convogliate a pozzi dove verranno estratte per mezzo di apposite pompe. Un accorgimento per evitare rifl usso di sabbia ai piedi delle pareti dello scavo: è stata realizzata una diga di sacchetti di sabbia che impedisce trasferimento di materiale lungo il piano di contatto sabbia-argilla.

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Guida pratica

la pompa del vuoto, anche in presenza di aspirazio-ne d’aria dovuta alla non perfetta tenuta dei giun-ti e dei raccordi, assicura ugualmente il funziona-mento grazie ad una decisa capacità di espulsione dell’aria. In sostanza l’impianto Wellpoint è costitu-ito da un insieme di collettori orizzontali cui fanno capo una o più pompe aspiranti; dai collettori oriz-zontali si dipartono a interasse variabile una serie di raccordi flessibili, collegati a tubi di sollevamento verticali infissi nel terreno fino alla profondità vo-luta e che hanno alla loro estremità la punta Wel-lpoint per l’aspirazione dell’acqua filtrata. La profondità e l’interasse dei Wellpoints sono de-terminati evidentemente dalla natura del terreno, dalla sua permeabilità e dal valore di abbattimento richiesto rispetto al livello indisturbato della falda freatica. In ogni caso i collettori zincati di raccolta dispongono di prese ad interasse di circa 1 m. La disposizione dell’impianto rispetto allo scavo po-trà essere perimetrale o laterale, a seconda delle dimensioni dello scavo stesso e della stratigrafia del terreno.

A seconda della consistenza dei terreni i sistemi di infi ssione possono essere di due tipi: mediante lancia ad acqua ad alta pressione e tramite trivella. Nei terreni sciolti e sabbiosi, limosi o limoso argillosi si ricorre all’attrezzatura Jetting con pompa premente-aspirante ad acqua che sviluppa fi no a 7 atmosfere di pressione. Il getto d’acqua fora il terreno e consente alla punta di penetrare fi no alla profondità voluta. Nel caso di terreni argillosi o comunque compatti invece si utilizzano trivelle idrauliche; per terreni ghiaiosi infi ne si usano perforatori a percussione che una volta raggiunta la profondità desiderata vengono ritirati lasciando sul posto un tubo in acciaio che sostiene la colonna di ghiaia.

I sistemi di infi ssione

Il Wellpoint è costituito da un’estremità a puntale perforante e da una serie di fi ltri metallici o di materiale plastico fi nestrato. Il tubo esterno perforato permette il passaggio di un minor volume d’acqua che non quello interno. Questa differenza crea una caduta di pressione fra le due pareti e quindi la riduzione in pressione sul fi ltro interno e sulla sabbia contenuta nello spazio tra maglia esterna e fi ltro interno genera una bassa velocità d’affl usso costante durante tutto il pompaggio. La portata del Wellpoint in acciaio è di circa 160 l/min, mentre quella del Wellpoint in materiale plastico è appena di poco inferiore.

La punta drenante

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Capitolo 7

Abbassare oltre i 7 metri?Risposta: pozzi profondi

Spesso, anche nei cantieri cittadini di grande dimensio-ne, è richiesto di abbassare la falda freatica di oltre 7

metri, per portare a termine gli scavi delle importanti volu-metrie necessarie alla realizzazione di piastre di fondazio-ne di grandi edifi ci che prevedano numerosi piani interrati o per consentire la costruzione di strutture per parcheggi pluripiano sotterranei. In questi casi la soluzione basata su fi le di Wellpoint non è adatta non solo per la notevole quantità d’acqua da rimuovere e per il forte abbassamento richiesto, ma anche perché le reti di prelevamento basate su linee di Wellpoint intralcerebbero le stesse operazioni di scavo. In questo caso una soluzione utile è quella basata su pozzi di emungimento realizzati in elementi modulari di calcestruzzo, abbinati a pompe centrifughe orizzontali poste al di sopra del livello dell’acqua o a pompe sommer-se, operanti all’interno dei pozzi stessi. Una volta eseguita la palancolatura dello scavo (con lo scopo di sostenerne il perimetro e di ridurre le portate d’acqua da emungere) si provvederà alla rimozione del terreno fi no a raggiungere una quota appena superiore a quella dell’acqua (in genere 50-70 cm), per poi realizzare i pozzi: in genere questi sono composti da elementi modulari prefabbricati autofondanti (posa con semplice scavo e per gravità) e prevedono sul fondo uno strato drenante che facilita l’emungimento. In linea di massima i pozzi vengono posti lungo il perimetro dello scavo, ma interventi di grandi superfi ci e la presen-za di un tessuto edifi cato circostante possono richieder-ne la collocazione all’interno dello scavo stesso. Lo scavo può anche essere segmentato in più interventi successivi (con appositi interventi di palancolatura) sia per esigenze di gestione del cantiere sia per limiti di potenza elettrica disponibili in loco che anche per la necessità di limitare le portate di acqua rimosse nell’unità di tempo (soprattutto se queste vengono scaricate direttamente - previa decan-tazione in apposite vasche - nella rete fognaria urbana). Il corretto dimensionamento della rete di emungimento, cal-colato con apposite equazioni che variano a seconda della geometria dello scavo e delle caratteristiche di permea-bilità dei terreni interessati, va continuamente verifi cato

