L’idraulica nelle costruzioni da Construction Knowledge.net

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1. Quali tre cose deve sapere l’idraulico?
2. Corre in discesa… ma poi? (un’introduzione alle fognature sanitarie)
3. Perché sono importanti gli sfiati?
4. Perché iniziare dagli impianti?
5. Cosa dovrei sapere sulle tubature?
6. Quali sono le basi del dimensionamento di un sistema idrico?
7. Cosa dovrei sapere sul trattamento dell’acqua?
8. Cosa dovrei sapere sui sistemi settici sul terreno?
9. Cosa dovrei sapere sui sistemi idrici sul terreno?
10. Quali documenti di pubblico dominio sono disponibili per ulteriori studi?
11. Trucchi del mestiere & Regole empiriche per le basi dell’idraulica:

Quali tre cose deve sapere l’idraulico?

Il caldo è a sinistra, il freddo è a destra e la merda corre in discesa.

Corre in discesa… ma poi? (a Primer on Sanitary Sewers)

L’idraulico dovrebbe essere uno degli eroi della società moderna. Nel XIX secolo, le persone si sono avvicinate per lavorare nei lavori della rivoluzione industriale. Tifo, colera e dissenteria uccisero migliaia di persone a causa di problemi di rifiuti umani. I moderni metodi idraulici, e il nostro Eroe l’Idraulico, hanno aiutato ad eliminare questo mezzo di diffusione delle malattie infettive. Guardate le società di oggi con sistemi fognari poveri e vedrete un alto tasso di mortalità infantile e una bassa longevità.

I codici edilizi riconoscono questa connessione tra i sistemi idraulici sanitari adeguatamente progettati e installati e la salute pubblica. Per progettare i sistemi sanitari, la maggior parte dei codici si basa su un concetto intelligente chiamato Unità di Drenaggio (DFU). Impostando una quantità DFU per ogni tipo di impianto idraulico, il Codice considera sia quanta acqua passa tipicamente un impianto sia la probabilità di quanto spesso l’impianto sarà usato. In un edificio per uffici di quattro piani con un bagno comune su ogni piano, per esempio, tutti i gabinetti, le toilette, gli orinatoi e i lavandini non saranno usati nello stesso momento. Se i sistemi idraulici dovessero essere progettati per questo scenario, le dimensioni dei tubi sarebbero enormi.

Il concetto DFU permette un dimensionamento ragionevole delle linee di fognatura sanitaria, basato sull’esperienza di molti edifici. Naturalmente, l’ingegnere idraulico può decidere di progettare in modo più conservativo rispetto ai requisiti del DFU. Uno stadio di calcio, dove tutta la birra viene drenata dalle vesciche durante l’intervallo, deve essere progettato in modo che tutti gli impianti fluiscano contemporaneamente. In generale, però, il concetto di DFU viene usato spesso e le basi dovrebbero essere comprese dal supervisore della costruzione.

L’US Army Field Manual for Plumbing ha alcune linee guida utili qui sotto:

Una comprensione generale del processo di progettazione DFU aiuta il supervisore alla costruzione a capire l’importanza delle dimensioni e della pendenza della tubatura della fogna sanitaria. Se volete una comprensione più dettagliata del mestiere di idraulico, rivedete i documenti di dominio pubblico qui sotto. Le basi di un sistema di scarico idraulico, comunque, sono mostrate nel grafico qui sotto.

Perché gli sfiati sono importanti?

I gas di scarico puzzano e possono far ammalare la gente. Forse non i duri come me e te, ma altre persone. Quindi le trappole idrauliche impediscono al gas di fogna di salire nello spazio abitato. La trappola mantiene il gas di fogna giù nei tubi dove scorre la fogna. I dettagli qui sotto illustrano:

Il concetto di tenuta della trappola sembra ragionevole…tenere un tappo d’acqua tra il gas di fogna puzzolente e noi. La figura sopra, però, mostra che il sigillo della trappola si perde quando l’acqua passa attraverso. Quella figura ci mostra il motivo per cui ventiliamo i tubi di fogna. Dobbiamo proteggere il sigillo della trappola. Perché l’acqua scorra, l’aria deve sostituire il volume d’acqua che scorre via (pensate a una cannuccia in una bibita con il pollice che copre la parte superiore della cannuccia). Poiché i tubi di fogna non scorrono completamente pieni, come quella cannuccia piena di Coca Cola, il tubo scorrerà facendo passare un po’ d’aria sopra la parte superiore del liquido che scorre. Ma occasionalmente perdiamo la tenuta della trappola se il flusso d’acqua riempie quasi completamente il tubo. Pertanto, gli sfiati devono essere progettati e installati in modo che l’aria possa arrivare a quella trappola, proteggendo l’acqua della trappola dal fluire giù per lo scarico ed esponendoci al gas di fogna.

