Impianti autoclave per condomini - Idrosai s.a.s.

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Impianti autoclave

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Panoramica dell'impianto autoclave

Che cosa è un impianto autoclave

L’impianto autoclave è un sistema che, al variare di condizioni prestabilite, automatizza la partenza e l’arresto di una o più elettropompe, atte a garantire una portata d’acqua ad una pressione sufficiente per servire utenze che altrimenti ne sarebbe prive.
Quali sono i vari sistemi

I sistemi di automatizzazione sono principalmente due:
1) sistema con serbatoi pressurizzati
2) sistema ad inverter

1) SISTEMA CON SERBATOI PRESSURIZZATI

di questo impianto esistono di due tipologie:

A) Autoclave di tipo classico:

Impianto composta da uno o più serbatoi,  due o più pompe, da un compressore, da un quadro elettrico e dagli strumenti per la logica di funzionamento.



Logica di funzionamento: il sistema si basa sul principio della comprimibilità dell’aria; nel serbatoio, posto a valle delle pompe, vengono contemporaneamente e automaticamente immesse acqua, mediante le pompe,  aria mediante compressore, l’automatismo viene garantito dalla presenza di pressostati uno per ogni pompa ed uno per il compressore, posto in serie con un regolatore di livello .
 
Un prelievo d’acqua da parte delle utenze provoca una diminuzione della quantità di liquido all’interno del serbatoio e una contemporanea lenta espansione del cuscino d’aria. I pressostati rilevano la caduta di pressione. Ad un punto minimo stabilito avviano le pompe.  Le pompe forniranno la quantità d’acqua richiesta alla pressione minima stabilita (pressione ritenuta sufficiente a soddisfare l’utenza più sfavorita). Man mano che le utenze smettono di consumare la pompa ricarica il serbatoio, fino al punto massimo stabilito, raggiunto il quale si fermerà. Il compressore garantisce che il livello d’aria sia sempre ottimale all’interno del serbatoio.

VANTAGGIO DEL SISTEMA

L’elemento che caratterizza l’impianto è l’AMPIA AUTONOMIA garantita dalla dimensione del serbatoio (autonomia è definibile come la quantità d’acqua che fuoriesce dal serbatoio tra il livello di pressione massima e quello di minima punto di partenza delle pompe); essa consente ampi momenti di riposo a tutte le apparecchiature nelle ore di  scarso consumo,  una conseguente minore usura delle apparecchiature e una maggiore silenziosità complessiva.
La semplicità di funzionamento dovuta alla presenza di apparecchiature elettromeccaniche garantisce un’efficienza e una durata che altre tipologie d’impianto non hanno.
 

B) Autoclave con serbatoi a membrana. Composta da serbatoi a membrana, da 2 o più pompe, da un quadro di comando e dagli strumenti per la logica di funzionamento.

Logica di funzionamento: simile all’autoclave classica, il sistema si basa sul principio della comprimibilità dell’aria. A differenza della prima, manca il compressore e per questo motivo il ripristino periodico del cuscino d’aria deve essere effettuato da un operatore. Solitamente la dimensione dei serbatoi è limitata ( 3 serbatoi da lt 24), per cui risulta limitata anche l’autonomia; di conseguenza il numero d’interventi delle apparecchiature sarà notevolmente superiore, così come l’usura. Anzi a mano a mano che viene a mancare aria nei serbatoi l’autonomia diminuisce progressivamente aumentando i già frequenti attacchi delle apparecchiature.

VANTAGGIO DEL SISTEMA

Questo sistema fa dell’economicità d’acquisto e d’installazione il proprio punto di forza.
Tuttavia, proprio la filosofia dell’economicità porta ad installare componenti di qualità medio bassa; inoltre,
nello scegliere questo impianto, dovrà essere necessariamente prevista una manutenzione ordinaria (ripristino aria nei serbatoi) e , a causa della scarsa autonomia dei serbatoi, una manutenzione straordinaria dovuta alle frequenti rotture per usura delle apparecchiature
I serbatoi contengono delle membrane in gomma in cui staziona l’acqua, tali membrane sono soggette a frequenti rotture e relative sostituzioni.