[FONTE: “PROSCIUGAMENTO DELLE FALDE” G.CHIESA, ED GEO-GRAPH)

ABBASSAMENTO DI FALDA CON POZZI E POMPE SOMMERGIBILI FLYGT CON DIAMETRO RIDOTTO

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Guida pratica

attraverso apposite stazioni di monitoraggio realizzate mediante una serie di piezometri posti sul perimetro dello scavo stesso. Questa operazione è di importanza vitale in aree densamente edifi cate, dato che un abbassamen-to eccessivo della falda potrebbe causare cedimenti nelle fondazioni delle costruzioni circostanti con conseguenti danneggiamenti delle costruzioni stesse.

Un caso pratico: grandi pozzi a Treviso

L’intervento in esame si sviluppa su un’area di oltre 68000 m2, con volumi interrati che inte-

ressano l’intera superficie; la committenza prevede in quest’area un grande intervento di riqualifica-zione urbana a destinazione d’uso mista: edilizia residenziale a fianco di strutture commerciali e terziarie. Il progetto prevedeva inoltre un grande parcheggio sotterraneo della capienza complessiva di 1500 posti auto: la presenza di una falda sot-terranea molto importante come portata, unita alla tipologia del terreno (ghiaie miste ad argille) ha obbligato l’impresa ad un intervento di scavo soste-nuto da un drenaggio realizzato con pozzi serviti da pompe autoadescanti in grado di estrarre l’acqua di falda fino a grande profondità (i pozzi erano pro-fondi fino a 5 metri). Dato che il terreno da scavare era ghiaioso e la portata d’acqua della falda note-vole (grandi aree di scavo coinvolte), i tecnici della ITT Water & Wastewater, in accordo con quelli della direzione lavori, hanno appunto deciso di utilizzare un sistema basatosi su grandi pozzi di estrazione in calcestruzzo. Questi pozzi, autofondanti, sono composti di anelli in calcestruzzo di un metro di diametro per una altezza di un metro e vengono messi in opera semplicemente rimuovendo il terre-no con una benna mordente (l’anello in calcestruz-zo scende per gravità e occupa il posto del terreno rimosso). Per garantire l’estrazione dell’acqua dal fondo dello scavo, i pozzi hanno una quota di im-posta più bassa di un metro di quella del fondo dello scavo stesso. L’interasse fra pozzo e pozzo in

L’intero progetto di abbassamento ruota attorno a 23 pompe Flygt: si tratta di attrezzature elettriche, da sei pollici, autoadescanti, senza pompa del vuoto. Le pompe sono collegate ai pozzi di estrazione da tubazioni fl essibili di presa e scaricano ognuna indipendentemente dalle altre in vasche di sedimentazione. Tale accorgimento è risultato di fatto obbligatorio per la presenza, nelle acque pompate, di sabbia; presenza che non poteva essere tollerata, dato che tutte le acque estratte confl uiscono nella rete fognaria cittadina: la presenza di sabbia avrebbe potuto infatti compromettere la funzionalità della condotta stessa. Le linee di estrazione delle pompe di questo cantiere sono molto lunghe. Questo fatto, unito alla profondità dei pozzi (più di 5 metri) ha portato al limite la capacità delle pompe, anche e soprattutto per le perdite di carico lungo i circuiti, e avrebbe potuto originare fenomeni di cavitazione in grado di danneggiare le giranti delle pompe.

Un sistema al limite

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Capitolo 7

questo cantiere è di circa 15-20 metri e consente una rimozione completa delle acque di falda fino alla quota desiderata; nel caso in cui gli interassi fra pozzo e pozzo dovessero essere maggiori, i poz-zi non riuscirebbero a mantenere asciutto il fondo dello scavo. Nel complesso sono stati realizzati 40 pozzi autofondanti, tutti posti lungo il perimetro dello scavo.

Lavoro in sicurezza

Tutto il perimetro dello scavo è stato palancolato fi no a una profondità doppia della quota minima di scavo; sono state infi sse grandi palancole metalliche in modo che l’estrazione dell’acqua di cava non potesse mettere in crisi le fondazioni delle abitazioni vicine. Il rischio, senza palancolatura, era decisamente alto, dato che le case erano molto vicine allo scavo: per questo motivo è stata messa in opera una rete di piezometri, anche oltre il limite della palancolata, in modo da monitorare ogni eventuale abbassamento, anche minimo, della falda, prevenendo danni agli stabili circostanti. Le palancole sono state utilizzate anche per compartimentare lo scavo in modo da lavorare su più fronti successivi e quindi per gestire meglio la logistica dell’intervento stesso.

