Sistemi di pulizia per vasche di prima pioggia e per bacini di ritenzione 7 Maggio 2009 Gianfranco Iacometti
Sistemi di pulizia, perchè servono? 2
Agenda Perchè pulire le vasche di pioggia? Come pulire le vasche? Fasi di pulizia al variare del livello in vasca. Apparecchiature ITT W&WW per la pulizia delle vasche. Posizionamenti tipici, esempi. Accenni di automazione e telecontrollo per la pulizia e lo svuotamento. 3
Pulizia delle vasche volano e di prima pioggia LE ACQUE PIOVANE: Contengono SEDIMENTI DEPOSITI in vasca; Riduzione VOLUME utile; Malfunzionamento vasche e apparecchiature. Sono INQUINATE, 1^ pioggia (5 mm) più che acque nere Frazione organica + u, T: batteri, funghi, gas, ODORI. 4
Possibilità per pulire le vasche Miscelare l intero volume delle vasche (pulire fondo e pareti) con getti sommersi: solo a vasca piena o semi-piena. Flussare con getti liberi in atmosfera (principalmente il fondo): solo a vasca vuota o semivuota. Una combinazione di entrambe le possibilità. Raschiatori di fondo. Pulizia Manuale (!) 5
Il sistema di pulizia ideale: non consuma acqua di rete; è affidabile; è poco ingombrante, riduce le difficoltà di rimozione su zone carrabili; non richiede particolari predisposizioni murarie; è adattabile a vasche esistenti; permette la pulizia delle pareti del bacino; evita problemi igienici e di sicurezza (operatori in vasca); consente il controllo a distanza; si basa su criteri di scelta testati, non empirici. 6
Pulizia con getti: le 3 fasi di pulizia Prove ITT Flygt su modelli e in scala reale hanno mostrato che al variare del battente si realizzano 3 diverse fasi di pulizia. Nella FASE 1 l acqua è profonda e il flusso è caratterizzato da bulk flow. Nella FASE 2, con bassi livelli d acqua in vasca, il flusso emesso dall ugello è molto efficace nella pulizia dei sedimenti nelle zone di caduta. Nella FASE 3, il pavimento è parzialmente scoperto, il getto viene smorzato da un risalto idraulico al centro della vasca. Pulizia effettuata dal flusso di ritorno che si crea (pendenza). 7
Le 3 fasi di pulizia - la teoria. Le 3 fasi sono determinabili dal rapporto h tra la profondità istantanea dell acqua (h) e la differenza di livello del fondo in pendenza (H): h = h/h = 0,7-1,4 h = h/h h H. 8
FASE 1 - Bulk Flow h > 5 Si realizza nelle prime fasi dello svuotamento, il livello in vasca permette la miscelazione mediante un moto di circolazione di massa creato da mixer o eiettori. Lo scopo è staccare e sospendere le particelle dal fondo e dalle pareti. La scelta viene effettuata sulla base di un valore di spinta tale da garantire sforzi di taglio (τ =1.5 Pa) per il distacco delle particelle. Avvantaggiate le macchine che creano > spinta. 9
FASE 1 - Limiti & compromessi / vasche rettangolari Espansione getto limite fisico al moto libero Lmax = 2.5 * W La zona interessata da bulk-flow può essere limitata, salvo disporre più unità. W < 2,5 * Basin Width E un compromesso accettabile, se seguono le fasi di flussaggio. 10
FASE 2 - Flussaggio 0.7 < h < 1.4 Allo scendere del livello (h < 5) non è più realizzabile un moto di massa. Quando il fondo del bacino è coperto da pochi cm d acqua ma l eiettore è scoperto inizia il flussaggio caratterizzato da: Un instabilità del getto che ne provoca l oscillazione. Uno scorrimento del getto sopra al velo d acqua, che ne allunga la capacità pulente. 11
FASE 2 - Flussaggio - parametri chiave In fase di flussaggio va garantito lo sviluppo di una gittata sufficiente a raggiungere la parete / gli angoli sul lato opposto del bacino. L effettiva gittata utile garantisce la pulizia efficace (distacco e trasporto) di sabbia fine (d50 170 micron). Questa condizione è superiore (> 30%) alla capacità pulente richiesta per il distacco di particelle organiche. La spinta del getto e la pendenza del bacino sono i due parametri che influenzano significativamente la gittata del getto. 12
