Tubazioni acqua e materiali su cui puntare per una scelta lungimirante che avvantaggi cittadini, appaltanti ed azienda appaltatrici: un dilemma sempre più attuale per le Pubbliche Amministrazioni.
Amministrare la cosa pubblica, oggi più che mai, significa orientare le proprie scelte in vista della tutela di interessi che non necessariamente possono sembrare immediatamente convergenti, ma che lo possono divenire quando la discrezionalità tecnica riesce ad accompagnarsi ad apertura culturale, ascolto ed aggiornamento tecnologico.
Nel caso delle opere infrastrutturali come acquedotti e reti idriche, la scelta delle tubazioni acqua non è più tema affrontato con inerzia da amministratori, tecnici e progettisti:

• facilità di posa
• durata totale
• economicità
• refrattarietà alle perdite
• resistenza alla corrosione
• resistenza ai colpi di pressione
• resistenza ai carichi ciclici
• resistenza alle cricche ed alla loro propagazione

sono solo alcune delle tematiche ben presenti agli attori che partecipano ai processi decisionali correlati alla gestione delle reti idriche, pubbliche e private.

Tubazioni acqua e materiali: le principali alternative tecniche

Premesso che questa breve digressione ha ad oggetto le tubazioni delle reti idriche e non delle reti domestiche, ragion per cui vengono presi in considerazione materiali adatti a sostenere tubature anche su  grandi distanze, la prima macrodivisione appare tra:

1. tubazioni acqua in metallo
2. tubazioni acqua in cemento
3. tubazioni acqua in plastica
4. tubazioni acqua in PVC-A

Tubazioni acqua in metallo: i tubi in ghisa, in ghisa sferoidale ed acciao

Le tubazioni acqua in metallo hanno  utilizzato in passato tubi in ghisa, una lega ferro-carbonio, che nel tempo ha denunciato numerose problematiche:

• scarsa resistenza meccanica
• fragilità
• ridotta resistenza a trazione (150-350 N/mm2)

Divenuto presto obsoleto questo materiale, si è successivamente diffuso l’utilizzo della la ghisa sferoidale (o duttile) che, grazie alla presenza di piccole percentuali di magnesio (0,04 – 0,08%), presentava caratteristiche migliori rispetto alla precedente (resistenza a trazione 400 – 800 N/mm2).
Le tubature acqua in ghisa sferoidale presentavano un rivestimento esterno in zinco e vernice bituminosa e uno interno in malta cementizia centrifugata.

Anche questa tipologia di tubi per reti idriche ha presentato delle debolezze:

• soggezione alla corrosione
• fragilità generale: al contatto con il terreno i prodotti della corrosione dei tubi restano interclusi fra i composti ferrosi e la grafite, cosicchè le tubature divengono fragili verso le sollecitazioni meccaniche

Altra variante nei materiali successivamente intervenuta nelle tubazioni acqua in metallo è stata l’utilizzo dell’acciaio, che ha garantito proprietà e performance migliori alla ghisa: maggiore leggerezza, resistenza a pressioni nominali superiori e saldabilità.

Rispetto alle tubazioni acqua in ghisa, quelle in in acciaio sono meno costose (soprattutto quando saldate longitudinalmente) e più leggere, permettendo una riduzione dei costi di movimentazione e posa in opera.

Neppure le tubazioni in acciaio hanno tardato a mostrare i propri limiti:

• soggezione alla corrosione in caso di acque aggressive
• sensibilità alle correnti elettrolitiche nei terreni di posa elettrochimicamente aggressivi
• sensibilità alle correnti vaganti – linee di trazione elettrica e/o correnti disperse provenienti dallo scarico a terra di correnti continue.

Tubazioni acqua in cemento

Le tubazioni acqua in cemento sono realizzate più specificamente in conglomerato cementizio: un materiale naturalmente fragile e con bassa resistenza a trazione che rendere necessario il suo rinforzo mediante inserimento nei tubi di armature longitudinali – per assicurare  maggiore resistenza flessionale – e trasversali – per assorbire gli sforzi di trazione generati dalla pressione interna.

Questa necessità di rinforzo comporta l’aumento dello spessore delle tubature, rendendo necessarie:

• precompressione, per ridurre gli stati di tensione e poter affrontare pressioni maggiori
• rivestimento esterno, solitamente con mastice bituminoso rinforzato con tessuto di vetro, per prevenire la possibilità di corrosione dell’armatura in corrispondenza della superficie esterna

I vantaggi delle tubazioni in cemento – conglomerato cementizio –  sono buona resistenza alla corrosione, lunga durata e stabilità delle caratteristiche idrauliche.

Relativamente all’aspetto della convenienza economica, favorita dal basso costo di produzione, esse emerge solo in caso di tubi di diametri elevati (oltre DN 800) e di basse pressioni (0,3 – 0,4 N/mm² per il cemento armato e 1 – 1,2 N/mm² per il cemento armato precompresso).

