Impianto idraulico: schema e consigli pratici

Se devi progettare un impianto idraulico e cerchi qualche schema utile per capirne le logiche e il funzionamento, leggi questo articolo.

Troverai tante informazioni utili e immagini che potrai utilizzare come esempio per realizzare il progetto del tuo impianto.

Gli schemi e le immagini del modello 3D dell’impianto sono state realizzate con un software BIM per impianti MEP, che ti consente di integrare il modello 3D degli impianti direttamente nel tuo progetto architettonico. In questo modo risulta più immediato verificare eventuali interferenze ed agevolare la collaborazione tra le varie discipline che entrano in gioco in un qualsiasi progetto.

Funzionamento impianto idraulico: le basi

In linea generale, l’impianto idraulico ad uso civile si suddivide,  in due principali tipologie:

• adduzione e distribuzione dell’acqua (fredda e calda), proveniente da acquedotto o serbatoio;
• scarico delle acque nere, nella rete fognaria comunale, o, in assenza, in fossa settica. Le acque condotte nello scarico possono essere suddivise in acque bianche (quelle provenienti da lavatrici, lavabi, docce, ecc.) ed acque nere (provenienti dagli scarichi nel wc).

La parte dell’impianto che si occupa di condurre l’acqua ai diversi accessori, è appunto detto impianto di distribuzione.

Lo schema che segue rappresenta l’impianto idraulico di distribuzione di un bagno con doppio lavabo, wc, bidet e doccia. Sono riportate in rosso le tubature che conducono l’acqua calda sanitaria e in blu quelle dell’acqua fredda.

Schema 3D impianto idraulico di distribuzione

Impianto di adduzione e distribuzione

L’impiego efficace dell’acqua all’interno di un edificio richiede un impianto di adduzione e distribuzione ben progettato e funzionale. Questo sistema è responsabile del trasporto dell’acqua potabile dalle fonti di approvvigionamento (serbatoi o reti pubbliche) verso i punti di utilizzo all’interno della struttura.

In genere, l’impianto inizia con un contatore, un dispositivo di chiusura (saracinesca, rubinetto di arresto) e un filtro per garantire la qualità dell’acqua in ingresso, seguito da una pompa o da un sistema di pressurizzazione che assicura il flusso costante e adeguato. Il percorso dell’acqua comprende tubazioni principali e diramazioni che portano ai vari punti di prelievo, come rubinetti, docce e apparecchi sanitari.

È essenziale che queste tubazioni siano dimensionate correttamente per evitare perdite di pressione e garantire un flusso sufficiente in ogni punto della rete.

Per servire i vari punti di erogazione dell’acqua in un edificio, occorrono colonne verticali di maggiore sezione e reti di distribuzioni orizzontali ai vari piani. Le tubazioni di distribuzione possono essere in rame, rivestito in materiale plastico, o in PVC. Le colonne montanti devono, invece, avere una sezione via via decrescente verso l’alto e possono essere in acciaio zincato, polietilene ad alta densità (PEAD), in rame o in PVC.

Per l’impianto di distribuzione dell’acqua è preferibile la cosiddetta distribuzione a collettore, in cui ogni punto di erogazione è servito singolarmente da un unico tubo, senza giunzioni, che parte da un collettore centrale di distribuzione ed arriva alle singole utenze. In questo modo la chiusura di una singola utenza non pregiudica il funzionamento delle altre e si evitano giunture che sono spesso causa di perdite. I collettori devono essere posizionati in una cassetta incassata dedicata, posta in un punto facilmente accessibile per eventuali operazioni di manutenzione. La stessa cassetta ospita un collettore per l’acqua calda ed uno per l’acqua fredda.

Per dimensionare l’impianto di distribuzione e di carico occorre tener in conto le unità di carico (UC) dei singoli dispositivi che compongono l’impianto. Per avere tutte le informazioni sul dimensionamento dell’impianto di adduzione, distribuzione e scarico, leggi “Come progettare l’impianto idrico sanitario“.