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Progettare i piccoli impianti

di scarico civiliQUADERNI TECNICI - COLLANA DI PRATICA EDILE E IMPIANTISTICA

FaQ

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FAQ

Allegato 1

FaQDomande e problemi frequenti sui sistemi di pompaggio liquidi in impianti civili e nei cantieri

Quali sistemi di convogliamento liquami possono essere utilizzati per servire utenze isolate?

Nel caso di utenze isolate o comunque collegate con le fognature principali

mediante tubazioni che debbano percorrere tratti con altimetrie fortemente

variabili, è possibile ricorrere alla soluzione di tubazioni in pressione di piccolo

diametro servite da pompe trituratrici mono o pluriutenza. Si abbattono così i

costi di collegamento, che in questo caso rappresentano la voce maggiore fra

quelle da considerare per la connessione dell’utenza, senza per questo incorrere

in rischi di intasamento delle tubature o in eccessivi interventi di manutenzione.

Le pompe trituratrici, infatti, riducono la parte solida dei liquami fino a diametri

non superiori ai 5x15 mm, scongiurando il rischio di intasamento.

Come si possono ridurre i rischi di accumulo di sedimenti e la formazione di crostoni superficiali nei pozzi di mandata?

Attraverso un’attenta progettazione dei pozzi stessi che deve ottimizzarne le

volumetrie in modo da ridurre il tempo di stazionamento del liquame.

Inoltre occorre porre particolare attenzione alle distanze tra le pompe e il fondo

del pozzo o le pareti. Spazi troppo ampi consentono più facilmente ristagni e la

creazione di zone di sedimentazione. Un ruolo fondamentale può essere svolto

dalle valvole di flussaggio che utilizzano parte dell’energia della pompa per

mettere in movimento i liquami all’interno del pozzetto rimettendo in sospensione

i solidi depositati sul fondo.

Quale girante può essere più utile per evitare fenomeni di intasamento della pompa?

In genere occorre scegliere giranti con luce di passaggio libero elevato, anche

se questo non è l’unico parametro da tenere in considerazione. Ultimamente

sono state proposte al mercato Giranti Bicanale Aperte che sono virtualmente

inintasabili, sono caratterizzate da bassi carichi radiali e garantiscono rendimenti

elevati, costanti nel tempo.



Guida pratica

È possibile installare una pompa in locali esistenti senza realizzare opere di scavo?

Si, ci sono sul mercato soluzioni prefabbricate in genere composte da un

contenitore per liquami realizzato in materia plastica all’interno del quale trovano

posto anche la pompa e i relativi accessori. Veloci e semplici da installare questi

monoblocchi garantiscono il funzionamento senza la presenza di odori molesti

e sono estremamente semplici da manutenere. Possono essere collocati in

cantine, locali caldaia o vani accessori e da lì connessi alla rete senza la necessità

di opere murarie di rilievo.

Fino a che profondità riesce ad essere efficiente un sistema Wellpoint per l’abbassamento di falda?

Fino a circa sei metri, quattro in presenza di alte percentuali di limo se si

installa una sola fila di Wellpoint, profondità molto maggiori si possono ottenere

con più file in parallelo. I collettori zincati di raccolta dispongono di prese ad

interasse di 1 metro che vengono utilizzate completamente solo in presenza di

falde particolarmente importanti.

Qual’è la velocità minima per l’autopulizia di una condotta? In genere non bisognerebbe superare il limite minimo di 0,6 m/s.

Tubature con pendenze insufficienti richiedono costose pulizie periodiche

e numerosi punti di ispezione.


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FAQ

Allegato 1

Perché la pompa non mantiene le portate richieste? Verificato il modello di pompa e che le sue capacità siano in linea con quelle

richieste dal progetto, occorre effettuare un completo check-up dell’attrezzatura;

in particolare controllare che il senso di rotazione sia corretto, verificare eventuali

intasamenti o frenature parziali della girante. Verificare poi, soprattutto per

pompe immerse in fluidi o ambienti aggressivi, l’usura della parte idraulica e

quindi se la zona di aspirazione della pompa sia libera. Controllare infine che non

siano ostruite la saracinesca, la valvola di ritegno e la tubazione di mandata.

Per evitare inconvenienti di questo tipo è utile ricordarsi di effettuare

gli interventi di manutenzione indicati dalla Casa produttrice secondo le

scadenze previste.

