Colpo d'Ariete

Come in un qualsiasi sistema fisico, di qualsiasi natura, una variazione pressoché istantanea dei suoi parametri provoca, quanto meno, una destabilizzazione dello stesso sistema, analogamente accade con il colpo di ariete nelle tubazioni idriche. A tutti sarà capitato di sentire dalle tubazioni idriche un rumore improvviso, durante l'utilizzo dell'acqua: esso è provocato dal cosiddetto colpo di ariete.

Il colpo di ariete si manifesta in una tubazione idrica se in questa, improvvisamente, viene arrestato o, in alcuni casi anche soltanto variato, il flusso di acqua circolante.

Il fluido in movimento nella tubazione è caratterizzato da una determinata energia cinetica, dipendente dalla sua velocità (generalmente dell'ordine di qualche metro al secondo), e per questo motivo l'arresto improvviso del flusso, o una sua significativa riduzione, comporta la trasformazione dell'energia cinetica in pressione, la quale provoca il classico rumore, detto colpo d'ariete. all'interno della tubazione.

Colpo d'ariete e pressione idrica

La pressione che si crea a seguito dell'arresto e/o della diminuzione del flusso in una tubazione idrica può essere calcolata avendo tutte le informazioni del sistema: la lunghezza del tubo, il diametro, la velocità dell'acqua circolante nel tubo ed il tempo impiegato per la chiusura della valvola (o in generale del sistema di intercettazione) che provoca l'arresto completo o parziale del flusso d'acqua nella tubazione. L'ipotesi di fondo, come in tutti i sistemi idrici, è quella in cui si considera l'acqua come un fluido incomprimibile.

I tempi di chiusura delle intercettazioni o delle valvole hanno un ruolo fondamentale nello svilupparsi del fenomeno detto colpo d'ariete, la cui frequenza è amplificata dallo scomparire, per la maggior parte degli impianti medi e piccoli, delle classiche valvole, o chiusure, a volantino e a vite.

Le chiusure a volantino e le chiusure a vite, infatti, per il loro principio di funzionamento potrebbero limitare il numero di eventi che determinano un colpo d'ariete, non avendo dei tempi di arresto estremamente brevi per il flusso d'acqua in una tubazione.

Tali tempi sono, infatti, eccessivamente dilatati se confrontati con le moderne valvole, chiusure e sistemi di intercettazione, tutti caratterizzati da una chiusura rapida: tra essi i più noti sono i classici rubinetti a leva.

Gli stessi fenomeni fisici che provocano il colpo d'ariete possono riguardare non solo gli impianti idrici delle comuni abitazioni con valvole e sistemi di chiusura pressoché immediati, ma anche l'attivazione e la disattivazione di sistemi di pompaggio in impianti idrici di grandi dimensioni. In ogni caso, oltre al fastidioso rumore generato dal fenomeno, i danni meccanici prodotti dal colpo d'ariete possono essere notevoli.

Essi si manifestano soprattutto in corrispondenza di giunzioni di parti rigide, come tubazioni in ferro collegate tra loro o collegate a mezzo di giunti anch'essi rigidi. Collegamenti che non dovrebbero essere realizzati in fase di installazione degli impianti né previsti nelle eventuali fasi progettuali. Tali collegamenti, infatti, possono essere già caratterizzati dalla presenza di tensioni tra loro generate al momento del montaggio che conferiscono scarsa elasticità al sistema, con conseguente scarsa capacità di assorbimento delle sollecitazioni prodotte dal colpo d'ariete.

Gli impianti idrici, o in generale quelli idronici (termici ad acqua), possono essere realizzati con tubazioni saldate o con tubazioni prive di saldature.

Negli impianti realizzati con saldature dei tubi in ferro, la ricottura delle saldature conferisce una maggiore elasticità ai punti di giunzione delle tubazioni, permettendogli di assorbire più facilmente i colpi d'ariete. Per gli stessi motivi, negli impianti realizzati senza saldature, i raccordi delle tubazioni andrebbero effettuati con elementi flessibili. Altre possibili soluzioni per contenere le sollecitazioni meccaniche di un colpo di ariete sono costituite da ammortizzatori installati a monte delle intercettazioni.