FASE 2 - pendenza Un incremento della pendenza riduce la gittata del getto: Circa 2 m in meno ogni 0,5% di pendenza. Lunghezza normalizzata del getto Li in funzione della pendenza del fondo 1,10 1,00 Li 0,90 0,80 0,70 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 S % 13
FASE 2 - influenza di h Per basse pendenze al variare del livello in vasca varia la gittata. La gittata massima del getto si raggiunge per h = 0.92 Effetto di h' sulla gittata L 1,05 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 h' 14
FASE 3 - Flussaggio finale h < 0.7 Il getto dell eiettore incide sul fondo del bacino con angolazione modesta e scorre ulteriormente verso l alto. La pendenza del fondo forza il flusso ad allargarsi lateralmente e a rifluire verso il basso. Le particelle sedimentate ai lati e appena davanti all eiettore vengono ripulite dal flusso di ritorno: lo sforzo di taglio sul fondo del bacino deve staccare i materiali depositati. 15
FASE 3 - Flussaggio finale L efficienza di pulizia è influenzata da: portata del sistema pompa-eiettore; larghezza della vasca; pendenza della vasca velocità del riflusso. 16
Sistemi di pulizia efficaci Pompe sommerse + eiettori acqua-acqua (HE) o aria-acqua (AW); Miscelatori sommersi. Consentono scelte progettuali supportate da sicure linee guida basate su prove condotte nei Laboratori di Miscelazione ITT W&WW e verificate su migliaia di applicazioni reali, anche su vasche di grandi dimensioni. 17
IDROEIETTORE (HE) Pompe sommerse (serie η) + ugello eiettore + tubo convogliatore; Il flusso primario inviato all ugello induce un flusso secondario nella zona di convogliamento del tubo eiettore; Si utilizzano pompe ad alta portata e bassa prevalenza; Buona spinta; Adatti a vasche a pianta rettangolare larga (L/W < 2) e cilindrica. Primary flow Q 1 (water) Secondary flow Q 2 (water) Mixed water/water flow leaving the hydroejector Secondary flow Q 2 (water) 18
EIETTORE ARIA-ACQUA (AW) Pompe sommerse (serie η) a media portata/prevalenza + eiettore. Aria autoaspirata per depressione causata da un ugello tarato. Il getto creato ha una buona velocità e una lunga gittata. Adatti soprattutto a vasche rettangolari lunghe e strette (L/W > 2). Valori di spinta e di portata < a HE. Secondary flow Q 2 (air) Primary flow Q 1 (water) Mixed water/air flow leaving the FD-ejector 19
Eiettori standard Idroeiettori HE Pompa Girante kw DN Q H F Lmax Wmax nominali ugello/tubo (l/s) (m) (N) (m) (m) N3102 LT421 3.1 100/150 48 3.2 460 14 6 N3127 LT420 5.9 150/200 80.4 4.5 880 19 10 N3153 LT412 9 200/200 119.7 5.2 1390 25 13 Eiettori aria-acqua AW Pompa Girante kw DN Q H F Lmax Wmax nominali Eiettore (l/s) (m) (N) (m) (m) N3102 MT461 3.1 100 30 7 240 12 4 N3127 MT438 4.7 150 57.2 5.7 280 15 5 N3127 MT437 5.9 150 62.8 7 350 19.5 6.5 N3153 MT434 7.5 150 63.5 9.3 440 24 8 N3153 MT432 13.5 150 65.6 12.6 680 30 10 20
Mixer sommersi Spinta > a qualsiasi tipo di eiettore; Necessitano di un livello minimo per operare più utilizzati i modelli piccoli o con scudo antivortice; Adatti per vasche cilindriche ed efficaci nella pulizia delle pareti; Spesso utilizzati in combinazione con gli Eiettori (AW). 21