Gli svantaggi nell’utilizzo del calcestruzzo riconosciuti:

• limitata resistenza alla trazione: pericolo di fessurazioni per gli sforzi derivanti dalle pressioni interne, assorbiti dalle armature;
• necessità di elevati spessori, peso notevole, costi di trasporto e posa in opera importanti
• posa in opera difficoltosa o delicata per contenere gli sforzi di trazione e proteggere l’armatura
• fragilità e la non completa impermeabilità
• soggezione all’attacco delle radici degli alberi e dei fulmini
• necessita di un terreno di posa stabile

Tubazioni acqua in plastica

La progressiva diffusione delle tubazioni acqua in plastica è stata favorita da proprietà estremamente rilevanti:

• costi competitivi,  soprattutto rispetto alle tubazioni metalliche
• maggiore leggerezza, con un peso minore da 2,5 a 10 volte rispetto all’acciaio
• maggiore lunghezza dei tubi,  meno giunzioni, trasporto e posa in opera più agevole
• resistenza agli agenti chimici ed isolamento elettrico
• scabrezza ridottissima, costanza nel tempo, bassa sensibilità ai transitori elastici ed assoluta impermeabilità

I materiale delle tubazioni acqua in plastica sono sostanzialmente due:

•  le tubature in resina termoplastica
• le tubature in resine termoindurenti rinforzate

Le varianti delle tubazioni acqua in plastica sono sostanzialmente due:

• le tubazioni in resina termoplastica
• le tubazioni in resine termoindurenti rinforzate

Una prima differenza tra i due materiali è legata alla reazione al calore: mentre le resine termoplastiche rammolliscono se vengono scaldate, le termoindurenti mantengono intatte le caratteristiche finché la temperatura non scende sotto i 0°C.
Ulteriore differenza tra le due tipologie di tubature acqua in plastica è il loro comportamento correlato a resistenza meccanica, reazione alla temperatura e deformabilità.

Tubazioni acqua in resina termoplastica

Le tubazioni in resina termoplastica si suddividono in

• tubature in policloruro di vinile o PVC:  un materiale resistente con una vita media di esercizio di 50 anni. Resiste alle basse temperature fino a – 60°C, è pressoché inattaccabile dai liquidi, fino a 40°, e dal terreno di posa;
• tubature in polietilene ad alta densità o PEAD e a bassa densità o PEBD: elevata resistenza chimica, atossico e infrangibile, isolante e flessibile. Per contro è soggetto al fenomeno dello scorrimento plastico e a una riduzione della resistenza meccanica.
• tubature in polipropilene isotattico o PP o Molpen: materile con elevato carico di rottura, bassa densità, resistenza chimica ed elettrica, buona resistenza termica e all’abrasione.

Tubazioni acqua in resine termoindurenti

Si tratta generalmente di tubature in poliestere (che conferisce le caratteristiche di impermeabilità e resistenza chimica) rinforzata con fibre di vetro (parte strutturale che permette la più elevata resistenza meccanica). Le buone caratteristiche delle fibre di vetro consentono di raggiungere resistenze a trazione sino a 40 Kgf/cm2.

I vantaggi delle tubature in vetroresina sono l’economicità (il costo è inferiore a quello dell’acciaio), una alta inerzia chimica ed elettrica, è un materiale leggero (1,40 Kg/dm³, contro i 7,5 dell’acciaio e i 2,5 del cemento) e ha una scabrezza ridotta e costante nel tempo.

Gli aspetti negativi delle tubazioni in resina termoindurente rinforzata sono la modesta rigidezza che rende necessaria la posa con letto e copertura di sabbia e la sensibilità in caso di calo della temperatura inferiore a 0°C.

Gli aspetti negativi delle tubazioni in plastica

Gli aspetti negativi delle tubazioni in materiali plastici sono a loro volta noti:

• resistenza meccanica limitata (eccetto per la vetroresina)
• deformabilità sotto i carichi esterni
• decadimento delle proprietà meccaniche con il tempo e con le variazioni di temperatura
• fragilità agli urti, anche se inferiore a quella del fibrocemento
• movimentazione e posa in opera delicate: necessità di evitare alte temperature e ovalizzazioni in fase di posizionamento

L’evoluzione delle tubazioni in plastica: i tubi in PVC-A

I tubi in PVC-A rappresentano l’evoluzione delle tubazioni plastiche che ne amplifica i vantaggi eliminandone gli svantaggi.

Il PVC-A è una lega polimerica composta dai due elementi del PVC-U e del Cloruro di Polietilene (CPE) nata ed inizialmente diffusa nel suo utilizzo nelle reti idriche in Inghilterra per ovviare ai problemi intrinseci delle tubazioni tradizionalmente utilizzate ed agli oneri economici che ne conseguivano ai concessionari.

Le caratteristiche tecniche dei tubi in PVC-A sono l’elevatissima resistenza garantita  dal PVC-U e dall’estrema duttilità garantita dal Cloruro di Polietilene, che assicurano

• elevata resistenza alla propagazione della cricca (tra le principali cause di malfunzionamento delle reti idriche in pressione);
• estrema duttilità
• assenza di rottura fragile
• resistenza all’urto e ai carichi puntuali (anche in presenza di basse temperature)
• tollerante agli attacchi chimici e intaccabile dalle correnti vaganti
• peso inferiore a parità di diametro rispetto ai tradizionali tubi in resina
• peso inferiore, movimentazione e posa in opera più agevole con costi inferiori di manodopera.
• atossicità certificata.

Per informazioni, consulenze o approfondimenti tecnici sulle tubature in PVC-A