2) SISTEMA A INVERTER

Di questo impianto si possono individuare 3 tipologie principali:

A) Impianto inverter puro comando di una o più pompe con un unico inverter



Impianto composto da una o più pompe, da un quadro di comando contenente un inverter, da un trasduttore di pressione, da un serbatoio in funzione antipendolamento.





Logica di funzionamento: il trasduttore posto sulla tubazione di mandata rileva le variazioni di pressione generate dall’utilizzo di apparecchiature da parte delle utenze e il segnale viene inviato all’inverter che, a seconda dell’intensità, comanda il funzionamento della pompa. La pompa funziona a giri variabili, cercando di fornire la quantità d’acqua necessaria a soddisfare le utenze in quel momento aperte. La seconda pompa parte in aiuto alla prima quando l’inverter ritiene che la prima pompa non sia sufficiente. Se la prima pompa può funzionare a giri variabili la seconda interverrà a giri fissi (massima potenza). Il serbatoio ha la funzione di impedire la ripartenza continua della pompa in presenza di piccole perdite del sistema (dovrà essere prevista una periodica carica d’aria manuale nel serbatoio)

VANTAGGIO DEL SISTEMA

Nei periodi della giornata di minore consumo l’inverter interviene variando i giri motore della pompa e quindi gli assorbimenti di corrente, adeguandosi ai veri consumi istantanei. Si ottengono: dei risparmi energetici che diventano sempre più importanti man mano che cresce la potenza del motore installato; una silenziosità maggiore dell’impianto  grazie alla minore rumorosità generata dalla riduzione del numero di giri del motore e alle partenze e alle fermate in rampa che non stressano le valvole di non ritorno poste sulla linea di mandata.
E’ evidente che un blocco o peggio una rottura dell’inverter porta ad un blocco totale dell’impianto, non facilmente ripristinabile se non da personale competente e a conoscenza di quel tipo d’inverter. Per questo motivo alcuni impianti prevedono la possibilità di armare una linea emergenziale pressostatica. In realtà questa possibilità rimane solo sulla carta per  il costo e per  la difficoltà di individuare un punto idoneo dove installare il pressostato e dalla ridotta  capacità del serbatoio antipendolamento normalmente installato
L’impianto deve essere comunque dotato di un serbatoio detto di antipendolamento, posto a valle del sistema. Tale serbatoio solitamente del tipo a membrana, dovrà essere tenuto sotto pressione mediante il periodico intervento di un operatore.
Nella versione d’impianto più efficiente si utilizza un serbatoio collaudato zincato a bagno caldo con carica aria automatica mediante compressore.

B) Impianto inverter puro: un inverter per ogni pompa


Logica di funzionamento: i trasduttori posti sulla tubazione di mandata, rilevano le variazioni di pressione generate dall’utilizzo di apparecchiature da parte delle utenze, il segnale viene inviato all’inverter che, a seconda dell’intensità, comanda il funzionamento della pompa. La pompa funziona a giri variabili cercando di fornire la quantità d’acqua necessaria a soddisfare le utenze in quel momento aperte. La seconda pompa parte in aiuto alla prima quando questa non riesce a soddisfare tutta la portata. Entrambe le pompe funzionano a giri variabile e si scambiano di sequenza periodicamente.

VANTAGGIO DEL SISTEMA

Nei periodi della giornata di minore consumo l’inverter interviene variando i giri motore della pompa e quindi gli assorbimenti di corrente, adeguandosi ai veri consumi istantanei. Si ottengono: dei risparmi energetici che diventano sempre più importanti man mano che cresce la potenza dei motori installati;  si ottiene una silenziosità maggiore dell’impianto  grazie alla minore rumorosità generata dalla riduzione del numero di giri del motore e alle partenze e alle fermate in rampa che non stressano le valvole di non ritorno poste sulla linea di mandata.
Non esiste una linea pressostatica emergenziale. Tuttavia in caso di blocco di uno dei due inverter l’altro continua a funzionare.
L’impianto deve essere comunque dotato di un serbatoio detto di antipendolamento, posto a valle del sistema. Tale serbatoio, solitamente del tipo a membrana, dovrà essere tenuto sotto pressione mediante il periodico intervento di un operatore. Particolare attenzione dovrà essere posta al dimensionamento di tale serbatoio, tanto più grande quanto aumenta il numero delle utenze da servire.
Nella versione d’impianto più efficiente si utilizza un serbatoio collaudato zincato a bagno caldo con carica aria automatica mediante compressore.

