ACQ-0005 · Acquedotti · Livello Intermedio

Come scegliere il diametro minimo di una condotta acquedottistica

Criteri idraulici, gestionali e costruttivi per individuare il diametro più piccolo che soddisfa portate, pressioni, transitori, qualità dell'acqua e requisiti del gestore.

Ultimo aggiornamento: 2026-09-06

In sintesi

Il diametro minimo non è un valore unico valido per qualsiasi acquedotto. È il più piccolo diametro interno commerciale che consente alla rete di soddisfare tutti gli scenari di progetto: domanda ordinaria e di punta, eventuale antincendio, indisponibilità di componenti, pressioni minime e massime, perdite di carico, velocità, transitori e requisiti di qualità dell'acqua.

La scelta deve utilizzare il diametro interno effettivo, che dipende da materiale, classe di pressione e spessore, e deve riguardare il sistema completo. Un diametro troppo piccolo aumenta velocità, perdite di carico ed esposizione ai transitori; uno eccessivo può ridurre il ricambio, aumentare i tempi di permanenza e rendere più onerosa la rete. Il criterio corretto è quindi una verifica multicondizione, non il rispetto isolato di una sola velocità.

Utilizzare sempre il diametro interno della specifica tubazione. A parità di DN, materiale, classe e spessore possono produrre sezioni idrauliche differenti.

Conservare nel report il confronto con il diametro commerciale immediatamente inferiore, indicando quale verifica ne determina l'esclusione.

Introduzione

Il diametro influenza capacità di trasporto, pressione disponibile, velocità, energia, transitori, qualità dell'acqua e costo dell'opera. Sceglierlo mediante una regola fissa può risultare semplice, ma non garantisce che la rete funzioni negli scenari reali.

In una condotta in pressione il diametro minimo è quello che supera tutte le verifiche applicabili e appartiene a una serie commerciale compatibile con materiale, classe, giunti e pezzi speciali.

Il dimensionamento deve essere eseguito sull'intera rete. Un tratto apparentemente adeguato isolatamente può diventare critico per effetto della distribuzione delle portate, della chiusura di una valvola o dell'alimentazione di un ramo periferico.

Non esiste un diametro minimo universale

Prescrizioni nazionali, regolamenti locali e capitolati dei gestori possono stabilire diametri nominali minimi per categorie di rete, finalità antincendio, manutenibilità o standardizzazione dei ricambi.

Questi valori costituiscono un requisito di base, ma non sostituiscono il calcolo. Il diametro idraulicamente necessario può risultare maggiore, mentre un diametro inferiore può essere ammesso soltanto nei casi e alle condizioni previste dalla disciplina applicabile.

Prima di dimensionare devono quindi essere raccolti i requisiti del gestore, la funzione della condotta e gli scenari da verificare. Un valore indicato per una rete di distribuzione non va trasferito automaticamente a un allacciamento, un'adduzione o una condotta di impianto.

DN e diametro interno effettivo

Il diametro nominale DN identifica una dimensione convenzionale del sistema, ma non coincide necessariamente con il diametro interno utilizzato nel calcolo.

Il diametro interno dipende da materiale, diametro esterno, spessore, classe di pressione, rapporto dimensionale e rivestimenti. Due tubazioni con denominazione nominale simile possono avere sezioni idrauliche differenti.

Poiché velocità e perdite di carico dipendono fortemente dalla sezione, il confronto tra alternative deve utilizzare il diametro interno dichiarato per la specifica classe e non un valore nominale generico.

Anche raccordi, valvole, misuratori e riduzioni devono essere verificati rispetto alla sezione effettiva e alle perdite localizzate.

Definire la funzione della condotta

Prima del calcolo occorre classificare il tratto:

• adduzione tra fonte, impianto e serbatoio;

• condotta principale di distribuzione;

• maglia secondaria;

• ramo terminale;

• allacciamento;

• attraversamento o collegamento impiantistico;

• linea dedicata a un grande utente o a un servizio antincendio.

Funzioni differenti comportano criteri diversi per continuità, portata, pressione, ridondanza, velocità e manutenzione. Il diametro non può essere scelto senza sapere quale servizio il tratto deve garantire.

Individuare le portate di progetto

Il diametro deve essere verificato per tutte le portate significative, non soltanto per la media. Gli scenari possono comprendere:

• giorno medio e condizioni ordinarie;

• ora di massimo consumo;

• massimo stagionale;

• minimo notturno;

• portata antincendio;

• riempimento o svuotamento di serbatoi;

• alimentazione di grandi utenti;

• guasto o indisponibilità di una condotta;

• configurazioni future della rete.

