2.7. Pistone idraulico,

sifonaggio e autosifonaggio

Le acque di scarico provenienti dalle diramazioni, confluendo

nella colonna, e precipitando verso il basso, creano il cosiddetto

“Pistone idraulico”.

Pertanto un flusso di scarico di una certa consistenza (ad esempio

quello generato da una cassetta di risciacquo per wc), crea il

pistone idraulico, e il suo flusso genera due zone distinte all’interno

della colonna di scarico: una zona di pressione positiva a valle del

flusso di scarico (aria compressa) ed una zona di depressione o

pressione negativa a monte (aria aspirata).

Pistone idraulico: massa di acque reflue che, scendendo lungo

una colonna di scarico, provoca uno schiacciamento dell’aria

sottostante (zona di pressione positiva) ed un risucchio d’aria nella

zona soprastante (zona di depressione o pressione negativa).

Pertanto, possiamo dire che l’aria gioca un ruolo fondamentale

nella caduta dell’acqua e negli impianti di scarico.

L’acqua in caduta nel vuoto, cioè in assenza di atmosfera, subisce

un’accelerazione di velocità legata alla forza di gravità (g) e al disli-

vello (H), come descritto da una precisa legge fisica:

v = √ (2gH)

dove:

v=velocità;

g=9,8 m/sec (forza di gravità);

H=dislivello in metri

Quindi, in assenza di atmosfera, la velocità dell’acqua in caduta

aumenta via via che aumenta H, cioè via via che l’acqua si allon-

tana dal punto di partenza.

Sulla base di questo principio, un errore abbastanza comune è

quello di pensare che negli edifici di altezza considerevole, come

ad esempio i grattacieli, l’acqua in caduta nelle colonne di scarico

possa raggiungere velocità talmente elevate da provocare rotture

al piede di colonna.

In realtà, in presenza dell’atmosfera, basta osservare una cascata

per rendersi conto che l’acqua in caduta libera non subisce un’ac-

celerazione costante: ad un certo punto, per effetto dell’attrito

con l’aria, il flusso di acqua in caduta si “nebulizza” allargandosi e

stabilizzando la propria velocità.

Flusso turbolento e flusso anulare: analogamente a quanto

succede per una cascata, in una colonna di scarico il flusso di

acqua in caduta (flusso turbolento), dopo pochi metri, tende ad

allargarsi per la resistenza dell’aria e ad “incollarsi” alle pareti del

tubo formando una specie di “camicia d’acqua” che trascina verso

il basso un nucleo centrale di aria (flusso anulare).

Per un dislivello contenuto, cioè fino a 2 piani (circa 6 mt), si può

parlare di “flusso turbolento”: il pistone idraulico coincide con una

massa di acqua e aria che occupa praticamente l’intera sezione

della tubazione. Per dislivelli maggiori (oltre i 2 piani - 6 mt) si parla

invece di “flusso anulare”, con un pistone idraulico “a camicia”

(cioè forato al centro, con l’acqua “incollata” alle pareti della

colonna) che trascina verso il basso un cilindro d’aria centrale.

In entrambi i casi si ha comunque uno schiacciamento dell’aria

nella zona a valle (compressione) ed un risucchio d’aria nella zona

a monte (depressione). Ciò che cambia è la velocità del flusso di

scarico. In regime turbolento il flusso di scarico può raggiungere

una velocità di circa 13-14 mt/sec in prossimità della braga imme-

diatamente successiva al punto di immissione. Ma dopo circa due

piani, a causa della resistenza dell’aria e dell’attrito con le pareti

della colonna di scarico, la velocità di caduta dell’acqua subisce

un rallentamento per stabilizzarsi ad un valore di circa 10 mt/sec,

assestandosi così, ad un regime anulare.

www.wavin.it

Sistemi di Scarico Catalogo tecnico

175