RELAZIONE TECNICO SPECIALISTICA DIMENSIONAMENTO IMPIANTO IDRICO PREMESSA Costituiscono oggetto della presente relazione tecnica gli impianti idrosanitari e di smaltimento delle acque reflue nell ambito degli intervento di manutenzione straordinaria e adeguamento dell immobile destinato a plesso scolastico Liceo Classico T. Fazello di Sciacca. La progettazione è stata eseguita nel rispetto della normativa vigente per l impianto di alimentazione e distribuzione dell acqua fredda e calda e per l impianto di smaltimento. L attuale impianto di approvvigionamento idrico presenta numerosi criticità che saranno superate affiancando alle colonne di carico dell impianto esistente un nuovo sistema che alimenterà in questa fase solamente i nuovi bagni. In occasione di future manutenzioni degli impianto si eliminerà completamente il vecchio impianto idrico. E stato previsto un gruppo di sollevamento per l impianto idrico, con elettropompa e autoclave avente caratteristiche idonee alle utenze servite. Relativamente alla produzione di acqua calda per gli usi igienico sanitari, la scelta progettuale fatta prevede di impianti a scaldacqua istantaneo ad elevata portata d acqua calda sanitaria ad ogni gruppo utenza. La rete di scarico convoglierà le acque nere dagli apparecchi nelle colonne di scarico esistenti e da queste fino al recapito comunale. RIFERIMENTI NORMATIVI Il progetto è redatto in conformità a quanto disposto dalle norme e disposizioni di legge. Agli impianti idrici si applicano le seguenti norme tecniche: - UNI 9182: Impianti di alimentazione e distribuzione di acqua fredda e calda. Criteri di progettazione, collaudo e gestione. Agli impianti di scarico si applicano le seguenti norme tecniche: - UNI 9183: Sistemi di scarico delle acque usate. Criteri di progettazione; - UNI 9184: Sistemi di scarico delle acque meteoriche. Criteri di progettazione, collaudo e gestione. 1
SCHEMA DISTRIBUTIVO Schematicamente le reti di distribuzione dell'acqua potabile e sanitaria possono essere suddivise in tre parti: - collettori orizzontali: sono costituiti dalle tubazioni che distribuiscono l'acqua ai montanti verticali; - colonne: sono costituite dai montanti verticali (in vista ) che hanno origine dai collettori orizzontali; - derivazioni interne: sono costituite dal complesso di tubazioni (sotto traccia) che collegano le colonne ai rubinetti di erogazione. PORTATE NOMINALI Le portate nominali sono le portate minime che devono essere assicurate ad ogni punto di erogazione. Le tabelle 1 e 2 riportano tali portate (e le relative pressioni richieste a monte) per erogatori di tipo normale. Per erogatori di tipo speciale si deve invece far riferimento ai cataloghi dei Produttori. 2
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PORTATE DI PROGETTO Sono le portate massime previste nei periodi di maggior utilizzo dell'impianto e sono le portate in base a cui vanno dimensionate le reti di distribuzione. Il loro valore dipende essenzialmente dalle seguenti grandezze e caratteristiche: portate nominali dei rubinetti, numero dei rubinetti, tipo utenza, frequenze d'uso dei rubinetti, durate di utilizzo nei periodi di punta. La portata massima può essere determinata col calcolo delle probabilità. Nei casi normali è però più conveniente utilizzare appositi diagrammi o tabelle. Di seguito si allegano le tabelle (derivate dalle norme pren 806) che consentono di ricavare direttamente le portate di progetto in relazione (1) al tipo di utenza e (2) alle portate totali dei rubinetti installati: 4
