Condotte tecnologiche: i sistemi di tubazioni

Introduzione
Invisibili alla vista ma non per questo meno importanti, le tubazioni costituiscono una delle anime tecnologiche della costruzione.
Questi i principali fattori da considerare in fase di scelta del tipo di tubazione da adottare:
– interazione tra canale e fluido trasportato;
– interazione tra canale e substrato di posa (terreno o altro);
– stabilità statica della struttura;
– condizioni di tenuta idraulica.

I tipi di tubazioni

Una prima categorizzazione delle tubazioni attualmente presenti sul mercato può comprendere:
– tubazioni in materiale composito (gres, fibrocemento, cemento armato, ecc.)
– tubazioni in materiale metallico (acciaio, ghisa);
tubazioni in materiale plastico (polietilene, polietilene rinforzato con fibra di vetro, polivinilcloruro, ecc.).

1) Tubazioni in materiale composito (gres, cls, fibrocemento, ecc.)
Appartengono a questo gruppo i manufatti realizzati in gres. Si tratta di tubazioni resistenti agli agenti chimici, all’abrasione, con una buona resistenza statica e con bassi valori di scabrezza. I giunti sono generalmente realizzati in poliuretano e possono sopportare pressioni sino a 5 m di colonna d’acqua.
Le tubazioni in cls, invece, possono essere sia prefabbricate che realizzate in opera. In entrambi i casi, comunque, il calcestruzzo utilizzato deve essere del tipo ad alta resistenza e con un rapporto acqua/cemento piuttosto basso (minore di 0,35). Le giunzioni di questa tipologia i tubi è normalmente a bicchiere con anello elastomerico di tenuta. Resistenza agli agenti chimici e all’abrasione dipendono dalla composizione del cls utilizzato per la realizzazione della condotta. Sul mercato sono anche disponibili tubazioni in calcestruzzo rivestito in diversi materiali.
Di non minore utilizzo sono, poi, le tubature in fibrocemento. Il prodotto si contraddistingue per una discreta resistenza agli agenti chimici, in caso di necessità migliorabile mediante il ricorso a rivestimenti. Completano il profilo prestazionale del prodotto i bassi valori di scabrezza e l’elevata resistenza all’abrasione.

2) Tubazioni in metallo (ghisa, acciaio)
Le tubazioni in ghisa si caratterizzano per i bassi valori di scabrezza,per la buona resistenza all’abrasione e per l’alta resistenza statica garantita in relazione alla classe di esercizio scelta. Le condotto di questo tipo sono dotate di giunto rapido, ovvero un’estremità della condotta stessa è sagomata a bicchiere e contiene una guarnizione elastomerica con tenuta fino a 20 m di colonna d’acqua. Il rivestimento che caratterizza i tubi in ghisa garantisce l’aggressione da parte del terreno.
Altra tipologia di prodotti appartenenti a questo gruppo è rappresentata dai tubi in acciaio. Si tratta di prodotti rivestiti internamente (bitume, resina, ecc.), accorgimento che gli garantisce una lunga durata. Il rivestimento esterno, invece, va scelto in funzione del tipo di terreno a cui la condotta è destinata. Le giunzioni sono generalmente a flange, in particolare in caso di tubi non interrati o saldati, sia a bicchiere che ad anello.

3)Tubazioni in plastica (Pvc, Pead, Prfv)
Leggerezza, praticità, resistenza sono solo alcune delle caratteristiche che hanno contribuito alla diffusione delle condotte in plastica. I materiali che maggiormente si prestano a questo fine sono il polivinilcloruro, meglio noto come Pvc, il polietilene ad alta densità (Pead) e il poliestere rinforzato con fibre di vetro (Prfv).