C) Impianto inverter misto (impianto autoclave classico misto)



Impianto composto da due o più pompe di cui una comandata dall’inverter mentre le altre sono comandate da presso stati, da un serbatoio di dimensioni adeguate, da un compressore



Logica di funzionamento: la pompa sotto inverter funzionerà come principale; le altre, comandate da pressostati, come secondarie in aiuto alla principale, mentre il compressore garantirà automaticamente i regolari livelli d’aria nel serbatoio. Il serbatoio avrà dimensioni maggiori rispetto alla versione precedente e sarà di tipo zincato senza membrana.

VANTAGGIO DEL SISTEMA

Questo impianto unisce i vantaggi del sistema autoclave classico con quelli del sistema inverter: alla silenziosità garantita dal basso numero di giri del motore nelle ore di minor consumo (soprattutto di notte)  unisce  la robustezza e affidabilità del sistema elettromeccanico garantito dai pressostati, e anche la possibilità di maggiori periodi di quiete delle pompe grazie alla dimensione del serbatoio con il livello d’aria sempre regolare grazie al carico automatico effettuato mediante  compressore. In caso di blocco o rotture dell’inverter l’impianto rimarrà automaticamente in funzione attraverso la linea pressostatica
Il serbatoio autoclave avrà anche una funzione di antipendolamento rispetto alla pompa comandata ad inverter anzi l’automatismo di carica d’aria garantirà sempre il livello ottimale e non sarà necessario l’intervento periodico di alcun operatore

La convenienza economica dei vari tipi d’impianto dovrà essere considerata alla luce dei regolamenti che i singoli acquedotti hanno emesso, in relazione all’obbligo di inserire serbatoi preautoclave e al loro dimensionamento a seconda del tipologia d’impianto scelta
(vd reg comune di Milano)


SERBATOIO PREAUTOCLAVE

Di impianti preautoclave si occupa la normativa UNI 9182 cui si ispirano molti regolamenti acquedotto locali.

REGOLAMENTO ACQUEDOTTO COMUNE DI MILANO

Il Regolamento dell’Acquedotto del Comune di Milano , e più in particolare l’Allegato B, lettera B, impone l’obbligo di installazione di un serbatoio definito Preautoclave da posizionare tra contatore acqua e la bocca di aspirazione delle pompe e ne determina il dimensionamento a seconda della tipologia dell’impianto prescelto:


ESEMPIO

Uno stabile di 20 appartamenti avente un contatore da 2” la cui portata nominale oraria è di 15 mc avremo:

A) Impianto autoclave di tipo classico o di tipo Misto installando un serbatoio autoclave da 500 lt, il preautoclave avrà una capacità minima di lt 250

B) installando tutti gli altri tipi d’impianto (idroaccumulatori, inverter puro) il preautoclave avrà una capacità di lt 750.  

SERBATOI

Negli impianti autoclave i serbatoi installati devono del tipo collaudato ed essere rispondenti alla normativa PED che fa riferimento alla DIRETTIVA 97/23/CE. Tutti i serbatoi devono essere corredati da un libretto che ne attesti il collaudo.

VALVOLE DI SICUREZZA
Ogni serbatoio deve essere corredato da una valvola di sicurezza collaudata PED, DIRETTIVA 97/23/CE,  con relativo certificato di collaudo. E’consigliabile installare valvole del tipo a scarico convogliato con manopola di sblocco.

IMPIANTO ELETTRICO
La normativa sarà quella relativa all’esecuzione degli impianti elettrici (DM 37/08, ex DL 46/90) e più generalmente la normativa CE relativa alle singole apparecchiature e all’insieme dell’impianto.







