1) Premessa

L'alimentazione idrica dei territori pianeggianti risulta razionalmente risolta tramite le reti di distribuzione magliate in uso con risultati soddisfacenti nella grande generalità dei casi. Non é così per le aree montane, collinari o comunque altimetricamente variegate che presentano problemi cui non si é ancora trovato adeguata soluzione tanto é vero che si é sovente costretti a far funzionare la rete di distribuzione con pressioni eccessivamente elevate ma necessarie per vincere i dislivelli altimetrici del territorio salvo poi riportarle entro valori compatibili con l'uso tramite le valvole di riduzione di cui sono muniti gli allacciamenti privati d'utenza delle aree depresse.
Ne é derivata una notevole semplificazione costruttiva degli impianti idrici generalmente costituiti da reti unificate anche in presenza di aree abitate poste a grandi dislivelli altimetrici l'una dall'altra cui fanno riscontro inconvenienti di vario genere, primo fra tutti quello che costituisce una vera piaga dei moderni acquedotti e cioé la perdita occulta di importanti volumi d'acqua.
Scopo del presente lavoro é la descrizione di tali inconvenienti e la formulazione di alcune ipotesi di una rete di distribuzione atta al funzionamento ottimale qualunque sia l'andamento altimetrico del suolo del territorio alimentato.
Poiché i problemi da risolvere sono, come detto, quelli dei territori aventi notevoli dislivelli altimetrici, é su di essi che viene incentrata gran parte della trattazione. Si vedrà nella parte finale dell'articolo come le opere proposte siano atte alla alimentazione idrica anche dei territori pianeggianti.

2) Difetti della rete unificata

Il funzionamento a pressione elevata é facilitato quando le fonti di un acquedotto si trovano a quote così elevate da consentire l'alimentazione a gravità dell'intera rete di distribuzione di tipo unificato per tutta l'estesa del territorio da servire. Sussistono anche in questo caso gravi problemi quali la necessità di impiegare tubazioni ed apparecchi in grado di sopportare l'anomala pressione, l'usura cui sono necessariamente sottoposti gli impianti, la possibilità tutt'altro che remota dei guasti che una pressione così alta e soprattutto le relative sovrappressioni per colpi d'ariete provocano. Ma sono le rilevanti perdite occulte che sempre si verificano in reti di questo tipo a giocare un ruolo fondamentale ed altamente dannoso. Occorre rilevare come la loro presenza rappresenti la condizione "sine qua non" per questi tipi di reti in quanto sono le perdite stesse, e la notevole portata che comportano in condotta, ad impedire che, in presenza di consumi nulli o molto bassi dell'utenza, la rete si metta in idrostatica e quindi sottoponga le zone poste alle quote inferiori a pressioni inaccettabili. In pratica la percentuale di perdita d'acqua delle reti di cui si discute raggiunge e supera il 50% dei volumi immessi rappresentando un onere assolutamente ingiustificato, soprattutto in considerazione della scarsità d'acqua che incombe sulla moderna società.
Ma é nelle reti a sollevamento meccanico che si registra la situazione paradossale di un servizio che, oltre agli inconvenienti citati, accusa anche un notevole dispendio energetico dovuto al pompaggio all'alta pressione di esercizio di cui si discute, pressione che, come già detto, deve successivamente essere in buona parte dissipata!
Sono quelli indicati i motivi che spingono ad una continua ricerca di risoluzioni nuove basate su un razionale uso dei notevoli mezzi che la tecnologia acquedottistica mette a disposizione. Tra tutte, quella che viene quì illustrata rappresenta un modo per affrontare il problema con metodologie mai sperimentate ma che vengono proposte per iniziarne la discussione ed affrontarne la critica con la speranza di giungere ad una possibile soluzione reale.

