Coup de bélier dans l’installation hydraulique : comment le diagnostiquer correctement.

Cominciamo dalla definizione più semplice: Il colpo d’ariete è un fenomeno momentaneo che si verifica in una condotta quando la velocità di un fluido cambia rapidamente generando un’onda di pressione che si propaga lungo la tubazione.

A voler essere più tecnici si potrebbe approfondire dal punto di vista fisico come si caratterizzano questi picchi di pressione e come possono essere stimati in base alla densità del fluido, alla sua variazione di pressione e velocità, oltre che alla velocità di propagazione dell’onda. Due aspetti sono tuttavia più importanti da un punto di vista pratico. Il primo è avere ben chiaro che questo fenomeno, che si riflette soprattutto sui punti di discontinuità della condotta, nel tempo è destinato a compromettere la sicurezza e la durata degli impianti. Il secondo è che come sempre la cura richiede prima la diagnosi e che, pertanto, il colpo d’ariete bisogna saperlo riconoscere correttamente per poter mettere in atto le strategie giuste per evitarlo.

I segnali del colpo d’ariete: una questione di orecchio.

Come si riconosce il colpo d’ariete? Teniamo presente che il colpo d’ariete non si manifesta sempre con effetti immediatamente evidenti, ma nella maggior parte dei casi lascia alcuni segnali caratteristici che permettono a un installatore o a un manutentore di riconoscerne la presenza. Inoltre, poiché si tratta di un fenomeno transitorio legato alla variazione improvvisa della velocità del fluido, le sue manifestazioni sono spesso brevi ma intense. Si parla di colpo d’ariete perché il segnale più tipico è un rumore secco che proviene dalle tubazioni, una sorta di tonfo o colpo metallico. Il rumore del colpo d’ariete non è altro che l’effetto acustico delle onde di pressione generate dalla brusca decelerazione del fluido e dalla conseguente deformazione della colonna d’acqua all’interno della condotta. La compressione temporanea del fluido si traduce in rapide variazioni di pressione che, a loro volta, provocano micro-movimenti nelle pareti del tubo e nei componenti dell’impianto. Tutto ciò si manifesta all’esterno come un tonfo, un colpo metallico, una successione di colpi o vibrazioni delle tubazioni.

Dopo il rumore… i danni materiali.

I segnali acustici non vanno mai ignorati perché il colpo d’ariete può generare nel tempo sollecitazioni meccaniche cicliche che accelerano l’usura delle tubazioni e dei dispositivi installati nell’impianto. Se il rumore è il primo sintomo che ci deve mettere in allerta, quando compaiono altri segni significa che il problema è già critico. Le vibrazioni ripetute, infatti, possono causare allentamento dei raccordi e deterioramento delle guarnizioni, con conseguente aumento del rischio di perdite e cedimenti. Inoltre, anche i componenti meccanici dell’impianto possono subire sollecitazioni pericolose e danneggiarsi seriamente.

Come diagnosticare correttamente il colpo d’ariete.

Per inquadrare bene il problema, l'osservazione del rumore può non essere sufficiente ed andrebbe integrata con verifiche strumentali. Una diagnosi corretta dovrebbe sempre combinare osservazione dei sintomi, analisi delle condizioni operative e monitoraggio della pressione nel circuito. Se si registrano oscillazioni di pressione significative negli strumenti di misura, possiamo con certezza dire di trovarci di fronte al fenomeno. Negli impianti più complessi, soprattutto in ambito industriale o nelle reti di distribuzione, si utilizzano sensori di vibrazione o registratori di pressione. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, già il manometro è molto utile. Sebbene non sempre permetta di rilevare i picchi più rapidi, è in grado di evidenziare oscillazioni anomale della pressione durante alcune fasi di funzionamento, come l’avviamento o l’arresto delle pompe.

Dispositivi anti colpo d’ariete: le soluzioni più diffuse.

Una volta accertato che l'impianto presenta questi dannosi picchi di sovrappressione, ci sono diverse soluzioni che possono essere adottate. Le valvole di non ritorno sono tra le più comuni. Dal momento che consentono il passaggio del fluido in una sola direzione, nel caso di inversione le valvole si chiudono e permettono di proteggere pompe e altri componenti meccanici delicati dell’impianto. Una collocazione tipica è a valle della pompa, sulla tubazione di mandata. Una soluzione è rappresentata naturalmente dai pressostati, che mantengono la pressione del circuito entro valori controllati, e i vasi di espansione. Questi ultimi sono dei veri e propri serbatoi anti colpo d’ariete, che funzionano come “polmoni”. Si tratta di contenitori metallici suddivisi in due camere: una collegata al circuito idraulico e riempita dal fluido dell’impianto, l’altra contenente aria o gas in pressione. Le due camere sono separate da una membrana elastica. Quando nel circuito si genera un aumento improvviso della pressione, il fluido entra nel serbatoio e comprime la camera d’aria, che funziona come un ammortizzatore idraulico. L’aria, essendo comprimibile, consente di assorbire parte dell’energia dell’onda di pressione, limitando gli effetti del colpo d’ariete sulla rete.

FAQ - Colpo d'ariete

Cos’è il colpo d’ariete in un impianto idraulico?

Il colpo d’ariete è un fenomeno transitorio che si verifica quando la velocità del fluido cambia improvvisamente all’interno di una tubazione. Questa variazione genera un’onda di pressione che si propaga lungo la condotta e può provocare rumori, vibrazioni e sollecitazioni sui componenti dell’impianto.

Come riconoscere il colpo d’ariete nelle tubazioni?

Il segnale più tipico è un rumore secco o un tonfo proveniente dai tubi, spesso accompagnato da vibrazioni della condotta. Il fenomeno si verifica generalmente durante la chiusura di una valvola o l’arresto di una pompa.

Come si può diagnosticare il colpo d’ariete?

La diagnosi si basa sull’osservazione dei sintomi e sul monitoraggio della pressione nel circuito. Strumenti come manometri, registratori di pressione o sensori di vibrazione permettono di rilevare oscillazioni anomale della pressione.

Il colpo d’ariete può danneggiare l’impianto idraulico?

Sì. Nel tempo i picchi di pressione generati dal colpo d’ariete possono provocare usura delle tubazioni, allentamento dei raccordi, deterioramento delle guarnizioni e danni a pompe e valvole.

Come evitare il colpo d’ariete?

Per ridurre il rischio di colpi d’ariete si possono installare diversi dispositivi. Water Fitters offre un’ampia gamma di valvole di non ritorno, pressostati e vasi di espansione in grado di assicurare massima affidabilità e sicurezza.