Le domande devono essere attribuite ai nodi e ai profili corretti. Sovrastimare uniformemente tutte le utenze non equivale a costruire uno scenario di punta realistico.

Una prima stima mediante la continuità

Dalla relazione di continuità Q = v · A, per una sezione circolare si ottiene una prima stima del diametro interno:

Di = radice quadrata di [4 · Q / (pi greco · v)]

dove Q è la portata e v una velocità preliminare scelta per avviare il dimensionamento.

La formula individua soltanto un diametro iniziale. Non verifica pressione residua, distribuzione delle portate nella rete, perdite localizzate, incendio, transitori o qualità dell'acqua.

Il valore calcolato deve essere ricondotto a un diametro commerciale e sottoposto al calcolo idraulico completo.

Velocità come indicatore, non come unico criterio

A parità di portata, ridurre il diametro aumenta la velocità. Una velocità elevata può produrre maggiori perdite di carico, rumore, sollecitazioni sugli organi e conseguenze più gravose nei transitori.

Una velocità molto bassa non rende automaticamente il diametro errato, ma può indicare sovradimensionamento, scarso ricambio e tempi di permanenza elevati.

I limiti o intervalli di velocità devono provenire dalle prescrizioni applicabili e devono essere verificati nei diversi scenari. Il rispetto di un intervallo non dimostra da solo l'adeguatezza del diametro.

Nei rami con forte variabilità la stessa condotta può presentare velocità elevata durante la punta e quasi nulla nelle ore di minimo.

Perdite di carico distribuite

Con Darcy–Weisbach la perdita distribuita è:

hf = f · (L / Di) · (v² / 2g)

dove f è il fattore di attrito, L la lunghezza, Di il diametro interno, v la velocità e g l'accelerazione di gravità.

La forte dipendenza dal diametro fa sì che una riduzione apparentemente modesta possa aumentare sensibilmente la perdita di carico. Il fattore di attrito deve essere coerente con numero di Reynolds e scabrezza relativa.

Se si utilizza Hazen–Williams, il coefficiente e le unità devono essere dichiarati. Non è corretto trasferire direttamente coefficienti tra formule differenti.

Il calcolo deve considerare anche l'evoluzione nel tempo di scabrezza e sezione quando tecnicamente rilevante.

Perdite localizzate e diametri degli organi

Valvole, curve, tee, riduzioni, misuratori, filtri e dispositivi di regolazione introducono perdite localizzate che possono diventare importanti nei tratti corti o ad alta velocità.

Le perdite possono essere espresse mediante coefficienti K o lunghezze equivalenti, utilizzando geometria e condizioni effettive dell'organo.

Il diametro nominale di una valvola non garantisce che la sua sezione di passaggio coincida con quella della condotta. Devono essere controllati diametro interno, coefficiente di portata e grado di apertura.

Trascurare gli organi può portare a scegliere un diametro che soddisfa la sola condotta ma non il sistema installato.

Pressione residua e linea piezometrica

Il diametro è adeguato soltanto se la pressione disponibile rimane entro i limiti richiesti in tutti i nodi e negli scenari considerati.

La verifica deve comprendere quota del nodo, perdite distribuite e localizzate, livelli dei serbatoi, funzionamento delle pompe e degli organi di regolazione.

Nei punti elevati o periferici un piccolo aumento delle perdite può determinare il mancato rispetto della pressione minima. Nei punti bassi, invece, un diametro maggiore può ridurre le perdite e aumentare pressioni già elevate, rendendo necessaria una regolazione.

Il diametro non deve quindi essere scelto osservando soltanto la velocità nel tratto.

Verifica antincendio

Se la rete deve contribuire al servizio antincendio, devono essere definiti portata, durata, ubicazione e numero dei prelievi simultanei secondo le prescrizioni applicabili.

La verifica deve indicare quale domanda ordinaria è contemporanea all'evento e quale pressione residua deve essere garantita. Tali condizioni non vanno inventate né sostituite da una generica maggiorazione della portata media.

L'antincendio può governare il diametro di rami che, in esercizio ordinario, trasportano portate modeste. In questi casi deve essere verificato anche il comportamento quotidiano della condotta sovradimensionata rispetto ai consumi normali.

Guasti, manutenzione e ridondanza

In una rete magliata la portata di un tratto può aumentare quando una condotta vicina viene isolata. Il dimensionamento deve includere gli scenari di fuori servizio coerenti con il livello di affidabilità richiesto.

Una condotta che risulta adeguata con tutte le maglie aperte può non esserlo durante una riparazione. La verifica deve considerare posizione e stato delle valvole e non una topologia ideale.

Il diametro minimo può essere influenzato anche dalla possibilità di lavaggio, svuotamento, ispezione e riparazione e dalla disponibilità di raccordi e ricambi standard del gestore.

