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Rivista Idraulica 60

L’INQUINAMENTO DELLE RETI

Articolo di: Ingg. Mattia Tomasoni ed Alessia Soldarini
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Le reti idrauliche di distribuzione dell’acqua potabile devono mantenere le caratteristiche di potabilità dell’acqua in esse trasportata. Il D. Lgs. 31/2001 fissa protocolli e frequenze di monitoraggio dell’acqua destinata al consumo umano, distribuita sia in rete, sia mediante cisterne, contenitori, bottiglie. Per garantire il fondamentale requisito di potabilità è essenziale che le reti siano realizzate con materiali idonei, vengano evitate le condizioni di crescita batterica e il deposito di incrostazioni. Questi argomenti  sono già stati approfonditi nei numeri di Idraulica 50 e 52. È inoltre indispensabile che le reti idrauliche non subiscano inquinamento tramite infiltrazioni di agenti esterni da componenti non a tenuta (come raccordi, giunzioni o microfessure nelle tubazioni) oppure per aspirazione dai terminali o da reti di fluidi non potabili.

Il primo tipo di inquinamento è facilmente contrastabile mantenendo le reti ad una pressione maggiore dell’ambiente circostante, in modo che eventuali difetti nella tenuta portino ad una fuoriuscita di acqua potabile piuttosto che un’immissione di inquinanti nella rete. Ovviamente questo preserva l’aspetto igienico della distribuzione ma espone le reti a forti perdite, soprattutto in assenza di una attenta ed accurata manutenzione.

Contrariamente a quanto si possa pensare, il maggior rischio di inquinamento delle reti di acqua potabile è invece legato alla possibile aspirazione nella rete idropotabile di acqua o fluidi inquinati. Tale fenomeno si definisce come “ritorno” o “riflusso di acqua inquinata”. Sono accaduti diversi incidenti di questo tipo nel corso degli anni, alcuni episodi sono stati innocui o non hanno leso le persone come quello nel Modenese, altri hanno causato invece danni, anche gravi, agli utenti.

Sono molteplici quindi i motivi per i quali l’acqua, in perfette condizioni in uscita dall’impianto di potabilizzazione, può subire una serie di alterazioni durante la distribuzione. Queste si manifestano nella composizione e nel gusto, spesso ignorate dall’utente finale, talvolta addirittura responsabile in caso di scarsa manutenzione degli impianti. Per questo motivo risulta indispensabile capire le cause di tale inquinamento e poterle evitare.

Il riflusso di inquinanti attraverso le reti può avvenire per due motivi.

Il primo è dovuto è dovuto all’introduzione di acqua da altre reti in pressione connesse alla distribuzione di acqua potabile. In questo caso si parla di riflusso da contropressione. Casi tipici di questo tipo di fenomeno sono il riflusso da impianti di riscaldamento o da reti antincendio. In ambedue i casi il riflusso avviene in un punto, detto punto di interconnessione, che mette in comunicazione il fluido inquinato con la rete di distribuzione sanitaria. L’inquinamento avviene quando il punto di interconnessione è privo di adeguati sistemi di protezione e l’inquinante si trova a pressione maggiore rispetto all’acqua potabile. 

Il secondo è causato all’aspirazione di acqua dai terminali a causa di una depressione della rete. Queste depressioni possono avvenire per motivi manutentivi o per prelievi particolarmente intensi in alcuni tratti della rete. In questo caso si parla di riflusso per sifonaggio.

Il riflusso da contropressione può avvenire quando vi è una connessione tra la rete di adduzione dell’acqua potabile e un sistema contenente acqua non potabile o altri liquidi inquinanti ad una pressione maggiore di quella della rete di adduzione. Questi collegamenti possono consentire l’ingresso di inquinanti all’interno della distribuzione di acqua potabile. 

I sistemi di pressurizzazione delle reti secondarie sono la principale causa di questo tipo di riflusso e possono trovarsi in una molteplicità di situazioni.

IMPIANTI DI RISCALDAMENTO

Una tipica causa di riflusso è dovuta al fatto che negli impianti di riscaldamento è sempre presente un punto di reintegro di acqua; se questo non viene protetto con opportuni sistemi, è possibile che durante la fase di accensione degli impianti, l’aumento di pressione nei circuiti di riscaldamento sia tale da determinare un travaso di fluido verso la rete di alimentazione. 