Come mai durante il funzionamento la pompa è molto rumorosa? I modelli più vecchi di pompe tendono a essere decisamente più rumorosi

di quelli recenti; tuttavia se la pompa è stata installata da poco tempo, la

rumorosità eccessiva può essere dovuta ad una girante squilibrata. Lo squilibrio

può essere causato dall’usura della girante per abrasione (ghiaie o altri parti

solide trasportate dal fluido) o corrosione (attacco chimico o elettrochimico),

per cavitazione (formazione di bolle d’aria nella parte idraulica della pompa) o

a causa dei canali di aspirazione intasati o parzialmente ostruiti. Se la girante

fosse efficiente, controllare l’usura dei cuscinetti che potrebbero anche essere

grippati per la mancanza di grasso (difetto di manutenzione). Infine l’eccesso di

rumorosità potrebbe essere causato dall’accoppiamento della pompa con un piede

di appoggio difettoso. Sul mercato sono presenti le pompe sommergibili che,

operando direttamente nel fluido da pompare, risultano meno soggette a queste

problematiche e, anche in condizioni ottimali di lavoro, hanno una rumorosità

molto più bassa di quelle che sfruttano altri principi di funzionamento.



Guida pratica

Come mai il relè termico della pompa continua a scattare? Le cause possono essere diverse: innanzitutto misurate la corrente assorbita,

se troppo alta potrebbe causare danni all’isolamento del motore con conseguente

attivazione del relè. Verificate quindi a mano la libera rotazione della girante e poi

pulite girante e chiocciola staccando l’alimentazione elettrica. Prima di effettuare

un nuovo test della pompa, verificate anche lo stato degli anelli di usura.

I microtermostati intervengono frequentemente, quale la causa? Potrebbe essersi compromessa l’integrità del cavo ausiliario dei

microtermostati; se, dopo verifica, questo risultasse integro, verificare la

temperatura del liquido pompato che per pompe di produzione standard non deve

superare i 40 °C. Nel caso in cui la pompa sia un modello privo di campana di

raffreddamento, sincerarsi che questa non funzioni con il motore scoperto. Nel

caso si stia intervenendo su una pompa dotata di campana di raffreddamento,

effettuare la pulizia della campana stessa come previsto dal manuale di

manutenzione della Casa produttrice (attenzione! Alcuni modelli non prevedono la

pulizia della campana) perchè funziona con circuito di raffreddamento sigillato.

Quali sono i vantaggi garantiti da una pompa sommergibile? La tecnologia delle pompe sommergibili è stata messa a punto appositamente

per superare diverse problematiche operative delle pompe tradizionali; in

particolare le sommergibili operano in assenza di rumore o vibrazioni, non

danno luogo a fenomeni di trafilamento. Richiedono inoltre per la propria

installazione ridotte opere di costruzione. L’albero corto e compatto praticamente

annulla i problemi di allineamento d’asse. Bassissima quindi, rispetto ai modelli

tradizionali, anche l’esigenza di manutenzione con conseguente riduzione dei

costi operativi della pompa. Le pompe sommergibili sopportano bene inoltre

elevati numeri di avviamento all’ora, non richiedono la presenza di tubazioni di

aspirazione e, dato che operano sommerse nel fluido da pompare, minimizzano

il rischio di insorgenza di pericolosi (e rumorosi) fenomeni di cavitazione che

danneggerebbero la pompa, accorciandone la vita utile.


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Bibliografia

[1] Alberto Bianchi, Umberto Sanfi lippo, “Pompe e impianti di sollevamento”, Hoepli Editore.

[2] ITT Water & Wastewater, “Progettazione di stazioni di pompaggio con pompe centrifughe per acque refl ue Flygt”, Catalogo generale prodotti ITT Water & Wastewater.

[3] Carlo Sigmund, “Teoria e pratica della depurazione delle acque refl ue”, Dario Flaccovio Editore.

[4] Simone Zanessi, “Tecnologie per il drenaggio”, Quaderno n°2, Casa Editrice La Fiaccola, scaricabile dal sito www.ittwww.it

[5] G. Chiesa, “Prosciugamento delle falde”, Edizioni GEO-GRAPH.


Progettare i piccoli impianti di scarico civiliGuida pratica

SCHEDATECNICA

Progettare i piccoli impianti

di scarico civiliQUADERNI TECNICI - COLLANA DI PRATICA EDILE E IMPIANTISTICA

Schede di produzione

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Guida pratica1/14

Per liquidi difficili

La pompa trituratrice Flygt con girante M è caratterizzata da una girante con grup-po trituratore all’aspirazione in grado di triturare carta, materiale tessile e altri corpi solidi presenti nelle acque refl ue. Le pompe M, costruite in ghisa, sono adatte per realizzare sistemi fognari in pressione quando si impiegano tubazioni di piccolo diametro che possono seguire un profi lo altimetrico irregolare. Tipicamente ven-gono impiegate per realizzare impianti di sollevamento di scarichi fognari civili e domestici provenienti da aree residenzia-li, campeggi, parchi ricreativi, ristoranti, alberghi e impianti sportivi.