Transitori e colpo d'ariete

La scelta del diametro modifica velocità e portata e quindi le variazioni associate a manovre, arresti di pompa e chiusure rapide.

Una verifica in moto permanente non è sufficiente quando la rete è esposta a sovrapressioni o depressioni significative. Devono essere considerati celerità, materiale, spessore, profilo altimetrico, tempi di manovra, dispositivi di protezione e condizioni di vuoto.

Un diametro maggiore riduce spesso la velocità ordinaria, ma modifica anche caratteristiche elastiche e funzionamento del sistema. Non può essere assunto come protezione automatica contro ogni transitorio.

La classe di pressione deve essere scelta sulla base delle pressioni massime e minime previste, non della sola pressione statica.

Diametro e qualità dell'acqua

A parità di domanda, aumentare il diametro riduce velocità e rinnovo del volume contenuto. Nei rami poco utilizzati può crescere il tempo di permanenza e possono peggiorare ricambio e comportamento del disinfettante.

Il diametro minimo non deve essere interpretato come invito a ridurre sempre la sezione, ma il sovradimensionamento deve essere verificato mediante simulazioni in periodo esteso e, quando necessario, analisi dell'età dell'acqua o di qualità.

Rami terminali, aree stagionali e condotte dimensionate per eventi rari richiedono particolare attenzione. Possono essere necessarie magliature, spurghi o strategie di gestione.

La sicurezza idraulica e la qualità dell'acqua devono essere valutate insieme.

Materiale, classe e serie commerciale

Il diametro calcolato deve essere trasformato in una soluzione realmente disponibile. Per ogni materiale devono essere verificati diametro interno, classe, spessore, giunti, raccordi e compatibilità con pressioni ordinarie e transitorie.

A parità di DN, classi differenti possono avere sezioni interne diverse. La scelta del materiale e quella del diametro devono quindi essere iterate, non svolte come passaggi indipendenti.

Utilizzare diametri standard del gestore può semplificare approvvigionamento e manutenzione, ma la standardizzazione non deve ridurre la capacità sotto il valore richiesto dal calcolo.

Condotte nuove e reti esistenti

Per una condotta nuova il diametro viene scelto tra alternative commerciali sulla base degli scenari attuali e futuri. Per una rete esistente il diametro è un dato da verificare, spesso affetto da incertezza su spessore, rivestimenti, depositi e reale sezione utile.

La verifica di una rete esistente deve utilizzare rilievi, documentazione, misure e calibrazione. Sostituire automaticamente il DN cartografico al diametro interno può produrre errori rilevanti.

Se il tratto è insufficiente, le alternative non si limitano alla sostituzione con diametro maggiore: possono comprendere magliatura, nuova alimentazione, regolazione, accumulo o gestione delle pressioni.

Un confronto economico corretto

Il diametro minore riduce in genere il costo iniziale del tubo, ma può aumentare perdite di carico, energia di pompaggio e sensibilità alla crescita della domanda.

Il confronto deve includere fornitura, posa, scavo, pezzi speciali, energia, manutenzione, affidabilità, ampliamenti futuri e costo delle interruzioni.

Per condotte pompate, una maggiore sezione può ridurre il costo energetico durante la vita utile. Per reti a gravità o con carico abbondante il bilancio può essere diverso.

Il diametro economicamente preferibile è scelto tra le alternative tecnicamente ammissibili; una soluzione che non soddisfa pressioni o sicurezza non diventa accettabile perché meno costosa.

Esempio applicativo

Si consideri, a solo scopo didattico, un ramo lungo 350 metri che deve trasportare 4 litri al secondo. Si confrontano diametri interni di 75 e 63 millimetri assumendo provvisoriamente un fattore di attrito Darcy f pari a 0,025 e trascurando le perdite localizzate.

Con Di = 75 millimetri la velocità è circa 0,91 metri al secondo e la perdita distribuita è circa 4,9 metri.

Con Di = 63 millimetri la velocità sale a circa 1,28 metri al secondo e la perdita distribuita raggiunge circa 11,7 metri.

Entrambe le velocità potrebbero apparire plausibili se osservate isolatamente, ma il diametro minore consuma quasi 7 metri di carico aggiuntivo. La scelta dipende quindi dalla pressione disponibile al nodo, dalle perdite localizzate, dagli altri scenari e dai requisiti applicabili.

I valori non costituiscono criteri generali e il fattore di attrito deve essere calcolato per la condotta reale.

Analisi di sensibilità

Quando domanda futura, scabrezza, configurazione o livelli di alimentazione sono incerti, devono essere confrontati più scenari e almeno due diametri commerciali adiacenti.