POZZI

La presenza di pozzi privati per l’irrigazione, collegati in modo non opportuno alle reti di distribuzione sanitarie, rappresenta un’altra causa, altrettanto comune, di riflusso da contropressione. Se la pompa di pozzo genera un incremento di pressione tale da superare maggiore di quella presente nella rete nel punto di connessione e questo non è protetto in modo opportuno, l’acqua non potabile proveniente dal pozzo può riversarsi nella rete. Nel caso il pozzo fosse contaminato, si avrebbe un serio pericolo sanitario per tutte le utenze collegate alla rete di distribuzione dell’acqua potabile, con conseguenze ancora più gravi in caso di collegamento all’acquedotto pubblico.

SISTEMA DI RACCOLTA ACQUE PIOVANE

Un altro pericolo comune di inquinamento da contropressione è dato dalle stazioni di raccolta dell’acqua piovana. Queste molto spesso sono dotate di by-pass che consentono la pulizia delle vasche e la manutenzione delle pompe. Tali punti di interconnessione devono essere correttamente gestiti e protetti allo scopo di evitare il rischio di riflusso da contropressione.

RETI ANTINCENDIO

Nelle reti antincendio a idranti o sprinkler, è possibile che all’attivazione della pompa di pressurizzazione crei, nel punto di interconnessione delle reti, una pressione maggiore rispetto a quella della rete di alimentazione di acqua potabile, con conseguente introduzione di acqua non destinta al consumo.

IMPIANTI INDUSTRIALI

Negli impianti a servizio di produzioni industriali si trovano molteplici esempi di utilizzo dell’acqua. Spesso viene prelevata da reti di acqua potabile senza interporre alcun dispositivo di protezione. Queste situazioni possono essere particolarmente pericolose in quanto può sussistere il rischio di inquinamento da fluidi molto pericolosi per la salute dato che, spesso, si trovano ad una pressione maggiore di quella della rete di distribuzioni.

Esempi di questo tipo si possono riscontrare nei seguenti casi:

  • impianti di lavaggio (Cleaning In Place);
  • flussaggio sulle tenute a baderna delle pompe di liquidi pericolosi;
  • impianti di processo (riempimento di cisterne per preparazioni alimentari o prodotti chimici);
  • immissione di emergenza in circuiti di raffreddamento;
  • interconnessioni con gas in pressione.

Questo tipo di riflusso può causare l’aspirazione di liquidi potenzialmente pericolosi all’interno delle reti di acqua potabile  ed avviene per effetto sifone (da qui il termine sifonaggio per aspirazione).  
Un “sifone” o “sifone idraulico” è costituito da una tubazione a forma di U rovesciata ed è tipicamente usato per travasare un liquido da un recipiente a un altro posto a un livello più basso. Ne è un esempio tipico il travaso del vino dalle damigiane. Il liquido contenuto nel tratto che sfocia nel recipiente inferiore presenta una lunghezza maggiore rispetto a quello immerso nel recipiente superiore; quando la tubazione è piena, il liquido contenuto nel tratto più lungo (di peso maggiore) scende per gravità aspirando il contenuto del tratto di lunghezza inferiore (di peso minore).
La forza motrice che genera questo effetto è dovuta alla differenza tra i livelli dei due recipienti: più elevata è la differenza tra i livelli, maggiore è l’aspirazione che si ottiene al livello superiore.
Questo processo continua sino a quando il liquido del recipiente superiore non scende sotto l’imbocco della tubazione oppure sino a quando i livelli tra i recipienti sono alla stessa quota, mettendo così in equilibrio il sistema.
La Figura 9 illustra come il sifonaggio per aspirazione può essere pericoloso in un sistema di approvvigionamento di acqua potabile. Se la valvola di alimentazione è chiusa o la pressione nel tubo di alimentazione è sufficientemente bassa, si verifica una depressione nella colonna montante tale da aspirare l’acqua dalla vasca facendola confluire verso il rubinetto.
Il riflusso per sifonaggio può verificarsi sia quando si sviluppa una depressione nella rete di adduzione interna agli edifici sia quando si ha un calo di pressurizzazione degli acquedotti pubblici. 
Nei sistemi idrici pubblici, le pressioni negative possono essere causate da interruzioni, arresti programmati o di emergenza, forti prelievi per spegnimento di incendi, uso dell’acqua che supera le capacità idrauliche del sistema, ecc.
Pressioni negative si possono originare più frequentemente nei punti più alti sia negli edifici sia nei sistemi di distribuzione degli acquedotti. Pertanto, grandi volumi di acqua utilizzati ai piani inferiori di un edificio possono causare il sifonaggio per depressione dell’acqua dai piani superiori. Allo stesso modo, in un acquedotto che serve terreni collinari, un elevato consumo di acqua o interruzioni di fornitura, possono provocare pressioni negative che si sviluppano nei punti più alti.
Di seguito sono riportati alcuni esempi di interconnessione in cui esistono le condizioni per un potenziale riflusso da sifonaggio. Molti di questi possono essere facilmente trovati, anche attualmente, all’interno di comuni edifici.