Criterio di progettazione di un impianto autoclave

Per la progettazione di un impianto autoclave devono essere presi in considerazione alcuni elementi fondamentali:

a) Consumi presunti in relazione al numero e tipologia delle utenze (nel caso di utenze civili il numero di appartamenti);
b) La pressione d’esercizio, in modo da soddisfare le esigenze dell’utenza più sfavorita;
c) il punto di prelievo: da acquedotto, da cisterna o da pozzo;
d) in stabili già costruiti, la dimensione delle tubazioni provenienti dalla fonte di approvvigionamento e quelle dell’anello di distribuzione;
e) negli stabili di uso abitativo, il punto d’installazione rispetto alle utenze più vicine
f) gli spazi a disposizione per l’installazione dell’impianto;

il calcolo non può, in ogni caso, sostituire la professionalità e l’esperienza del progettista.

a) Risulta difficile quantificare le contemporaneità di utilizzo delle apparecchiature idrauliche all’interno dei singoli appartamenti, variando esse da stabile a stabile a seconda, ad esempio, della composizione sociale ed anagrafica degli utenti e della tipologia di impianti privati installati. Tuttavia, a fronte di tale incertezza, possiamo individuare alcuni elementi certi:
la misura della tubazione che arriva dalla strada, la grandezza del contatore, la misura della tubazione che dal contatore diparte verso le utenze e forma l’anello di cantina.
Agli elementi certi se ne affianca uno presuntivo derivato dall’esperienza sul campo: si deve infatti supporre la presenza di apparecchiature idrovore tipo “passi rapidi”.
Si consideri la seguente progressione (contemporaneità statistica):

da 5 a 15: 1 passo rapido in funzione per 7 secondi
da 15 –a 50: 2 passi rapidi in funzione per 7 secondi
da 50 a 100: 3 passi rapidi in funzione per 7 secondi

b) nel determinare la prevalenza (o pressione d’esercizio), si devono considerare alcuni elementi:

1) tipologia di prelievo: da acquedotto (battente positivo) da pozzo o cisterna (battente negativo);

2) altezza dell’edificio dal piano contatore acqua (piano strada) fino al piano dell’utenza più sfavorita. In presenza di acquedotto con battente positivo è’ indifferente, ai fini del calcolo dell’altezza, l’eventuale posizionamento dell’impianto in piani interrati;

3) pressione minima per il funzionamento corretto dell’apparecchiatura più sensibile (scaldabagno, passo rapido);

4) perdite di carico generate nel circuito di distribuzione in relazione alla dimensione delle tubature, al numero di gomiti, ecc.;

c) se il prelievo avviene da acquedotto, si deve conoscere quale pressione minima fornisca la rete. Tale pressione dovrà essere sommata alla pressione resa dalla pompa in modo da determinare il punto di funzionamento del sistema che dovrà corrispondere il più possibile alla parte centrale della curva caratteristica della pompa scelta.

Se il prelievo avviene da battente nullo o negativo, dovrà essere il sistema a fornire l’intera pressione

d) negli stabili esistenti il dimensionamento dell’impianto dovrà tenere conto del diametro della tubazione di aspirazione e di quello della tubazione di distribuzione fino ai singoli montanti.
Da una tubazione di dimensione data, non è possibile ottenere molto più acqua di quanta ne può passare (non comprimibilità dell’acqua);

e) la silenziosità di funzionamento dell’impianto è un elemento da tenere in considerazione per non arrecare eccessivo disturbo alle utenze che insistono nelle vicinanze dell’impianto e per evitare liti all’interno del condominio. La silenziosità si ottiene attraverso l’utilizzo di pompe con potenza motore più piccola possibile, con il dimensionamento adeguato del serbatoio e con l’utilizzo di idonei sistemi di abbattimento delle vibrazioni residue

     f) in stabili già esistenti, saranno determinanti gli spazi a disposizione (grandezza e tipologia
del locale) e i passaggi (diametro delle porte di accesso ai locali degli angoli di eventuali curve), dal piano di scarico al sito d’installazione


ESEMPIO DI PROGETTAZIONE

dati: 30 appartamenti
massimo consumo lt 160 min (2,6 lt/sec)
altezza stabile 24 mt (8piani)
prelievo: acquedotto
pressione acquedotto: 3 bar
dimensione tubazione di aspirazione: 2”
dimensione tubazione di mandata: 2”
perdite di carico del circuito di distribuzione: 10 mt (1 bar)
     pressione da garantire all’utenza più sfavorita: 1,5 bar
utenza sensibile più vicina: 1° piano con interposta linea negozi
spazio a disposizione nel locale d’installazione: 3 mt x 2 mt
diametro passaggi dal piano di scarico al locale d’installazione 75 cm

