La pratica di costruzione e di utilizzazione
dei pozzi profondi presenta un insieme di elementi così
complesso da comporre una vera e propria scienza molto spesso
misconosciuta. Senza volerne assolutamente sminuire l'importanza
ci si limita, in questa sede, a fornire alcune regole di base
augurandoci che almeno queste vengano, nella realtà, tenute
in debito conto.
E' ben noto come un elemento fondamentale del pozzo sia la conoscenza
della sua curva caratteristica cioè di quella funzione
matematica, rappresentata nell'esempio di fig. 1, che lega la
portata emunta alla depressione di falda intendendo per depressione
il dislivello tra la pressione idrostatica, cioè il livello
iniziale della falda indisturbata ed il livello dinamico che viene
a stabilirsi nel pozzo durante l'emungimento. E' altresì
noto come per un razionale sfruttamento dei pozzi profondi sia
necessario porre alla portata captata il limite chiaramente definito
dal punto critico (punto B della fig.1) cioè dal punto
della curva caratteristica oltre il quale viene a mancare la proporzionalità
tra aumenti di portata e di depressione.
Ad esempio per una
gestione corretta del pozzo di cui al grafico della fig. 1 risulta
necessario non superare la portata di 40 l/sec . (maggiori delucidazioni
possono leggersi nell'articolo "LA CAPTAZIONE D'ACQUA TRAMITE
POZZI PROFONDI" dove sono indicate le regole per la determinazione
pratica della curva caratteristica), nel mentre per ottemperare
a tale regola si usa installare una pompa a giri fissi in grado
di sollevare la portata limite e solo quella.
Bisogna però tener presente che durante la vita di un pozzo
la falda è soggetta a cambiamenti di livello che possono
comportarne modificazioni definitive oppure soltanto delle variazioni
cicliche con ritorno sistematico alle condizioni iniziali. La
falda potrebbe, per esempio, cambiare da un mese all'altro per
effetto di una stagione particolarmente siccitosa che ha ridotto
al minimo gli apporti idrici del bacino imbrifero, ma potrebbe
anche modificarsi da un giorno o addirittura da un'ora all'altra
a causa di un pozzo non molto lontano che vi attinge grandi portate
e che funziona sia a turni alterni e sia con aumento progressivo
di prelievo. Al verificarsi di tale evenienza la pompa a portata
e prevalenza fissa di cui si è detto non è più
in grado di rispettare le impostazioni di base e quindi potrebbero
aversi sia un calo di portata come pure un emungimento eccessivo
che danneggia il pozzo. La moderna tecnica consente di risolvere
simili problemi prevedendo di installare, in luogo di quella a
giri fissi, un pompa a velocità variabile ed i relativi
dispositivi di comando e regolazione intelligente.
Per una miglior comprensione dei fenomeni
e delle soluzioni proposte continuiamo ad esaminare l'esempio
di cui alla fig 1 ed immaginiamo di voler emungere una portata
di 40 l/sec cioè di voler sfruttare con continuità
il pozzo alla sua massima potenzialità. Supponiamo anche
che il livello statico della falda sia soggetto a continue escursioni
in più o in meno per un valore massimo di 5 m e con successivo
ripristino delle condizioni iniziali, escursioni dovute a più
fattori concomitanti come ad esempio l'andamento altalenante stagionale
della piovosità e quello dei vari prelievi che vanno ad
interessare la falda. L'acqua captata sia da immettere in una
vasca di raccolta sita superiormente a quota suolo cioè
circa 30 metri più in alto del livello dinamico di falda.
La pompa installata nell'esempio ora in discussione è del
tipo a velocità variabile, sommergibile da pozzo e dotata,
come di norma, di tutte le apparecchiature collegate all'impianto
centrale di telecomando e telecontrollo atte a regolare automaticamente
la velocità di rotazione per ottenere una portata costante
di 40 l/sec ed a rilevare e trasmettere al sistema centralizzato
di telecontrollo tutti i dati di funzionamento effettivo e cioè
portata effettivamente prelevata e livelli della falda e del serbatoio
superiore di arrivo.