Potenza motore da 1 a 7,4 kWDiametro mandata da 11/2” a 2”Portata da 1 a 13 l/secPrevalenza da 2 a 54 m

Pompe M: dati tecnici


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51Progettare i piccoli impianti di scarico civiliGuida pratica

SCHEDATECNICA

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Pompe inintasabili

Pompe per acque di scarico e fanghi ci-vili, industriali, domestici ed agricoli. Questo tipo di girante “N”, dal profi lo ra-dicalmente innovativo, garantisce un alto livello di inintasabilità ed un funziona-mento affi dabile e senza problemi per un lungo periodo. Queste pompe sono equi-paggiate con un sensore a galleggiante montato nella camera di ispezione. Le pompe della serie N garantiscono un risparmio energetico superiore al 15 % nei confronti delle pompe monocanale perfettamente funzionanti, risparmio che arriva al 50% nel caso in cui le pom-pe monocanale presentassero problemi di intasamento.

Curve prestazionali della gamma di pompe “N”


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Guida pratica3/14

Mai più fanghi: Top Station

La Flygt offre soluzioni ‘chiavi in mano’ per stazioni di pompaggio dei refl ui, fi nalizzate alle particolari esigenze dei clienti: le cosid-dette Top. Il disegno modulare e fl essibile del-le Top è disponibile in diverse dimensioni per profondità comprese tra 1,5 e 6 metri e capa-cità di sollevamento da 4 a 95 litri al secondo. Le Top comprendono una serie di moduli pre-fabbricati standardizzati volti a semplifi care la costruzione ed il montaggio di una stazione di pompaggio completa. La stazione di pom-paggio Top viene consegnata in cantiere pre-montata in base alla confi gurazione idraulica richiesta in fase d’ordine (dotazione di valvole e posizionamento degli attacchi) e pronta per essere trasportata ovunque sia necessario in quanto a valvole, tubi di scarico e attacchi di ingresso e mandata, e sarà facilmente tra-sportabile anche in ubicazioni remote. Seb-bene il pozzetto Top sia stato appositamente studiato per essere autopulente, per casi più diffi cili Flygt consiglia l’impiego della valvola di fl ussaggio 4901/4910: appositamente ideata per il fi ssaggio alle volute di tutte le pompe sommergibili Flygt, la valvola di fl ussaggio è un’ulteriore arma volta a ridurre la necessità di pulizia manuale e di manutenzione. Fun-ziona in maniera completamente automatica

Modello Diametro N° di 50 65 80 100 150 Dimensioni scarico (mm)

stazione pompe 4–10 6–15 6–30 0–40 30–95 Portata (in litri)

65 1000 mm 2 • •

80 1200 mm 2 • •

100 S 1400 mm 2 • • •

100 L 1600 mm 2 • • •

150 S 1600 mm 2 • • •

150 L 1800 mm 2 • • •

La serie TOP


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ed è controllata dalla pressione generata dalla pompa all’inizio di ciascun ciclo di lavoro. Flygt fornisce anche le centraline di comando delle stazioni di pompaggio, che vanno dai sempli-cissimi dispositivi elettromeccanici con funzio-ni di avvio e arresto attivate da un regolatore di livello, ai più sofi sticati sistemi di controllo e monitoraggio con centraline periferiche FMC corredate di sensori e allarmi capaci di gestire tutte le attività della stazione di pompaggio e registrando dati statistici e report.In aggiunta, centraline di comando della Flygt possono essere corredate da una funzione che esegue automaticamente e, ad intervalli regolari, i cicli di pulizia delle pompe (APF).


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Guida pratica4/14

Micro 200 e Micro 400

Si tratta di due tipologie di stazioni di pompaggio prefabbricate con contenitore in polietilene rotostampato, con accessori di fi ssaggio in acciaio inox AISI 304, dota-te di una o due elettropompe sommergibili complete di cavo elettrico. Il contenitore della Micro 200 ha una capacità comples-siva di 200 litri, mentre quello della Micro 400 raggiunge i 400 litri. Entrambi i mo-delli sono dotati di regolatori automatici del livello a galleggiante (uno per pom-pa) che attivano e disattivano le pompe e possono essere fornite sia nella versione in installazione mobile sia in quella con piede di accoppiamento fi sso. In quest’ul-timo caso le stazioni vengono fornite con piede di accoppiamento, tubi guida e tubo di mandata interno già montati nel con-tenitore. L’installazione avviene semplice-mente inserendo la pompa sul piede di accoppiamento lungo i tubi guida.