Lo sfiato più comune è uno sfiato individuale, che è comunemente richiesto per essere almeno la metà della dimensione del tubo del dispositivo che viene sfiatato ma non meno di 1 1/4″. Le complicazioni dello sfiato abbondano, con lo sfiato comune, lo sfiato umido, lo sfiato della pila dei rifiuti, lo sfiato del circuito, lo scarico e lo sfiato combinato e lo sfiato del dispositivo dell’isola. Per capire le regole per questi sfiati, è necessario consultare il codice della propria giurisdizione. Un semplice grafico che mostra scarichi e sfiati è mostrato qui sotto:

Un meraviglioso sito web, ThePlumber.com, fornisce alcuni grandi dettagli sugli sfiati e consigli professionali se vuoi capire meglio gli sfiati.

Perché iniziare con gli impianti?

Quando inizi un progetto e cominci a capire l’impianto idraulico, ti consiglio di iniziare pensando agli impianti. Molti di noi hanno la tendenza a entrare subito nei dettagli. Ci chiediamo: “Qual è la profondità di quella linea fognaria? Ci sono altri tubi che interferiscono con il percorso? Si può cambiare la pendenza per farla funzionare?”. Invece, dovremmo cominciare dall’inizio.

Le linee fognarie e le linee dell’acqua sono nel progetto per servire gli impianti idraulici (che sono lì per servire gli occupanti). Quindi iniziate il progetto esaminando attentamente gli impianti. Capire quali tipi sono selezionati e come funzionano. Facciamo una breve rassegna:

Servizi igienici (chiamati anche water closet): I gabinetti portano i rifiuti organici del corpo alla fogna e sono fatti di vitreous china. La classificazione principale per i gabinetti è: a pavimento o a parete e il tipo di serbatoio o la valvola di scarico. I gabinetti hanno la trappola incorporata nel dispositivo del gabinetto, quindi le tubature della fogna sanitaria per i gabinetti non includono una trappola. Qui ci sono alcune opzioni di gabinetti dal Manuale da campo dell’esercito americano sull’impianto idraulico (che fornisce informazioni molto più dettagliate e istruzioni per la riparazione) :

Se volete imparare molto di più sui gabinetti, e qualsiasi altra cosa che abbia a che fare con il lavoro di idraulica, andate su ThePlumber.com.

A fianco del gabinetto, si spera troverete un gabinetto, un posto per lavarsi le mani dopo aver fatto il lavoro sporco. I gabinetti possono essere in vitreous china, ghisa smaltata, acciaio inossidabile o plastica ed essere montati a parete, su piedistallo o a superficie in un mobiletto. Ecco alcune opzioni di gabinetti dal Manuale da campo dell’esercito americano sull’idraulica (che fornisce informazioni molto più dettagliate e istruzioni per le riparazioni) :

Anche i lavandini permettono di lavarsi le mani, ma la classificazione dei lavandini è più ampia e include lavandini da cucina, lavandini per lo straccio, lavandini per la brodaglia, lavandini da bar, ecc.

Qui ci sono alcune opzioni di lavandini dal Manuale da campo dell’esercito americano sull’impianto idraulico.

Anche gli impianti idraulici sono descritti nel Manuale da campo dell’esercito americano sull’impianto idraulico e mostrati qui sotto.

Altri impianti idraulici includono docce, vasche da bagno, fontane, bidet, vasche idromassaggio e tritarifiuti. Una ricerca su internet su uno qualsiasi di questi articoli fornirà informazioni più specifiche.

Cosa devo sapere sui tubi?

La maggior parte dei codici idraulici hanno molte informazioni sui tubi e permettono tutti i tipi di opzioni di tubi che probabilmente non vedrai mai. Il tubo di ghisa, per esempio, è incluso in quasi tutti i codici idraulici, ma non ho visto nessun tubo di ghisa installato da un bel po’. Sono approvati anche tutti i tipi di tubi ad alta tecnologia che non vengono mai usati negli edifici normali. Quindi, tra il vecchio e il nuovo, molte opzioni di tubi rendono i codici confusi.