Tubazioni in Pvc
Le canalizzazioni in Pvc risultano particolarmente resistenti all’abrasione e all’aggressione del terreno e del refluo convogliato. Il comportamento statico di questo tipo di condotti dipende dalla classe di resistenza e dalla profondità di posa, che, in ogni caso, non deve superare i 6 m dalla generatrice superiore. Particolare attenzione deve essere anche riservata alle giunzioni, che debbono resistere ad almeno 5 m di colonna d’acqua e devono essere realizzate a bicchiere con anello elastomerico. Le tubazioni in Pvc, poi, possono essere di tipo rigido o semirigido, Queste ultime, in particolare, richiedono una uniforme distribuzione del carico sull’intera circonferenza della condotta.

Tubazioni in Pead
Hanno caratteristiche simili a quelle in Pvc sia sul fronte della resistenza all’aggressione del refluo e del terreno che dell’abrasione. Le giunzioni, in genere frangiate o saldate, devono essere in grado di resistere anche a forti pressioni. Esistono, poi, versioni del prodotto con superficie corrugata, ovvero caratterizzata dalle presenza di macroscabrezze che riducono la velocità del fluido e rendono la condotta adatta anche ad essere impiegate in caso di pendenze elevate.

Tubazioni in Prfv
Si tratta di prodotti con una resistenza all’abrasione contenuta e in funzione della tipologia del rivestimento impiegato. Il comportamento statico delle tubazioni in Prfv varia in relazione alla classe di appartenenza. La profondità di posa non deve superare, in linea generale, i 4 m dalla generatrice superiore e le giunzioni debbono resistere ad almeno 5 m di colonna d’acqua.

Reti fognarie
Compito di una tubazione fognaria è convogliare e trasportare liquidi di rifiuto, contenenti, frequentemente, materie solide in sospensione. Proprio per questo i tubi impiegati debbono essere impermeabili e dimensionati in funzione del flusso che sono destinati a convogliare. Il sistema di raccolta più diffuso è costituito da una doppia canalizzazione per lo smaltimento separato delle acque bianche e di quelle nere realizzata mediante tubazioni generalmente parallele.
Qualità e durata di una rete fognaria dipendono da un’ampia gamma di fattori progettuali e di messa in opera. L’impresa costruttrice, in particolare, deve necessariamente considerare una serie di parametri tra cui le caratteristiche del terreno e la larghezza della trincea. Proprio dalla tipologia e dalla larghezza della trincea dipendono direttamente i criteri di posa della tubazione.
La buona prassi prescrive che la trincea deve essere pari al diametro delle tubazioni più 20¸40 cm per parte. La profondità dello scavo, invece, è stabilita dal progettista in rapporto diretto alla pendenza di progetto ed ai sovraccarichi esterni. Per garantire resistenza nel tempo alla tubazione è indispensabile ricavare una nicchia in corrispondenza delle giunzioni dei tubi; l’accorgimento tecnico serve per evitare che i tubi stessi non appoggino sui giunti. Le intersezioni tra condotta principale ramificazioni secondarie, invece, è eseguita mediante interposizione di pozzi di ispezione.
In caso di terreno inclinato, per la presenza di materia solida nel flusso da convogliare, lo schema tradizionale di posa della rete fognaria prevede la realizzazione di fossi e diramazioni profonde in brevi intervalli. Un sistema, questo, che comporta un notevole aggravio di costi in termini di materiali impiegati e di tempo di realizzazione. Un’efficiente – e vantaggiosa – alternativa a questo sistema è rappresentata dall’installazione di piani di canalizzazione di Pe-hd. In questo caso l’alta velocità di flusso è ridotta grazie all’inserimento di pozzetti di compensazione – detti anche impianti frenanti – posizionati con passo idoneo.