DIMENSIONAMENTO DELLE POMPE

portata pompe (cadauna) 2,1 lt/sec (quantità cautelativa)
prevalenza di lavoro 5,4 bar (per determinare la curva della pompa si deve sottrarre la pressione acquedotto, 5,4bar-3bar = 2,4 bar)

punto di curva della singola pompa 24 mt porta almeno 2,1 lt/sec, la curva chiude ad almeno 38-40 mt

DIMENSIONAMENTO DEL SERBATOIO

La funzione del serbatoio è principalmente quella di creare un ambiente dove, in caso di prelievo da parte delle utenze, avvenga una fuoriuscita dell’acqua contenuta, un’espansione del cuscino d’aria e, di conseguenza, una generale diminuzione della pressione. Tale diminuzione è rilevata da un’apparecchiatura detta pressostato. Alla pressione minima di taratura il pressostato ordina alla pompa di partire.
Tutta l’acqua che fuoriesce dal serbatoio nell’intervallo tra la pressione massima e la pressione minima (d’attacco) si definisce autonomia
l’autonomia consente, soprattutto nei periodi di minore consumo, un numero limitato di interventi delle apparecchiature, aumentando la silenziosità dell’impianto e preservando l’integrità delle strumentazioni (pompe, pressostati, contattori ecc.)
    

Calcolo dell’autonomia
      Serbatoio lt 500      pressione d’esercizio impianto   5,4min 6.6 max

A= (250lt x 1,24*) – 250lt = 60 lt

A: autonomia  
*espansione pressione (6,6 bar: 5,4 bar = 1,24)
Da un serbatoio da lt 500 si ricaveranno 60 lt d’acqua prima dell’intervento delle pompe
Secondo lo stesso calcola si otterrà da
Lt 750: 90 lt
Lt 1000: 120 lt
Lt 1500: 180 ltr
Lt 2000: 240 lt

Se nelle immediate vicinanze dell’impianto insistono utenze sensibili, è consigliabile sovradimensionare la capacità del serbatoio per aumentare l’autonomia e diminuire il numero degli attacchi e stacchi

DIMENSIONAMENTO DEL COMPRESSORE

Il compressore ha la funzione di mantenere regolato il cuscino d’aria all’interno del serbatoio autoclave. La capacità di pompaggio del compressore sarà proporzionale alla dimensione del serbatoio. Dovranno essere utilizzati compressori che garantiscano un servizio continuo senza surriscaldamenti con giri motore max 1400



CRITERIO DI PROGETTAZIONE IMPIANTO MISTO

L’impianto di tipo MISTO prevede una pompa comandata mediante inverter a giri variabili e una pompa a giri fissi comandata da pressostato  
Gli elementi da considerare sono gli stessi utilizzati nel progettare l’impianto di tipo classico
Tuttavia, avendo una pompa inverterizzata, è possibile ridurre la dimensione del serbatoio autoclave e, di conseguenza, quella del preautoclave
La pompa in dotazione a tali impianti dovrà avere motore costruito per supportare l’inverter (fasi rinforzate)

CRITERIO DI PROGETTAZIONE IMPIANTO INVERTER

In questi impianti, oltre ad utilizzare i criteri visti per l’impianto classico e l’impianto misto, si dovrà considerare anche la prestazione della pompa nel punto minimo di funzionamento. Infatti nella programmazione quando si devono stabilire gli HZ minimi di funzionamento, questi dovranno corrispondere almeno al punto minimo di resa idraulica della pompa prima che quest’ultima vada in stallo. Si dovrà prestare attenzione a non sovradimensionare le pompe sia per ciò che riguarda la portata sia relativamente alla prevalenza, pena l’impossibilità di ottenere un’efficace modulazione.
Le pompe in dotazione a tali impianti dovranno avere motori costruiti per supportare gli inverter (fasi rinforzate).