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Vavole di ritegno a palla

La valvola di ritegno Flygt a palla garantisce un funzionamento ottimale in ogni condizione sia in verticale sia in orizzontale, o in posizione inter-media. La particolare progettazione della guida della sfera e del condotto garantisce un passag-gio completamente aperto e privo di strozzature o asperità che potrebbero trattenere eventuali ma-teriali solidi. Quando la valvola è aperta, infatti, la palla si posiziona nella sua sede e resta in una zona non interessata dal fl usso, generando per-dite di carico molto basse. La palla della valvola, costruita in acciaio ricoperto da uno spesso strato di gomma vulcanizzata, ha una bassa inerzia: la pressione di apertura della valvola di ritegno è quindi circa la metà di quella necessaria per apri-re una valvola a clapet e la posizione di apertura del condotto si mantiene autonomamente senza l’impiego di molle o altri ausili meccanici. Que-ste caratteristiche costruttive rendono la valvola Flygt praticamente esente da manutenzione. Nel-la versione standard le pressioni di lavoro posso-no raggiungere le 10 atm con una temperatura massima di 85°C. Versioni speciali sono in grado di resistere all’aggressione di liquidi particolar-mente abrasivi o corrosivi.

ø valvola Dimensioni (mm) A B H L 40 150 83 93 180 50 165 98 115 200 65 185 118 135 240 80 200 133 160 260 100 220 153 200 300

Dimensioni di ingombro


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Guida pratica6/14

Regolatori di livello

Due sono i regolatori di livello che fanno parte dell’offerta Flygt: NF 5 e ECO3. Il primo è un interruttore galleggiante di facile installazione per piccoli impianti di pompag-gio e viene installato di serie sulle piccole elettro-pompe monofase. L’interruttore NF5 è costruito con doppia camera stagna in polipropilene con un particolare processo produttivo che prevede la re-iniezione fi nale di polipropilene fuso ad alta pressione. È caratterizzato da un’affi dabilità molto elevata e in un solo esemplare comanda l’avvio e l’arresto della pompa. Per stazioni di pompaggio di ac-que fognarie, scarichi industriali e acque di drenaggio è invece disponibile ECO3, un regolatore di livello a variazione di asset-to con deviatore incorporato in involucro di polipropilene che, installato nel pozzetto, pende libero all’interno della camera appeso a un cavo elettrico. Quando il liquido sale o scende fi no al regolatore, questo cambia assetto chiudendo o apren-do il contatto con il deviatore; l’impulso aziona un segnale o direttamente una pompa. ECO3 non richiede manutenzione poiché non ha parti in movimento. Per ogni pompa sono ne-cessari due regolatori ECO3.

Modello Peso (kg) Sezione cavo elettrico (mm2) Lunghezza cavo elettrico (m)

NF5 0,45 (senza cavo) 3x1 (PVC) 5-10

NF5 0,45 (senza cavo) 2x1+terra (H07RN-F) 5-10

ECO3 1,15 (con 6 metri di cavo) 3x0,75 6-13-20

Regolatori di livello

Regolatori di livello: schema di funzionamento


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Tecnologia sensibile

Il sensore di livello a pressione idrostati-ca SL 27 è un trasmettitore di pressione sommergibile alimentato in tecnica a due fi li, per la misura di livello nei fl u-idi con peso specifi co pari a 1. SL 27 fornisce un segnale 4-20 mA proporzio-nale al livello del fl uido sovrastante, che può essere riportato direttamente agli ingressi analogici delle centraline Flygt serie LP 2000, ATU 301, FGC2, APP e FMC, che provvedono direttamente ad alimentare il loop di misura, oppure es-sere connesso a qualsiasi altro strumen-to ricevitore che abbia la possibilità di alimentare il loop (PLC, indicatori, soglie di allarme, ecc.). La sezione di misura di SL 27 è costituita da una membrana ce-ramica a grande superfi cie di contatto, che sfrutta il principio degli estensimetri (serie C) o in acciaio inox con sensore piezoresistivo (serie P, solo per il campo scala 0-2 m di colonna d’acqua). Il sensore, di tipo passivo, utilizza un collegamento a loop di corrente a due fi li che serve sia per l’alimentazione del sensore sia per la trasmissione del se-gnale d’uscita (4/20 mA). Il sensore è autocompensato, al fi ne di fornire un segnale di corrente in uscita indipen-dente dalla quantità di energia dissi-pata internamente. Può essere instal-lato lasciandolo liberamente appeso al sistema di sospensione, ma in vasche con turbolenze deve essere protetto all’interno di un tubo di calma provvi-sto di adeguate feritoie per consentire il ricambio del liquido all’interno, onde evitare la formazione di crostoni di su-perfi cie che possono infl uire sul rileva-mento del livello.

