Impianti di sollevamento, aspetti progettuali

Impianti di sollevamento, aspetti progettuali

Per il buon funzionamento dei sistemi fognari talvolta si rende indispensabile una stazione di sollevamento (inglese: "pumping station") soprattutto ai fini ambientali, poiché garantisce il convogliamento dei reflui verso un impianto di depurazione ovvero verso un opportuno punto di recapito.
Visto il notevole progresso compiuto dalla tecnica, l'adozione di impianti di sollevamento non presenta più le preoccupazioni che si avevano in passa to, grazie al miglioramento della loro affidabilità, anche ai fini degli oneri gestionali.
L'impianto deve essere dimensionato per la portata massima da sollevare (Q), distribuendo la stessa tra più pompe e assegnando alla vasca di carico una adeguata volumetria.
Per il buon funzionamento bisogna garantire che:

le pompe siano installate in modo da essere sottoposte allivello idrico nella vasca di carico;

l'impianto sia equipaggiato con una griglia per l'intercettazione dei corpi grossolani in arrivo all'impianto, in modo da evitare costose e fastidiose operazioni di pulizia delle pompe.

Le macchine idrauliche utilizzate in un impianto di sollevamento sono generalmente costituite da pompe centrifughe o da coclee, dette anche viti di Archimede.
Le pompe centrifughe vanno installate in modo tale che la girante si trovi ad una quota inferiore al livello idrico minimo nella vasca (girante annegata) evitando un funzionamento in aspirazione.
La condizione è assolutamente sconsigliata, in quanto rende necessaria l'installazione di valvole di ritegno sulla condotta di aspirazione; tali valvole inevitabilmente tendono a bloccarsi o a non chiudersi perfettamente, a causa della presenza di materiali grossolani presenti nei liquami. La inevitabile formazione di gas rende ulteriormente inopportuna l'installazione di un impianto in aspirazione.
Le pompe centrifughe dedicate al sollevamento di reflui fognari sono dotate di una girante aperta, costituita da un numero ridotto di pale disposte a sbalzo sul mozzo della pompa, in modo da prevenire fenomeni di intasamento. Per le stazioni di piccole dimensioni bisogna evitare la formazione di ostruzioni, a tal fine è buona norma dimensionare l'impianto in modo tale da garantire il passaggio di una sfera di diametro pari a 100 mm. Si ricorre così pompe centrifughe a singola girante, preferibilmente aperta (e di solito arretrata), ovvero a coclee in cui le dimensioni utili al passaggio dei liquami sia sufficientemente ampio; ad esempio, per una coclea il cui albero motore ha diametro pari a 200 mm, il diametro esterno della coclea deve essere almeno pari a 500 mm.
Nei sollevamenti fognari sono presenti tratti di condotte in pressione, per le quali deve essere assicurata una velocità minima compresa tra 0.5 e 1 (m/s), al fine di prevenire accumulo di materiali e formazione di occlusioni. Per contenere i costi totali dell'impianto, la massima velocità non dovrebbe, di norma, superare i 2.0 m/s; in casi eccezionali si possono ammettere valori prossimi a 2.5 (m/s)
Quando le condizioni operative sono comprese tra i suddetti valori di
Velocità, le perdite di carico e le pressioni di esercizio dell'impianto variano entro limiti tecnicamente accettabili. Si ricorda poi che le pompe hanno un funzionamento discontinuo nel tempo ed il numero di avviamenti orari non deve, di norma, essere superiore a 10-12.
Non bisogna dimenticare, infine, che ogni singolo componente di una stazione di sollevamento deve essere selezionato ed installato in modo da prevenire fenomeni di occlusione che, oltre a compromettere la funzionalità dell'impianto stesso, possono comportare un deflusso discontinuo dei liquami verso l'impianto di trattamento. Si avrebbe perciò una riduzione della efficienza dei processi di depurazione. In tale ottica, alcuni paesi europei, quali ad esempio la Germania, hanno istituito appositi organismi di controllo, il cui compito e quello di certificare dispositivi e attrezzature per l'impiego nei sistemi fognari; ai progettisti viene inoltre fornita una scheda contenente le specifiche tecniche che devono caratterizzare i componenti di un impianto di sollevamento, al fine di agevolare il tecnico nelle scelte progettuali.