È utile valutare come cambiano pressione minima, velocità massima e minima, perdita di carico, energia, età dell'acqua e comportamento in caso di guasto.

Una piccola riserva di capacità può essere giustificata da sviluppi documentati; un sovradimensionamento generico per possibili esigenze future può invece peggiorare il funzionamento ordinario.

Le ipotesi più influenti devono essere evidenziate nella relazione di calcolo.

Errori frequenti

Tra gli errori più comuni rientrano:

• assumere un diametro minimo universale;

• utilizzare il DN come diametro interno;

• dimensionare sulla sola portata media;

• verificare soltanto la velocità;

• trascurare perdite localizzate e organi;

• ignorare incendio e scenari di fuori servizio;

• non verificare pressioni nei nodi elevati e periferici;

• scegliere materiale e diametro in modo indipendente;

• ignorare transitori e depressioni;

• sovradimensionare senza controllare ricambio ed età dell'acqua;

• confrontare costi senza considerare energia e manutenzione;

• adottare diametri non compatibili con serie e ricambi del gestore.

Una procedura pratica di scelta

Una procedura operativa può essere articolata nei seguenti passaggi:

1. classificare funzione e importanza della condotta;

2. acquisire prescrizioni normative e del gestore;

3. definire domande e scenari attuali e futuri;

4. stimare un primo diametro mediante portata e velocità;

5. selezionare materiale, classe e diametri interni commerciali;

6. calcolare perdite distribuite e localizzate;

7. verificare pressioni e velocità nell'intera rete;

8. verificare incendio, guasti e manovre significative;

9. analizzare transitori quando necessari;

10. controllare minimo consumo, ricambio e qualità dell'acqua;

11. confrontare costi iniziali e di esercizio;

12. documentare perché il diametro immediatamente inferiore è stato escluso.

Riferimenti tecnici e limiti di applicazione

La UNI EN 805:2025 costituisce il riferimento generale per progettazione, costruzione, collaudo e gestione dei sistemi di approvvigionamento idrico all'esterno degli edifici.

EPANET 2.2 consente di verificare portate, perdite di carico, pressioni, domande variabili e, con simulazione in periodo esteso, comportamento dei serbatoi e qualità dell'acqua. Il risultato dipende dalla correttezza di diametri interni, scabrezze, domande e stato degli organi.

La Direttiva (UE) 2020/2184 e il decreto legislativo 18/2023 richiedono attenzione alla sicurezza e alla qualità dell'acqua distribuita. Condizioni di basso ricambio e tempi di permanenza devono essere considerate quando rilevanti.

Diametri minimi, pressioni, velocità e portate antincendio devono essere verificati rispetto alle norme, ai regolamenti e alle prescrizioni del gestore applicabili al progetto. I valori dell'esempio sono esclusivamente didattici.

Conclusioni

Il diametro minimo è il più piccolo diametro interno commerciale che soddisfa contemporaneamente capacità, pressione, velocità, sicurezza, qualità dell'acqua e gestione in tutti gli scenari richiesti.

Il DN non deve essere utilizzato automaticamente come diametro di calcolo. Materiale, classe e spessore determinano la sezione effettiva e devono essere scelti insieme al diametro.

La verifica del diametro immediatamente inferiore rende la scelta trasparente: mostra quale requisito non sarebbe soddisfatto e impedisce sia il sottodimensionamento sia un sovradimensionamento privo di motivazione.

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Domande frequenti

No. Possono esistere minimi prescritti dal gestore o dalla disciplina applicabile, ma il diametro deve essere verificato per funzione, portate, pressioni, incendio, guasti, transitori e qualità dell'acqua.

Non necessariamente. Il calcolo deve utilizzare il diametro interno effettivo, dipendente da materiale, classe, spessore e rivestimenti.

La velocità fornisce una prima stima, ma non verifica pressione residua, perdite localizzate, comportamento della rete, incendio, transitori e ricambio dell'acqua.

Devono essere verificati tutti gli scenari applicabili, tra cui punta ordinaria, massimo stagionale, incendio, guasti e sviluppo futuro, oltre alle condizioni minime.

Riduce velocità e perdite di carico, ma può aumentare costo, tempo di permanenza e problemi di basso ricambio. Deve essere valutato nell'intero campo di esercizio.

In tratti corti, ad alta velocità o con numerosi organi possono rappresentare una quota importante della perdita totale e modificare la pressione disponibile.

Non quando manovre, pompe o profilo della linea possono produrre transitori significativi. In tali casi occorre verificare sovrapressioni e depressioni.

Confrontare diametri commerciali adiacenti e indicare risultati per portate, velocità, perdite, pressioni, transitori, qualità dell'acqua e costi, specificando perché il diametro inferiore è stato escluso.