Cerchiamo di coprire le basi dei tubi che probabilmente vedrete in un cantiere. Le fognature sanitarie all’interno degli edifici sono spesso costruite con tubi in PVC schedule 40, mentre le fognature all’esterno degli edifici usano spesso tubi in PVC SDR-35. Il tubo in PVC schedule 40 usa connessioni incollate mentre il PVC SDR-35 ha un giunto con guarnizione, connessioni slip-in. Le tabelle sottostanti mostrano alcuni altri attributi di varie misure di tubi comuni.

Tubo PVC Schedule 40

PVC Schedule 80 pipe

PVC Schedule 120 pipe

Nota che i tubi in PVC schedule 40, 80 e 120 hanno tutti lo stesso O.D. per una dimensione nominale, ma l’I.D. cambia. Questi tubi sono normalmente disponibili in sezioni da 10′ e 20′. Il tubo schedulato 40 viene usato più spesso, seguito dal più pesante schedulato 80, poi dall’ancora più pesante schedulato 120.

Il termine SDR sta per “Standard Dimension Ratio”, è il rapporto tra diametro del tubo e spessore della parete. Pertanto, tutte le dimensioni dei tubi SDR-35 avranno la stessa pressione massima dell’acqua. Inoltre, più alto è l’SDR, più sottile è la parete del tubo rispetto al diametro. Infine, le lunghezze standard per i tubi SDR sono 14′ e 20′.

Tubo PVC SDR-35

Tubo PVC SDR-26

Le tubature dell’acqua hanno opzioni più comuni. Non vedo quasi mai un tubo di ferro zincato installato, anche se era comune anni fa. Sia il costo che i problemi di corrosione e manutenzione a lungo termine hanno forzato il declino. I tubi di rame, d’altra parte, continuano ad essere popolari, anche con i grandi aumenti di prezzo negli ultimi anni. Dei tre spessori di parete per i tubi di rame, non ho mai usato il rame più sottile, il tipo M. Il rame di tipo L, il più comune, viene usato spesso per i sistemi di distribuzione dell’acqua (cioè le tubazioni dal contatore dell’acqua o dalla parete esterna dell’edificio fino ai dispositivi idraulici). Il rame di tipo K ha le pareti più spesse e viene usato di più per il servizio idrico (cioè dalla conduttura dell’acqua al contatore o alla parete esterna dell’edificio). I tubi di rame possono anche essere rigidi (le sezioni diritte) o morbidi (rotoli). ThePlumber.com fornisce un’eccellente discussione sulle tubazioni dell’acqua ed esalta le virtù dei tubi di rame.

Anche i tubi in PVC e CPVC (per acqua calda) vengono usati spesso, ma hanno la tendenza a perdere prima del rame. I sistemi di tubazioni PEX (PEX sta per polietilene reticolato) sono diventati estremamente popolari negli ultimi anni. I sistemi PEX sono semplici e poco costosi da installare e raramente perdono. L’aspetto negativo principale è che le tubazioni flessibili, quando sono installate in luoghi esposti, non sembrano così ordinate e a regola d’arte come i tubi dritti. Una cosa importante da ricordare con i tubi PEX, però, è che si deteriorano rapidamente se esposti ai raggi UV. Quindi i tubi PEX devono essere tenuti al riparo dalla luce del sole.

Quali sono le basi del dimensionamento di un sistema idrico?

Se hai mai fatto una doccia e sentito lo sciacquone del bagno, inizi a capire che la progettazione del sistema idrico è complicata. Sapete cosa è successo quando vi siete scottati nella doccia? Lo sciacquone del gabinetto ha richiesto un flusso di sola acqua fredda (a meno che non scarichiate il gabinetto con acqua calda) che ha fatto scendere la pressione nella parte di acqua fredda del sistema di distribuzione dell’acqua. Quando la pressione scende, il flusso scende. Sul lato dell’acqua calda, però, niente scarico, nessun calo di pressione, nessun cambiamento nel flusso. Quindi nella doccia si ottiene la stessa quantità di acqua calda e meno acqua fredda… e questo non va bene.

Un sistema idrico ben progettato riduce questo effetto. Quando i tubi sono dimensionati correttamente per i flussi probabili, le cadute di pressione di un altro uso hanno un effetto minore. Naturalmente, la maggior parte dei codici idraulici proteggono ulteriormente la persona sotto la doccia richiedendo ora una valvola di miscelazione azionata dalla temperatura nella doccia che impedisce le scottature.