Reti di smaltimento delle acque meteoriche
I prodotti destinati alla realizzazione di reti di smaltimento delle acque meteoriche attualmente presenti sul mercato hanno forme semitonde lisce o sagomate, con o senza riccio interno e sono costruite da elementi di lunghezza variabile tra i 2 e i 4 m.
Non mancano, comunque, prodotti di forma diversa – quadrata ad esempio – impiegati quando particolari esigenze architettoniche lo richiedono. I prodotti più diffusi sono quelli in materiale plastico o metallico.
I canali possono essere realizzati in due diversi modi:
– in posizione sospesa quando vengono fissati mediante sostegni (tiranti e cicogne) esternamente alle linee di gronda;
– in posizione di appoggio, anche parziale, sui cornicioni.
Le giunzioni dirette dei vari componenti del canale metallico sono eseguite sovrapponendo di alcuni centimetri le estremità dei singoli pezzi che vengono, poi, inchiodati al fine di garantire un’adeguata resistenza meccanica. Nel caso di impiego di condotte metalliche è prioritario prevenire i fenomeni di dilatazione e contrazione, eseguendo giunti di dilatazione ogni 10-15 m.
Il corretto dimensionamento della rete di smaltimento è frutto dell’analisi della geometria delle converse e dei canali di gronda, che viene svolto in funzione della superficie servita, della sua pendenza e del dimensionamento dei pluviali.
Di particolare importanza l’individuazione del numero di pluviali da installare. Prime indicazioni in questo senso possono arrivare dalla conformazione del fabbricato, dalle pendenze della copertura e dalle possibilità di sviluppo della rete di raccolta suborizzontale alla base dell’edificio.
I tubi dei pluviali possono avere sezione, quadrata, rettangolare o, più frequentemente, circolare e sono costituiti con elementi di lunghezza a 2 m. Il diametro, invece, si attesta tra i 60 e i 120 mm. I giunti tra i vari elementi sono del tipo a bicchiere, senza saldatura e con sovrapposizione di 30-40 mm nel senso di caduta. Nel caso di tubazioni collocate all’esterno dell’edificio, il loro raccordo con i canali di gronda avviene previo appropriati elementi: volute, bocchettoni, sporte.

Reti di distribuzione idrica
Vengono di norma disposte nei letti di posa in posizione superiore rispetto alle condotte fognarie. Una procedura, quest’ultima, necessaria per due ordini di motivi:
– il maggiore diametro delle condotte fognarie;
– per evitare, in caso di rottura, una contaminazione dal basso verso l’alto da parte dei liquami nei confronti delle acque bianche.
La corretta tipologia di tubazione da utilizzare, in caso di reti di distribuzione idrica, deve avvenire in base a:
– diametro interno necessario;
– spessore della condotta;
– materiale;
– tipo di giunto e di tracciato;
– modalità di posa in opera.
Le condotte vengono realizzate a maglia chiusa e dimensionate cond diametri superiori agli 80-100 mm, in modo da garantire l’approvvigionamento idrico anche in caso di condizioni idrauliche sfavorevoli.
I tubi impiegati possono essere metallici, cementiti o plastici. Le tubazioni cementizie, in particolare, sono poco utilizzate nonostante garantiscano ottime prestazioni.
Sul fronte economico, le tubazioni più convenienti sono sicuramente quelle in materiale plastico a fronte, però, di una scarsa resistenza meccanica e di un significativo decadimento dei parametri statici nel corso del tempo.

Trincee
Parte delle prestazioni di una buona condotta, fognaria o di distribuzione delle acque, dipende da una corretta progettazione e realizzazione delle trincee che accolgono le tubazioni.
Tre le principali tipologie:
– trincea stretta: la migliore in tema di prestazioni. Questo tipo di scavo, infatti, alleggerisce la tubazione dal peso sovrastante che viene, invece, trasmesso parzialmente al terreno circostante, secondo la deformazione per schiacciamento alla quale il manufatto è sottoposto;
– trincea larga: il carico sul tubo, in questo caso, è maggiore di quello che si verifica nelle condizioni illustrate precedentemente. Si tratta di una tipologia di scavo utile in fase di calcolo del progetto, in quanto rappresenta le condizioni di esercizio più sfavorevoli e dunque fornisce dati fortemente cautelativi;
– posa in terrapieno: sistemazione eseguibile sia in posizione positiva che negativa. Nel primo caso la sommità del tubo si colloca sul livello naturale del terreno; nel secondo è posta a un livello inferiore a quello naturale del terreno, condizione che consente di sopportare carichi superiori a quelli della posizione positiva.

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