Impianto di scarico

Questo sistema è progettato per convogliare le acque reflue provenienti da lavandini, docce, wc e altri apparecchi sanitari verso la rete fognaria o il sistema di trattamento delle acque reflue. Le tubazioni di scarico devono essere dimensionate correttamente per evitare intasamenti e garantire un flusso adeguato. Spesso, le tubazioni di scarico sono realizzate in PVC o polipropilene, materiali che offrono resistenza alla corrosione e alla formazione di incrostazioni. È essenziale che l’angolazione delle tubazioni sia accuratamente calcolata per consentire il corretto deflusso delle acque reflue gravitazionalmente. Inoltre, l’installazione di dispositivi come sifoni e ventose previene l’ingresso di odori sgradevoli negli ambienti interni e contribuisce a mantenere il sistema igienico e funzionale nel tempo.

Impianto idraulico di distribuzione e di scarico schema

Gli impianti di scarico possono essere di due tipi:

• a doppio tubo, cioè realizzati con due tubi distinti per lo scarico, per smaltire separate le acque nere e quelle bianche;
• tubo singolo nel quale confluiscono indistintamente le acque nere e quelle bianche.

Qualora fosse possibile, è sempre consigliabile avere un impianto di scarico a doppio tubo perché offre il vantaggio di una maggiore igienicità. Optando per questa soluzione, infatti, si evita che il riflusso e il cattivo odore delle acque nere,  risalgano attraverso gli scarichi di lavandini, docce, vasche, ecc.

Ad ogni modo, per evitare il fenomeno del riflusso, esistono dei componenti di collegamento tra le singole apparecchiature igieniche e le condutture di scarico, costituite da un tubo ricurvo (in metallo, plastica o PVC) detto sifone.

Il sifone può avere una forma ricurva a “pera”,  a“ U”, oppure a “S”, che ospita sempre una piccola quantità d’acqua in grado di impedire il ritorno e l’uscita degli odori sgradevoli. Proprio a causa della sua forma ricurva, il sifone tuttavia rallenta il deflusso delle acque di scarico, favorendo talvolta il deposito delle sostanze in sospensione con conseguente ostruzione della condotta. Per questo, i sifoni devono essere sempre ispezionabili e pulibili, in modo da poter asportare le sostanze che causano l’intasamento.

L’impianto di scarico è costituito da:

• tubazioni orizzontali con leggera pendenza (superiore all’ 1%) che collegano i singoli apparecchi di servizio ad una cassetta di ispezione;
• tubazione orizzontale, con pendenza superiore all’1%, che collega la cassetta di ispezione alla braga situata sotto al WC;
• colonna di scarico (o fecale) che si sviluppa verticalmente, destinata a ricevere le acque nere e a convogliarle nell’impianto fognario pubblico, previa il passaggio in un pozzetto d’ispezione;
• sfiato di ventilazione, collocato generalmente sulla copertura del fabbricato.

Apparecchiature igieniche dell’impianto idraulico

Le apparecchiature che compongono l’impianto idraulico solitamente includono:

