Le sovrapressioni nel colpo d’ariete: soluzioni con tubi multistrato e PP-R Aquatechnik

Una delle insidie più frequenti per progettisti e installatori di impianti idrici e termici è il colpo d’ariete. La massa del fluido che scorre nelle tubazioni, infatti, è in continuo movimento e reagisce a ogni cambiamento di portata o pressione. 

Se non considerato, questo fenomeno può compromettere la resistenza e la durata nel tempo delle tubazioni, ridurre l’efficienza dell’impianto e aumentare i costi di manutenzione. Si tratta però di un fenomeno che può essere prevenuto e controllato attraverso una corretta scelta dei materiali e un corretto dimensionamento meccanico delle tubazioni.

Analizziamo quindi le cause e le conseguenze delle sovrapressioni, il ruolo chiave e le soluzioni più efficaci.

Cos’è il colpo d’ariete: il fenomeno delle sovrapressioni

Il colpo d’ariete è una sovrapressione conseguente a una variazione improvvisa di velocità e pressione. Si tratta sostanzialmente di una sovrapressione transitoria che si verifica quando un fluido in movimento si arresta o rallenta bruscamente all’interno di tubi e condotte.
Esempi e cause tipiche includono:

• chiusura rapida di una valvola;
• spegnimento improvviso o avvio di una pompa;
• variazione repentina di portata in una rete di distribuzione;
• lavaggio e svuotamento di condotte e serbatoi di alimentazione.

Questa onda di sovrapressione si propaga lungo le tubazioni, generando un’elevata e rapida sovrasollecitazione alle pareti delle tubazioni stesse, oltre a vibrazioni e sollecitazioni meccaniche di altra natura. Se il sistema non è progettato per assorbirle, gli effetti negativi sono inevitabili:

• deformazioni e rotture nei punti più deboli;
• elevata e fastidiosa rumorosità dell’impianto;
• allentamento o cedimento dei raccordi;
• microfessurazioni che riducono la vita utile delle tubazioni.

Laboratorio Aquatechnik: prova delle 1000 ore. Verifica della resistenza a pressione e temperatura

L’importanza della scelta dei materiali nelle reti idriche e termiche

È noto che il colpo d’ariete e la conseguente sovrapressione istantanea da esso generato siano correlati al materiale che costituisce la tubazione.

Materiali rigidi, come le tubazioni metalliche, producono delle sovrapressioni nettamente superiori a quelle generate dai materiali con una risposta viscoelastica propria dei materiali polimerici. 

In sintesi, il comportamento viscoelastico tipico di un materiale polimerico consente una riduzione della sovrapressione massima che si genera in concomitanza di un colpo d’ariete, in quanto, le caratteristiche strutturali del materiale consentono all’onda di sovrapressione di essere assorbita dal tubo che in grado di deformarsi elasticamente. I tubi metallici invece restituiscono elasticamente tutta l’onda di sovrapressione che si genera in quanto non sono in grado di dissipare tale onda deformandosi in maniera estremamente ridotta.

Le conseguenze sono che, a parità di onda di sovrapressione, la pressione massima che raggiunge un fluido trasportato in tubazioni di materiale polimerico sono nettamente inferiori alle pressioni raggiunte dal fluido trasportato con tubazioni metalliche. Tale differenza è dipendente da una caratteristica tipica dei materiali quali il Modulo Elastico (E) che per il Polipropilene, ad esempio e pari a circa 1 GPa mentre per l’acciaio e di circa 200 GPa.

Questo consente l’utilizzo di tubazioni in materiale polimerico aventi spessori vicini alle tubazioni in materiale metallico e condizioni di staffaggio meno gravose.

L’importanza degli staffaggi nelle reti idriche e termiche

Gli staffaggi delle tubazioni non hanno una funzione puramente “meccanica” di sostegno: sono un elemento dinamico del sistema.
Se progettati e installati correttamente:

• limitano gli effetti delle sovrapressioni;
• assorbono parte delle vibrazioni indotte dal colpo d’ariete;
• riducono le dilatazioni lineari termiche dei tubi;
• evitano oscillazioni e rumori di contatto con pareti o strutture;
• migliorano comfort acustico ed efficienza complessiva.

Al contrario, staffaggi non dimensionati a regola o distribuiti in modo scorretto possono amplificare gli effetti delle sovrapressioni e trasformare il colpo d’ariete in un problema permanente per l’impianto.

Staffaggio sistema Safety e progettazione con tubi multistrato

I cataloghi Aquatechnik riportano tabelle precise con i valori di staffaggio consigliati in funzione del diametro e del materiale delle tubazioni.

Alcune regole fondamentali:

• distribuire gli staffaggi a intervalli regolari, evitando sezioni troppo lunghe non sostenute;
• rispettare le distanze massime in funzione della temperatura di esercizio;
• utilizzare supporti antivibranti per ridurre la trasmissione del rumore;
• prevedere punti fissi e scorrevoli per controllare dilatazioni e movimenti.

L’integrazione di tubi multistrato, raccordi Safety e staffaggi correttamente progettati è la soluzione più efficace per la gestione delle sovrapressioni.

Tubi in PP-R Fusio-technik: resistenza e riduzione staffaggi

Oltre ai tubi multistrato, Aquatechnik propone la gamma Fusio-technik in PP-R fibrorinforzati, ideale per impianti complessi e reti di grandi dimensioni.

Vantaggi concreti in fase di staffaggio

• Minor numero di punti di fissaggio per un’installazione più rapida ed economica;
• controllo delle dilatazioni termiche grazie alla struttura fibrorinforzata;
• migliore comportamento acustico e riduzione della rumorosità indotta dalle sovrapressioni.

Soluzioni integrate contro il colpo d’ariete

La gestione delle sovrapressioni richiede un approccio integrato, che combini materiali, progettazione e componenti.

1. Scelta del tubo adeguato: multistrato per impianti idrosanitari e riscaldamento civile; PP-R Fusio-technik per reti estese e alte temperature in particolare.
2. Utilizzo di raccordi certificati: Safety per tubi multistrato, raccordi Fusio-technik a saldare per PP-R.
3. Staffaggi ottimizzati: calcolati in base a diametro, temperatura, lunghezza delle linee.
4. Accessori di protezione: valvole di ritegno, vasi d’espansione, dispositivi anticolpo nei casi più critici.

Con questo approccio, gli impianti risultano più sicuri, silenziosi e longevi. Solo una gestione consapevole del progetto, con sistemi tecnologicamente avanzati, permette di prevenire danni, costi e disagi.

Aquatechnik è al fianco di progettisti e installatori da 40 anni con soluzioni capaci di rispondere alle tue esigenze: dai tubi multistrato ai raccordi Safety-plus e Safety-metal, fino ai sistemi in PP-R Fusio-technik fibrorinforzati.

Trasforma un punto debole come i colpi d’ariete degli impianti in un vantaggio competitivo, con le soluzioni migliori.

Per ulteriori informazioni e consulenza su misura, ti invitiamo a contattare il nostro Ufficio Tecnico. 

Il laboratorio Aquatechnik, dove testiamo le soluzioni per migliorare il lavoro di progettisti e installatori