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PRESSIONE DI PROGETTO È la pressione di esercizio minima prevista, ed è la pressione in base a cui vanno dimensionati i tubi delle reti di distribuzione. CARICO UNITARIO LINEARE È la pressione unitaria che può essere spesa per vincere le resistenze idrauliche della rete. Con buona approssimazione, il suo valore può essere calcolato con la formula: dove: - J = Carico unitario lineare, mm c.a./m - Ppr = Pressione di progetto, m c.a. - Δh = Dislivello tra l'origine de sfavorito, m c.a. - Pmin = Pressione minima richiesta a monte del punto di erogazione più sfavorito, m c.a. alla rete e il punto di erogazione più - Happ = Perdite di carico indotte dai principali componenti dell'impianto, m c.a. Si possono determinare con sufficiente approssimazione mediante la tab. 8, oppure in base alle portate di progetto e ai dati dei costruttori. - F = Fattore riduttivo che tiene conto delle perdite di carico dovute alle valvole di intercettazione, alle curve e ai pezzi speciali della rete, adimensionale. Si può assumere: F = 0,7. - L = Lunghezza della rete che collega l'origine al punto di erogazione più sfavorito, m - In base al valore del carico unitario [ J ] si possono fare le seguenti considerazioni: o per J < 20 25 mm c.a./m la pressione di progetto prevista è bassa ed è quindi consigliabile installare un sistema di sopraelevazione; o per J < 110 120 mm c.a./m la pressione di progetto prevista è alta ed è quindi consigliabile installare un riduttore di pressione. La formula che segue, ricavata dalla (1) serve a calcolare la pressione di progetto necessaria per ottenere un valore predeterminato del carico unitario lineare. 6
VELOCITÀ MASSIME CONSENTITE Sono le velocità massime con cui l'acqua può fluire nei tubi senza causare rumori o vibrazioni. Il loro valore dipende da molti fattori, quali ad esempio: il tipo di impianto, il diametro e il material dei tubi, la natura e lo spessore dell'isolamento termico. Di seguito sono riportate le velocità massime generalmente accettabili negli impianti di tipo A (a servizio di edifici residenziali, uffici, alberghi, ospedali, cliniche, scuole e simili) e di tipo B (a servizio di edifici ad uso industriale e artigianale, palestre e simili). 7
METODO DI DIMENSIONAMENTO DEI TUBI DELLE RETI IDRICHE Si è optato per il metodo del carico unitario lineare. È un metodo che prevede il dimensionamento dei tubi in base al carico unitario lineare disponibile. Nei calcoli allegati è stato sviluppato nel seguente modo: 1. determinazione delle portate nominali di tutti i punti di erogazione; 2., in base alle portate nominali sopra determinate, si calcolano le portate totali dei vari tratti di rete; 3. determinazione delle portate di progetto dei vari tratti di rete in relazione alle portate totali e al tipo di utenza; 4. si calcola il carico unitario lineare disponibile; 8
5. si dimensionano i diametri in base alle portate di progetto e al carico unitario lineare. Le tabelle consentono anche di verificare se il diametro scelto comporta o meno una velocità accettabile. Se la velocità è troppo alta si dovrà scegliere un diametro maggiore. SCHEMA IMPIANTO LEGENDA C 1 = Colonna 1 C 2 = Colonna 2 V = Vasca P = Pompa S = Serbatoio autoclave in pressione A = Accumulo D = Diramazioni Wc q=0,1 l/s Lavabo q=0,1 l/s 9
Calcolo delle portate gruppi di ogni derivazione: W.C. LAVABO PORTATA Diramazione q Q=npq q Q Gruppo (l/s) n p% N p% (l/s) wc (l/s) Lav. Qwc+Qlav D.1.1 1 100 0,1 0,1 1 100 0,1 0,1 0,2 D.1.2 7 37 0,1 0,3 7 50 0,1 0,4 0,7 D.2.1 1 100 0,1 0,1 1 100 0,1 0,1 0,2 D.2.2 2 100 0,1 0,2 2 100 0,1 0,2 0,4 D.3.1 1 100 0,1 0,1 1 100 0,1 0,1 0,2 D.3.2 2 100 0,1 0,1 2 100 0,1 0,2 0,3 D.4 1 100 0,1 0,1 0 0 0 0 0,1 D.5.1 4 50 0,1 0,2 4 75 0,1 0,3 0,5 D.5.2 1 100 0,1 0,1 1 100 0,1 0,1 0,2 D.6.1 0 0 0 D.6.2 3 67 0,1 0,2 3 100 0,1 0,3 0,5 D.7.1 0 0 0 D.7.2 2 100 0,1 0,2 2 100 0,1 0,2 0,4 Calcolo delle portate tronchi colonne: Tronchi Gruppi Portata Portata N % % contemporanea = Gruppo (l/s) gruppi uffici assunta p. gru. x % (l/s) Tronc. Col. na (1) D.4 0,1 1 100 100 0,1 Tronc. Col. na (2) D.1 + D.4 1,0 9 64 90 0,9 Tronc. Col. na (3) D.1+D.2+D.4 1,6 12 55 80 1,3 Tronc. Col. na (4) D.4 0,1 1 100 100 0,1 Tronc. Col. na (1) D.4 + D.5 0,8 6 70 90 0,7 Tronc. Col. na (1) D.4+D.5+D.6 1,3 9 64 80 1,1 Tronc. Col. na (1) D.4 0,1 1 100 100 0,1 Tronc. Col. na (1) D.4 0,1 1 100 100 0,1 Distributore (4) D.1+D.2+D.3+D.4 2,1 15 55 70 1,5 Distributore (8) D.4+D.5+D.6+D.7 1,7 11 55 70 1,2 Distributore (9) D.1+D.7 3,8 26 50 70 2,5 10