• lavello cucina – montato su staffe di acciaio o inserito in un mobile predisposto, il lavello deve essere posizionato in modo che il bordo superiore si trovi tra gli 80 e gli 85 cm dal pavimento. Le tubazioni per l’acqua calda e fredda devono avere un diametro di almeno 1/2 pollice e devono essere collegate a un gruppo miscelatore che permetta la regolazione della temperatura dell’acqua. Il tubo di scarico, con diametro di 40 mm, deve essere dotato di un sifone ispezionabile e deve seguire una pendenza superiore all’1% per convogliare l’acqua in un pozzetto ispezionabile;
• lavatrice e lavastoviglie – per la presa d’acqua destinata alla lavatrice o alla lavastoviglie, è necessario solitamente predisporre una presa d’acqua fredda, con rare eccezioni per alcuni modelli di lavatrici che richiedono anche una presa d’acqua calda. Il rubinetto di alimentazione deve essere del tipo ad innesto a vite e posizionato a un’altezza compresa tra i 60 e i 70 cm dal pavimento. Anche per lo scarico, che deve essere situato a circa 80 cm dal pavimento, è essenziale prevedere un pozzetto ispezionabile e una pendenza del tubo non inferiore all’1%;
• lavabo bagno – anche il lavabo del bagno può essere montato su staffe di acciaio, appoggiato su una colonna in porcellana, appoggiato o incassato ad un mobile bagno. In tutti i casi, è importante posizionarlo ad un’altezza di circa 80 cm dal pavimento. Il rubinetto, solitamente monocomando (in cui la miscelazione dell’acqua avviene sollevando e ruotando verso destra o sinistra la leva del rubinetto), deve essere dotato di rubinetti di arresto per consentire l’isolamento in caso di rotture. Anche il tubo di scarico, con diametro di 40 mm, deve essere corredato di sifone ispezionabile e seguire una pendenza superiore all’1%;
• vasca e doccia – la vasca, solitamente in ghisa o in acciaio smaltato, può essere scelta, nei prodotti di più recente fattura, in acrilico (o metacrilato), resina, vetroresina o corian. Richiede un erogatore d’acqua con attacchi da 1/2 pollice e uno scarico con tubo da 40 mm, con pendenza superiore all’1% e dotato di pozzetto ispezionabile. Analogamente, per la doccia è necessario prevedere un piatto per la raccolta dell’acqua, un braccio a snodo con rubinetto e uno scarico con le stesse specifiche di pendenza e dimensioni del tubo. Anche i piatti doccia possono essere in resina o in materiale acrilico, composti da un impasto che li rende resistenti, leggeri ma anche personalizzabili per colore, forma e dimensione;
• bidet – può essere appoggiato direttamente sul pavimento, filo muro oppure sospeso su staffe. È provvisto di miscelatore monocomando per l’erogazione dell’acqua calda e fredda. Lo scarico, da 40 mm., è provvisto di sifone e deve preferibilmente confluire in un pozzetto ispezionabile;
• vaso – il vaso può essere con scarico a pavimento o attacco a parete, sospeso o filo muro. È già fornito coni sifone integrato. Lo scarico deve essere eseguito con bocchettone da 70/80 mm, con pendenza superiore all’1%, fino alla colonna di scarico verticale, che è di almeno 100 mm di diametro. La cassetta per la raccolta dell’acqua (sciacquone) può essere esterna oppure ad incasso nella parete. Ha una capacità da 10 litri ed è alimentata da un tubo da 3/8 di pollice con rubinetto di arresto.

Schema impianto idraulico

Analizzate tutte le componenti di un comune impianto idraulico, è possibile realizzare lo schema dell’impianto, necessario sia in fase di cantierizzazione dell’opera per comunicare all’impresa esecutrice tutti i dettagli necessari alla sua realizzazione, che in fase di approvazione del progetto.

Per progettare un impianto idraulico può essere molto d’aiuto utilizzare un software BIM impianti MEP con cui puoi modellare l’impianto in 3D.

Impianto di scarico (in arancione) e impianto di distribuzione (in giallo) lavabi bagno

Partendo dal modello del progetto architettonico, è possibile modellare le tubature (adduzione scarico, distribuzione, acqua calda, fredda, ecc.) ed inserire le apparecchiature direttamente da una ricca libreria di oggetti BIM. In questo modo la progettazione è realistica e dettagliata e si evitano problemi e imprevisti in fase di realizzazione dell’impianto. Esplora subito il catalogo BIM gratis

Schermata del software BIM di progettazione impiantistica MEP

Nell’immagine sopra è riportata una schermata del software che ti mostra l’integrazione tra modello BIM e modello MEP. Lo schema mostra come le tubazioni dell’acqua fredda e dell’acqua calda partono dal collettore posizionato all’interno del bagno per raggiungere le singole apparecchiature.

Nel collettore, ogni tubatura ha la sua chiave d’arresto per essere esclusa singolarmente dall’impianto. Al collettore arriveranno due tubature: una per l’acqua calda, proveniente dalla caldaia per la produzione di ACS, e l’altro dell’acqua fredda. Ogni apparecchiatura è collegata anche all’impianto di scarico, che converge nella colonna di scarico verticale, prima di raggiungere l’impianto fognario pubblico.

La modellazione 3D è utilissima per avere il pieno controllo di tutti gli elementi e per ottenere in automatico:

• elaborati grafici (piante, sezioni, ecc.);
• tavole esecutive del progetto;
• relazione tecnica;
• distinta dei componenti;
• computo metrico estimativo.