GALLEGGIANTE MAX. LIVELLO

ALLARME ALTISSIMO LIVELLOALLARME ALTO LIVELLO

AVVIO POMPA 4AVVIO POMPA 3AVVIO POMPA 2AVVIO POMPA 1TUBO DI CALMA IN PVC Ø 100 mm CON FORIØ 20 – 30 mm PER RICAMBIO LIQUIDOSTAFFE IN ACCIAIO INOX O ZINCATO

ARRESTO POMPA 4ARRESTO POMPA 3 SI PUÓ IMPOSTARE ANCHE UNA ARRESTO POMPA 2 IDENTICA SOGLIA PER LE 4 POMPE ARRESTO POMPA 1

ALLARME BASSO LIVELLOALLARME BASSISSIMO LIVELLO

GALLEGGIANTE MIN. LIVELLO (POSIZIONARE A LIVELLO MANIGLIA DI SOLLEVAMENTO POMPA)

SENSORE PIEZORESISTIVO(POSIZIONARE A CIRCA 20 cm DAL FONDO VASCA)


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Guida pratica8/14

Il sistema autopulente Flygt: dati tecnici

Il sistema autopulente Flygt è basato su una valvola di fl ussaggio, esclu-siva del gruppo, che, ad ogni avvio della pompa, sfrutta il fl usso del fl u-ido pompato per rimuovere sedimenti e incrostazioni superfi ciali, portando contemporaneamente in sospensione i sedimenti del fondo. Per il suo funzio-namento la valvola di fl ussaggio Flygt sfrutta la depressione generata dal fl u-ido in movimento in un condotto con strozzatura ed è quindi privo di molle o parti elettriche per il suo azionamento. Un sistema a camere d’olio ne regola la velocità di chiusura. Estremamente versatile il sistema a valvola di fl us-saggio può essere installato anche su impianti esistenti. ITT propone inoltre il sistema di regolazione APF che per-mette alla pompa, a cicli programma-bili, di continuare la sua azione fi no al livello della bocca di aspirazione, con-tribuendo così ad una migliore pulizia del pozzetto.

Sotto in sequenza da sinistra:

All’avvio il fl usso si scarica nel pozzetto smuovendo i sedimenti

Per depressione la sfera sollevata dalla membrana chiude il fl usso orizzontale

La pressione ripristina il livello dell’olio agendo sulla membrana

Al fermo della pompa la sfera ricade nella sua sede, riaprendo lo scarico


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SCHEDATECNICA

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Quadri elettrici

I quadri elettrici di comando automatico delle pom-pe per sollevamento della Flygt sono disponibili nella versione per una elettropompa monofase e in quella che gestisce fi no a 3 elettropompe trifase. Conformi alle norme di sicurezza e a quelle CEI 17-13/1, tutti i quadri elettrici di avviamento sono dotati di cassa in lamiera IP54 e comprendono tutta la componentisti-ca necessaria per il comando manuale, automatico e per i relativi sistemi di protezione. I quadri elettrici automatici per 2 o 3 elettropompe sono dotati di un circuito ausiliario in bassa tensione di sicurezza per il collegamento di interruttori a galleggiante NF5 (1 per ogni pompa) o regolatori di livello per acque cari-che tipo ECO3 (2 per ogni pompa) e predisposizione per il collegamento dei microtermostati di protezione, disponibili per le unità più grosse. Nelle versioni più evolute sono integrate nei quadri centraline elettroni-che di controllo e gestione di tutte le specifi che di fun-zionamento sulla stazione di pompaggio e dei relativi allarmi. Queste centraline sono poi predisposte per il telecontrollo che permette la loro gestione e controllo a distanza con invio automatico di messaggi SMS alle squadre di manutenzione, migliorando l’effi cienza e le sicurezze degli impianti.


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Guida pratica10 14

Sistemi Wellpoint

L’impianto Wellpoint è costituito da un insieme di collettori orizzontali cui fanno capo una o più pompe aspiranti e di scorta; dai collettori orizzontali si dipartono ad interasse variabile parti-colari giunti fl essibili in PVC, collegati a tubi di sollevamento verticali infi ssi nel terreno fi no alla profondità voluta e che portano all’estremità il Wellpoint per l’aspirazione dell’acqua fi ltrata.Esso costituisce il sistema di drenaggio più diffuso ed economico, soprattutto per abbassamenti di falda di modesta entità (4,00 - 4,50 metri), sebbene sia-no possibili abbattimenti ben superiori ricorrendo a particolari accorgimenti. Nel caso di abbattimenti superiori a 4 – 5 m di falda, si ricorre invece al si-stema a gradoni. Flygt può fornire, no-leggiare ed installare tutti gli accessori necessari per un sistema di drenaggio Wellpoint completo.