Nel grafico di fig. 2 sono rappresentati
tutti i dati di funzionamento. Vi figurano con colore blu a linea
grossa le due curve caratteristiche del pozzo sfalsate tra di
loro di 5 m e corrispondenti all'escursione di falda, con colore
rosso le curve caratteristiche della pompa a giri variabili con
i dati indicativi delle varie velocità e le linee del rendimento
(relativo alla condizione ottimale considerata pari al 100%) in
colore nero a linea sottile. Il rettangolo blu rappresenta l'area
di funzionamento da considerare cioè un emungimento fisso
di 40 l/sec che devono essere sollevati fino a quota suolo. I
dati salienti relativi ai tre regimi rispettivamente per livelli
massimo, medio e minimo sono riportati nella seguente tabella
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Si può constatare come l'insieme
elettromeccanico garantisca un prelievo continuativo della portata
prefissata (40 l/sec) fornendo del tutto automaticamente una pronta
risposta alle supposte variazioni della falda. Si noterà
inoltre come la potenzialità della pompa sia leggermente
esuberante rispetto al fabbisogno e possa quindi far fronte anche
a situazioni più gravose di quelle supposte. Si può
quindi ritenere che la soluzione avanzata possieda le migliori
garanzie di uno sfruttamento del pozzo valido per molti anni,
ovviamente alla condizione che le condizioni iniziali della falda
rimangano stabili come supposto finora nell'esempio.
Le cose cambiano totalmente nel caso si riscontrino invece delle
modifiche radicali nella scabrezza del materasso attivo o nelle
perdite di carico dei filtri di presa tali da cambiare stabilmente
le caratteristiche del pozzo e quindi i valori ottimali prima
definiti. In tale malaugurata sorte non resta che ripetere le
prove di portata, definire la nuova curva caratteristica e quindi
il nuovo valore di optimum per reimpostare in maniera diversa
la regolazione della pompa.
Poiché si tratta di un'evenienza tutt'altro che rara, è
consigliabile ampliare fin dalla sua costituzione le funzioni
del sistema prima indicate in modo da renderlo atto anche ad effettuare
le verifiche necessarie per scoprire ogni eventuale novità
nel funzionamento. Per raggiungere tale risultato sarà
necessario modificare il sistema di telecontrollo in modo che
esso possa determinare con continuità il valore della depressione
di falda che viene utilizzata periodo per periodo a fronte della
richiesta portata di 40 l/sec. con un'operazione da compiersi,
del tutto automaticamente, ogni qual volta viene sospeso il prelievo
d'acqua nel pozzo. In altri termini l'automatismo, rilevato che
la pompa è ferma e che si è ristabilito il livello
statico del momento ed avendo già registrato come di norma
tutti i livelli, deve paragonare la depressione dell'ultimo prelievo
con la depressione precedentemente nota. In caso siano riscontrate
differenze superiori alla tolleranza ammissibile, il sistema dovrà
emettere un allarme cui deve far seguito l'intervento del personale
di esercizio per impostare una nuova regolazione che tenga conto
delle mutate circostanze.
A questo punto il sistema può considerarsi completo e perfettamente
funzionante pur sussistendo altre possibili anomalie. Si deve
infatti tener ben presente come l'uso della pompa a portata assolutamente
costante anche quando varia la sua velocità di rotazione
così come accade nell'esempio, esuli dalle buone regole
di normale impiego delle pompe a giri variabili essendo invece
caratteristica precipua di tali pompe il cambiare contemporaneamente
sia la pressione e sia la portata ogni qual volta cambia la sua
velocità di rotazione .
Le precauzioni da adottare onde scongiurare anche questa anomalia
consistono nel tenere controllato il punto di funzionamento della
pompa e, in caso di escursioni di falda molto rilevanti che provocano
periodici e cattivi rendimenti, installare nella parte superiore
del pozzo una seconda pompa sommergibile avente la stessa portata
dell'altra ed una prevalenza atta a far rientrare, tutte le volte
che la aumentata depressione lo richiede, la pompa principale
entro il suo regime di buon funzionamento. Onde premunirsi per
una eventuale futura necessità di questo tipo sarà
prudente al momento della sua costruzione maggiorare cautelativamente
il diametro della parte superiore del pozzo.
In definitiva l'applicazione di cui si
discute in questa nota consiste nel dotare il pozzo di apparecchiature
elettromeccaniche di pompaggio a portata costante ma a pressione
variabile che sono ritenute atte ad assicurare un corretto emungimento
anche quando varia la prevalenza manometrica totale di sollevamento.
Ciò può aver luogo, in caso di escursioni di falda
relativamente basse se confrontate con il dislivello totale da
vincere, impiegando pompe sommergibili da pozzo a velocità
variabile asservite alla portata in uscita che deve essere costante.
Per ottenere lo stesso risultato nel caso di pozzi con escursione
di falda così importanti da comportare dei periodi di cattivo
funzionamento della pompa a giri variabili, sarà necessario
affiancarle, collegandola in serie, una seconda pompa a giri fissi
posta nella parte superiore del pozzo e che entra in funzione
quando è necessario riportare la pompa principale entro
le tolleranze ammissibili . Le apparecchiature proposte sono anche
corredate di un dispositivo atto a verificare in tempo reale le
condizioni di falda e a segnalare l'eventuale comparsa di anomalie
di un certo rilievo che comportano la determinazione della nuova
curva caratteristica del pozzo e della nuova portata da imporre
al sistema.
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