Come l’energia idraulica si sposta dalla pompa all’attuatore

La trasmissione dell’energia all’interno di un circuito idraulico si basa sulla conversione e sul trasferimento di forza attraverso un fluido in pressione.

Il processo inizia dal generatore (la pompa), che riceve energia meccanica da un motore (elettrico o endotermico) e la trasforma in energia fluidodinamica, imprimendo al fluido una determinata portata (Q) e pressione (P).

Attraverso la rete di condotte e valvole di regolazione, il fluido in pressione fluisce verso l’attuatore (sia esso un cilindro per movimenti lineari o un motore idraulico per rotazioni). Giunto a destinazione, il fluido esercita una spinta sugli elementi mobili dell’attuatore, riconvertendo l’energia idraulica in lavoro meccanico utile per azionare utenze o macchinari.

Dal principio fisico alla modellazione BIM MEP

In un flusso di lavoro tradizionale, il bilanciamento tra pompa ed attuatore viene spesso stimato con ampi margini di tolleranza, portando al sovradimensionamento dei componenti, a consumi energetici elevati e a un usura precoce delle apparecchiature.

L’adozione della metodologia BIM applicata all’ambito MEP (Mechanical, Electrical, Plumbing) rivoluziona questo processo:

• calcolo accurato delle perdite di carico reali – integrando i dati parametrici di tubi, valvole e curve, i software BIM MEP calcolano analiticamente le resistenze idrauliche lungo l’intero tracciato 3D, fornendo la prevalenza esatta richiesta alla pompa;
• simulazione e scelta del componente ottimale – è possibile attingere direttamente dalle librerie digitali dei produttori (oggetti BIM) per testare il comportamento di diverse pompe e attuatori prima della posa in opera, garantendo che il punto di lavoro reale coincida con il punto di massimo rendimento della macchina;
• risoluzione delle interferenze fisiche e funzionali (Clash Detection) – riconfigurando il layout delle tubazioni nel modello informativo per evitare collisioni con strutture o altri impianti, si eliminano gomiti inutili o cambi di direzione stringenti, riducendo le perdite di pressione localizzate e salvaguardando la resa energetica verso l’attuatore.

Perché la sola pressione non basta a spiegare il funzionamento di un impianto idraulico

Quando si parla di impianti idraulici o idrosanitari, si tende spesso a considerare la pressione come l’unico parametro fondamentale per valutarne l’efficacia. Nella convinzione comune, “più pressione” equivale automaticamente a un impianto più prestazionale. Tuttavia, dal punto di vista dell’ingegneria dei fluidi, la pressione rappresenta soltanto metà dell’equazione.

La pressione misura la forza per unità di superficie (N/m² o bar) ed è il fattore che definisce la capacità dell’impianto di vincere una resistenza o sollevare un carico. Ma la sola pressione indica un’energia potenziale: da sola, non genera movimento né compie lavoro.

La triade fondamentale: pressione, portata e potenza

Per comprendere davvero la dinamica di un circuito idraulico, occorre mettere in relazione la pressione con la portata:

• Pressione (P) – determina quanta forza l’impianto può esercitare (ad esempio per superare i dislivelli dell’edificio o azionare un attuatore);
• Portata (Q) – definisce il volume di fluido che scorre nell’unità di tempo (l/min o m³/h). È questo il parametro che determina la velocità con cui il lavoro viene svolto (es. la celerità di spostamento di un pistone o la quantità d’acqua erogata a un’utenza nel tempo desiderato).
• Potenza idraulica (P_h) – è il prodotto reale della combinazione di entrambe le grandezze (P_h = P x Q).

Un sistema con pressione elevatissima ma portata quasi nulla (come una pompa per prove idrostatiche) non è in grado di muovere efficacemente degli attuatori né di servire simultaneamente più punti di erogazione in un edificio. Al contrario, una portata abbondante senza un’adeguata pressione non riuscirà a vincere le gravità o le perdite di carico della rete.