Calcolo dei diametri: Tratto Q V D = 4Q (m) D est. 1 P.N. Materiale (m³/s) (m/s) teorico (mm) (mm) (atm) Colonna C1 0,0013 1 0,04 acciaio 48,3 3,6 6 Colonna C1 0,001 1 0,0035 acciaio 48,3 3,6 6 Distributore (4) 0,0015 1 0,044 PEAD 50 2,9 6 Distributore (8) 0,0013 1 0,04 PEAD 50 2,9 6 Alimentazione (9) 0,0027 1 0,058 PEAD 50 2,9 6 Perdite di carico continue Y= J x L Tratto L (m) Materiale Abaco Q (l/s) D int. J Y=JxL (mm) (m/km) (m) Chiusura 30 1,0 PEAD Blosius (cautela) (cautela) 24 200 6 Colonna C1 15 1,3 acciaio Marchetti (cautela) (max) 41 20 0,3 Distributore (4) 20 PEAD Blosius 1,5 44 20 0,4 Distributore (9) 35 (cautela) PEAD Blosius 2,7 54 30 1,1 TOTALE 7,8 In c.t. 10 m Perdite di carico localizzate: A(m) = Z V²/y dove Z=1 curve/t o Z=0,5 cambio sezione Si utilizza V=2 m/s (in cautela) per circa n.10 curve/t + n.3 cambio sezione A (tot) = (10 x 1 + 3 x 0,5 ) x 2² / 2 x 10 = 2,3 m ~ 3,00 m Pressione uscita autoclave P2: Z = quota tetto h = carico massimo sulla vasca in copertura P2 = Z + h + Ytot + Atot = 15,0 + 0,5 + 10 + 3 = 33 m ~ 35 m = 3,5 atm Dimensionamento autoclave: Pressione max autoclave p1 Q = 2,7 l/s = 162 l/mm = 0,027 m³/s Prevalenza H = 50 m (5atm) Potenza W = 4 Kw x 10 scatti orari 11
Volume totale in pressione autoclave VH VH =30 Qmax (l/mm) x p1 (atm) + 1 = 30 x 162/10 x (5+1) / (5-3,5) = 1944 l ~ 2000 scatti ora p1(atm)+p2 (atm) di cui il volume utile Vn =0,83 Vr = 1600 l Si fissa che in 2 ore il compressore d aria provvede a portare l aria contenuta nel volume utile Vn da pressione atmosferica alla pressione minima di esercizio ( p2 = 3,5 atm), la pressione assoluta di aspirazione p2ass è 3,5 + 1 = 4,5 atm = 7200 l Si aggiunge un 30% e si ottiene la portata d aria da aspirare Qora = 1,3 x Varea / T = 1,3 x 7200 l / 2 ore = 4680 l/ora La pressione relativa di compressione deve essere almeno p1 = 5 atm Riepilogo composizione autoclave: -gruppo di pompaggio con n. 2 elettropompe (in alternanza ) con potenza di 4 Kw ciascuna, portata 2,7 l/s e prevalenza H = 5 atm = 50 m -serbatoio di acciaio zincato in pressione con volume totale V = 2000 l di cui Vn = 1600 l con pressione (relativa) di esercizio minimo p2 3,5 atm e massima p1 5 atm - compressore d aria per il serbatoio con portata di aspirazione 4600 l/ora e pressione (relativa) di esercizio di compressione almeno di 5 atm. Descrizione delle voci utilizzate: Impianto di sollevamento acqua per grandi impianti, costituito da: - GRUPPO DI PRESSURIZZAZIONE tipo GRP 2 x Matrix con portata di 5,6 mc/h, prevalenza 55 m e potenza elettrica 2 x 4 kw composto da n 2 elettropompe monoblocco multistadio orizzontale in acciaio inox AISI 304 e completo di n 1 collettore di mandata, n 2 valvole a sfera in mandata, n 1 collettore di aspirazione, n 2 valvole di non ritorno in aspirazione, n 2 valvole a sfera in aspirazione, n 2 pressostati PM, n 1 manometro DN63 0-16bar, basamento in lamiera zincata, quadro elettrico in cassa di plastica IP65 con interruttori, tele salva motori, commutatore per invertire l'ordine di avviamento delle due elettropompe ad ogni intervento del pressostato principale, spie di funzionamento e blocco, cavi di collegamento alle elettropompe e morsetteria. - AUTOCLAVE per sollevamento liquidi, costituito da serbatoio verticale o orizzontale in acciaio zincato, collaudato ISPESL della capacità = litri 2000 PN = 8 bar 12
