Come funzionano le fognature?

Le fogne sicuramente non sono un luogo invitante ma si tratta di infrastrutture fondamentali per la nostra società. Si tratta di un complesso sistema di canalizzazioni sviluppato lungo le diverse strade del centro abitato, al di sotto del piano stradale e al di sotto delle tubazioni corrispondenti alla rete idrica. Dopo che viene utilizzata, l'acqua "pulita" che sgorga dai nostri rubinetti diventa "inquinata" e l'obiettivo delle fognature è proprio quella di convogliarla verso un apposito impianto di trattamento. In questo articolo ne studiamo gli aspetti tecnici fondamentali, per avere una panoramica di insieme del loro funzionamento.

Il funzionamento del sistema fognario

Nel caso più generale, un sistema fognario funziona a gravità o mediante tubazioni a pelo libero: questo vuol dire che l'acqua scorre dentro questi canali perché si sposta da quote più alte a quote più basse, senza che le tubazioni vadano "in pressione" (una condotta è in pressione quando l'acqua satura tutta la sezione di tubo e comincia a spingere su tutte le pareti). Attenzione! Questo non vuol dire che il collettore di raccolta sia chiuso, ma solo che l'acqua non occupa tutto il volume a sua disposizione.

Di fatto, una rete fognaria in pressione non è ammissibile: ci si potrebbe ritrovare nella condizione in cui non tutte le acque vengono convogliate all'interno della condotta principale, ma alcune di queste vengano espulse da canali di immissione situati in punti differenti. Detto in maniera più "pop", il vicino di casa potrebbe ritrovarsi le nostre acque reflue che risalgono dai tubi di scarico del suo lavandino!!

non perderti questo video

Come sono fatti e come funzionano i telescopi?

Il deflusso per gravità garantisce invece un movimento naturale delle acque e un conseguente allontanamento delle stesse fino ai punti di raccolta. In alcuni casi, quando le pendenze del terreno non consentono di realizzare fognature completamente a pelo libero, si utilizzano opportuni sistemi di pompaggio meccanico, situati in punti specifici del tracciato.

Alle necessità prettamente idrauliche di progetto, si associano necessità di natura tecnologica e funzionale che devono essere prese in considerazione nel progetto di una fognatura. Per esempio, la velocità di deflusso delle acque all'interno delle tubazioni deve essere tale da non causare generazione e risalita di cattivi odori a monte. Questo si ottiene mediante due accorgimenti:

• Progetto adeguato delle pendenze dei canali e della dimensione delle condotte per garantire il decorso delle acque in un determinato range di velocità. La velocità minima di progetto è solitamente imposta pari a 0,5 m/s. Tuttavia, esiste anche una massima velocità di progetto consentita, in modo da non comportare eventuali fenomeni di erosione delle pareti interne della fognatura. Le velocità massime sono solitamente imposte pari a 5-4 m/s, nel caso in cui ci sia o meno un evento meteorico.
• Progetto di una sconnessione idraulica tra gli ambienti esterni e quelli di scarico: ne sono un esempio i sifoni presenti all'intero delle tubazioni delle nostre abitazioni.

La differenza tra acque bianche e acque nere

Per capire meglio il funzionamento del sistema fognario, occorre  fare una distinzione tra le tipologie di acque che possono scorrere in una fognatura. Ai fini della classificazione e del funzionamento del sistema fognario possiamo considerare due grosse tipologie di acque inquinate:

• Acque bianche (anche dette acque meteoriche) – acqua da drenare che risulta essere poco contaminata, in quanto prodotta da fenomeni atmosferici. In realtà, il percorso che queste acque compiono fino ad arrivare effettivamente ai punti di raccolta (le caditoie, i cosiddetti "tombini") le rende soggette ad un progressivo inquinamento, tutt'altro che trascurabile. Basti pensare che queste acque dilavano tutte le superfici stradali, dove puntualmente ogni giorno passano macchine che producono sostanze inquinanti che, in parte, si depositano sul manto stradale;
• Acque nere (anche dette acque reflue) –  acque certamente contaminate già all'ingresso alla fognatura. Queste derivano da tutte le attività antropiche che si sviluppano in prossimità della rete fognaria: banalmente, l'acqua che ogni giorno consumiamo per lavarci o per cucinare, oppure l'acqua che "sparisce" quando tiriamo lo sciacquone.

Le due tipologie di reti fognarie

In base a quanto appena visto, le reti fognarie possono distinguersi in due grosse categorie:

• Reti di drenaggio unitarie, solitamente anche chiamate reti miste, per cui la raccolta delle acque bianche e nere avviene all'interno della stessa tubazione – sono quelle maggiormente diffuse nel nostro Paese;
• Reti di drenaggio separate, quelle che lavorano all'opposto delle unitarie, cioè convogliando in tubazioni distinte le acque bianche e quelle nere, per meglio distinguere i processi di trattamento che le stesse dovranno subire prima di essere reimmesse in circolazione.

Questa distinzione è fondamentale, in quanto, in un sistema fognario di tipo separato, le acque meteoriche raccolte vengono riversate all'interno di un corpo idrico ricettore (il mare, un fiume, ecc.), eventualmente subendo trattamenti di pulizia limitati. Invece, le tubazioni che raccolgono le sole acque reflue conducono l'acqua raccolta all'interno di un impianto di depurazione, in cui verranno effettuati appositi trattamenti (chimici e fisici) per garantire la pulizia dagli agenti inquinanti e la loro re-immissione in sicurezza nell'ambiente.

A cosa servono i pozzetti?

La rete fognaria si compone anche di una serie di strutture accessorie necessarie per il corretto funzionamento della stessa. Ne sono un esempio i pozzetti: rappresentano opere aggiuntive connesse al sistema fognario che consentono l'ispezione delle condotte e il loro corretto esercizio. Questi devono essere accessibili sempre e sono gli unici punti in cui l'ambiente esterno comunica con il sistema fognario.

Sono disseminati in giro per la rete e hanno diversi scopi:

• Pozzetti di ispezione (in linea e in curva), come si intuisce sono punti di ispezione della rete, in cui confluisce la tubazione di riferimento. Il pozzetto è dotato di una scala per scendere direttamente nel punto di passaggio delle acque;
• Pozzetti di confluenza, vengono collocati in corrispondenza di punti del sistema in cui sono presenti una o più immissioni;
• Pozzetti di salto, si realizzano per ottenere riduzioni delle velocità delle acque nel rispetto dei limiti che abbiamo descritto in precedenza: tramite dei gradoni, si ottiene il superamento di un dato dislivello mantenendo la pendenza del canale nei limiti di progetto

La gerarchia delle condotte

Le condotte che formano una rete fognaria sono progettate mediante una gerarchia interna che consente l'allontanamento delle acque fino ai punti di raccolta. In particolare, si identificano differenti rami: in ordine crescente di importanza abbiamo le fogne, cioè le canalizzazioni elementari che raccolgono le acque dagli allacciamenti privati e dalle caditoie; i collettori, ovvero i canali principali della rete su cui confluiscono le fogne ed eventualmente acque provenienti da ulteriori caditoie lungo il percorso; gli emissari, ovvero i canali terminali su cui confluiscono i collettori e che a loro volta comunicano direttamente con il punto di raccolta.