TUBO FLESSIBILE

Se si crea un vuoto nella linea di alimentazione dell’acqua mentre l’estremità dell’ugello di un tubo flessibile è immerso in un lavandino pieno d’acqua, l’acqua inquinata può essere travasata dal lavandino nella rete idrica potabile o nell’acquedotto pubblico se non è presente un dispositivo di prevenzione del riflusso.

Altro caso purtroppo molto frequente sono i tubi di gomma utilizzati per il lavaggio sia in ambito domestico ma anche industriale. Non di rado vi sono casi di gomme flessibili con estremità a terra in locali fortemente inquinati come i locali di raccolta dell’immondizia.

VASO SANITARIO

In caso di un’ostruzione nel tubo di scarico di un vaso sanitario con valvola di risciacquo a passo rapido, l’acqua inquinata salirà al di sopra del livello normale del vaso e potrà essere aspirata nella rete di distribuzione dell’acqua potabile se su quest’ultima non è stato installato un dispositivo rompivuoto (fig. 11).
Anche se con una probabilità relativamente bassa, una depressione nella linea di alimentazione può risucchiare l’acqua inquinata anche nel caso di WC dotati di cassetta di risciacquo se questa ha un’alimentazione di tipo sommerso installata ad una quota inferiore rispetto al bordo del vaso. 

IMMISSIONI SOMMERSE

Modelli ormai superati di lavandini commerciali, vasche, lavastoviglie e lavatrici automatiche venivano realizzati con immissioni d’acqua sommerse.
Nel caso in cui l’alimentazione dell’acqua si trova al di sotto del pelo libero e si verifica un vuoto nella fornitura di acqua potabile, l’acqua contenuta può essere travasata nella rete potabile attraverso valvole di alimentazione aperte o con perdite.
Un esempio di questa contaminazione può avvenire nel caso di vasche con filler al di sotto del troppo pieno. In presenza di questa connessione, nella situazione in cui vi è un forte prelievo dalla rete o una perdita da rottura,  si può creare una depressione con conseguente aspirazione di liquido dalla vasca (fig. 12).
Un altro esempio tipico di contaminazione dovuta a sifonaggio da una immissione sommersa può avvenire in alcune applicazioni industriali, come nel caso di recipienti di processo che necessitano di un’alimentazione di acqua. Se questi si trovano ad una quota sufficientemente alta, forti prelievi dalla rete possono innescare riflussi (fig. 13).

 

ASPIRATORI PER EFFETTO VENTURI 

In molte applicazioni esistono aspiratori per effetto Venturi. Questi dispositivi sono utilizzati per il dosaggio all’interno del flusso d’acqua di varie sostanze come:

  • disinfettanti;
  • additivi disincrostanti o anticorrosivi;
  • prodotti di lavaggio e detergenti.

Esempi tipici sono i dosatori di disinfettanti negli erogatori degli studi medici o dei dentisti (figura 14), o i dosatori di additivi come i polifosfati per l’acqua sanitaria.
Nel caso di depressione della rete di alimentazione, il prodotto dosato può essere aspirato dal dispositivo Venturi e refluire, contaminando la rete di alimentazione.

IMPIANTI DI IRRIGAZIONE

L’irrigazione dei giardini eseguita tramite tubazioni microforate interrate o con gettini a scomparsa può creare un punto di connessione con la rete di adduzione dell’acqua potabile. In caso di depressione della rete di adduzione ed assenza dei dispositivi di protezione, questi impianti possono rappresentare una grave fonte di inquinamento.

 

IMPIANTI DI AUMENTO DI PRESSIONE DELL’ACQUA POTABILE

In molti casi, negli edifici di elevata altezza o dove la pressione della rete è insufficiente, è necessario inserire all’interno della distribuzione delle reti sanitarie degli impianti di aumento della pressione. In questi impianti, come mostrato in figura 16, si possono creare depressioni a monte del gruppo di sollevamento.

Un problema analogo si può riscontrare per le pompe di surpressione antincendio alimentate direttamente dagli acquedotti. In questo caso, le alte portate e prevalenze generate da questi sistemi possono creare fenomeni di sifonaggio anche negli edifici adiacenti.

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