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SCHEDATECNICA

Pompe autoadescanti serie BWS

La serie di pompe Fygt BWS è stata progettata per garantire un’ottima resistenza meccanica e un pompaggio ininterrotto anche nelle condizio-ni più diffi cili. A questo scopo l’albero e le tenu-te sono dimensionati per operazioni particolar-mente gravose. Le pompe BWS sono ideali per applicazioni di drenaggio che richiedano elevata affi dabilità, sia che si tratti di prosciugare can-tieri o drenare scavi sia che si debba recuperare siti sommersi o terreni allagati. La straordinaria resistenza di queste pompe è stata raggiunta sia attraverso il corretto dimensionamento dei ma-teriali nei punti più soggetti all’usura, sia grazie al basso numero di giri con cui operano. La serie BWS è adatta per l’utilizzo in presa diretta senza l’ausilio di pompa del vuoto. Sono disponibili in 6 versioni diesel (potenze da 4,1 kW a 36 kW), in due modelli alimentati a benzina (da 3,7 e da 5 kW) e in 7 modelli elettrici (potenze da 2,2 a 18,5 kW).

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Guida pratica

Nemiche dell’acqua

Le pompe della serie 2600 di Flygt sono pompe da cantiere, in lega leggera o ghisa, per il drenaggio e il prosciugamento di scavi, miniere, gallerie, per l‘ir-rigazione, per il pompaggio di acque di processo o piovane anche se contenenti fanghi, sabbia o argilla, acqua marina, liquidi viscosi o abrasivi. Visto il loro peso e le loro caratteristiche di ingombro dimensio-nale sono particolarmente adatte dove si richiede una notevole mobilità di impiego, come spesso accade nelle situazioni di emergenza. Le parti di usura delle pompe della serie 2600 sono rivestite in materiale ad elevate caratteristiche antiabrasive, che garanti-sce una maggiore vita utile della pompa anche nelle più severe condizioni di impiego. La girante è radiale multipale, aperta o chiusa, con diffusore a griglia, resistente anche nel caso di presenza di liquidi con-tenenti materiali abrasivi. Le pompe della serie 2600 hanno potenze motore comprese tra 0,85 e 18 Kw, diametri di mandata che vanno da un minimo di 50” e 150 mm, portate comprese fra 1 e 90 litri al secondo e prevalenze oscillanti tra 1 e 70 m.

Curve prestazionali gamma pompe serie 2600

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SCHEDATECNICA

Sicure contro i blocchi

Le pompe Flygt serie D sono state messe a pun-to per il pompaggio di acque di scarico civili, in-dustriali, domestiche e agricole contenenti solidi voluminosi e materiali fi lamentosi che potrebbero causare il bloccaggio di altri tipi di girante. Sono utilizzate per l’approvvigionamento e la distribu-zione di acque di processo e di raffreddamento e impiegano una girante aperta a vortice liquido, in voluta, che consente di pompare anche acque particolarmente viscose. Le pompe serie D sono adatte anche per il sollevamento dei liquami negli impianti fognari e di depurazione, nel pompaggio di liquidi industriali e per quello dei liquami zoo-tecnici. Hanno potenza motore compresa fra 0,5 e 37 kW, diametri di mandata che variano da un minimo di 11/2” e 100 mm, portate tra 1 e 60 l/sec e prevalenze comprese fra 1 e 120 m possono essere fornite, a seconda delle caratteristiche di aggressività dell’ambiente in cui andranno a lavo-rare, in lega leggera, in ghisa e in acciaio. Curve prestazionali gamma pompe

serie D

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SCHEDATECNICA

Progettare i piccoli impianti di scarico civiliGuida pratica

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Pompe serie C

Studiate per lo scarico di fanghi civili, indu-striali, domestici e agricoli, le pompe della se-rie C (girante chiusa mono o multicanale, in voluta) possono anche essere impiegate per l’approvvigionamento e la distribuzione di ac-que di processo e di raffreddamento. La serie C è anche adatta per il sollevamento negli im-pianti fognari e di depurazione, nel pompaggio dei liquidi industriali, per impieghi in agricol-tura, acquicoltura e cantieri navali, ma anche per il drenaggio di gallerie, di acque piovane o di falda. Alcuni modelli in gamma sono equi-paggiati con l’innovativa girante Nevaclog che garantisce eccellenti proprietà di passaggio: il disegno innovativo della voluta infatti consente alle acque refl ue un passaggio estremamente veloce. La serie C è disponibile con potenze di motore comprese fra 0,75 e 7,4 kW, con dia-metri di mandata fra 50 e 150 mm. Le portate variano di conseguenza tra 2 e 100 l/isec.

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raccolta degli scarichi

calcolo degli afflussi

stazione di sollevamento

pompe trituratrici

drenaggio degli scavi

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