Pulizia in vasche rettangolari FASE 1 tutta o parte di vasca, incluse le pareti. (MIXER e HE). FASE 2 soprattutto il pavimento e gli angoli lontani. (AW e HE). FASE 3 la zona davanti, ai lati ed alle spalle dell eiettore. (HE e AW). Cleaned by phase 3 Cleaned by phase 2 Cleaned by phase 1 VANTAGGI SVANTAGGI Eiettore AW Getto lungo in FASE 2 Minore azione (portata) in FASE 3 Vasche lunghe e strette Scarsa Spinta in FASE 1 Apporto di aria Vasche larghe e poco pendenti Idroeiettore HE Maggiore azione in FASE 3 (Q >) Pulisce meno lontano in FASE 2 Vasche larghe e/o meno inclinate Vasche lunghe con buona pendenza Discreta Spinta in FASE 1 Mixer Spinta elevata, pulizia pareti FASE 1 Impossibilità operare a bassi livelli Abbinabili specie a AW Non si realizza flussaggio (fasi 2 e 3) Adatti a vasche cilindriche 22
Posizionamenti / vasche rettangolari W L W 1 =W/2 W 1 =W/2 W/2 L/2 W L W/2 L/2 W W 1 =W/2 W W 1 =W/2 W 1 L=W/2 W 1 =W/2 L 2 (2) (2) L L W 1 /2 W 1 /2 L 1 W 1 /2 W 1 /2 (1) (1) 23
Realizzazioni vasche pianta rettangolare Ospedale di Seriate (BG). No. 6 Idroeiettori HE 3127+pompe drenaggio + centralina FMC500 24
Pulizia in vasche cilindriche: 2 casi principali La vasca ha scarico sul perimetro esterno e pendenza verso esso --> riconducibile ai casi per vasche rettangolari. La vasca ha scarico centrale e pendenza concentrica --> importante la FASE 1, si sospendono i solidi presenti e si concentrano nella zona con minor velocità: il centro. Poco importante il flussaggio, la pulizia può essere fatta solo con Mixer. 1 2 3 25
Posizionamenti / vasche cilindriche 0.2*diameter 55-65 65 55 0.4-0.6*r 0.9*r 0.45*r 55 0.45*r 26
Realizzazioni vasche circolari 27
Realizzazioni vasche circolari 28
Sistema di automazione e telecontrollo E importante che la vasca sia, governata e controllata a distanza. ITT W&WW dispone di centraline appositamente studiate per le vasche di prima pioggia che consentono l automazione e il telecontrollo di tutte le attrezzature, ottimizzando i cicli di riempimento, lavaggio e svuotamento. Il telecontrollo può essere esteso ed integrato a quello delle stazioni di sollevamento della rete fognaria. 29
Esempio di equipaggiamento di un bacino Sistema di telecontrollo Sistema di tele allarme via GSM Misuratore di portata Sensore per comando sequenza e calcolo sfioro int. Sensore calcolo sfioro est. Sensore calcolo terzo sfioro Paratoie per regolazione o isolamento Sensore per comando pompe Controllo temperatura C FIT M Arrivo Fino a 8 unità di lavaggio Eventuale pozzetto per rilancio Pozzetto di carico Fino a 2 pompe di svuotamento 30
Funzioni disponibili nei software standard Sensore di livello o ENM 10 nel pozzetto di carico per comando sequenza Controllo Pulse/Wave delle unità di lavaggio Tempo di lavaggio aggiuntivo Controllo unità di lavaggio con livello statico Misura di sfioro in ingresso e uscita bacino Misura di livello del bacino Contatore di pioggia o di energia Comando per prelievo campioni in caso di sfioro Misura assorbimento pompe di svuotamento Alternanaza pompe di svuotamento Misura assorbimento unità di lavaggio Misura di portata al ricettore Gestione di un ingresso analogico generico Funzione di blocco remoto da/a altre centraline Controllo manuale remoto Rilevazione mancanza rete Controllo temperatura in vasca Gestione valvola o paratoia di isolamento bacino Predisposizione per controllo remoto da scada Aquaview Memorizzazione report periodici Memorizzazione trend storici Registro degli ultimi 1000 allarmi Allarme personale in stazione Registro degli eventi di sfioro Invio messaggi di allarme SMS su vettore GSM 31
Sommario finale Perchè pulire le vasche di pioggia. Le 3 fasi di pulizia al variare del livello in vasca. Eiettori e Mixer ITT W&WW per la pulizia delle vasche. Orientamenti di scelta, posizionamenti tipici, esempi. Accenni di automazione e telecontrollo delle vasche. 32
Grazie per l attenzione Gianfranco Iacometti Business Development Manager From Ing. Marco Leoncavallo Presentation