Questi impianti necessitano l’uso di un serbatoio a valle dell’impianto che ha funzione di antipendolamento. Infatti, l’esistenza di un cuscino d’aria permetterà al sistema di arrestarsi senza subire continue ripartenze. La capacità del serbatoio sarà in rapporto alla portata delle pompe
Negli stabili ad uso abitativo, in cui è quasi impossibile controllare lo stillicidio delle perdite generate da mal funzionamenti delle utenze private, è necessaria l’installazione di un serbatoio di capacità maggiore, al fine di permettere all’impianto di fermarsi.
E’consigliabile quindi installare dei serbatoi antipendolamento di dimensioni proporzianate al numero delle utenze.

Questi impianti possono adottare logiche di funzionamento diverse:
1) un inverter comanda una pompa a giri variabili, e l’altra o le altre a giri fissi
2) un inverter comanda una pompa a giri variabili, e l’altra o le altre a giri fissi con possibilità di rotazione ciclica di tutte le pompe
3) ogni pompa dell’impianto è dotata di un inverter. Gli inverter dialogano fra loro scambiando la sequenza d’intervento.  Ogni pompa funzionerà a giri variabili e partirà e si fermerà in rampa.
All’interno di questa logica si potrà stabilire che una pompa, in funzione principale (master), comandi l’intervento delle altre in funzione secondaria (slave); oppure prevedere 2 pompe in funzione principale in collegamento tra loro; oppure, in presenza di più pompe alcune master e alcune slave (criterio di ridondanza, da applicare in installazioni sensibili come ospedali, case di riposo, ecc)

Serbatoio Preautoclave

Il preautoclave è un serbatoio da interporre tra il contatore acqua e la bocca aspirante delle pompe del gruppo di pressurizzazione.

Le principali fonti normative sono:

  1. normativa UNI 9182 Edilizia ed 2010
  2. i regolamenti emanati dagli enti gestori dell’ acquedotto

Regolamento del comune di Milano (28.05.2012) APPENDICE B lettera. B: riferendosi al dimensionamento del serbatoio preautoclave recita:

….

b) non e di norma previsto l’impiego di serbatoi, fatta eccezione per impianti di autoclave e preautoclave, da tenersi pero costantemente sotto pressione; il volume d’aria all’interno del serbatoio preautoclave dovrà essere assicurato attraverso l’ausilio di un compressore d’aria. La capacita del serbatoio preautoclave non dovrà essere inferiore al 50% della capacità del serbatoio di autoclave d’esercizio. In assenza del serbatoio d’esercizio, il serbatoio preautoclave dovrà avere una capacità non inferiore a 1/20 della portata nominale oraria del contatore. Tali serbatoi dovranno avere un pressostato di minima, tarato alla pressione di metri 10 di colonna d’acqua e collegato alle pompe, che dovranno arrestarsi automaticamente in caso di caduta della pressione della rete idrica. Le pompe di tutti gli impianti di sopraelevazione dovranno avere una portata globale che non potrà mai essere superiore al 50% della portata massima del contatore…

Dalla lettera del regolamento si evince chiaramente che, nel caso d’installazione di un impianto autoclave di tipo classico o classico misto, il preautoclave dovrà avere una capacità pari ad almeno la metà del serbatoio autoclave (o d’esercizio). Per tutti gli altri tipi d’impianto (idroaccumulatori, inverter puro, pompa in diretta…) la capacità del serbatoio preautoclave dovrà essere pari ad 1/20 della portata nominale oraria del contatore di presa (vd tabella).



In caso d’installazione di un impianto con idroaccumulatori o di un inverter puro si dovrà verificare la grandezza del contatore di presa secondo la progressione indicata in tabella.



Il serbatoio preautoclave, in tutti gli allestimenti, dovrà essere tenuto sempre sotto pressione mediante compressore.
Il preautoclave non potrà essere dotato di un suo bypass, ma potrà essere inserito nel sistema bypass dell’impianto.

Il serbatoio autoclave e il serbatoio preautoclave dovranno essere del tipo Omologato CE, corredati da dichiarazione di conformità secondo normativa 2014/68/UE (normativa PED).

Ogni serbatoio dovrà essere dotato di valvola di sicurezza corredata di dichiarazione di conformità secondo normativa 2014/68/UE (normativa PED).

IDROSAI S.A.S.

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