3) La rete proposta

La rete idrica atta a risolvere i problemi indicati deve possedere i seguenti requisiti principali che, a quanto risulta a chi scrive, non sono mai stati raggiunti a causa delle obiettive difficoltà che sussistono:
a) Una linea piezometrica che, in qualsivoglia territorio sia pianeggiante che collinare o montano, rimanga parallela al suolo in tutte le condizioni di funzionamento e quindi anche durante i periodi di basso consumo dell'utenza soprattutto notturni;
b) Una pressione di funzionamento sul suolo regolabile in funzione dei consumi e quindi più elevata durante le ore di maggior consumo.
Viene esaminata una rete di tipo unificato analoga a quelle citate e comunemente adottate ma dalle quali si distingue nettamente per la presenza di fasce stabilizzatrici poste a quota opportuna ed in linea di massima ogni 50 metri di dislivello. Ogni fascia, avente lo scopo di controllo e regolazione della pressione dell'intera rete, é costituita essenzialmente da un serbatoio idropneumatico ad alimentazione propria e da una condotta trasversale di rete di grosso diametro e che si sviluppa all'incirca lungo una unica curva di livello del terreno e quindi intersecando tutte le condotte longitudinali di rete che, con diametri nettamente inferiori, scendono seguendo, grosso modo, le linee di massima pendenza del suolo. Le caratteristiche del serbatoio idropneumatico, in dettaglio visibili nell'articolo omonimo presente su http://altratecnica.3000.it sono date, sinteticamente, dalla particolare costituzione della sua vasca che, essendo interamente a tenuta ermetica, é in grado di contenere, oltre ad un grande volume d'acqua, anche, nella sua parte superiore, un notevole cuscino d'aria che gli permette di funzionare a pressione variabile in funzione di quella dell'acqua immessavi dalla condotta di adduzione e di costituire, al tempo stesso, una riserva d'acqua in pressione pronta ad entrare automaticamente in rete per coprire eventuali picchi di consumo dell'utenza. Sono queste peculiari caratteristiche del serbatoio idropneumatico e la presenza della citata condotta trasversale che, opportunamente regolati dall'impianto di telecomando e telecontrollo, permettono di giungere, come sarà spiegato, agli auspicati risultati.
Sia ad esempio da alimentare, con sollevamento meccanico dell'acqua, un territorio come quello illustrato nella fig. 1 e caratterizzato da un dislivello di 130 metri e produzione dell'acqua a quota zero. 

Il cuore di tutto il sistema idrico che viene quì proposto é dato, per le modalità del tutto particolari che é chiamata a svolgere, dalla centrale di sollevamento.
Essa comprenderà, oltre alle apparecchiature di riserva che dovranno assicurare come minimo una alimentazione di base in caso di guasto delle apparecchiature principali, altrettanti gruppi di sollevamento ed adduzione quanti sono i serbatoi idropneumatici presenti in rete. Ogni gruppo sarà composto principalmente da una pompa a velocità variabile atta a sollevare con buoni rendimenti elettromeccanici l'intera gamma di portate richieste e da una condotta per l'adduzione di tali portate nel serbatoio di competenza. Le pompe a velocità variabile, come meglio spiegato nell'omonimo articolo visibile nel sito internet http://altratecnica.3000.it, sono delle normali pompe centriufughe che, essendo abbinate ad un dispositivo elettrico di regolazione della loro velocità di rotazione chiamato inverte, possono cambiare automaticamente ed in continuazione portata e pressione dell'acqua sollevata sulla base agli ordini ricevuti dall'impianto centralizzato di comando e controllo.
I serbatoi più bassi, essendo sempre riforniti dalla rete, in alcuni casi, sono privi di adduzione propria e sono invece muniti di pompe sussidiarie del tutto analoghe alle altre, destinate però a svolgere lo stesso ruolo di regolazione del livello con modalità completamente diverse cioé non tramite immissione d'acqua ma tramite prelievo dal serbatoio idropneumatico di loro competenza. In pratica queste pompe, anch'esse con asservimento alle pressioni dei nodi, aspirano dai serbatoi inferiori ed immettono la portata in quelli superiori regolando di conseguenza la pressione dell'acqua nel serbatoio di presa d'acqua.
Molto importante l'impianto di telecomando e telecontrollo che sovrintende al funzionamento di tutte le apparecchiature della centrale e di quelle della rete. Il programma di gestione dovrà consentire innanzitutto che vengano memorizzati i dati di pressione dell'acqua in condotta che di ora in ora si desidera venga mantenuta nei punti caratteristici della rete, dati che si deve poter variare ed aggiornare in ogni momento sulla base dei risultati reali di esercizio. L'impianto, ricevute in tempo reale le pressioni effettive di rete, provvederà a modificare la velocità di rotazione fino a riportarle al valore prefissato per ognuno dei punti tenuti sotto controllo. Tale risultato dovrà essere ottenuto facendo intervenire per primi i serbatoi più bassi, e solo quando essi si dimostrano insufficienti, via via quelli posti a quota più elevata. Se necessario l'impianto ordinerà la regolazione delle valvole poste su alcune condotte longitudinali allo scopo di ridurre l'intervento del serbatoio superiore soprattutto di notte.