- ACCESSORIO per caricamento aria di un serbatoio autoclave comprendente indicatore di livello visivo con tubo in plexiglass e protezione, manometro DN80 0-16bar, rubinetto porta manometro, valvola di sicurezza a molla per aria, elettro compressore d'aria da HP 2-8 bar V 220/380 trifase, elettrovalvola di sfiato testata compressore V 220, valvola di ritegno aria, rubinetto intercettazione aria, raccordo antivibrante, elettro livello a galleggiante per avviamento compressore, pressostato per arresto compressore, pressostato per pompa, quadro elettrico compressore, compresi i collegamenti elettrici al quadro ed i collegamenti idraulici al serbatoio. Locale tecnico in monoblocco prefabbricato coibentato con struttura in profilato di acciaio scatolare, pavimento in pannelli di legno truciolare idrofugo, copertura e pannelli-parete autoportanti, in lamiera di acciaio zincata e preverniciata a "sandwich" con interposto poliuretano espanso, densità 40 kg/mc, isolamento termico k=0,40 kcal/mq h C,isolamento acustico 20-30 db, serramenti (una porta ed una finestra) in alluminio preverniciato vetrati, punto luce, presa, interruttore, scatola di derivazione: dim.3,00x2,40xh esterna 2,50 m, Tubazioni in polietilene ad alta densità tipo PE 80 (sigma 63) serie PN 12,5, per acqua potabile, realizzati in conformità alla norma UNI EN 12201. I tubi saranno corrispondenti alle prescrizioni igienico - sanitarie del D.M. 174 del 06/04/2004 -Ministero della salute ss.mm.ii. Con soglia di odore e sapore secondo i requisiti della Comunità Europea, verificati e certificati secondo la norma UNI EN 1622. Le tubazioni riporteranno la marcatura prevista dalle citate norme e, in particolare, la serie corrispondente alla PN pressione massima di esercizio, il marchio di qualità rilasciato da Ente di Certificazione accreditato secondo UNI-CEI-EN 45011. Sono altresì compresi: la formazione delle giunzioni e l'esecuzione delle stesse per saldatura di testa o mediante raccordi, i tagli e gli sfridi, l'esecuzione delle prove idrauliche; il lavaggio e la disinfezione ed ogni altro onere e magistero per dare l'opera completa a perfetta regola d'arte. D esterno 20 mm. - D esterno 25 mm e D esterno 63 mm. Tubi di ferro zincato UNI EN 10255 (tipo Mannesman), per colonne montanti del diametro da 1/2 a 4, posti in opera in traccia o in vista, per impianti idrici e solo in vista per impianti di distribuzione gas, secondo le prescrizioni della D.L. mediante giunzioni filettate guarnite con canapa (tranne in impianti di distribuzione di gas GPL), mastice, teflon o sigillanti sintetici per acqua e gas per temperature e pressioni idonee alle condizioni d'uso. È 13
compreso e compensato nel prezzo l'onere dei pezzi speciali, gli sfridi, la realizzazione degli staffaggi, dei punti fissi, le filettature, le opere murarie anche quelle per l apertura di fori in pareti di laterizio, conci di tufo o materiali similari, ed ogni altro onere e magistero per dare l'opera completa e funzionante a perfetta regola d'arte. Per posa di tubi correnti in vista o in cunicolo. Colonne diam. esterno mm 48,3 peso kg/ml 3,35 Serbatoi idrici i prefabbricati con struttura in conglomerato cementizio ed armatura in acciaio ad aderenza migliorata, in regola alle vigenti normative tecniche per le costruzioni, nonché idonei, secondo quanto previsto dal D.M. Salute n. 174 del 6/04/2004 e s.mm.ii. per il contenimento di acqua potabile, da collocare esternamente o interrati, completi di botola superiore e di idonei prigionieri di ancoraggio in acciaio zincato della stessa, a tenuta stagna a passo d'uomo, per consentire l'ispezione e manutenzione, di bocchettoni per il prelievo ed immissione di liquidi. Il serbatoio sarà completo di valvole di arresto di idoneo diametro da collocarsi n. 1 all'ingresso sulla tubazione di alimentazione e n. 1 all'uscita sulla tubazione di distribuzione e di tubo per troppopieno. All'interno del serbatoio verrà collocato idoneo galleggiante per l'arresto dell'afflusso dei liquidi. Il prezzo è altresì comprensivo della coloritura esterna e di ogni altro onere e magistero occorrente per la esecuzione a perfetta regola d'arte.(per una capienza complessiva di l 30.000) 14