La progettazione del sistema idrico, quindi, deve tenere conto dei flussi d’acqua (in galloni al minuto), della caduta di pressione dall’attrito nei tubi e dai cambiamenti di altitudine (in psi) e della velocità dell’acqua (in piedi al minuto). Questi fattori variabili, insieme al fatto di non sapere mai quale combinazione di apparecchi idraulici richiederà l’acqua allo stesso tempo, rendono complicata la progettazione del sistema idrico.

Similmente alla progettazione delle fogne discussa sopra, il concetto di unità di servizio idrico (WSFU) aiuta a semplificare il processo. Il Codice elenca le WSFU per l’acqua fredda, l’acqua calda e l’acqua totale per ogni tipo di impianto idraulico. Quindi il flusso d’acqua di progetto in gpm può essere trovato per qualsiasi sezione di tubatura nel sistema. Un diagramma di flusso dell’acqua mostra poi le opzioni di dimensione del tubo e di perdita di attrito. Questa sezione spiega la teoria, ma non dà abbastanza informazioni per fare effettivamente il progetto. Vai al tuo codice idraulico se vuoi capire di più.

Un altro concetto di base che dovresti capire sui sistemi idrici è la perdita di pressione con l’altezza. Vi consiglio di memorizzare che un psi equivale a circa 2 piedi di dislivello. Quindi un aumento di 50 piedi dal piano terra al 4° piano farà scendere la pressione dell’acqua di 25psi. Se il vostro sistema idrico pubblico fornisce 45 psi al livello della strada, avrete 20 psi al 4° piano. Poiché 20 psi è circa la pressione minima dell’acqua spesso raccomandata, questo funzionerebbe. Se l’edificio proposto è di 8 piani, cosa succede? Abbiamo un aumento di 100′, che dà circa un calo di pressione di 50psi. Dato che stiamo iniziando solo con 45 psi, non avremo acqua fino all’8° piano. Quindi avremmo bisogno di una pompa ausiliaria.

Il manuale da campo dell’esercito americano 3-34.471 mostra un esempio di progettazione di un sistema idrico e diversi grafici utili.

Cosa dovrei sapere sul trattamento dell’acqua?

Ho trovato un sito meraviglioso che spiega il trattamento dell’acqua in modo semplice e chiaro. Il sito H24U ha un’area FAQ sul trattamento dell’acqua che vi fornirà una buona comprensione generale.

Cosa dovrei sapere sui sistemi settici on-lot?

Questo sito della Purdue University spiega i sistemi settici on-lot con molti grafici.

Cosa dovrei sapere sui sistemi idrici on-lot?

Il sito WellOwner.org fa un buon lavoro per spiegare tutti gli aspetti dei sistemi idrici on-lot.

Quali documenti di pubblico dominio sono disponibili per ulteriori studi?

Il manuale da campo dell’esercito americano per l’idraulica, i raccordi delle tubature e le fognature è un’eccellente introduzione all’idraulica. Fornisce tante informazioni quanto molti libri di idraulica disponibili nelle librerie… ed è gratuito. Se non hai una copia del codice idraulico con i commenti per la tua giurisdizione, usa questo US Army Field Manual come un modo per avere familiarità con le basi. Questo manuale di 276 pagine è ufficialmente chiamato FM 3-34.471 (FM 5-420).
Un’altra risorsa, più utile nella progettazione che nella costruzione, è lo US Dept of DefensePlumbing Systems Manual. Ha 60 pagine di informazioni e si chiama ufficialmente UFC 3-420-01 (ottobre 2004).
Per informazioni sui sistemi ad aria compressa, rivedere il Manuale dell’aria compressa del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, chiamato ufficialmente UFC 3-420-02FA (maggio 2003).
Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha creato una guida alla prevenzione e mitigazione del Radon indoor. Questa 42 pagina ha il nome ufficiale UFC 3-490-04A (maggio 2003).

Trucchi del mestiere & Regole empiriche per le basi dell’idraulica:

1. Il caldo è a sinistra, il freddo è a destra e la merda corre in discesa.
2. Una unità di scarico è definita come 7,5 galloni di acqua al minuto.
3. Le linee di ventilazione nelle fognature sanitarie sono lì per proteggere la guarnizione della trappola, per evitare di sentire l’odore di gas di fogna.
4. Per capire l’impianto idraulico, bisogna prima capire gli impianti idraulici.
5. I tubi in PVC schedule 40, 80 e 120 hanno tutti lo stesso diametro esterno per una dimensione nominale, ma il diametro interno cambia.
6. Ogni 2′ di altezza in un edificio riduce la pressione dell’acqua di circa 1 psi.