Le modalità di funzionamento della rete di distribuzione acquedottistica che si vuole quì proporre, sono rese meglio comprensibili con un esempio. Per semplicità viene esaminata una rete composta da una condotta singola posta a servizio di un territorio in pendenza. Il suo funzionamento idraulico é simile a quello di una rete magliata destinata a servire la stessa area per cui identiche risultano le conclusioni che se ne possono trarre. La condotta si svolge lungo la linea di massima pendenza del terreno ed é munita di tre serbatoi idropneumatici posti ad un dislivello di circa 50 metri l'uno dall'altro. Nel profilo allegato di fig. 2 sono riportati i prelievi e i dati di funzionamento per la portata media giornaliera, per quella massima dell'ora di punta ed infine per quella minima notturna. Si vede come, con la regolazione supposta nell'esempio, siano soddisfatte le due condizioni poste come base dell'intera idea progettuale e cioé una piezometrica sufficientemente parallela al terreno ed una pressione sul suolo regolata in funzione dei consumi e quindi rispettivamente alta, media e bassa per le portate massima, media e minima.
Questi i dati salienti di alimentazione dei tre serbatoi. In quello alto (S3) nelle 24 ore viene addotta, tramite propria condotta adduttrice in derivazione dalla centrale di sollevamento, una portata variabile da 34 l/sec a 75 l/sec con una pressione di pompaggio che và da un minimo di 169 m circa ad un massimo di 231. In quello medio (S2) una portata da 18 a 80 l/sec con una pressione da 116 a 181 m e quindi notevolmente inferiore di quella precedentemente indicata per S1. Nel serbatoio inferiore (S1) si ha adduzione d'acqua solo in occasione della portata massima dell'utenza per un valore di 25 l/sec. e ad una pressione di 106 m. circa. Si può pertanto affermare che detto serbatoio, praticamente, é privo di normale alimentazione in derivazione dalla centrale. Per la portata media l'acqua in arrivo da monte (10 l/sec.) corrisponde circa a quella in uscita dal nodo(13 l/sec) mentre per i consumi minimi il serbatoio riceve dalla rete una portata di soli 16 l/sec. (20 - 4) ad una pressione di 61 m. atta a dissipare il carico in eccesso e riportarla quindi entro i valori prestabiliti. Sarà quindi munito di proprio impianto di risollevamento, non indicato nel profilo di fig. 2, che immette quest'ultima portata nel serbatoio medio (S2) con pompaggio asservito alla pressione di rete.

Si é visto come la rete integrata descritta nei capitoli precedenti sia atta alla distribuzione dell'acqua in territori ad elevata pendenza del suolo. Si vuole ora far rilevare come le sue doti di grande flessibilità costruttiva e di esercizio le consentano di ottenere lusinghieri risultati qualunque sia l'andamento del terreno da servire.
Esaminiamo il caso, tutt'altro che raro, di una città composta da un'ampia zona pianeggiante a bassa quota dalla quale emergono aree collinari abbastanza elevate. In tale situazione una rete di tipo tradizionale con una superficie piezometrica che segua le bizze del terreno é assolutamente impensabile tanto é vero che vi si rinuncia a priori e si ricorre frequentemente ad una rete unificata funzionante con la pressione necessaria per superare il culmine delle aree collinari nonostante vi trovino origine tutti gli inconvenienti elencati nell'apposito capitolo.
Anche ad una situazione così critica si può porre rimedio con una rete integrata che sia munita di serbatoi idropneumatici ubicati uno su ogni sommità collinare ed uno o più serbatoi dello stesso tipo posti a tutela dell'area pianeggiante. Come risulta dalla planimetria schematica della fig. N. 3 allegata, le condotte longitudinali di rete di piccolo diametro si dirameranno dal serbatoio di sommità a raggiera e seguendo le linee di massima pendenza di ogni collina mentre saranno previste in orizzontale le fasce di stabilizzazione della pressione nelle aree più basse composte, come già spiegato, da condotte di grande diametro per la chiusura delle varie maglie. Anche in questo caso troveranno conferma le ottime caratteristiche della rete integrata che consentiranno, pur in presenza di un territorio così difficile, di realizzare una vera e propria modellazione della superficie piezometrica perfettamente congruente con il suolo di cui segue la complessa configurazione plano-altimetrica.

Le difficoltà ed i poco confortanti risultati di esercizio, primo tra tutti la persistenza di perdite occulte elevatissime, fanno annoverare gli acquedotti a servizio delle aree montane, collinari o comunque ad andamento altimetrico molto vario, tra i più difficili da realizzare e gestire.
Nell'articolo, dopo una accurata disamina dei difetti presenti nei sistemi acquedottistici in tali casi comunemente adottati, si descrive una rete di distribuzione di nuova concezione, basata essenzialmente sull'abbinamento tra pompe a velocità variabile e serbatoi idropneumatici ed opportunamente definita "integrata" in quanto si adatta perfettamente al territorio servito. Nell'articolo si dimostra come essa sia atta ad effettuare una corretta ed economica alimentazione idrica di territori aventi una qualsivoglia configurazione altimetrica ma particolarmente di quelli caratterizzati, appunto, da notevoli dislivelli del suolo. Sono illustrate, con l'ausilio di schemi e profili piezometrici, le caratteristiche costruttive e di esercizio delle opere mettendo in risalto i vantaggi ottenibili e resi ancora più evidenti dal raffronto tra rete integrata e reti tradizionali.
La dimostrazione, presente alla fine dell'articolo, che le opere proposte sono atte a svolgere un ruolo fondamentale anche per l'alimentazione di territori pianeggianti, non può che far crescere l'interesse per gli innovativi schemi idrici proposti anche se meramente immaginari e quì indicati al solo scopo di promuovere la ricerca di soluzioni valide di problemi così importanti e a tutt'oggi mai risolti come sono quelli evidenziati.