Il ruolo del BIM MEP nel bilanciamento tra pressione e portata

Nella progettazione tradizionale, valutare l’interazione dinamica tra pressione e portata lungo reti complesse richiedeva calcoli analitici semplificati, che spesso portavano a errori di sotto o sovradimensionamento.

Con l’integrazione della modellazione BIM MEP, l’analisi di queste due variabili diventa estremamente precisa e predittiva:

• calcolo idraulico dinamico in tempo reale – il software considera la geometria 3D reale, le scabrezze dei materiali e i fattori di contemporaneità d’uso per calcolare la portata corretta in ogni ramo del circuito, garantendo al contempo che la pressione residua ai punti terminali sia ottimale;
• prevenzione del fenomeno della cavitazione e colpi d’ariete – un’errata combinazione di velocità di flusso (portata) e cali di pressione locale può causare turbolenze dannose. Il modello BIM permette di individuare i punti critici prima dell’installazione fisica;
• simulazione delle condizioni di esercizio reali – attraverso le proprietà parametriche dei componenti inseriti nel modello, è possibile simulare scenari di utilizzo simultaneo delle utenze, verificando che la caduta di pressione non comprometta il flusso d’acqua richiesto dagli attuatori o dalle apparecchiature.

Cosa accade all’interno delle valvole quando un circuito idraulico cambia direzione

L’inversione del flusso o la deviazione del fluido verso differenti sezioni dell’impianto è una delle operazioni più frequenti e delicate in un circuito idraulico. Questo cambio di direzione viene governato da valvole di controllo direzionale (come distributori a cassetto/spola, valvole a sfera o a tre vie).

Ma cosa accade esattamente all’interno di questi componenti durante la commutazione?

Meccanica interna e fluidodinamica della commutazione

• Spostamento dell’elemento di tenuta (Spola/Otturatore) – quando viene inviato un comando (manuale, elettrico o pilotato), l’elemento interno alla valvola trasla all’interno della sede. Questo movimento geometrico allinea o ostruisce specifici condotti interni (porte), mettendo in comunicazione la linea di alimentazione con la camera desiderata dell’attuatore e collegando contemporaneamente la camera opposta alla linea di scarico/ritorno.
• Laminazione del flusso e picchi di pressione – durante la fase transitoria di apertura e chiusura dei condotti (mentre la spola si trova in una posizione intermedia), la sezione di passaggio si riduce drasticamente. Questo fenomeno provoca una momentanea laminazione del fluido, con un brusco incremento locale della velocità e una conseguente caduta di pressione locale.
• Inerzia e colpo d’ariete (Transitori idraulici) – la variazione repentina della direzione della colonna d’acqua o d’olio genera onde di sovrappressione dovute all’inerzia della massa di fluido in movimento. Senza un’adeguata progressione nell’apertura o un idoneo sistema di smorzamento, questi picchi trasmissivi possono affaticare le tubazioni, provocare vibrazioni, rumore e usura precoce delle guarnizioni interne.

La gestione dei componenti di regolazione nel workflow BIM MEP

Nel flusso di lavoro digitale, una valvola di commutazione non è una semplice rappresentazione grafica 3D, ma un oggetto parametrico complesso che racchiude tutte le caratteristiche funzionali e fluidodinamiche necessarie al corretto funzionamento dell’impianto:

• integrazione dei coefficienti di flusso (K_v / C_v) – all’interno del modello BIM MEP, alle valvole direzionali vengono associati i coefficienti di perdita di carico specifici forniti dal produttore. Il software riconosce le cadute di pressione introdotte dalla valvola sia in posizione di riposo che in fase di deviazione del flusso;
• simulazione dei transitori e della compatibilità di pressione – la modellazione informativa consente di verificare che la pressione nominale (PN) della valvola e le sue tolleranze ai picchi idraulici siano commisurate alle sollecitazioni massime previste nel circuito durante i cambi di direzione;
• corretto posizionamento e manovrabilità nello spazio – la Clash Detection e l’analisi degli ingombri (spazi di rispetto) garantiscono che gli attuatori elettrici o pneumatici delle valvole siano facilmente accessibili per le operazioni di manutenzione, taratura o sostituzione periodica.

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Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/impianto-idraulico-schema/